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旋转机械-阶次跟踪分析 (旋转机械分析,重采样,转速RRM,阶次跟踪瀑布图,基础频率,频率模糊,转速传感器)

旋转机械-阶次跟踪分析 (旋转机械分析,重采样,转速RRM,阶次跟踪瀑布图,基础频率,频率模糊,转速传感器)

品牌 美国DataPhysics(迪飞)
型号 Order Tracking
规格 阶次跟踪
概述 阶次跟踪分析法通过变采样频率技术,保持采样频率为转速的整数倍,保证每旋转一周数据采集的点数一致,相当于等角度采集数据,保持数据完整周期,避免了转速变化带来的频率模糊问题
类别 分析软件模块
产品详情

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阶次跟踪 Order-Tracking

传统的频谱分析法对于稳定工况下测得的稳态信号具有较好的效果,能清晰地分辨出被测信号的频率成分。但是对于旋转机械在某些工况下出现的故障状况,比如启动、停车过程由于信号频率成分的不断变化,频谱分析会产生明显的“频率模糊”现象,使得关键频率成分难以识别。旋转机械运转时其旋转部件引起的故障的振动特征和轴的转速有密切关系。阶次跟踪分析法通过变采样频率技术,保持采样频率为转速的整数倍,保证每旋转一周数据采集的点数一致,相当于等角度采集数据,保持数据完整周期,避免了转速变化带来的频率模糊问题。


基础频率 Fundamental Frequency

在测定旋转机械振动的时候把轴旋转转速作为基础频率。

谐振-基础频率整数倍的频率,旋转机械通常由轴承,齿轮构成,这些零部件振动时振动频率通常是旋转频率的整数倍,所以从谐振成分可以分析出哪个机械零件振动特别剧烈或异常,从而判断故障信号。

阶次Order-基础频率为**阶,2倍谐振频率为第二阶,以此类推。

阶次分析,在旋转体旋转频率发生变化时,以阶次为坐标,把各阶振动幅值固定在对应的阶次上,如下图。

阶次跟踪瀑布图 Order-Tracking Waterfall

把不同转速下的阶次分析图按顺序叠加在一起,组成一个3D瀑布图,通过3D瀑布图可以清晰的看到在转速变化的情况下各阶次振动的变化趋势,什么转速下激发出某阶振动?振动幅值大小?安全转速范围等等。


阶次跟踪分析参数 Order-Tracking Parameters

阶次跟踪分析法通过变采样频率技术来实现采样频率与转速匹配,按等角度间距采样。系统先通过ADC模数转换硬件高速过采样采集振动信号,高速数据存储在内存中,再通过拟合专用硬件电路精确计算出转速信号,并按转速信号重采样内存中的高速振动信号,实现按转速倍数点输出振动信号。阶次分析再基于重采样后的信号做FFT频谱分析。

分析参数说明

RPM Start/Max:*小/**转速,当前预期要分析的*小/**转速

Max Order:**阶数,要分析的**转速的谐振

Delta Order:阶数分辨率,阶次谱的分辨率

F Span:分析频率带宽,**阶数***频率,如左图:9*30000/60=4.5kHz,系统自动选择一个内置的大于该值的分析带宽5.0kHz

Lines:阶次谱**谱线数 = Max Order / Delta Ord 如左图:9/0.05=180

Block Size:重采样后的振动波形每帧点数 = 2.56 * Lines 如左图:2.56*180=460.8,为了FFT计算方便系统取大于该值的2的N次方数为512。

R Span :重采样后波形总周波数= 1/ Delta Ord   如左图:1/0.05=20

dR:重采样后波形点间隔 dR = R Span / Block Size ,如左图:20/512= 0.0390625‬(类似dt)

Pts/Rev:重采样率= 1 / dR=1/ 0.0390625=25.6 类似(fs=1/dt)


转速运行模式 PRM Sweep Mode

RPM Sweep 转速扫描模式,提供了转速变化时自动快速(非平均)测量运行。RPM转速信号用于启动和停止测量,调整测量间隔,测量结果用基于转速RPM的瀑布图显示。该模式常用于旋转机械启动和停止过程,转速明显改变的场合。

Start:开始测量的转速

End:结束测量的转速

Setp:测量转速间隔

升速测量:设置End大于Start,降速测量: 设置End小于Start

RPM Stepped 转速步进模式,提供了转速变化时自动快速(可平均)测量运行。该模式与RPM Sweep转速扫描模式类似,不同在于可指定一定转速间隔的测量结果进行平均计算。

Start:开始测量的转速

End:结束测量的转速

Setp:测量转速间隔

%:测量间隔允许误差,对于快速变化的RPM信号,RPM测量值可能不连续,其数值改变不完全等于Step值,如设定检测Step=100,前次转速RPM值 1000,后次转速值为1150,改变了150,不等于检测Setp间隔,不能触发测量,所以加入了允许转速间隔误差比例。

