Razumevanje spektra ovojnice
Definicija: Kaj je ovojni spekter?
Spekter ovojnice je frekvenca spekter pridobljeno z izračunom Hitra pretvorba (FFT) ovojničnega (amplitudno demoduliranega) signala iz analiza ovojnice. Razkriva stopnje ponavljanja udarcev ali modulacij v visokofrekvenčnih vibracijah, zaradi česar je najmočnejša tehnika za odkrivanje napake kotalnih ležajev. Medtem ko standardna FFT prikazuje nosilne frekvence (resonance, ki jih vzbujajo udarci), ovojni spekter prikazuje modulacijske frekvence (hitrost, s katero se pojavljajo udarci), kar neposredno ustreza frekvence napak ležajev kot so BPFO, BPFI, BSF in FTF.
Spekter ovojnice je za diagnostiko ležajev to, kar je za standardno FFT neravnovesje in . neusklajenost odkrivanje napak – primarno diagnostično orodje, ki omogoča zgodnje odkrivanje napak z izločanjem diagnostičnih frekvenc iz visokofrekvenčnega “šuma”, ki ga standardna FFT ne more učinkovito analizirati.
Kako se generira spekter ovojnice
Postopek analize ovojnice
- Pasovno prepustni filter: Filtriraj surovo vibracije signal v visokofrekvenčni pas (npr. 1–10 kHz)
- Zaznavanje ovojnice (demodulacija): Izvleček amplitudne ovojnice filtriranega signala
- Nizkopasovni filter: Gladka ovojnica (odstranite preostali nosilec)
- Hitra pretvorba pretvornika (FFT): Izračunajte frekvenčni spekter ovojničnega signala
- Rezultat: Spekter ovojnice, ki prikazuje stopnje ponovitve udarcev
Kaj predstavlja ovojnica
- Visokofrekvenčne vibracije (nosilec), modulirane z udarci ležaja (modulacija)
- Ovojnica izvleče modulacijo (ponavljajoči se vzorec udarca)
- FFT ovojnice prikazuje modulacijske frekvence
- Modulacijske frekvence = frekvence napak ležajev
Spektri bralne ovojnice
Zdravo nošenje
- Nizka skupna raven ovojnice
- Ploski ali rahlo nagnjen spekter
- Brez izrazitih vrhov
- Prag šuma na ali pod občutljivostjo instrumenta
Okvarjen ležaj
- Primarni vrh: Pri frekvenci okvare ležaja (BPFO, BPFI, BSF ali FTF)
- Harmoniki: 2×, 3×, 4× pogostnost napak, ko se napaka poslabša
- Stranski pasovi: Razmik med frekvenco napak pri kletki (FTF) ali hitrostjo delovanja (1×)
- Dvignjeno nadstropje: Skupna raven hrupa se povečuje z obrabo ležajev
Kazalniki resnosti
- Vrhunska amplituda: Višja amplituda = hujša napaka
- Število harmonikov: Več harmonikov = večja škoda
- Kompleksnost stranskega pasu: Obsežni stranski pasovi kažejo na modulacijo, pogosto resnost
- Dvig šuma: Dvignjena tla kažejo na obsežno propadanje površine
Prednosti pred standardno FFT
Zgodnje odkrivanje
- Zazna napake ležajev 6–18 mesecev prej kot standardna FFT
- Občutljivo na mikroodlomke, nevidne v hitrostnem spektru
- Zagotavlja maksimalen čas priprave za načrtovanje vzdrževanja
Jasni podpisi napak
- Frekvence napak ležajev so vidne in enostavno prepoznavne
- Manj motenj zaradi neuravnoteženosti in neporavnanosti (filtrirano)
- Jasno vidni vzorci stranskih pasov
- Diagnostična jasnost, boljša od standardnega spektra
Zaznavanje dogodkov z nizko energijo
- Majhni udarci ležajev ustvarijo malo energije pri standardni FFT
- Vendar učinkovito vzbujajo visokofrekvenčne resonance
- Analiza ovojnice ojača te šibke diagnostične signale
Smernice za interpretacijo
Identifikacija napak
- Izračunajte frekvence ležajev: BPFO, BPFI, BSF, FTF za nameščene ležaje
- Spekter ovojnice iskanja: Poiščite vrhove pri izračunanih frekvencah (toleranca ±5%)
- Vrhunec tekme: Katera izračunana frekvenca ustreza opazovanemu vrhu?
- Preverite s harmoniki: Preverite 2×, 3× harmonike
- Preverite stranske pasove: Razmik stranskih pasov zagotavlja dodatno potrditev
- Diagnoza: Vrh pri BPFO = zunanji obroč; BPFI = notranji obroč; BSF = kotalni element; FTF = kletka
Ocena resnosti
- Začetna (ovojnica 0,5–1 g): Majhen vrh, brez harmonikov, spremljajte mesečno
- Zgodnje (1-3 g): Jasen vrh, 1-2 harmonika, spremljajte tedensko, načrtujte mesečne zamenjave
- Zmerna (3–10 g): Močan vrh, več harmonikov, stranski pasovi, tedni zamenjave načrta
- Napredno (>10 g): Zelo visoka amplituda, veliko harmonikov, dvignjena tla, nujno zamenjati
Praktična uporaba
Rutinsko spremljanje
- Vključite spekter ovojnice v poti spremljanja stanja
- Amplituda ovojnice trenda pri frekvencah napak ležaja
- Zgodnejše zaznavanje kot splošni trend vibracij
- Identifikacija specifične napake v primerjavi s splošnim povečanjem vibracij
Odpravljanje težav
- Ko so skupne vibracije povišane, vendar standardna FFT ni jasna
- Sum na težave z ležaji
- Preverjanje potrebe po zamenjavi ležaja
- Prepoznavanje ležaja v stroju z več ležaji
Razmerje do analize ovojnice
- Analiza ovojnice: Celoten postopek (filtriranje + demodulacija + FFT)
- Spekter ovojnice: Nastali frekvenčni diagram iz analize ovojnice
- Signal ovojnice: Časovno demoduliran signal (vmesni korak)
- Pogoji: Pogosto se uporabljata sopomenki, vendar je tehnično gledano ovojni spekter izhodni
Spekter ovojnice je zlati standard za odkrivanje napak ležajev pri analizi vibracij. Zaradi svoje sposobnosti razkrivanja frekvenc napak ležajev mesece preden postanejo vidne v standardnih spektrih, v kombinaciji z jasnimi diagnostičnimi vzorci in sposobnostjo specifične identifikacije napak, je analiza spektra ovojnice nepogrešljivo orodje v programih napovednega vzdrževanja rotacijske opreme.