تحلیل پوششی (دمدولاسیون) برای تشخیص زودهنگام خطا

تعریف: تحلیل پوششی چیست؟

تحلیل پوششی، همچنین به عنوان شناخته شده است دمدولاسیون یا پوشش فرکانس بالا، یک تکنیک پردازش سیگنال قدرتمند است که در آنالیز ارتعاش برای تشخیص عیوب اولیه در یاتاقان‌ها و گیربکس‌های غلتشی استفاده می‌شود. این نوع عیوب، مانند ترک‌های میکروسکوپی یا پوسته‌ها، هر بار که یک عنصر غلتشی از روی عیب عبور می‌کند، مجموعه‌ای از امواج تنشی با فرکانس بالا و انرژی کم یا "ضربه" ایجاد می‌کنند. آنالیز پوشش روشی برای استخراج این سیگنال‌های ضربه تکراری از ارتعاش عمومی پس‌زمینه دستگاه است.

چرا FFT استاندارد کافی نیست؟

انرژی حاصل از این ضربات اولیه کوچک اغلب بسیار کم و با فرکانس بسیار بالایی است که در طیف ارتعاش استاندارد (FFT) دیده نمی‌شود. این سیگنال اغلب در نویز مدفون می‌شود یا توسط ارتعاشات بزرگتر و فرکانس پایین‌تر از منابعی مانند عدم تعادل یا ناهم‌ترازی، تحت الشعاع قرار می‌گیرد. این ضربات به عنوان *مدولاتور* برای فرکانس‌های رزونانس طبیعی دستگاه عمل می‌کنند. تحلیل پوششی برای دمدولاسیون این سیگنال و آشکار کردن فرکانس‌های خطای اساسی طراحی شده است.

فرآیند تحلیل پوششی

این تکنیک با جداسازی سیگنال‌های فرکانس بالا و سپس بررسی نرخ تکرار آنها کار می‌کند. این فرآیند شامل چندین مرحله است:

1. فیلتر میان‌گذر: سیگنال خام ارتعاش ابتدا از یک فیلتر بالاگذر یا میان‌گذر عبور داده می‌شود. این فیلتر تمام ارتعاشات قوی و فرکانس پایین (مثلاً زیر ۱ کیلوهرتز یا ۵ کیلوهرتز) را حذف می‌کند و زنگ‌های فرکانس بالا و امواج تنشی مرتبط با ضربات را ایزوله می‌کند.
2. اصلاح: سیگنال فرکانس بالای فیلتر شده سپس یکسو می‌شود، که اساساً بخش منفی سیگنال را به مثبت تبدیل می‌کند. این امر سیگنال را برای پوشش آماده می‌کند.
3. پوشش (فیلتر پایین گذر): یک فیلتر پایین‌گذر بر روی سیگنال یکسو شده اعمال می‌شود. این فیلتر، سیگنال حامل فرکانس بالا را صاف می‌کند و تنها «پوشش» را باقی می‌گذارد - شکل موجی که الگوی مدولاسیون دامنه را نشان می‌دهد، که نرخ تکرار ضربات اصلی است.
4. تبدیل فوریه سریع (FFT) روی پاکت: در نهایت، تبدیل فوریه سریع (FFT) روی این سیگنال پوششی جدید انجام می‌شود. «طیف پوششی» حاصل، فرکانس برخوردهای تکراری را به وضوح نشان می‌دهد.

تشخیص خطاها با طیف پوششی

پیک‌های موجود در طیف پوششی مربوط به یاتاقان‌های محاسبه‌شده هستند. فرکانس‌های خطابا مقایسه پیک‌های طیف با این فرکانس‌های شناخته شده، یک تحلیلگر می‌تواند محل دقیق خطا را تعیین کند:

• BPFO (فرکانس پاس توپ، مسیر بیرونی): نشان دهنده نقصی در حلقه بیرونی ثابت بلبرینگ است.
• BPFI (فراوانی پاس توپ، مسابقه داخلی): نشان دهنده نقصی در حلقه داخلی چرخان است. این پیک اغلب دارای نوارهای جانبی در سرعت ۱x RPM خواهد بود زیرا نقص در حال حرکت به داخل و خارج از ناحیه بار است.
• BSF (فرکانس چرخش توپ): نشان دهنده نقص در یکی از عناصر غلتشی (گوی‌ها یا غلتک‌ها) است.
• FTF (فرکانس قطار اساسی): کمترین فرکانس، نشان دهنده نقص در قفس یاتاقان است که غلتک‌ها را در جای خود نگه می‌دارد.

به طور مشابه، برای گیربکس‌ها، طیف پوششی می‌تواند پیک‌هایی را در سرعت کارکرد چرخ‌دنده‌هایی که دندانه ترک‌خورده یا شکسته دارند، نشان دهد که نشان‌دهنده ضربه مکرر یک بار در هر دور است.

قدرت تشخیص زودهنگام

مزیت اصلی تحلیل پوششی، حساسیت آن است. این روش می‌تواند خطاهای یاتاقان و چرخ‌دنده را ماه‌ها یا حتی یک سال قبل از اینکه در طیف سرعت استاندارد آشکار شوند یا گرمای کافی برای مشاهده با ترموگرافی مادون قرمز ایجاد کنند، تشخیص دهد. این امر یک هشدار اولیه ارزشمند را فراهم می‌کند و امکان برنامه‌ریزی و زمان‌بندی تعمیر و نگهداری را با حداقل اختلال فراهم می‌کند و از خرابی‌های فاجعه‌بار و آسیب‌های ثانویه جلوگیری می‌کند.

← بازگشت به فهرست اصلی