Enveloppanalys (demodulering) för tidig feldetektering

Definition: Vad är kuvertanalys?

Kuvertanalys, även känd som demodulering eller högfrekvent enveloping, är en kraftfull signalbehandlingsteknik som används vid vibrationsanalys för att upptäcka tidiga fel i rullningslager och växellådor. Dessa typer av fel, såsom mikroskopiska sprickor eller splittringar, genererar en serie lågenergiska, högfrekventa spänningsvågor eller "stötar" varje gång ett rullningselement passerar över defekten. Enveloppanalys är en metod för att extrahera dessa repetitiva stötsignaler från maskinens allmänna bakgrundsvibration.

Varför räcker inte standard FFT?

Energin från dessa små initiala stötar är ofta för låg och har en för hög frekvens för att kunna ses i ett standardvibrationsspektrum (FFT). Signalen är ofta begravd i brusgolvet eller överväldigad av större, lägre frekvenser från källor som obalans eller feljustering. Stötarna fungerar som en *modulator* för maskinens naturliga resonansfrekvenser. Enveloppanalys är utformad för att demodulera denna signal och avslöja de underliggande felfrekvenserna.

Kuvertanalysprocessen

Tekniken fungerar genom att isolera högfrekventa signaler och sedan undersöka deras repetitionsfrekvens. Processen innefattar flera steg:

1. Bandpassfiltrering: Den råa vibrationssignalen passerar först genom ett högpass- eller bandpassfilter. Detta tar bort all stark, lågfrekvent vibration (t.ex. under 1 kHz eller 5 kHz) och isolerar högfrekventa ringsignaler och stressvågor som är förknippade med stötarna.
2. Rättelse: Den filtrerade högfrekventa signalen likriktas sedan, vilket i huvudsak vänder den negativa delen av signalen till att bli positiv. Detta förbereder signalen för enveloping.
3. Enveloping (lågpassfiltrering): Ett lågpassfilter appliceras på den likriktade signalen. Detta jämnar ut den högfrekventa bärvågssignalen och lämnar endast kvar "enveloppet" – en vågform som representerar amplitudmoduleringsmönstret, vilket är repetitionsfrekvensen för de ursprungliga stötarna.
4. FFT för kuvertet: Slutligen utförs en snabb Fouriertransform (FFT) på denna nya enveloppsignal. Det resulterande "enveloppspektrumet" visar tydligt frekvensen av de upprepade stötarna.

Diagnostisera fel med enveloppspektrumet

Topparna i enveloppspektrumet motsvarar lagrets beräknade felfrekvenserGenom att jämföra topparna i spektrumet med dessa kända frekvenser kan en analytiker bestämma den exakta platsen för felet:

• BPFO (Bollpassningsfrekvens, yttre bana): Indikerar en defekt på lagrets stationära yttre ring.
• BPFI (Bollpassningsfrekvens, Inner Race): Indikerar en defekt på den roterande innerringen. Denna topp har ofta sidband vid 1x varvtalet eftersom defekten rör sig in och ut ur belastningszonen.
• BSF (bollens snurrfrekvens): Indikerar ett fel på ett av rullelementen (kulorna eller rullarna).
• FTF (Grundläggande tågfrekvens): Den långsammaste frekvensen, vilket indikerar ett fel i lagerhållaren som håller rullarna på plats.

På liknande sätt kan enveloppspektrumet för växellådor avslöja toppar vid driftshastigheten för ett kugghjul som har en sprucken eller trasig tand, vilket indikerar upprepad stöt en gång per varv.

Kraften i tidig upptäckt

Den främsta fördelen med enveloppanalys är dess känslighet. Den kan upptäcka lager- och kugghjulsfel månader, eller till och med ett år, innan de skulle bli uppenbara i ett standardhastighetsspektrum eller generera tillräckligt med värme för att kunna ses med infraröd termografi. Detta ger en ovärderlig tidig varning, vilket gör att underhåll kan planeras och schemaläggas med minimal störning, vilket förhindrar katastrofala fel och sekundära skador.

← Tillbaka till huvudmenyn