Analýza obálky (demodulace) pro včasnou detekci poruch

Definice: Co je to analýza obálek?

Analýza obálky, známý také jako demodulace Analýza obálky s vysokou frekvencí je výkonná technika zpracování signálu používaná ve vibrační analýze k detekci poruch v rané fázi valivých ložisek a převodovek. Tyto typy poruch, jako jsou mikroskopické trhliny nebo odlupování, generují řadu nízkoenergetických, vysokofrekvenčních napěťových vln neboli „nárazů“ pokaždé, když valivý prvek přejde přes vadu. Analýza obálky je metoda pro extrakci těchto opakujících se nárazových signálů z obecných vibrací pozadí stroje.

Proč standardní FFT nestačí?

Energie z těchto drobných počátečních nárazů je často příliš nízká a má příliš vysokou frekvenci, než aby byla viditelná ve standardním vibračním spektru (FFT). Signál je často pohřben v šumové hladině nebo přehlušen většími vibracemi s nižší frekvencí ze zdrojů, jako je nevyváženost nebo nesouosost. Nárazy fungují jako *modulátor* pro přirozené rezonanční frekvence stroje. Analýza obálky je navržena tak, aby tento signál demodulovala a odhalila základní poruchové frekvence.

Proces analýzy obálky

Tato technika funguje na principu izolace vysokofrekvenčních signálů a následného zkoumání jejich opakovací frekvence. Proces zahrnuje několik kroků:

1. Pásmová filtrace: Nezpracovaný vibrační signál nejprve prochází vysokofrekvenčním nebo pásmovým filtrem. Tím se odstraní všechny silné nízkofrekvenční vibrace (např. pod 1 kHz nebo 5 kHz) a izoluje se vysokofrekvenční zvonění a napěťové vlny spojené s nárazy.
2. Náprava: Filtrovaný vysokofrekvenční signál je poté usměrněn, což v podstatě převádí zápornou část signálu na kladnou. Tím se signál připraví na obálkování.
3. Obálkování (dolnoprůchodová filtrace): Na usměrněný signál se aplikuje dolní propust. Tím se vyhladí vysokofrekvenční nosný signál a zůstane pouze „obálka“ – tvar vlny, který představuje amplitudový modulační vzorec, což je opakovací frekvence původních nárazů.
4. FFT obálky: Nakonec se na tomto novém obálkovém signálu provede rychlá Fourierova transformace (FFT). Výsledné „obálkové spektrum“ jasně ukazuje frekvenci opakovaných nárazů.

Diagnostika poruch pomocí obálkového spektra

Vrcholy v obalovém spektru odpovídají vypočítaným hodnotám ložiska. frekvence poruchPorovnáním vrcholů ve spektru s těmito známými frekvencemi může analytik určit přesné místo poruchy:

• BPFO (frekvence přihrávek míče, vnější kroužek): Označuje vadu na stacionárním vnějším kroužku ložiska.
• BPFI (frekvence přihrávek míče, vnitřní větev): Označuje vadu na rotujícím vnitřním kroužku. Tento vrchol bude mít často boční pásma při 1x ot./min, protože se vada pohybuje dovnitř a ven ze zátěžové zóny.
• BSF (frekvence rotace míče): Označuje vadu na jednom z valivých těles (kuliček nebo válečků).
• FTF (Základní vlaková frekvence): Nejpomalejší frekvence, což naznačuje závadu v kleci ložiska, která drží válečky na místě.

Podobně u převodovek může obálkové spektrum odhalit vrcholy při otáčkách ozubeného kola s prasklým nebo zlomeným zubem, což naznačuje opakované nárazy jednou za otáčku.

Síla včasné detekce

Hlavní výhodou analýzy obálky je její citlivost. Dokáže detekovat závady ložisek a převodů měsíce, nebo dokonce rok, dříve než by se projevily ve standardním rychlostním spektru nebo by generovaly dostatek tepla, aby byly viditelné pomocí infračervené termografie. To poskytuje neocenitelné včasné varování, které umožňuje plánovat a naplánovat údržbu s minimálním narušením, čímž se předchází katastrofickým poruchám a sekundárním škodám.

← Zpět na hlavní index