22 augusti 2024

En närmare titt på sidbanden i FFT-spektrumet

Det finns tillfällen då du kommer att observera sidband i FFT-spektrumet (Fast Fourier Transform). Dessa sidband är vanligt förekommande och är ofta kopplade till specifika mekaniska och elektriska problem, t.ex. kugghjulsfrekvenser, fel i innerlagret och olika elektriska avvikelser. För att förstå deras betydelse krävs en djupare undersökning. Sidoband ger viktiga insikter om maskinkomponenternas tillstånd och prestanda. De kan indikera förekomsten av modulering som orsakas av periodiska krafter eller vibrationer som verkar på systemet. För att till fullo förstå deras betydelse ska vi titta närmare på ett specifikt exempel som illustrerar hur dessa sidband manifesteras i spektrumet och vad de betyder för maskinens hälsa.

image 32

Topp och sidband indikerar lagerfel

I det medföljande spektrumet finns en tydlig topp som representerar den inre lagerringens defektfrekvens, särskilt märkbar när den yttre lagerringen är fixerad. Denna topp flankeras av sidband som uppträder vid axelns gånghastighet. När lagrets tillstånd försämras blir dessa sidband mer uttalade och uppvisar ökade amplituder. Denna ökning av amplituden är en tydlig indikation på att felet förvärras och orsakar mer betydande vibrationer vid övertoner av defektfrekvensen. Dessa övertoner och sidband kan hjälpa till att diagnostisera felets svårighetsgrad och utveckling, vilket möjliggör underhållsinsatser i rätt tid. Övervakning av dessa spektrala egenskaper är därför avgörande för förebyggande underhåll och för att säkerställa maskinernas livslängd och tillförlitlighet.

IMG 2076 1024x591 1

Hur vibrationsmodulering avslöjar maskinens hälsa

Men vad är det egentligen som händer? Föreställ dig en defekt på insidan av ett lager när det roterar. Denna defekt eller detta fel rör sig in och ut ur belastningszonen, vilket skapar två distinkta frekvenser som är nära relaterade. Den första frekvensen är den faktiska intressanta frekvensen, som i det här exemplet orsakas av defekten på det inre loppet. Den andra frekvensen, som kallas bärfrekvensen, är axelns rotationshastighet, eller axelns RPM. Dessa frekvenser samverkar eftersom defekten på innerringen modulerar vibrationssignalen vid bärfrekvensen när den går in i och ut ur belastningszonen.

När axeln roterar gör defekten på innerringen att vibrationsamplituden ökar när den rör sig in i belastningszonen och minskar när den lämnar belastningszonen. Denna modulering sker vid axelns varvtal, vilket innebär att vibrationssignalen varierar i amplitud för varje fullt axelvarv. När defekten befinner sig i belastningszonen upplever lagret vibrationer med högre amplitud. Detta beror på den ökade kraften och påfrestningen, medan vibrationerna utanför belastningszonen har lägre amplitud. Detta mönster skapar en karakteristisk vibrationssignatur som kan analyseras för att diagnostisera lagrets tillstånd.

Modulationsmönster i roterande maskiner

Detta koncept är också tillämpligt på andra roterande maskinkomponenter, t.ex. kugghjul och elmotorer. Växlar upplever t.ex. liknande moduleringseffekter när de kopplas in och ur, medan elmotorer kan uppvisa modulering som påverkas av dubbla nätfrekvensen. Att känna igen dessa modulationsmönster i vibrationsvågformen är avgörande för att diagnostisera problem i roterande utrustning. En djup förståelse för hur dessa frekvenser interagerar och vad de betyder hjälper till att korrekt tolka maskinens tillstånd. Detta bidrar i slutändan till effektivare underhåll och förebyggande av oväntade fel.