Nota preliminar: Con FlexPro 2021, el análisis de órdenes cambió a un procedimiento completamente nuevo. Este objeto de análisis ha sido sustituido, pero sigue estando disponible en FlexPro para que sus análisis existentes funcionen sin cambios. Los objetos de análisis de órdenes que se eliminaron de la galería en FlexPro 2021 por estar obsoletos se pueden volver a mostrar en la galería desde Archivo > Opciones > Configuración del sistema. Active esta opción si desea seguir utilizando los objetos de análisis obsoletos en nuevos proyectos (no recomendado).
Este objeto de análisis calcula un análisis de órdenes para vibraciones dependientes de la velocidad de rotación. Las vibraciones medidas en máquinas rotativas muestran un espectro en el que los máximos se producen a frecuencias que corresponden a múltiplos de la velocidad de rotación de la máquina. La aparición de estos máximos se debe a dos motivos diferentes. Por un lado, la máquina se puede considerar como un sistema de transferencia no lineal, impulsado por una vibración armónica correspondiente a la velocidad de rotación. La no linealidad genera armónicos de esta vibración fundamental, que dan lugar a los máximos correspondientes. Por otra parte, una máquina de este tipo puede contener componentes cuya velocidad de rotación no sea igual a la velocidad de rotación base, sino que corresponda siempre a un múltiplo fijo de esta velocidad. Por ejemplo, los distintos ejes de una caja de engranajes tienen velocidades de rotación diferentes. Sin embargo, los dientes de un engranaje o las bolas de un rodamiento generan vibraciones que guardan una relación fija con la velocidad de rotación. Si se conoce esta relación, denominada orden, entre la frecuencia fundamental de un componente y la frecuencia fundamental de la máquina, se pueden asignar específicamente los máximos determinados del espectro a uno o varios componentes de la máquina. Esto puede servir, por ejemplo, para aislar la causa de las resonancias.
En el análisis de órdenes, las señales de vibración medidas a una determinada velocidad de rotación se someten a una transformada de Fourier (FFT). A partir del espectro se extraen líneas espectrales individuales cuya frecuencia corresponde a un múltiplo (orden) de la frecuencia fundamental determinada por la velocidad de rotación.
En el análisis de órdenes se utilizan fundamentalmente dos métodos de medición. Durante una rampa de arranque, la vibración y la velocidad de rotación instantánea se miden de forma sincronizada, mientras la máquina aumenta lentamente desde su velocidad mínima hasta su velocidad máxima. A continuación, las velocidades de rotación, que se deben analizar, se buscan en la señal de velocidad y se calcula una transformada de Fourier para los puntos correspondientes de la señal de vibración. Finalmente, se extraen del espectro las frecuencias correspondientes a las órdenes. Para obtener un resultado con una precisión óptima, debe preferirse un muestreo basado en ángulos a uno basado en el tiempo. En este caso, el número de muestras por revolución es el mismo para cada velocidad de rotación y, por tanto, la resolución espectral de FFT es independiente de la velocidad de rotación instantánea. Asimismo, en este procedimiento se debe tener en cuenta que la velocidad de rotación de la máquina no varíe demasiado rápido, ya que para cada posición de velocidad deseada se debe extraer un segmento temporal para FFT, en el que se asume que la velocidad es constante. Si la velocidad de rotación varía durante dicha sección, los picos del espectro se difuminan, es decir, se aplanan y se ensanchan.
En un segundo procedimiento, la máquina se pone primero a una velocidad de rotación determinada y luego se realiza la medición de la vibración a esa velocidad. Este proceso se repite para todas las velocidades deseadas. Si la velocidad de la máquina no puede mantenerse exactamente en el valor predeterminado correspondiente, puede medirse de forma sincrónica y ponerse a disposición para el análisis de órdenes. A continuación, el análisis de órdenes determina el valor medio de la velocidad de rotación medida y lo asigna a la señal de vibración correspondiente.
El resultado del análisis de órdenes es una serie de señales con componente Z, donde el componente Y bidimensional contiene siempre los valores de amplitud espectral. Los componentes X y Z contienen la velocidad de rotación o la frecuencia y el orden.
Nota Asegúrese de que la frecuencia de muestreo es lo suficientemente alta. Según el teorema de Nyquist, para la frecuencia máxima que se va a analizar (= velocidad máxima de rotación * orden más alto / 60), debe haber al menos dos muestras por período.
