Разбирање на страничните ленти во анализата на вибрации
Странични ленти се мали фреквентни врвови што се појавуваат во FFT спектар на еднакви интервали од двете страни на поголем централен врв познат како носечка фреквенција. Нивното присуство е дефинитивен знак за модулација — состојба во која еден сигнал се „отпечатува“ врз друг — а растојанието меѓу страничните ленти е еднакво на фреквенцијата на модулирачкиот сигнал. Бидејќи тоа растојание директно укажува на ротирачкиот елемент што е одговорен, страничните ленти се меѓу најмоќните и најдефинитивните дијагностички обрасци во анализа на вибрацииособено за откривање дефекти на менувач и лежиште .
1. Што се страничните ленти: модулација во спектарот
Модулацијата е познат концепт од радиото, а механизмот кај менувачот е ист. Постојан високофреквентен тон (носителот) ја менува својата јачина под влијание на побавен повторувачки настан (модулаторот); во спектарот, таа промена не го замаглува врвот на носителот — туку одвојува енергија во симетрични сателитски врвови. Самиот носител обично е принудна вибрација генериран од нормалната работа, додека модулаторот е ритамот еднаш по вртеж на дефектната компонента. Препознавањето на образецот е она што ја разликува сигурната дијагноза од погодувањето.
2. Како се создаваат страничните ленти
Страничните ленти се создаваат кога примарен вибрационен сигнал — носителот — со текот на времето ја менува својата амплитуда под влијание на втор, побавен сигнал: модулаторот. Класичен пример е дефектен заб на запчаник:
- Тоа Фреквенција на запченување (GMF) е носителот. Ова е висока фреквенција генерирана од нормалното запцање на забите на запчаникот.
- Еден единствен напукнат заб на тој запчаник создава удар еднаш по вртеж. Секој пат кога дефектниот заб влегува во запцање, тој удар го модулира — ја менува амплитудата на — сигналот GMF.
- Тоа ротациона брзина на запчаникот затоа е модулирачката фреквенција.
Резултатот во FFT спектарот е голем врв на GMF (носителот) опкружен со помали врвови на странични ленти распоредени на ротационата брзина на запчаникот. Овој образец докажува не само дека постои дефект туку и дека тој се наоѓа на тој конкретен запчаник. Односот се изразува со едноставна формула:
Странична фреквенција = Носечка фреквенција ± (n × Модулирачка фреквенција), каде n = 1, 2, 3 …
Семејството врвови над и под носителот затоа формира рамномерно распореден чешел, а броењето на растојанието во херци — а потоа претворањето во вртежи/мин — му кажува на аналитичарот точно кое вратило е проблематично.
3. Клучни примени во дијагностика на машини
Дијагностика на менувачи
Ова е примарната примена на анализата на странични ленти:
- Странични ленти околу GMF: ако странични ленти распоредени на работната брзина на запчаникот се појават околу неговата GMF, тие укажуваат на дефект на тој запчаник — напукнат заб, истрошен заб или ексцентричност.
- Странични ленти околу хармониците на GMF: сериозните дефекти често создаваат странични ленти и околу 2× и 3× GMF, така што образецот на чешел се повторува околу секој хармоник.
- Фреквенција на ловечки заб: кај сложени запченички склопови, специфични нецелобројни странични ленти на фреквенцијата на ловечкиот заб (hunting tooth) може прецизно да лоцира дефект што се јавува само кога два конкретни заба на различни запчаници доаѓаат во контакт.
Дијагностика на лежишта со тркалачки елементи
Страничните ленти се исто така клучни за потврдување на дефекти на лежиштата, особено дефекти на внатрешниот прстен:
- Дефект на внатрешниот прстен ротира заедно со вратилото, и додека влегува и излегува од товарната зона на лежиштето, амплитудата на ударите што ги создава расте и опаѓа.
- Ова создава амплитудна модулација на фреквенцијата на дефектот на внатрешниот прстен, BPFI.
- Добиениот спектар покажува врв на BPFI со странични ленти распоредени на 1× од ротационата брзина на вратилото. Гледањето на овој образец е индикатор со многу висока сигурност за дефект на внатрешниот прстен — и тоа е една причина зошто анализа на обвивката е толку ефикасен во демодулирањето на овие сигнали.
Дијагностика на електромотори
Проблемите со роторските прачки во AC индукциски мотор може да предизвикаат странични ленти да се појават околу врвот на 1× работната брзина. Овие странични ленти се распоредени на фреквенција на поминување на половите — фреквенција на лизгање на моторот помножена со бројот на полови на моторот — и се класичен потпис на скршени прачки на роторот.
4. Разгледувања при анализата
За ефикасно користење на анализата на странични ленти, неопходни се податоци со висок квалитет:
- Висока резолуција: потребен е FFT со висока резолуција (на пример 3200 или 6400 линии) за јасно да се видат врвовите на страничните ленти и точно да се измери нивното растојание. При ниска резолуција страничните ленти се „размачкани“ заедно со врвот на носителот. Односот меѓу бројот на линии, опсегот и резолуцијата може да се провери со калкулатор за резолуција на FFT.
- Во тренд: бројот и амплитудата на страничните ленти се добар индикатор за сериозноста на дефектот. Како што дефектот се влошува, се појавуваат повеќе странични ленти и нивната амплитуда расте, така што нивното бележење низ времето преку анализа на трендови го следи влошувањето.
- Zoom FFT: на Zoom FFT функцијата на анализаторот му овозможува на аналитичарот да зголеми тесен фреквентен опсег со многу висока резолуција за да го потврди присуството и растојанието на страничните ленти.
5. Читање на растојанието: од образец до дијагноза
Дијагностичката моќ на семејството странични ленти лежи во неговата аритметика. Бидејќи растојанието е еднакво на модулирачката фреквенција, аналитичарот може да работи наназад од чешелот до причинителот: растојание на 1× брзината на вратилото укажува на тоа вратило; растојание на фреквенцијата на поминување на полови поврзана со лизгањето укажува на електричната состојба на моторот; нецелобројно растојание укажува на конкретен пар заби. Мерењето на фреквенцијата на запцање и нејзината очекувана структура на странични ленти однапред — на пример со наменски калкулатор за фреквенција на запченување — му овозможува на аналитичарот точно да предвиди каде да гледа пред да го отвори спектарот.
На терен овие обрасци се снимаат со преносен спектрален анализатор што се носи од машина до машина. Инструмент како Balanset-1A го мери спектарот на вибрации на машина во работа со доволно висока резолуција за да го разреши чешелот од странични ленти околу фреквенцијата на запцање или дефект на лежиште, така што инженерот може да ја потврди дијагнозата на самото место; а кога истото испитување ќе открие дека доминантниот проблем е обичен дебаланс наместо дефект на заб или прстен, инструментот преминува директно во балансирање на терен за да го исправи.
Кога аналитичарот ќе открие јасен, симетричен образец на странични ленти на очекуваното растојание, довербата во дијагноза се зголемува од “можно” на “многу веројатно” — што е токму причината зошто страничните ленти се сметаат за еден од најдоверливите отпечатоци во оваа област.
