Analiza i vizualizacija prikupljenih podataka

Od sirovog zapisa do uporabljiva niza

Prvi pogled na sirovi zapis s ćelije PO-1 gotovo uvijek razočara. U nizu se nađu prazna mjesta, dvostruki redci s istom vremenskom oznakom, vrijednosti izvan mjernog područja i razdoblja u kojima je ćelija stajala, a senzor i dalje bilježio. Čišćenje nije dosadan uvod u posao nego njegov najvažniji dio: pogreška koja prođe ovdje pojavi se poslije kao lažna uzbuna ili, još gore, kao nepostojeći trend.

Čišćenje se zapisuje. Uz očišćeni niz mora postojati zabilježba koliko je redaka odbačeno, iz kojeg razloga i u kojem razdoblju. Bez toga se poslije ne može objasniti zašto se dva izvještaja o istom mjesecu razlikuju.

Usklađivanje zapisa iz više izvora

Na PO-1 se istodobno bilježe četiri veličine, a sve četiri imaju različit korak: vibracije se snimaju jednom na sat u trajanju od 10 s, temperatura svake sekunde, struja stotinu puta u sekundi, a broj ciklusa jednom po ciklusu. Da bi se mogle usporediti, moraju se dovesti na zajedničku vremensku os.

Postupak ima tri koraka. Najprije se svi zapisi prevedu u istu vremensku zonu i isti oblik oznake. Zatim se odabere zajednički korak — za trendove na PO-1 to je jedan sat. Naposljetku se svaka veličina sažme na taj korak: temperatura srednjom vrijednošću u satu, struja najvećom vrijednošću u satu, vibracije efektivnom vrijednošću snimke, broj ciklusa zbrojem. Izbor načina sažimanja nije nevažan: srednja vrijednost skriva vrhove, a najveća vrijednost skriva razinu.

Tek nakon usklađivanja moguće je postaviti pitanja koja održavanje doista zanimaju: raste li temperatura zajedno s vibracijom, pojavljuje li se porast struje samo u jednom programu, prati li trend broj odrađenih ciklusa ili kalendarsko vrijeme. Odgovor na posljednje pitanje mijenja i strategiju: ako se stanje pogoršava po ciklusima, plan se veže uz proizvodnju, a ne uz mjesece.

Statističke veličine signala

Snimka vibracija od 10 s pri 25,6 kHz sadrži 256 000 brojeva. Takav se niz ne može promatrati iz dana u dan, pa se sažima u nekoliko veličina koje nose stanje. Njih zovemo značajkama i one su ono što ulazi u trend, u prag uzbune i poslije u model.

Za sinusni signal vrijedi jednostavan odnos: efektivna vrijednost iznosi amplitudu podijeljenu korijenom iz dva, pa je faktor vrha jednak 1,41. Zbroji li se više sinusa, efektivne se vrijednosti zbrajaju po kvadratu. Kada se u signalu pojave kratki udarci oštećenog ležaja, vršna vrijednost naraste mnogo brže od efektivne i faktor vrha se popne na 4, 5 pa i više. Kasnije, kada je oštećenje veliko i udarci neprekidni, efektivna vrijednost sustigne vršnu i faktor vrha opet padne — stroj je tada u znatno gorem stanju nego na početku.

Prikaz u vremenu i u frekvencijskom području

Isti se signal može gledati na dva načina. U vremenskom području na vodoravnoj je osi vrijeme, a na okomitoj iznos. Vidi se oblik titraja, pojedinačni udarci i njihov razmak. U frekvencijskom području na vodoravnoj je osi frekvencija, a na okomitoj visina pojedine sastavnice. Vidi se od kojih je titraja signal sastavljen.

Prijelaz iz jednog u drugi izvodi se Fourierovom pretvorbom, u računalu brzim postupkom koji se označava kraticom FFT. Rezultat je spektar. Razlučivost spektra ovisi o trajanju snimke: snimka od 10 s daje razlučivost 0,1 Hz, a snimka od 1 s samo 1 Hz. Želi li se razlikovati frekvencija ležaja od trostrukog broja okretaja, dulja je snimka nužna.

Na slici se vidi zašto se oba prikaza koriste zajedno. U vremenu se prepoznaje da postoje udarci i koliki je razmak T među njima. U spektru se taj razmak pojavljuje kao vrh na frekvenciji f = 1/T, zajedno s višekratnicima 2f i 3f. Ljevije stoje vrhovi na broju okretaja i njegovim višekratnicima, koji opisuju sasvim druge uzroke.

Kako se čita spektar

Spektar se ne čita tako da se traži najviši vrh. Čita se tako da se svaki vrh pokuša pripisati poznatoj frekvenciji stroja. Zato se prije čitanja mora znati brzina vrtnje: iz nje slijedi osnovna frekvencija 1×, a sve ostalo se mjeri u njezinim višekratnicima.

Na PO-1 se motor osi 2 vrti 1450 o/min, što je 24,2 Hz. Reduktor ima prijenosni omjer 121, pa se izlazno vratilo okreće 0,2 Hz. U spektru se očekuju vrhovi na 24,2 Hz i višekratnicima, na zahvatnoj frekvenciji zupčanika i na karakterističnim frekvencijama ležaja, o čemu govori jedinica 6.3.

Uz spektar se često prikazuje i ovojnica signala. Postupak najprije izdvoji visokofrekvencijsko područje u kojem se udarci najbolje vide, zatim iz njega izvuče obris i tek onda izračuna spektar toga obrisa. Rezultat je prikaz na kojem se slabo oštećenje ležaja vidi mnogo ranije nego u običnom spektru, jer se udarci pojačaju, a snažni niskofrekvencijski titraji uklone.

Prikazi na kojima se odstupanje vidi odmah

Prikaz nije ukras nego alat odlučivanja. Dobar prikaz na jednom zaslonu pokazuje tri stvari: gdje je vrijednost danas, kamo ide i gdje je granica. Sve ostalo odvlači pozornost.

Uz trend se koriste još tri prikaza. Vodopad slaže spektre iz uzastopnih mjerenja jedan iza drugoga, pa se vidi koji vrh raste, a koji je uvijek bio ondje. Toplinska karta pokazuje vrijednost bojom po satima i danima, pa odmah otkriva pojavu vezanu uz smjenu ili uz određeni program. Raspršeni dijagram dviju veličina, primjerice vibracije i temperature, pokazuje jesu li povezane.

Prikaz namijenjen održavatelju razlikuje se od prikaza namijenjenog inženjeru. Održavatelj treba jedan zaslon s popisom strojeva, bojom stanja i preporukom; inženjer treba spektar, vodopad i mogućnost usporedbe sa snimkom od prije pola godine. Oba se izrađuju iz istih podataka, o čemu govori jedinica 6.5.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.