Анализ на обвивката (демодулация) за ранно откриване на повреди

Определение: Какво е анализ на обвивката?

Анализ на обвивката, известен също като демодулация или високочестотно обгръщане, е мощна техника за обработка на сигнали, използвана във вибрационния анализ за откриване на ранни повреди в търкалящи лагери и скоростни кутии. Тези видове повреди, като микроскопични пукнатини или отчупвания, генерират серия от нискоенергийни, високочестотни вълни на напрежение или „удари“ всеки път, когато търкалящ елемент премине над дефекта. Анализът на обгръщането е метод за извличане на тези повтарящи се ударни сигнали от общия фонов вибрационен фон на машината.

Защо стандартното FFT не е достатъчно?

Енергията от тези малки първоначални удари често е твърде ниска и с твърде висока честота, за да се види в стандартен вибрационен спектър (FFT). Сигналът често е „заровен“ в шумовия под или е заглушен от по-големи, нискочестотни вибрации от източници като дисбаланс или несъосност. Ударите действат като *модулатор* за естествените резонансни честоти на машината. Анализът на обвивката е предназначен да демодулира този сигнал и да разкрие основните честоти на грешките.

Процесът на анализ на пликовете

Техниката работи чрез изолиране на високочестотните сигнали и след това изследване на честотата им на повторение. Процесът включва няколко стъпки:

1. Лентово филтриране: Суровият вибрационен сигнал първо се прекарва през високочестотен или лентов филтър. Това премахва всички силни, нискочестотни вибрации (напр. под 1 kHz или 5 kHz) и изолира високочестотния звън и вълни на напрежение, свързани с ударите.
2. Корекция: Филтрираният високочестотен сигнал след това се коригира, което по същество превръща отрицателната част на сигнала в положителна. Това подготвя сигнала за обгръщане.
3. Обгръщане (нискочестотно филтриране): Към коригирания сигнал се прилага нискочестотен филтър. Това изглажда високочестотния носещ сигнал, оставяйки само „обвивката“ – форма на вълната, която представлява амплитудно-модулационния модел, т.е. честотата на повторение на оригиналните импулси.
4. FFT на обвивката: Накрая, върху този нов обвиващ сигнал се извършва бързо преобразуване на Фурие (FFT). Полученият „спектър на обвивката“ ясно показва честотата на повтарящите се въздействия.

Диагностициране на повреди с помощта на обвивния спектър

Пиковете в обвивния спектър съответстват на изчислените за лагера честоти на грешкитеЧрез сравняване на пиковете в спектъра с тези известни честоти, анализаторът може да определи точното местоположение на повредата:

• BPFO (Честота на подаване на топката, Външно колело): Показва дефект на неподвижния външен ринг на лагера.
• BPFI (Честота на подаване на топката, Вътрешен ход): Показва дефект във въртящата се вътрешна секция. Този пик често ще има странични ленти при 1x RPM, тъй като дефектът се движи навътре и навън от зоната на натоварване.
• BSF (Честота на въртене на топката): Показва дефект на един от търкалящите елементи (сачмите или ролките).
• FTF (Основна честота на влаковете): Най-бавната честота, което показва повреда в лагерната клетка, която държи ролките на място.

По подобен начин, при скоростните кутии, обвивният спектър може да разкрие пикове при скоростта на движение на зъбно колело с напукан или счупен зъб, което показва повтарящ се удар веднъж на оборот.

Силата на ранното откриване

Основното предимство на анализа на обвивката е неговата чувствителност. Той може да открие повреди в лагери и зъбни колела месеци или дори година, преди те да станат видими в стандартния спектър на скоростта или да генерират достатъчно топлина, за да бъдат видени с инфрачервена термография. Това осигурява безценно ранно предупреждение, позволяващо планирането и насрочването на поддръжката с минимални прекъсвания, предотвратявайки катастрофални повреди и вторични щети.

← Обратно към основния индекс