Analiza ovojnice (demodulacija) za zgodnje odkrivanje napak

Definicija: Kaj je analiza ovojnice?

Analiza ovojnice, znan tudi kot demodulacija Analiza ovojnice ali visokofrekvenčno ovojenje je zmogljiva tehnika obdelave signalov, ki se uporablja pri analizi vibracij za odkrivanje zgodnjih napak v kotalnih ležajih in menjalnikih. Te vrste napak, kot so mikroskopske razpoke ali odkruški, ustvarijo vrsto nizkoenergijskih, visokofrekvenčnih napetostnih valov ali "udarcev" vsakič, ko kotalni element prečka napako. Analiza ovojnice je metoda za izločanje teh ponavljajočih se udarnih signalov iz splošnih vibracij ozadja stroja.

Zakaj standardna FFT ni dovolj?

Energija teh drobnih začetnih udarcev je pogosto prenizka in previsoke frekvence, da bi jo lahko videli v standardnem vibracijskem spektru (FFT). Signal je pogosto skrit v šumnem prostoru ali pa ga preglasijo večje vibracije nižje frekvence iz virov, kot sta neuravnoteženost ali neporavnanost. Udarci delujejo kot *modulator* naravnih resonančnih frekvenc stroja. Analiza ovojnice je zasnovana tako, da demodulira ta signal in razkrije osnovne frekvence napak.

Postopek analize ovojnice

Tehnika deluje tako, da izolira visokofrekvenčne signale in nato preuči njihovo hitrost ponavljanja. Postopek vključuje več korakov:

1. Pasovno filtriranje: Surov vibracijski signal se najprej prepusti skozi visokoprepustni ali pasovno prepustni filter. Ta odstrani vse močne nizkofrekvenčne vibracije (npr. pod 1 kHz ali 5 kHz) in izolira visokofrekvenčno zvonjenje in napetostne valove, povezane z udarci.
2. Popravek: Filtriran visokofrekvenčni signal se nato usmeri, kar v bistvu obrne negativni del signala v pozitivnega. To pripravi signal za ovojnico.
3. Ovojnica (nizkopasovno filtriranje): Na usmerjeni signal se uporabi nizkoprepustni filter. Ta zgladi visokofrekvenčni nosilni signal, tako da ostane le »ovojnica« – valovna oblika, ki predstavlja vzorec amplitudne modulacije, ki je hitrost ponavljanja prvotnih udarcev.
4. FFT ovojnice: Na koncu se na tem novem ovojničnem signalu izvede hitra Fourierjeva transformacija (FFT). Nastali »ovojni spekter« jasno prikazuje frekvenco ponavljajočih se udarcev.

Diagnosticiranje napak z ovojničnim spektrom

Vrhovi v spektru ovojnice ustrezajo izračunanim vrednostim ležaja frekvence napakZ primerjavo vrhov v spektru s temi znanimi frekvencami lahko analitik določi natančno lokacijo napake:

• BPFO (frekvenca podajanja žoge, zunanji tek): Označuje napako na stacionarnem zunanjem obroču ležaja.
• BPFI (frekvenca podajanja žoge, notranji tek): Označuje napako na vrtečem se notranjem obroču. Ta vrh ima pogosto stranske pasove pri 1x vrtljajih na minuto, ker se napaka premika v in iz območja obremenitve.
• BSF (frekvenca vrtenja žogice): Označuje napako na enem od kotalnih elementov (kroglice ali valjčki).
• FTF (osnovna vlakovna frekvenca): Najpočasnejša frekvenca, kar kaže na napako v ležajni kletki, ki drži valje na mestu.

Podobno lahko pri menjalnikih spekter ovojnice razkrije vrhove pri hitrosti delovanja zobnika z razpokanim ali zlomljenim zobom, kar kaže na ponavljajoče se udarce enkrat na vrtljaj.

Moč zgodnjega odkrivanja

Glavna prednost analize ovojnice je njena občutljivost. Z njo je mogoče zaznati napake ležajev in zobnikov mesece ali celo leto, preden bi se te pokazale v standardnem hitrostnem spektru ali ustvarile dovolj toplote, da bi jih bilo mogoče videti z infrardečo termografijo. To zagotavlja neprecenljivo zgodnje opozorilo, ki omogoča načrtovanje in razporejanje vzdrževanja z minimalnimi motnjami, s čimer se preprečijo katastrofalne okvare in sekundarna škoda.

← Nazaj na glavno kazalo