Огибающая может предоставить специалисту по виброанализу подробную информацию о техническом состоянии критического оборудования на предприятии. Метод диагностики состояния оборудования при помощи спектров огибающей вибросигнала используется, главным образом, для ранней диагностики подшипников качения и редукторов. Спектр огибающей является важным параметром, используемым для оценки состояния машины. Имея точные данные и заручившись поддержкой сервисных специалистов от компании Bently Nevada, инженеры на предприятии могут быть уверенными в том, что критическое оборудование правильно эксплуатируется и обслуживается ими. Огибающая помогает выявлять дефекты оборудования на самых ранних стадиях их развития — до того момента, когда они будут выявлены другими методами диагностики. Без ранней диагностики дефектов при помощи спектров огибающей вибросигнала персонал сможет обнаружить увеличение общего уровня вибрации, загрязнение масла и, как следствие, рост температуры подшипника лишь тогда, когда дефект уже будет сильно развит. Все это существенно сокращает «жизненный цикл» неисправных элементов машины и увеличивает степень повреждения оборудования.
Огибающая позволяет выявлять и анализировать низкочастотные, повторяющиеся вибросигналы, выделяя их из общего уровня вибрации машины. Таким образом, она позволяет заблаговременно обнаруживать развивающиеся дефекты элементов или деталей машин при контакте металл-металл. Несмотря на то, что в этой статье приведены примеры использования метода огибающей для диагностики подшипников качения, этот метод используется также и для диагностики редукторов и электродвигателей. Необходимо отметить, что для успешного применения и анализа спектра огибающей вибросигнала необходим опыт. Огибающая – это один из инструментов специалиста по анализу вибрации, и лучше всего использовать его совместно с другими методами диагностики и мониторинга оборудования.
Огибающая позволяет выделять интересующие компоненты вибросигнала
Метод диагностики при помощи спектров огибающей вибросигнала состоит из нескольких этапов, он предполагает выделение интересующих виброимпульсов из общего уровня вибрации (Рисунок 1). Взаимодействие элементов подшипника качения друг с другом и с дефектами приводит к возникновению структурного резонанса в опоре подшипника. Сейсмодатчик измеряет вибрацию, далее этот сигнал отфильтровывается полосовым фильтром, и в результате в вибросигнале остаются только компоненты в диапазоне частот резонанса элементов подшипника. Отфильтрованный сигнал выпрямляется, из него извлекается огибающая, при этом удаляются частоты резонанса элементов подшипника и остаются только частоты ударных импульсов дефектов подшипника. Затем фильтр высоких частот удаляет из сигнала высокочастотные компоненты и вычисляется спектр. Частотные компоненты зависят от физических параметров подшипника, а тренд спектра вибрации показывает развитие дефектов.
Анализ огибающей необходимо начинать с поиска источника вибрации. При взаимодействии элементов подшипника друг с другом и с дефектом возникают ударные импульсы, которые передаются на корпус машины и вызывают вибрацию. Ударные импульсы возбуждают колебания на частотах собственного резонанса структурных элементов подшипника, вызывая так называемый «звон» (Рисунок 2). Амплитуда данного «звона» постепенно затухает до следующего удара, который заново возбуждает резонанс. Таким образом, амплитуда дефекта модулирует отклик собственного резонанса на частоте ударных импульсов. Ударные импульсы дефекта становятся частью общего уровня вибрации.
Поскольку эти ударные импульсы имеют высокую частоту, то для измерения вибросигнала для огибающей обычно используются акселерометры. Поэтому часто огибающую называют еще огибающей по виброускорению или огибающей высокочастотного виброускорения. Высокочастотные вибросигналы, такие как, например, несущая частота сигнала дефекта, плохо передаются через однородный материал корпуса машины, дефекты металла, болтовые и сварные соединения вызывают существенное затухание вибросигнала (Рисунок 3). Поэтому необходимо выбирать кратчайший путь от места замера вибрации до ее источника, для того чтобы этот слабый высокочастотный сигнал дошел до акселерометра без изменений, акселерометр следует смонтировать как можно ближе к подшипнику и рядом с «несущей», нагруженной зоной подшипника, в которой ударные импульсы будут лучше передаваться через корпус машины к датчику.
Выходной сигнал акселерометра, изображенный на рисунке 4, содержит три основные частоты: вибрацию ротора с относительно низкой частотой и высокой амплитудой, модулированную частоту резонанса элементов подшипника, а также другие компоненты высокочастотной вибрации, включая гармоники частот резонанса элементов подшипника. Несмотря на то, что вибросигнал имеет сложную форму, по спектру огибающей можно определить частоту ударных импульсов дефекта, которая, в свою очередь, предоставляет специалисту по виброанализу важную информацию о техническом состоянии машины.
