Spettro della curva d'inviluppo
1.1. Relazione tra segnale temporale e segnale di frequenza
Con tutti i sensori di monitoraggio delle condizioni di Balluff, è possibile effettuare valutazioni nel dominio del tempo come RMS, picco, ampiezza, curtosi....
La seguente illustrazione mostra un segnale di vibrazione con una frequenza di 1Hz e un'ampiezza pari a 3.
Se si forma uno spettro (valutazione del segnale in frequenza) dalla valutazione nel dominio del tempo mediante la FFT, il segnale appare come di seguito.
E qui sta la differenza tra le varianti del BCM. Solo il BCM0003 può valutare lo spettro.
Hir è un errore di visualizzazione. Anche l'ampiezza dovrebbe essere 3.
Anche qui riassunto in una rappresentazione:
1.2. Spettro di un'oscillazione
Nell'ultimo capitolo, la relazione tra un segnale di tempo e un successivo segnale di frequenza è stata illustrata utilizzando un segnale.
In pratica, però, la situazione è molto più complessa e il segnale temporale ha già una proporzione di molti segnali (segnale rosso nell'illustrazione).
Le frequenze contenute nel segnale rosso sono mostrate con le diverse proporzioni in blu, viola e verde.
Si può notare una correlazione osservando il "dominio delle frequenze" sul lato destro.
L'ampiezza delle frequenze e le loro singole frequenze sono facilmente riconoscibili, cosa che è un po' difficile nel dominio del tempo. È anche facile vedere quante frequenze diverse sono contenute in un segnale.
Si consideri un esempio di segnali a due frequenze. Queste due frequenze sono chiaramente visibili anche nel segnale temporale (immagine successiva).
Queste frequenze sono state utilizzate a scopo illustrativo e semplificativo.
- Segnale = 1Hz e ampiezza 3
- Segnale = 16Hz e un'ampiezza di 1
Le ampiezze e le loro altezze sono abbastanza facili da riconoscere. Le singole frequenze non possono essere facilmente estratte dalla visualizzazione nel dominio del tempo.
Se ora si osserva il segnale in frequenza anziché il segnale temporale, si possono vedere molto chiaramente le singole frequenze e le ampiezze dei segnali.
Anche in questo caso si tratta di una rappresentazione sintetica:
2. Perché è necessario lo spettro dell'inviluppo?
Lo spettro di inviluppo rende "visibili" frequenze aggiuntive che non possono essere rilevate con una FFT pura. Per poter analizzare le altre frequenze, la curva d'inviluppo viene posizionata intorno al segnale temporale nell'analisi della curva d'inviluppo e solo allora viene eseguita la trasformazione di Fourier.
Se sulla vibrazione da analizzare sono presenti squilibri o vibrazioni di risonanza dell'intero sistema, l'analisi dell'inviluppo ha il vantaggio di "nasconderli". Per questo motivo viene utilizzata con buoni risultati nel monitoraggio dei cuscinetti a rulli.
2.1. Riconoscere i danni ai cuscinetti e alle pulegge dentate
Questi impulsi d'urto e quindi la loro frequenza dipendono dalla frequenza di rotazione del cuscinetto. Di conseguenza, la frequenza degli impulsi d'urto cambia al variare della frequenza di rotazione del cuscinetto.
3.1. Filtri passa-alto e operazioni matematiche
Il segnale temporale, che può contenere anche altri rumori della macchina, squilibri e segnali di interferenza, deve essere innanzitutto filtrato (filtro passa-alto o filtro passa-banda) ed elaborato con operazioni matematiche.
L'immagine mostra il segnale prima del processo di filtraggio.
Si ottiene quindi un segnale che mostra il "clock del danno al cuscinetto". La frequenza di risonanza non è stata valutata dal filtro. Questo esempio mostra un danno nell'anello esterno del cuscinetto volvente.
3.2. Rettifica del segnale grezzo e formazione della curva di inviluppo
Il segnale ottenuto dal cuscinetto deve ora essere rettificato per ottenere una curva d'inviluppo appropriata da questo segnale.
Il grafico mostra un segnale rettificato con una curva di inviluppo attorno ad esso.
3.3. FFT della curva di inviluppo
In una FFT di un'oscillazione modulata, vengono visualizzate solo la frequenza portante e le sue bande laterali alla distanza della frequenza di modulazione. Questo è visibile nel grafico successivo.
Se la FFT viene applicata al segnale di inviluppo, nel grafico successivo non si vedrà alcuna frequenza portante. Viene determinata direttamente solo la frequenza di modulazione dell'inviluppo. Questo è il modo in cui viene determinata la frequenza degli impulsi di shock in un'analisi dell'inviluppo.
4.1. Impostazioni generali
Nelle configurazioni della curva d'inviluppo è possibile effettuare le seguenti impostazioni per l'analisi della curva d'inviluppo.
I punti dati di uno spettro sono costanti a 1714 punti dati per spettro.
L'immagine seguente mostra l'uso di un filtro. Questo è già stato menzionato nei capitoli precedenti. Poiché un filtro passa-alto è il più indicato per l'analisi dell'inviluppo, il limite inferiore della banda può essere impostato su un minimo di 1000Hz.
La selezione dell'intervallo dello spettro dipende dalla risoluzione dello spettro che si desidera ottenere. Dipende anche dalla velocità (vedere la tabella precedente).
La funzione di media può essere utilizzata per calcolare la media di diversi spettri per sopprimere i picchi o gli eventi isolati. Nell'immagine riportata di seguito, sono stati mediati 8 spettri.
In questo esempio, la media di 8 spettri aumenta di conseguenza il tempo di acquisizione. Mediando 8 spettri, il tempo di acquisizione della tabella mostrata sopra, pari a 286 ms con un intervallo di spettro di 6000 Hz, viene moltiplicato per 8. La risoluzione dello spettro rimane invariata.
La risoluzione dello spettro rimane invariata.
Nelle impostazioni della modalità di banda si distingue tra due impostazioni.
Maggiori informazioni nei prossimi capitoli.
4.2. Moltiplicatori per la velocità di rotazione
I moltiplicatori per la velocità di rotazione devono essere utilizzati se la frequenza di rotazione dell'asse (cuscinetto) da monitorare cambia.
I limiti di banda sono sempre adattati alla velocità di rotazione corrente mediante il fattore.
Il calcolo è Fattore x frequenza di rotazione = intervallo di frequenza di danno.
I fattori sono determinati dai produttori di cuscinetti e possono essere ottenuti da questi ultimi.
La velocità deve essere fornita al sensore attraverso uno dei tre percorsi.
- Pin 2 Ingresso tramite un segnale di clock da un sensore esterno
- Uscita dei dati di processo
- Ingresso statico dei dati dei parametri
4.3. Limiti assoluti di banda
I limiti assoluti di banda possono essere utilizzati se la frequenza dannosa è nota. Ad esempio, per i motori elettrici in cui la frequenza della tensione di rete è di 50Hz (60Hz USA) e quindi non varia.