Pestaña Datos
Muestreo
El objeto de análisis puede procesar señales de tiempo y de ángulo. Existe una señal de tiempo si ha medido con una frecuencia de muestreo constante. Si trabaja con señales de tiempo, el eje temporal de las vibraciones suele tener una unidad física diferente a la recíproca de la velocidad de rotación. Por ejemplo, la velocidad de rotación se suele especificar en la unidad 1/min, mientras que la unidad de tiempo es 1 s. Por esta razón, puede especificar un divisor de corrección por el que debe dividirse la velocidad de rotación para calcular la frecuencia. Existe una señal angular si la frecuencia de muestreo depende de la velocidad de rotación, es decir, si se ha tomado un determinado número de muestras por revolución. Seleccione la opción Señal angular con ángulo en radianes en la componente X, si sus datos ya contienen el ángulo correcto en radianes. En caso contrario, seleccione la opción Datos basados en ángulos con un número fijo de muestras por revolución. En este caso, no debe haber ningún componente X. En su lugar, introduzca el número de muestras por revolución como valor fijo.
La velocidad de rotación instantánea se suele medir mediante un generador de impulsos que registra un determinado número de impulsos por revolución. Puede especificar la señal de impulso resultante directamente como señal de velocidad de rotación. Para ello, seleccione la opción La velocidad de rotación es una señal de impulso e introduzca el Número de impulsos por revolución. Si los datos de medición están disponibles como señales de tiempo, esta señal de impulso también se debe especificar como señal de tiempo. Si se dispone de datos basados en ángulos con un número fijo de muestras por revolución, basta con especificar una serie de datos con los impulsos medidos, ya que se puede calcular la información angular.
Datos
El objeto de análisis puede procesar tres estructuras de datos diferentes. Puede especificar una serie de señales. Su componente Y contiene entonces varias vibraciones que se midieron a diferentes velocidades de rotación. Cada columna de la matriz de datos Y contiene la señal de vibración para una velocidad de rotación específica. El componente X contiene los instantes de muestreo o los ángulos en radianes, que se ignoran si se ha especificado el número de muestras por revolución. El componente Z contiene las velocidades de rotación a las que se midieron las distintas individuales.
Como segunda alternativa, puede especificar varias señales y sus velocidades de rotación asignadas. Las señales pueden ser de ángulo o tiempo y de distintas longitudes. Si se dispone de datos basados en ángulos con un número fijo de muestras por revolución, puede omitir aquí los componentes X e identificar series de datos. Debe asociar a cada señal una velocidad de rotación o los datos de impulsos equivalentes. Puede especificar una valor escalar, una serie de datos o una señal para la velocidad de rotación. Un valor escalar se interpreta directamente como la velocidad de rotación correspondiente. De lo contrario, la velocidad de rotación puede calcularse primero a partir de los datos de impulsos, como se ha descrito anteriormente. La serie de velocidades de rotación se promedia para obtener un valor escalar.
Como tercera alternativa, se puede analizar una única señal con una rampa de arranque. Para ello, la señal debe cubrir todas las velocidades de rotación que se van a analizar. La velocidad de rotación instantánea ascendente debe proporcionarse como un segundo conjunto de datos. Esto no tiene que medirse necesariamente de forma sincronizada con la rampa de arranque. Si ambos conjuntos de datos están disponibles como señales de tiempo, la sincronización se realiza a través de los valores X. En caso necesario, la velocidad de rotación también puede calcularse aquí a partir de los datos de impulsos. Las velocidades de rotación en las que se debe realizar un análisis de órdenes se buscan en el conjunto de datos de velocidad, y a partir de cada posición se extrae de la señal un segmento con la longitud especificada. Cada uno de estos segmentos se somete a un análisis de órdenes. Puede especificar las velocidades de rotación como una secuencia lineal utilizando los parámetros desde, hasta e incremento o puede seleccionar un conjunto de datos que contenga las velocidades de rotación deseadas como series de datos.
Como cuarta alternativa, se puede analizar una única señal con velocidad de rotación variable. En este caso, la velocidad de rotación instantánea no tiene que ser ascendente, ya que el análisis de órdenes no se realiza para velocidades de rotación predefinidas, sino para tiempos predefinidos. Se extrae de la señal un segmento con la longitud especificada para los tiempos para los que se va a realizar un análisis de órdenes. Cada uno de estos segmentos se somete a un análisis de órdenes. Puede especificar los tiempos como una secuencia lineal utilizando los parámetros desde, hasta e incremento o seleccionar un conjunto de datos que contenga los tiempos deseados como series de datos.
En general, se considera que la velocidad de rotación asignada a un segmento temporal permanece constante dentro de dicha sección. Es decir, el segmento se debe seleccionar tan grande como sea posible, pero solo hasta el punto en que la velocidad de rotación aún pueda asumirse como constante. De lo contrario, las líneas espectrales de FFT se difuminan porque las frecuencias cambian en la ventana temporal considerada. La configuración de la longitud del segmento resulta crítica, ya que influye en la resolución de FFT. Para la comprobarlo, se debe generar un espectro de tiempo-frecuencia a partir de la señal utilizando el objeto de análisis “análisis espectral de tiempo-frecuencia” con exactamente la longitud de segmento deseada. Debe variar la longitud del segmento para que las frecuencias que se van a buscar estén bien resueltas.
