Разумевање спектра анвелопе
Дефиниција: Шта је енвелопни спектар?
Спектар омотача је фреквенција спектар добијено израчунавањем Брза претрага Фурта (БПФ) сигнала анвелопе (демодулисаног по амплитуди) из анализа омотача. Открива брзине понављања удараца или модулација у високофреквентним вибрацијама, што је чини најмоћнијом техником за детекцију дефекти лежајева котрљајућих елемената. Док стандардни FFT приказује носеће фреквенције (резонанције побуђене ударима), спектар анвелопе приказује модулирајуће фреквенције (брзину којом се удари дешавају), што директно одговара фреквенције кварова лежајева као што су BPFO, BPFI, BSF и FTF.
Спектар анвелопе је за дијагностику лежајева оно што је стандардни FFT за неравнотежа и неусклађеност детекција — примарни дијагностички алат који омогућава рано откривање грешака издвајањем дијагностичких фреквенција из високофреквентног “шума” који стандардни FFT не може ефикасно анализирати.
Како се генерише спектар анвелопе
Процес анализе коверте
- Филтер пропусног опсега: Филтрирај сирово вибрација сигнал у високофреквентни опсег (нпр. 1-10 kHz)
- Детекција анвелопе (демодулација): Издвојите амплету амплитуде филтрираног сигнала
- Нископропусни филтер: Загладите коверту (уклоните преостали носач)
- Брза претрага Фурта: Израчунајте фреквентни спектар сигнала анвелопе
- Резултат: Спектар анвелопе који приказује брзине понављања удара
Шта коверта представља
- Високофреквентне вибрације (носач) модулисане ударима лежаја (модулација)
- Омотач издваја модулацију (понављајући образац удара)
- FFT анвелопе приказује модулационе фреквенције
- Модулационе фреквенције = фреквенције квара лежаја
Спектри коверте за читање
Здраво држање
- Низак укупни ниво амбалаже
- Раван или благо нагнут спектар
- Нема изражених врхова
- Праг шума на или испод осетљивости инструмента
Неисправан лежај
- Примарни врх: На фреквенцији квара лежаја (BPFO, BPFI, BSF или FTF)
- Хармоници: 2×, 3×, 4× учесталости квара како се квар погоршава
- Бочне траке: Око фреквенције квара на размаку кавеза (FTF) или брзине рада (1×)
- Повишени спрат: Укупни праг буке расте са пропадањем лежајева
Индикатори озбиљности
- Вршна амплитуда: Већа амплитуда = тежи дефект
- Број хармоника: Више хармоника = већа штета
- Сложеност бочног опсега: Опсежне бочне траке указују на модулацију, често озбиљност
- Пораст нивоа буке: Подигнути под указује на широко распрострањено погоршање површине
Предности у односу на стандардни FFT
Рано откривање
- Детекција дефекта лежајева 6-18 месеци раније од стандардног FFT-а
- Осетљиво на микро-прскотине невидљиве у спектру брзине
- Обезбеђује максимално време потребно за планирање одржавања
Обриши потписе грешака
- Фреквенције кварова лежајева истакнуте и лако идентификоване
- Мање сметњи од неравнотеже, неусклађености (филтрирано)
- Јасно видљиви обрасци бочних трака
- Дијагностичка јасноћа супериорна у односу на стандардни спектар
Детекција догађаја ниске енергије
- Мали ударци лежајева стварају мало енергије у стандардном FFT-у
- Али ефикасно побуђују високофреквентне резонанције
- Анализа омотача појачава ове слабе дијагностичке сигнале
Смернице за тумачење
Идентификација грешке
- Израчунајте фреквенције лежајева: БПФО, БПФИ, БСФ, ФТФ за уграђени лежај
- Спектар претраживачке омотаче: Потражите врхове на израчунатим фреквенцијама (толеранција ±5%)
- Врхунац утакмице: Која израчуната фреквенција одговара посматраном врху?
- Проверите помоћу хармоника: Проверите 2×, 3× хармонике
- Проверите бочне траке: Размак бочних трака пружа додатну потврду
- Дијагноза: Врхунац на BPFO = спољашњи трун; BPFI = унутрашњи трун; BSF = котрљајући елемент; FTF = кавез
Процена озбиљности
- Почетни (омотач од 0,5-1 г): Мали врх, без хармоника, пратити месечно
- Рано (1-3 г): Јасан врх, 1-2 хармоника, пратити недељно, планирати месеце замене
- Умерено (3-10 г): Јак врх, вишеструки хармоници, бочни опсези, недеље замене плана
- Напредно (>10 г): Веома висока амплитуда, много хармоника, подигнут под, хитно заменити
Практична примена
Рутинско праћење
- Укључите спектар анвелопе у руте праћења стања
- Амплитуда анвелопе тренда на фреквенцијама квара лежаја
- Раније откривање него укупни тренд вибрација
- Идентификација специфичне грешке у односу на опште повећање вибрација
Решавање проблема
- Када су укупне вибрације повишене, али стандардни FFT није јасан
- Сумња на проблеме са лежајевима
- Провера потребе за заменом лежаја
- Идентификовање лежаја у машини са више лежајева
Однос према анализи омотача
- Анализа коверте: Комплетан процес (филтрирање + демодулација + FFT)
- Спектар омотача: Добијени фреквентни графикон из анализе анвелопе
- Сигнал омотача: Демодулисани сигнал у временском домену (међукорак)
- Услови: Често се користи наизменично, али технички, спектар анвелопе је излаз
Спектар анвелопе је златни стандард за детекцију дефеката лежајева у анализи вибрација. Његова способност да открије фреквенције кварова лежајева месецима пре него што постану видљиви у стандардним спектрима, у комбинацији са јасним дијагностичким обрасцима и могућношћу специфичне идентификације кварова, чини анализу спектра анвелопе незаобилазним алатом у програмима предиктивног одржавања за ротациону опрему.