Värähtelysignaalin käsittely laakerivikojen ilmaisussa

Abstract

Kunnonvalvonnalla parannetaan prosessiteollisuuden toimintavarmuutta ja saavutetaan säästöjä huoltokustannuksissa. Tämä työ on osa laajempaa pyörivien koneiden reaaliaikaisen kunnonvalvonnan projektia, jonka tavoitteena tavoitteena on selvittää sopivat mittaussuureet ja analysointimenetelmät pyörivien koneiden yleisimpien vikojen ennakoivaan havaitsemiseen. Tässä työssä on tarkoituksena selvittää ja kehittää värähtelysignaalinkäsittelymenetelmiä pyörivän koneen laakerivikojen ilmaisemiseksi. Työn pääpaino on analysointimenetelmien kokeellisessa tutkimuksessa, jossa menetelmiä on vertailtu sähkömoottorin laakeroinnista ja erityisestä koelaitteesta kerättyjen värähtelysignaalien avulla. Analysointimenetelmiä on tutkittu myös teoreettisesti. Laakerin vikaantumisesta kertovina tekijöinä on käytetty satunnaisenvärähtelyn voimistumista ja värähtelyssä näkyviä iskusykäyksiä. Iskusysäysten vaimeneminen mitatussa signaalissa riippui anturinkiinntyspaikasta vikakohtaan nähden. Satunnaisen värähtelyn voimistuminen ja syntyneet iskusysäykset voitiin havaita värähtelyn tehollisarvon kasvamisesta. Sähkömoottorin sähkömagneettisten voimien osuutta tehollisarvossa voitiin vähentää spektrikomponenttien erottelulla. Prosenttipiste-erotukset kertoivat satunnaisen värähtelyn voimistumisesta samalla tavalla kuin tehollisarvo. Prosenttipiste-erotuksista saatiin kaksi erityyppistä robustiavärähtelynvoimakkuuden tunnuslukua: iskusysäyksiin tehollisarvoa herkemmin reagoiva ja iskusysäyksiin tehollisarvoa rauhallisemmin reagoiva tunnusluku. Prosenttipiste-erotukset kertoivat satunnaisen värähtelyn voimistumisesta samalla jakauman muodostava kertova tunnusluku, jolla voitiin havaita selvät iskusysäykset. Useista signaalin verhokäyrän analysointitavoista vertailtiin Hilbertin-muunnoksella ilmaistun verhokäyrän analysointia autokorrelaatiolla ja maksimisuodatuksella ilmaistun verhokäyrän analysointia minimi- ja maksimioperaatioilla. Etenkin Hilbertin-muunnokseen ja autokorrelaatioon perustuva menetelmä osoittautui herkäksi iskusysäysten ilmaisijaksi. Häiriövärähtelyiden poistaminen todettiin mahdolliseksi ylipäästösuodatuksella. Monikanavaisella jakosuodatuksella voitiin parantaa värähtelynvoimakkuudenmuutoksen havaitsemisherkkyyttä, mutta se ei ollut välttämätöntä muutoksen esille saamiseksi. Verhokäyräanalyysissä monokanavainen jakosuodatus todettiin merkittäväksi. Desimoivalla jakosuodatuksella voitiin pienentää signaalien tarvitsemaa muistitilaa analysoitavuuden kärsimättä. Lisäksi desimoiva jakosuodatus yksinkertaisti monikaistaista verhokäyräanalyysiä. /Kir10