Выявление проблем подшипников с помощью демодуляции ускорения

Apr 30, 2023

Демодуляция ускорения (gD) — полезный метод для тех, кто хочет выявить существующий дефект подшипника. Фактически, при правильном использовании этого типа технологии маловероятно, что часть вращающегося оборудования, такого как двигатель, насос, вентилятор, компрессор или коробка передач, выйдет из строя без предупреждения. Хотя самая сильная сторона демодуляции заключается в ее способности определять состояние подшипников качения, она также является ценным инструментом для определения эффективности смазки и выявления неправильного зацепления шестерен.

История

Рождение коммерческой демодуляции фактически началось в середине 1980-х годов с технологии Spike Energy компании IRD Mechanalysis, которая первоначально обеспечивала только общее измерение вибрации. После того, как компания приступила к измерению Spike Energy Spectrum, другие компании, занимающиеся вибрацией, быстро начали разрабатывать свои собственные решения из-за преимуществ, которые конечные пользователи могли получить в своих усилиях по выявлению проблем, связанных с машинами, которые потенциально могут вызвать незапланированные простои.

От блоков измерения состояния подшипников (BCU) до высокочастотной огибающей (HFE), огибающей ускорения (gE), а теперь и демодуляции ускорения — все они работали хорошо, хотя для получения схожих результатов использовались небольшие изменения. В некоторых версиях использовался один фильтр верхних частот или несколько полосовых фильтров (BP), в то время как другие добились успеха, используя только фильтр верхних частот (при этом Fmax действует как фильтр нижних частот). Выпрямление сигнала также является частью этого метода анализа вибрации, при этом компании используют схемы полуволнового и полноволнового выпрямления. Единственное, что объединяет все эти методы, так это то, что они дают положительные результаты, но в качестве метода обработки сигналов для получения хороших результатов следует учитывать несколько факторов:

Через сколько различных материалов проходит сигнал, чтобы добраться до датчика? Расстояние между датчиком и неисправным подшипником/шестерней будет влиять на результаты, особенно на амплитуды.

Крепится ли он с помощью резьбовой шпильки (которая обеспечивает самый широкий динамический диапазон измерений) или датчик монтируется другим методом?

Некоторые фильтры могут скрывать сигнал дефекта, отфильтровывая энергию дефекта, тогда как другие позволяют улавливать сигнал дефекта.

Упрощенный обзор процесса gD выглядит следующим образом (Изображение 1): Примените фильтр верхних частот к необработанному сигналу ускорения, чтобы исключить более низкие частоты. Затем исправьте оставшийся сигнал. Затем примените фильтр нижних частот (Fmax для измерения) и выполните анализ быстрого преобразования Фурье (БПФ) полученного сигнала.

Следующие тематические исследования показывают, как демодуляция ускорения использовалась для выявления дефектных подшипников в различных производственных условиях.

Практический пример № 1: неисправный подшипник в ответственном двигателе

gD подтверждает дефект подшипника в критическом двигателе производственного предприятия достаточно рано, чтобы обеспечить пятимесячный срок выполнения работ до ранее запланированного ремонта в августе. В этом случае сочетание множества измерений, выполненных с помощью системы мониторинга состояния, используемой производителем, беспроводной микроэлектромеханической (MEMS) системы, обеспечивающей 180 показаний в месяц для шести различных параметров вибрации, а также графиков устойчивых тенденций, дало конечному пользователю уверенность в продолжении эксплуатации критически важного актива до запланированного отключения. Благодаря выявлению дефектов и критичности двигателя запасные части находились на месте, а ремонтная бригада завода была готова заменить машину в случае, если ее состояние значительно ухудшится до запланированного простоя.

Благодаря множественным ежедневным измерениям системы мониторинга состояния, а также технологии демодуляции, необходимость круглосуточного реагирования на сигналы тревоги о балансе оборудования с подшипниками качения может быть устранена. В этом случае пики частоты прохождения шара по внешнему кольцу (BPFO) были очевидны при демодулированных измерениях, а также при БПФ ускорения. Обычно это указывает на серьезную неисправность подшипника.