Pestaña Opciones
Tipo de espectro
La información espectral se puede obtener en varios formatos. En la tabla siguiente,δF es el espaciado logarítmico de FFT, Re es la parte real de FFT real (unilateral) para una frecuencia dada, Im es la parte imaginaria y n es el tamaño del segmento de datos.
Tipo de espectro |
Fórmula/descripción |
|---|---|
Amplitud |
sqrt(Re² + Im²) / n |
Amplitud RMS |
sqrt((Re² + Im²) / 2) / n |
PSD - densidad espectral de potencia |
(Re² + Im²) / n² / δF / 2 |
MSA - Amplitud² promediada |
(Re² + Im²) / n² / 2 |
Amplitud² |
(Re² + Im²) / n² |
Amplitud compleja |
complex(Re, Im) / n |
Parte real |
Re / n |
Parte imaginaria |
Im / n |
Fase |
arctan(Im / Re) |
Longitud del y espaciado de segmentos de la FFT
Para cada señal de vibración o, en el caso de señales con rampa de arranque, para cada segmento de datos, se calcula un FFT Si en el campo longitud de la FFT selecciona la opción más larga, la FFT se extiende a lo largo de toda la longitud de los datos, o más exactamente, a la mayor potencia de 2 inmediatamente inferior. Si selecciona como se especifica y establece una longitud de ventana, se calcula una FFT promediada. Una ventana FFT de la longitud especificada se desplaza por el segmento de datos y se calcula una FFT para cada posición. Los espectros individuales obtenidos de este modo se promedian para generar el resultado. Si selecciona sin fisuras en el campo Espaciado de segmentos de la FFT, los segmentos individuales de la FFT se sitúan uno detrás de otro sin espacios. Seleccione como se indica e introduzca un espaciado de segmentos para lograr un solapamiento de los mismos. Por ejemplo, una longitud de la FFT de 1024 y una separación entre segmentos de 512 conducen a un solapamiento del 50 %. El espectro promediado se denomina periodograma y, en comparación con una sola FFT, tiene una varianza reducida de la amplitud espectral con una resolución espectral simultáneamente reducida.
Ventana
Para minimizar el manchado espectral de la tansformada de Fourier, puede evaluar las vibraciones con una ventana de ponderación antes de la transformación. Esta evaluación produce a una definición más nítida de las líneas espectrales en el resultado. Sin embargo, las amplitudes del espectro también se reducen. Si selecciona Normalización de amplitud, se normaliza la ganancia de la ventana de ponderación utilizada, es decir, la suma de todos los valores de la ventana de ponderación dividida por su número. Esto compensa la atenuación de las amplitudes provocada por la aplicación de la ventana de ponderación a los datos.
Órdenes y anchos de banda
Puede introducir los órdenes directamente o especificar un conjunto de datos que los contenga. Al extraer las frecuencias correspondientes a las órdenes, el objeto de análisis examina una banda de frecuencias en torno a dichas frequencias y selecciona la línea espectral de mayor valor absoluto. Puede especificar el ancho de banda para este proceso como un porcentaje de la velocidad de rotación correspondiente al orden (orden * velocidad de rotación).
Resultado
El resultado del análisis de órdenes puede presentarse de varias formas. Se trata siempre de una serie de señales cuyo componente Y contiene las líneas espectrales extraídas como órdenes. Si trabaja con señales individuales, estas se muestran automáticamente en el resultado ordenadas por velocidad de rotación ascendente.
Dependiendo del formato de resultado deseado, el componente X contiene las órdenes de una velocidad de rotación determinada, las velocidades de rotación de un orden determinado, o la frecuencia, es decir, el producto de la velocidad de rotación por el orden, o bien los datos extraídos de un conjunto de datos externo. Al mostrar los datos en función del producto entre la velocidad de rotación y el orden, los puntos de resonancia se reconocen fácilmente en la visualización, ya que se superponen. Si analiza una señal con velocidad de rotación variable, en lugar de las velocidades de rotación se transfieren al resultado los tiempos en los que se ha realizado el análisis de órdenes.
Ejemplo
En la base de datos del proyecto C:\Users\Public\Documents\Weisang\FlexPro\2025\Examples\Order Tracking Analysis.fpd o C:>Usuarios>Acceso público>Documentos públicos>Weisang>FlexPro>2025En \Examples\Order Tracking Analysis.fpd encuentra ejemplos de las distintas estructuras de datos para las que puede realizarse un análisis de órdenes.
Función FPScript utilizada
_OrderTracking (obsoleto)