การวิเคราะห์ซองจดหมาย (ดีมอดูเลต) เพื่อการตรวจจับข้อผิดพลาดในระยะเริ่มต้น

คำจำกัดความ: การวิเคราะห์ซองจดหมายคืออะไร?

การวิเคราะห์ซองจดหมายหรือที่เรียกว่า การดีมอดูเลชั่น หรือ envelope ความถี่สูง เป็นเทคนิคการประมวลผลสัญญาณที่มีประสิทธิภาพซึ่งใช้ในการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนเพื่อตรวจจับข้อบกพร่องในระยะเริ่มต้นในตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้งและกระปุกเกียร์ ข้อบกพร่องประเภทนี้ เช่น รอยแตกหรือสะเก็ดขนาดเล็ก จะสร้างคลื่นความเค้นความถี่สูงพลังงานต่ำ หรือที่เรียกว่า “แรงกระแทก” ทุกครั้งที่ชิ้นส่วนแบบลูกกลิ้งเคลื่อนผ่านจุดบกพร่อง การวิเคราะห์ envelope เป็นวิธีการสกัดสัญญาณแรงกระแทกที่เกิดขึ้นซ้ำๆ เหล่านี้จากการสั่นสะเทือนพื้นหลังทั่วไปของเครื่องจักร

เหตุใด FFT มาตรฐานจึงไม่เพียงพอ?

พลังงานจากการกระแทกเริ่มต้นเพียงเล็กน้อยเหล่านี้มักจะต่ำเกินไปและมีความถี่สูงเกินกว่าที่จะมองเห็นได้ในสเปกตรัมการสั่นสะเทือนมาตรฐาน (FFT) สัญญาณมักจะถูกกลบด้วยเสียงรบกวน หรือถูกกลบด้วยการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำที่ใหญ่กว่าจากแหล่งกำเนิดต่างๆ เช่น ความไม่สมดุลหรือการวางแนวที่ไม่ถูกต้อง การกระแทกเหล่านี้ทำหน้าที่เป็น *ตัวปรับ* ความถี่เรโซแนนซ์ตามธรรมชาติของเครื่อง การวิเคราะห์เอนเวโลปถูกออกแบบมาเพื่อดีมอดูเลตสัญญาณนี้และเผยให้เห็นความถี่ความผิดพลาดพื้นฐาน

กระบวนการวิเคราะห์ซองจดหมาย

เทคนิคนี้ทำงานโดยการแยกสัญญาณความถี่สูง แล้วตรวจสอบอัตราการทำซ้ำ กระบวนการนี้มีหลายขั้นตอน:

1. การกรองแบบแบนด์พาส: สัญญาณการสั่นสะเทือนดิบจะถูกส่งผ่านตัวกรองความถี่สูงหรือแบนด์พาสก่อน ตัวกรองนี้จะกำจัดการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำที่รุนแรงทั้งหมด (เช่น ต่ำกว่า 1 kHz หรือ 5 kHz) และแยกเสียงสั่นความถี่สูงและคลื่นความเค้นที่เกี่ยวข้องกับการกระแทกออกไป
2. การแก้ไข: จากนั้นสัญญาณความถี่สูงที่ผ่านการกรองจะถูกแก้ไข ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะเปลี่ยนส่วนที่เป็นลบของสัญญาณให้เป็นบวก เพื่อเตรียมสัญญาณให้พร้อมสำหรับการห่อหุ้ม
3. การห่อหุ้ม (การกรองความถี่ต่ำ): ตัวกรองความถี่ต่ำจะถูกนำไปใช้กับสัญญาณที่แก้ไขแล้ว ตัวกรองนี้จะทำให้สัญญาณพาหะความถี่สูงเรียบขึ้น เหลือเพียง “ซอง” ซึ่งเป็นรูปคลื่นที่แสดงถึงรูปแบบการมอดูเลตแอมพลิจูด ซึ่งเป็นอัตราการเกิดซ้ำของคลื่นกระแทกเดิม
4. FFT ของซองจดหมาย: ในที่สุด การแปลงฟูริเยร์แบบเร็ว (FFT) ก็เกิดขึ้นกับสัญญาณซองจดหมายใหม่นี้ “สเปกตรัมซองจดหมาย” ที่ได้จะแสดงความถี่ของการกระแทกซ้ำๆ ได้อย่างชัดเจน

การวินิจฉัยข้อบกพร่องด้วย Envelope Spectrum

จุดสูงสุดในสเปกตรัมซองจดหมายสอดคล้องกับค่าที่คำนวณของแบริ่ง ความถี่ของความผิดพลาดโดยการเปรียบเทียบจุดสูงสุดในสเปกตรัมกับความถี่ที่ทราบเหล่านี้ นักวิเคราะห์สามารถระบุตำแหน่งที่แน่นอนของความผิดพลาดได้:

• BPFO (ความถี่ในการส่งบอล, วงนอก): บ่งชี้ถึงข้อบกพร่องบนวงแหวนด้านนอกคงที่ของตลับลูกปืน
• BPFI (ความถี่ในการส่งบอล, วงใน): บ่งชี้ถึงข้อบกพร่องของวงแหวนด้านในที่หมุนอยู่ จุดสูงสุดนี้มักจะมีแถบข้างที่ 1x RPM เนื่องจากข้อบกพร่องกำลังเคลื่อนเข้าและออกจากโซนโหลด
• BSF (ความถี่การหมุนลูกบอล): บ่งบอกถึงข้อบกพร่องของชิ้นส่วนกลิ้ง (ลูกบอลหรือลูกกลิ้ง)
• FTF (ความถี่รถไฟพื้นฐาน): ความถี่ที่ช้าที่สุด บ่งบอกถึงความผิดพลาดของกรงลูกปืนที่ยึดลูกกลิ้งให้เข้าที่

ในทำนองเดียวกัน สำหรับกล่องเกียร์ สเปกตรัมของซองจดหมายสามารถเปิดเผยจุดสูงสุดที่ความเร็วในการทำงานของเกียร์ที่มีฟันแตกร้าวหรือหัก ซึ่งบ่งชี้ถึงการกระทบซ้ำๆ หนึ่งครั้งต่อการหมุนหนึ่งครั้ง

พลังแห่งการตรวจจับแต่เนิ่นๆ

ข้อได้เปรียบหลักของการวิเคราะห์เอนเวโลปคือความไว ซึ่งสามารถตรวจจับข้อบกพร่องของตลับลูกปืนและเฟืองได้หลายเดือนหรือแม้กระทั่งหนึ่งปี ก่อนที่จะปรากฏให้เห็นในสเปกตรัมความเร็วมาตรฐาน หรือสร้างความร้อนมากพอที่จะมองเห็นได้ด้วยเทอร์โมกราฟีอินฟราเรด วิธีนี้ให้การเตือนล่วงหน้าอันทรงคุณค่า ช่วยให้สามารถวางแผนและกำหนดตารางการบำรุงรักษาได้โดยมีการหยุดชะงักน้อยที่สุด ป้องกันความล้มเหลวร้ายแรงและความเสียหายรอง

← กลับสู่ดัชนีหลัก