Разбиране на страничните ленти при вибрационния анализ
Странични ленти са малки честотни пикове, които се появяват в FFT спектър на равни разстояния от двете страни на по-голям централен връх, известен като носеща честота. Тяхното присъствие е несъмнен признак за модулация — състояние, при което един сигнал се „отпечатва“ върху друг — а разстоянието между страничните ленти е равно на честотата на модулиращия сигнал. Тъй като това разстояние сочи директно към отговорния въртящ се елемент, страничните ленти са сред най-мощните и категорични диагностични признаци в анализ на вибрациите, особено за gearbox и лагер откриване на неизправности.
1. Какво представляват страничните ленти: модулация в спектъра
Модулацията е позната от радиото, а механизмът в скоростната кутия е същият. Силата на постоянен високочестотен тон (носещата честота) се променя от по-бавно повтарящо се явление (модулаторът); в спектъра тази промяна не размива върха на носещата честота — тя разпределя енергията в симетрични странични върхове. Самата носеща честота обикновено е принудителна вибрация генериран при нормална работа, докато модулаторът представлява ритъма „веднъж на оборот“ на дефектния компонент. Разпознаването на този модел е това, което отличава сигурната диагноза от простото предположение.
2. Как се генерират страничните ленти
Страничните ленти се образуват, когато амплитудата на основния вибрационен сигнал — носещата вълна — се променя във времето под въздействието на втори, по-бавен сигнал: модулатора. Класическият пример е дефектен зъб на зъбното колело:
- Сайтът Честота на зацепване на зъбните колела (GMF) е носещата честота. Това е висока честота, генерирана от нормалното зацепване на зъбите на зъбната предавка.
- Един-единствен напукан зъб на това зъбно колело предизвиква удар при всяко завъртане. Всеки път, когато дефектният зъб влезе в зацепване, този удар модулира — променя амплитудата на — сигнала на GMF.
- Сайтът скорост на въртене Следователно честотата на модулация е честотата на предавката.
Резултатът в спектъра на БФТ е голям пик при GMF (носещата честота), обграден от по-малки пикове на страничните ленти, разположени на разстояние, съответстващо на скоростта на въртене на зъбното колело. Тази картина доказва не само наличието на повреда, но и че тя се намира именно на това конкретно зъбно колело. Тази зависимост се изразява с проста формула:
Честота на страничната лента = Носеща честота ± (n × Модулираща честота), where n = 1, 2, 3 …
По този начин групата от пикове над и под носещата честота образува равномерно разпределен гребен, а измерването на честотата в херци — и последващото й превръщане в обороти в минута — позволява на анализатора да определи точно кой вал работи неправилно.
3. Основни приложения в диагностиката на машини
Диагностика на скоростната кутия
Това е основното приложение за анализ на страничната лента.
- Странични ленти около GMF: ако около основната честота на даден зъбен колело се появят странични ленти, разпределени на разстояния, съответстващи на скоростта на въртене на колелото, това е признак за повреда в него — счупен зъб, износен зъб или ексцентричност.
- Странични ленти около хармониците на GMF: тежките разломи често генерират странични ленти и около 2× и 3× GMF, така че гребеновидната структура се повтаря около всеки хармоничен.
- Честота на ловните зъби: в сложни предавателни механизми, конкретни нецелочислени странични ленти при честота на ловните зъби може да локализира повреда, която възниква само когато два конкретни зъба на различни зъбни колела влязат в контакт.
Диагностика на ролкови лагери
Страничните ленти също са от решаващо значение за потвърждаването неизправности на лагерите, особено вътрешнорасовите недостатъци:
- Дефект на вътрешна раса се върти заедно с вала и, докато се движи навътре и навън от зоната на натоварване на лагера, амплитудата на ударите, които генерира, се увеличава и намалява.
- Това води до амплитудна модулация на честотата на вътрешния разлом, БПФИ.
- Полученият спектър показва пик при BPFI с странични ленти, разположени на разстояние, равно на 1× скоростта на въртене на вала. Наблюдаването на този модел е индикатор с много висока степен на достоверност за дефект в рамките на дадена серия — и това е една от причините анализ на обвивката е толкова ефективен при демодулирането на тези сигнали.
Диагностика на електродвигатели
Проблеми с роторните пръти в асинхронен двигател с променлив ток могат да доведат до появата на странични ленти около пика на работната скорост 1x. Тези странични ленти са разположени на разстояние... честота на преминаване на полюса — the честота на приплъзване на двигателя, умножена по броя на полюсите на двигателя — и са класически признак за счупени роторни пръти.
4. Съображения при анализа
За ефективно използване на анализа на страничната лента, висококачествените данни са от съществено значение:
- Висока разделителна способност: Необходима е FFT с висока разделителна способност (например 3200 или 6400 линии), за да се виждат ясно върховете на страничните ленти и да се измерва точно разстоянието между тях. При ниска разделителна способност страничните ленти се „размазват“ заедно с върха на носещата честота. Връзката между броя на линиите, обхвата и разделителната способност може да се провери с Калкулатор за разделителна способност на FFT.
- Тенденции: броят и амплитудата на страничните ленти са добър показател за тежестта на повредата. Когато повредата се влоши, се появяват повече странични ленти и амплитудата им нараства, така че тяхното регистриране във времето чрез анализ на тенденциите проследява влошаването.
- Бързо преобразуване на Фурия (FFT) при мащабиране: на Увеличаване FFT Функцията на анализатора позволява на анализатора да увеличи тесен честотен диапазон с много висока разделителна способност, за да потвърди наличието и разстоянието между страничните ленти.
5. Интерпретиране на разстоянията: от модела към диагнозата
Диагностичната сила на групата странични ленти се крие в нейната аритметика. Тъй като разстоянието между импулсите е равно на честотата на модулация, анализаторът може да проследи обратно от гребена до причинителя на проблема: разстояние, равно на 1× скоростта на вала, сочи към този вал; разстояние, равно на честотата на преминаване през полюс, свързана със слип, сочи към състоянието на електрическата система на двигателя; нецелочислено разстояние сочи към конкретна двойка зъби. Измерване на честотата на зацепване на зъбните колела и очакваната структура на страничните ленти предварително — например със специален калкулатор за честотата на зъбно зацепване — позволява на анализатора да предвиди точно къде да търси, преди да отвори спектъра.
На място тези сигнали се записват с преносим спектрален анализатор, който се пренася от машина на машина. Уред като Балансет-1а измерва спектъра на вибрациите на работеща машина с достатъчно висока разделителна способност, за да се различи гребена от страничните ленти около честотата на повреда в зъбното зацепване или лагера, така че инженерът да може да потвърди диагнозата на място; а когато същото проучване покаже, че основният проблем е прост дисбаланс вместо да се забие в зъб или да се заклещи, инструментът се придвижва направо в балансиране на полето to correct it.
Когато анализаторът открие ясна, симетрична странична лента на очакваното разстояние, увереността на диагноза се повишава от „възможно“ до „много вероятно“ — и именно затова страничните ленти се считат за един от най-надеждните идентификационни белези в тази област.
