Sơ đồ hệ thống Iba: thu thập, ghi, phân tích dữ liệu và xuất thông tin

Phân tích rung động FFT máy công nghiệp: cách đọc phổ và chẩn đoán hư hỏng

Byadmin

Phân tích rung động FFT là kỹ thuật chuyển tín hiệu rung động từ miền thời gian sang miền tần số (phổ rung) bằng thuật toán Biến đổi Fourier nhanh (Fast Fourier Transform). Nhờ phổ FFT, kỹ sư bảo trì nhìn ra rung động đến từ bộ phận nào của máy – trục, vòng bi, bánh răng hay động cơ điện – thay vì chỉ biết “máy đang rung nhiều”. Đây là công cụ cốt lõi của giám sát rung động máy công nghiệp.

Vì sao cần phân tích phổ FFT?

Tín hiệu rung thực tế là tổng của rất nhiều dao động: rung do trục quay, do ăn khớp bánh răng, do vòng bi, do điện từ động cơ, cộng thêm nhiễu. Nhìn trên miền thời gian, tất cả trộn lẫn thành một đường sóng khó đọc. FFT tách tín hiệu đó thành các đỉnh tại từng tần số; mỗi đỉnh liên hệ với một nguồn rung cụ thể.

Những khái niệm cơ bản khi đọc phổ FFT

Khái niệmÝ nghĩa
Tần số quay (1X)Tần số bằng tốc độ quay của trục (vòng/phút chia 60). Là mốc để đọc toàn bộ phổ
Hài (2X, 3X…)Bội số của tần số quay – thường liên quan lệch trục, lỏng cơ khí
Độ phân giải tần sốBằng tần số lấy mẫu chia số điểm FFT; độ phân giải càng mịn càng tách được các đỉnh gần nhau
Cửa sổ (window)Hàm xử lý tín hiệu (thường Hanning) để giảm sai số rò rỉ phổ
Lấy trung bìnhLấy trung bình nhiều phổ để giảm nhiễu ngẫu nhiên
Dải biên (sideband)Các đỉnh nhỏ cách đều quanh một đỉnh chính – dấu hiệu điều biến, hay gặp ở bánh răng, vòng bi

Đọc phổ FFT để chẩn đoán hư hỏng

  • Đỉnh cao ở 1X: nghi mất cân bằng.
  • 1X và 2X cao, rung dọc trục lớn: nghi lệch trục.
  • Chuỗi hài 1X, 2X, 3X…: nghi lỏng cơ khí, lỏng chân đế.
  • Đỉnh tại tần số ăn khớp răng kèm dải biên: nghi mòn, lệch hoặc hỏng răng.
  • Đỉnh không đồng bộ với tần số quay ở dải cao: nghi hỏng vòng bi – cần phân tích envelope.
  • Đỉnh tại 2 lần tần số lưới điện: nghi vấn đề điện từ của động cơ.

Phân tích envelope cho vòng bi

Hư hỏng vòng bi giai đoạn đầu tạo ra các xung va đập rất nhỏ, dễ bị che lấp trong phổ thông thường. Phân tích envelope (đường bao) lọc dải tần cao, tách đường bao của các xung rồi mới làm FFT – làm lộ rõ các tần số hỏng đặc trưng của vòng ngoài (BPFO), vòng trong (BPFI), con lăn (BSF) và vòng cách (FTF). Ví dụ thực tế: phát hiện sớm hỏng vòng bi hộp số.

Máy chạy tốc độ thay đổi: phân tích theo bậc (order analysis)

Với máy cán, máy nâng hạ hay động cơ điều khiển bằng biến tần, tốc độ thay đổi liên tục làm các đỉnh phổ bị “nhòe”. Phân tích theo bậc dùng tín hiệu tốc độ để quy đổi trục hoành từ Hz sang bội số của tốc độ quay, giúp các đỉnh đứng yên dù tốc độ thay đổi. Biểu đồ waterfall (thác nước) xếp nhiều phổ theo thời gian hoặc tốc độ giúp thấy quá trình hư hỏng tiến triển và phát hiện cộng hưởng.

Phân tích rung động FFT trực tuyến với ibaInSpectra

ibaInSpectra là giải pháp phân tích phổ rung động của Iba, chạy trực tiếp trong hệ thống thu thập dữ liệu ibaPDA:

  • Tính phổ FFT, phổ envelope và các chỉ số đặc trưng theo thời gian thực, không phải xuất dữ liệu ra phần mềm khác.
  • Kết hợp với tín hiệu tốc độ từ PLC/biến tần để phân tích theo bậc cho máy chạy tốc độ thay đổi.
  • Giám sát năng lượng trong các dải tần quanh tần số hỏng vòng bi, bánh răng và cảnh báo khi vượt ngưỡng.
  • Kết quả có thể hiển thị và cảnh báo qua ibaCMC trên nền web, và phân tích sâu bằng ibaAnalyzer.

Xem tổng quan hệ thống: hệ thống thu thập dữ liệu công nghiệp Iba và Condition Monitoring là gì?

Mẹo để phân tích FFT hiệu quả

  • Luôn biết chính xác tốc độ quay khi đo – không có 1X thì rất khó đọc phổ.
  • Thu thập thông số thiết bị: số răng bánh răng, mã vòng bi, số cánh quạt/cánh bơm để tính trước các tần số đặc trưng.
  • So sánh với phổ “chuẩn” khi máy còn tốt thay vì chỉ nhìn một phổ đơn lẻ.
  • Chọn dải tần và độ phân giải phù hợp: dải thấp, phân giải mịn cho trục; dải cao cho vòng bi, bánh răng.

Câu hỏi thường gặp

Cần tần số lấy mẫu bao nhiêu để phân tích vòng bi?

Tần số lấy mẫu phải lớn hơn ít nhất hai lần tần số cao nhất cần phân tích; với phân tích envelope cho vòng bi thường cần dải tần đến vài kHz trở lên. Cấu hình cụ thể phụ thuộc tốc độ máy và loại cảm biến.

Kỹ thuật viên không chuyên có đọc được phổ FFT không?

Hệ thống trực tuyến có thể tự tính các chỉ số và cảnh báo theo ngưỡng, nên người vận hành chỉ cần theo dõi trạng thái. Việc đọc phổ chi tiết để chẩn đoán nguyên nhân cần kỹ sư được đào tạo – TMP hỗ trợ đào tạo khi triển khai.

Cần hỗ trợ phân tích rung động?

Liên hệ kỹ sư TMP:

Tư vấn phân tích rung động FFT

Similar Posts