Pronóstico de fallas mecánicas a través del análisis espectral de señales de vibración
Autores: Wang, Kang; Xu, Zhi-Jiang; Gong, Yi; Du, Ke-Lin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Pronóstico de fallas mecánicas a través del análisis espectral de señales de vibración
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Análisis de señales de vibración
Pronóstico de fallas
Maquinaria rotativa
Integrador digital
Análisis espectral
Algoritmo de pronóstico de fallas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El análisis de la señal de vibración es la técnica más común utilizada para el monitoreo de vibraciones mecánicas. Al utilizar sensores de vibración, el pronóstico de fallas de maquinaria rotativa proporciona una forma de detectar posibles daños en la máquina en una etapa temprana y prevenir pérdidas de propiedad tomando medidas apropiadas. Primero proponemos un integrador digital en el dominio de frecuencia combinando la transformada rápida de Fourier con el filtrado digital. Las señales de velocidad y desplazamiento se obtienen, respectivamente, de una señal de aceleración mediante dos integradores digitales. Luego proponemos un método rápido para el cálculo de los espectros de envolvente y la frecuencia instantánea utilizando las propiedades espectrales de las señales. También se introduce el cepstrum para detectar la señal periódica no identificable en el espectro de potencia. Además, se presenta un algoritmo de pronóstico de fallas explotando estos análisis espectrales. Finalmente, diseñamos e implementamos un analizador de vibraciones en tiempo real visualizado en un sistema embebido Raspberry Pi, donde nuestro algoritmo de pronóstico de fallas es el algoritmo central. Las señales en tiempo real de aceleración, velocidad, desplazamiento de vibración, así como sus espectros y estadísticas correspondientes, son visualizadas. El sistema de pronóstico de fallas desarrollado ha sido implementado con éxito en una empresa de agua.
Descripción
El análisis de la señal de vibración es la técnica más común utilizada para el monitoreo de vibraciones mecánicas. Al utilizar sensores de vibración, el pronóstico de fallas de maquinaria rotativa proporciona una forma de detectar posibles daños en la máquina en una etapa temprana y prevenir pérdidas de propiedad tomando medidas apropiadas. Primero proponemos un integrador digital en el dominio de frecuencia combinando la transformada rápida de Fourier con el filtrado digital. Las señales de velocidad y desplazamiento se obtienen, respectivamente, de una señal de aceleración mediante dos integradores digitales. Luego proponemos un método rápido para el cálculo de los espectros de envolvente y la frecuencia instantánea utilizando las propiedades espectrales de las señales. También se introduce el cepstrum para detectar la señal periódica no identificable en el espectro de potencia. Además, se presenta un algoritmo de pronóstico de fallas explotando estos análisis espectrales. Finalmente, diseñamos e implementamos un analizador de vibraciones en tiempo real visualizado en un sistema embebido Raspberry Pi, donde nuestro algoritmo de pronóstico de fallas es el algoritmo central. Las señales en tiempo real de aceleración, velocidad, desplazamiento de vibración, así como sus espectros y estadísticas correspondientes, son visualizadas. El sistema de pronóstico de fallas desarrollado ha sido implementado con éxito en una empresa de agua.