Analiza anvelopei (demodulație) pentru detectarea timpurie a defecțiunilor

Definiție: Ce este analiza anvelopei?

Analiza anvelopei, cunoscut și sub numele de demodulare Înfășurarea de înaltă frecvență sau înfășurarea de înaltă frecvență este o tehnică puternică de procesare a semnalelor utilizată în analiza vibrațiilor pentru a detecta defectele în stadiu incipient la rulmenții cu elemente de rostogolire și la cutiile de viteze. Aceste tipuri de defecte, cum ar fi fisurile microscopice sau exfolierea, generează o serie de unde de stres sau „impacturi” de înaltă frecvență și energie redusă de fiecare dată când un element de rostogolire trece peste defect. Analiza înfășurătoarei este o metodă de extragere a acestor semnale de impact repetitive din vibrațiile generale de fond ale mașinii.

De ce nu este suficientă FFT-ul standard?

Energia provenită de la aceste mici impacturi inițiale este adesea prea mică și la o frecvență prea mare pentru a fi observată într-un spectru standard de vibrații (FFT). Semnalul este adesea îngropat în zgomotul de fond sau copleșit de vibrații mai mari, de frecvență mai joasă, provenite din surse precum dezechilibrul sau nealinierea. Impacturile acționează ca un *modulator* pentru frecvențele de rezonanță naturale ale mașinii. Analiza anvelopei este concepută pentru a demodula acest semnal și a dezvălui frecvențele defectelor subiacente.

Procesul de analiză a anvelopei

Tehnica funcționează prin izolarea semnalelor de înaltă frecvență și apoi examinarea ratei lor de repetiție. Procesul implică mai mulți pași:

1. Filtrare trece-bandă: Semnalul brut de vibrație este trecut mai întâi printr-un filtru trece-sus sau trece-bandă. Acesta elimină toate vibrațiile puternice de joasă frecvență (de exemplu, sub 1 kHz sau 5 kHz) și izolează undele de țintă și de stres de înaltă frecvență asociate cu impacturile.
2. Rectificare: Semnalul de înaltă frecvență filtrat este apoi rectificat, ceea ce practic transformă porțiunea negativă a semnalului în pozitivă. Aceasta pregătește semnalul pentru anvelopare.
3. Învelire (filtrare trece-jos): Semnalului rectificat i se aplică un filtru trece-jos. Acesta netezește semnalul purtător de înaltă frecvență, lăsând în urmă doar „anvelopa” - o formă de undă ce reprezintă modelul de modulație a amplitudinii, adică rata de repetiție a impacturilor originale.
4. FFT a anvelopei: În final, se efectuează o transformată Fourier rapidă (FFT) asupra acestui nou semnal de anvelopă. „Spectrul anvelopei” rezultat arată clar frecvența impacturilor repetitive.

Diagnosticarea defecțiunilor cu ajutorul spectrului anvelopei

Vârfurile din spectrul anvelopei corespund valorilor calculate de rulment frecvențele defecțiunilorPrin compararea vârfurilor din spectru cu aceste frecvențe cunoscute, un analist poate determina locația exactă a defectului:

• BPFO (Frecvența de trecere a mingii, traseul exterior): Indică un defect la calea de rulment exterioară fixă.
• BPFI (Frecvența de pase a mingii, traseul interior): Indică un defect la inelul interior rotativ. Acest vârf va avea adesea benzi laterale la 1x RPM deoarece defectul se mișcă în interiorul și în afara zonei de sarcină.
• BSF (Frecvența de rotație a bilei): Indică un defect al unuia dintre elementele de rulare (bile sau role).
• FTF (Frecvența fundamentală a trenului): Cea mai lentă frecvență, indicând o defecțiune a coliviei care ține rolele la locul lor.

În mod similar, în cazul cutiilor de viteze, spectrul anvelopei poate dezvălui vârfuri la viteza de rulare a unei roți dințate care are un dinte crăpat sau rupt, indicând impacturi repetitive o dată pe rotație.

Puterea detectării timpurii

Principalul avantaj al analizei anvelopei este sensibilitatea sa. Aceasta poate detecta defecțiuni ale rulmenților și angrenajelor cu luni sau chiar cu un an înainte ca acestea să devină evidente într-un spectru de viteză standard sau să genereze suficientă căldură pentru a fi observate cu termografia în infraroșu. Aceasta oferă o avertizare timpurie neprețuită, permițând planificarea și programarea întreținerii cu întreruperi minime, prevenind defecțiunile catastrofale și daunele secundare.

← Înapoi la indexul principal