Diagnosticering af lejefejl

1. Lejefejls natur

Rullelejer er grundlæggende komponenter i de fleste roterende maskiner, men de er også et almindeligt brudpunkt. Et typisk leje består af en ydre ring, en indre ring, et sæt kugler eller ruller og en holder til at opretholde deres afstand. En "defekt" er en mikroskopisk eller makroskopisk fejl, såsom en revne, afskalning eller hul, på en af disse overflader.

Når et rulleelement passerer hen over en defekt, genererer det et lille, højfrekvent stød eller "klik". Selvom et enkelt stød har lavt energiindhold, forekommer disse stød gentagne gange. Vibrationsanalyse er exceptionelt effektiv til at detektere disse gentagne, periodiske stød længe før lejet begynder at overophede eller lave hørbar støj.

2. De fire grundlæggende fejlfrekvenser

Nøglen til at diagnosticere lejefejl er at vide, at for en given lejegeometri og rotationshastighed vil stødene forekomme ved meget specifikke, forudsigelige frekvenser. Disse er kendt som de grundlæggende fejlfrekvenser:

• BPFO (Boldafleveringsfrekvens, Ydre Løbebane): Den hastighed, hvormed rulleelementerne passerer et enkelt punkt på den ydre lejering. Dette er den mest almindelige lejefejlfrekvens.
• BPFI (Boldafleveringsfrekvens, indre løb): Den hastighed, hvormed rulleelementerne passerer et enkelt punkt på den indre løbsring. Da den indre løbsring roterer, er denne frekvens højere end BPFO.
• BSF (Boldspinfrekvens): Den frekvens, hvormed et rulleelement roterer om sin egen akse.
• FTF (Grundlæggende Togfrekvens): Lejeburets rotationsfrekvens. Dette er en meget lav frekvens, typisk mindre end 0,5 gange løbehastighed.

Disse frekvenser kan beregnes ud fra lejets dimensioner (såsom stigningsdiameter og kuglediameter) og akslens rotationshastighed. Vibrationsanalysesoftware indeholder typisk en stor database med lejer og kan beregne disse frekvenser automatisk.

3. Hvordan lejefejl optræder i spektret

Når der er en lejefejl, vil dens fejlfrekvens fremgå af FFT-spektrum i et karakteristisk mønster:

• Højfrekvente toppe: Selve fejlfrekvensen (f.eks. BPFO) vil fremstå som en top i spektrets højfrekvensområde.
• Harmoniske: Der vil ofte være flere harmoniske (multipla) af fejlfrekvensen.
• Sidebånd: Dette er en kritisk diagnostisk markør. Lejefejlfrekvenstoppen vil ofte have sidebånd fordelt med 1X driftshastigheden. For eksempel er en BPFO-top med 1X sidebånd et klassisk tegn på en defekt i den ydre løbering. En defekt i den indre løbering (BPFI) har næsten altid 1X sidebånd, fordi defekten roterer ind og ud af maskinens belastningszone.

I de tidlige stadier kan disse toppe være begravet i spektrets støjbund. Derfor anvendes der ofte specialiserede teknikker til detektion.

4. Konvolutanalyse til tidlig opdagelse

Konvolutanalyse (også kaldet demodulation) er den mest effektive teknik til at detektere lejefejl i tidlige stadier. Det er en signalbehandlingsmetode, der filtrerer lavfrekvente, højenergiske vibrationer (fra ubalance osv.) fra og kun fokuserer på de højfrekvente, lavenergiske påvirkninger, der genereres af lejefejlen.

Konvolutspektret er meget "rent" og viser tydeligt lejefejlfrekvenserne og deres harmoniske, hvilket muliggør detektion måneder eller endda år før lejet ellers ville svigte.

← Tilbage til hovedindekset