Analýza obálky (demodulácia) pre včasnú detekciu porúch

Definícia: Čo je to analýza obálok?

Analýza obálky, tiež známy ako demodulácia Analýza obálky s vysokou frekvenciou je výkonná technika spracovania signálu používaná pri analýze vibrácií na detekciu porúch v počiatočnom štádiu vo valivých ložiskách a prevodovkách. Tieto typy porúch, ako sú mikroskopické trhliny alebo odlupovanie, generujú sériu nízkoenergetických, vysokofrekvenčných napäťových vĺn alebo „nárazov“ vždy, keď valivý prvok prejde cez defekt. Analýza obálky je metóda na extrakciu týchto opakujúcich sa nárazových signálov z celkového pozadia vibrácií stroja.

Prečo štandardná FFT nestačí?

Energia z týchto malých počiatočných nárazov je často príliš nízka a má príliš vysokú frekvenciu na to, aby bola viditeľná v štandardnom vibračnom spektre (FFT). Signál je často skrytý v šumovej hladine alebo prehlušený väčšími vibráciami s nižšou frekvenciou zo zdrojov, ako je nevyváženosť alebo nesprávne zarovnanie. Nárazy fungujú ako *modulátor* prirodzených rezonančných frekvencií stroja. Analýza obálky je navrhnutá tak, aby demodulovala tento signál a odhalila základné poruchové frekvencie.

Proces analýzy obálok

Táto technika funguje tak, že sa izolujú vysokofrekvenčné signály a následne sa skúma ich opakovacia frekvencia. Proces zahŕňa niekoľko krokov:

1. Pásmové filtrovanie: Surový vibračný signál najprv prechádza cez hornopriepustný alebo pásmový filter. Tým sa odstránia všetky silné nízkofrekvenčné vibrácie (napr. pod 1 kHz alebo 5 kHz) a izoluje sa vysokofrekvenčné zvonenie a napäťové vlny spojené s nárazmi.
2. Náprava: Filtrovaný vysokofrekvenčný signál sa potom usmerní, čo v podstate premení zápornú časť signálu na kladnú. Tým sa signál pripraví na obalenie.
3. Obálkovanie (nízkopriepustné filtrovanie): Na usmernený signál sa aplikuje dolnopriepustný filter. Tým sa vyhladí vysokofrekvenčný nosný signál a zostane iba „obálka“ – priebeh vlny, ktorý predstavuje amplitúdový modulačný vzor, čo je opakovacia frekvencia pôvodných nárazov.
4. FFT obálky: Nakoniec sa na tomto novom obálkovom signále vykoná rýchla Fourierova transformácia (FFT). Výsledné „obálkové spektrum“ jasne ukazuje frekvenciu opakovaných nárazov.

Diagnostika porúch pomocou obálkového spektra

Vrcholy v obalovom spektre zodpovedajú vypočítaným hodnotám ložiska. frekvencie porúchPorovnaním vrcholov v spektre s týmito známymi frekvenciami môže analytik určiť presnú polohu poruchy:

• BPFO (Frekvencia prihrávok lopty, Vonkajší dráha): Označuje chybu na vonkajšom krúžku stacionárneho ložiska.
• BPFI (Frekvencia prihrávok lopty, vnútorný kruh): Označuje chybu na rotujúcej vnútornej krúžku. Tento vrchol bude mať často bočné pásy pri 1x otáčkach za minútu, pretože chyba sa pohybuje do a von zo zóny zaťaženia.
• BSF (Frekvencia rotácie lopty): Označuje chybu na jednom z valivých telies (guľôčky alebo valčeky).
• FTF (Základná vlaková frekvencia): Najpomalšia frekvencia, ktorá naznačuje poruchu ložiskovej klietky, ktorá drží valčeky na mieste.

Podobne aj v prípade prevodoviek môže obalové spektrum odhaliť vrcholy pri bežnej rýchlosti ozubeného kolesa s prasknutým alebo zlomeným zubom, čo naznačuje opakované nárazy raz za otáčku.

Sila včasnej detekcie

Hlavnou výhodou analýzy obálky je jej citlivosť. Dokáže odhaliť poruchy ložísk a ozubených kolies mesiace alebo dokonca rok skôr, ako by sa prejavili v štandardnom rýchlostnom spektre alebo by generovali dostatok tepla na to, aby boli viditeľné pomocou infračervenej termografie. To poskytuje neoceniteľné včasné varovanie, ktoré umožňuje plánovať a naplánovať údržbu s minimálnym narušením, čím sa predchádza katastrofickým poruchám a sekundárnym škodám.

← Späť na hlavný index