Identificazione dei problemi dei cuscinetti con la demodulazione dell'accelerazione

Apr 30, 2023

La demodulazione dell'accelerazione (gD) è una tecnica utile per chiunque voglia identificare un difetto esistente nei cuscinetti. Infatti, quando questo tipo di tecnologia viene utilizzata correttamente, non vi è alcuna ragione per cui un componente di un'apparecchiatura rotante, come un motore, una pompa, un ventilatore, un compressore o un cambio, debba guastarsi senza preavviso. Sebbene il punto di forza della demodulazione risieda nella sua capacità di identificare le condizioni dei cuscinetti degli elementi volventi, è anche uno strumento prezioso per identificare l'efficacia della lubrificazione e l'ingranamento inadeguato degli ingranaggi.

Storia

La nascita della demodulazione commerciale iniziò effettivamente a metà degli anni '80 con la tecnica Spike Energy di IRD Mechanalysis, che inizialmente forniva solo una misurazione complessiva delle vibrazioni. Dopo che l'azienda ha proseguito con la misurazione Spike Energy Spectrum, altre aziende produttrici di vibrazioni hanno rapidamente cercato di sviluppare le proprie soluzioni grazie ai vantaggi che gli utenti finali avrebbero potuto ottenere dai loro sforzi per identificare i problemi relativi alle macchine che potrebbero potenzialmente causare tempi di fermo non pianificati.

Dalle unità di condizione dei cuscinetti (BCU) all'inviluppo ad alta frequenza (HFE), all'inviluppo dell'accelerazione (gE) e ora alla demodulazione dell'accelerazione: tutti hanno funzionato bene, sebbene siano state utilizzate lievi variazioni per ottenere risultati simili. Alcune versioni utilizzavano un filtro passa-alto o più filtri passa-banda (BP), mentre altre hanno ottenuto successo utilizzando solo un filtro passa-alto (con Fmax che funge da filtro passa-basso). Anche la rettifica del segnale fa parte di questa tecnica di analisi delle vibrazioni, con le aziende che utilizzano circuiti di rettifica a semionda rispetto a quelli a onda intera. L'unica cosa che tutte queste tecniche hanno in comune è che hanno prodotto risultati positivi, ma come tecnica di elaborazione del segnale, per ottenere buoni risultati dovrebbero essere considerati diversi fattori:

Quanti materiali diversi attraversa il segnale per arrivare al sensore? La distanza tra il sensore e il cuscinetto/ingranaggio difettoso influenzerà i risultati, in particolare le ampiezze.

È montato con un perno filettato (che offre il campo di misurazione dinamica più ampio) o il sensore è montato utilizzando un altro metodo?

Alcuni filtri possono nascondere il segnale del difetto filtrando l'energia del difetto, mentre altri possono consentire di catturare il segnale del difetto.

Una panoramica semplificata del processo gD è la seguente (Immagine 1): Applicare un filtro passa-alto alla forma d'onda grezza dell'accelerazione per eliminare le frequenze più basse. Successivamente, rettificare il segnale rimanente. Quindi, applicare un filtro passa-basso (Fmax per la misurazione) ed eseguire un'analisi di trasformazione di Fourier veloce (FFT) sulla forma d'onda risultante.

I seguenti casi di studio mostrano come è stata utilizzata la demodulazione dell'accelerazione per identificare i cuscinetti difettosi in una varietà di ambienti di produzione.

Caso di studio n. 1: cuscinetto difettoso in un motore critico

gD conferma un difetto del cuscinetto nel motore critico di un impianto di produzione abbastanza presto da fornire un tempo di consegna di cinque mesi prima dell'interruzione della riparazione precedentemente programmata per agosto. In questo caso, la combinazione di numerose misurazioni prodotte dal sistema di monitoraggio delle condizioni utilizzato dal produttore, un sistema microelettromeccanico wireless (MEMS) che fornisce 180 letture al mese per sei diversi parametri di vibrazione, insieme a grafici di tendenza costanti, ha fornito all'utente finale la fiducia necessaria per continuare a gestire la risorsa critica fino all'interruzione pianificata. A causa dell'identificazione del difetto e della criticità del motore, i pezzi di ricambio erano sul posto e il team di manutenzione dell'impianto era pronto a sostituire la macchina nel caso in cui le sue condizioni dovessero peggiorare in modo significativo prima del tempo di fermo pianificato.

Grazie alle molteplici misurazioni giornaliere del sistema di monitoraggio delle condizioni, nonché alla tecnologia di demodulazione, è stato possibile eliminare la necessità di risposte 24 ore su 24, 7 giorni su 7 agli allarmi sull'equilibrio delle risorse dell'impianto con cuscinetti volventi. In questo caso, i picchi della frequenza del passaggio della palla sulla pista esterna (BPFO) erano evidenti nella misurazione demodulata e nella FFT di accelerazione. Questo è in genere un'indicazione di un livello avanzato di difetto nel cuscinetto.