Avg:平均次数,平均方式

RPM Steady 转速稳定模式,供了转速相当稳定时自动快速(可平均)测量运行。该模式不使用RPM来触发测量,而是通过平均、时间间隔或手动设置来触发测量。

Start:开始测量的转速

End:结束测量的转速

Start和End 可以设置比较小的区间,锁定转速在较小区间内的阶次跟踪测量。

Avg:平均次数,平均方式


转速输入 Tachometer Input Channel

转速传感器是将旋转物体的转速转换为电量输出的传感器,其输出信号多为脉冲方波,用脉冲数来表示转速RPM值,有的设备每旋转一周输出一个脉冲,有的设备旋转一周,输出N个脉冲。

Acitve:开启当前转速通道,Mobilyzer硬件系统支持8个转速通道,Savant硬件支持 256个, Ace硬件支持1个转速通道。

Pace:转速同步源,该通道转速为变采样频率计算的参考源,测试时只能单一选择一个通道为同步源,回放分析时可以选择其它通道为个同步源后重新分析。

Trigger:触发源,触发源用于通道信号的同步平均,只有每旋转一周输出一个脉冲的转速信号才能当作触发源,测试时只能单一选择一个通道为触发源,回放分析时可以选择其它通道为个触发源后重新分析

Level(-25V~+25V):转速脉冲信号检测电压

Hysteresis:转速脉冲电平过渡区间,该参数用于防止转速脉冲电压波动时导致误判,上升时,有效的脉冲电平必须从Level – Hysteresis上升过来,下降时,有效的脉冲电平必须从Level + Hysteresis 下降过来。

Hysteresis (0 to 2.4 volts) :电平检测过渡带。

Slope :触发延,Rising 上升延触发,Falling 下降延触发。

Hold Off:暂停时间,为避免反复触发,设置触发后下次再触发至少的间隔时间,该值设置要确保真正的触发信号不能被屏蔽,设置范围

      0 < Hold Off < (60 • Shaft Ratio) / (PPR • RPM Max)

Prescaler:当转速RPM*每转脉冲PPR> 300, 000 时,信号先做选抽减速处理, 设置Prescaler >1

Speed Ratio ( 0.01 to 100 ):转速比,实际测量信号与预期轴转速信号的转速比,如测量信号放在其它同步比例的齿轮上,设置该齿轮与轴的转速比。

PPR( 0.01 and 4096) :每旋转一转周,转速信号脉冲数。

Smoothing(0 < Smoothing < 1):平滑系数,转速脉冲有一定的抖动误差,使用平滑处理的方法,能减小测量误差,平滑计算方法:Tn = Traw (1 – Smoothing) + (2 Tn-1 – Tn-2) Smoothing

        Traw 当前实际测量的脉冲间隔时间,Tn-1,Tn-2,前两次脉冲间隔时间,Tn修正后的脉冲间隔时间

Roll Diameter:转轴直径,通过RPM值计算轴表面转速Roll Velocity值,在瀑布图显示时可以切换是基于RPM显示或基于Roll Velocity显示。


测量曲线 Order-Tracking Measurement Signals

Xx - the last time-history of resolution 通道原始时域波形。

Wx – the product of Xx and the selected spectral window function 通道原始时域波形加窗后波形。

Sx – the last (complex) linear spectrum ( FFT of WXx)通道波形FFT线频(基于加窗后的波形)。

XRx - the last Revolution-History 通道重采样后波形,按点顺序排列,每转采集Pts/Rev点,共 Rspan个周波数。

SRx – the last (complex) linear order spectrum 通道重采样后波形阶次线谱, DC~Max Order,分辨率:Delta Ord (FFT of   XRx)

SRxx – the last order-normalized Power Spectrum 通道重采样后波形阶次自功率谱。

ARx – The (optional) average Revolution-History 通道重采样后波形(XRx)平均值,平均次数= averaging count parameter,使用该波形,转速信号必须是一个旋转周器只有一个脉冲输出,且使用Tach触发输入模式。

GRx – the (optional) synchronously averaged complex linear order spectrum 通道重采样后波形阶次( SRx )线谱平均,平均次数= averaging count parameter,使用该波形,转速信号必须是一个旋转周器只有一个脉冲输出,且使用Tach触发输入模式。

GRxx – the averaged order power spectrum measured 通道波形阶次平均自功率谱,无相位信息,可以使用非触发方式。

RPMx – the instantaneous RPM at the conclusion of each measurement.实时转速值曲线。



阶次跟踪分析测量设备   Order-Tracking Measurement devices

1. DP240 分析仪

2. DP730分析仪

3. DP900分析仪

4. DP转速传感器



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