
Envelope-tekniken inom vibrationsövervakning är något som jag sett en hel del inte riktigt förstår hur den fungerar. Jag har bland annat läst en felaktig beskrivning i Sylvesters annars så relativt välskrivna bok Enhancing System Reliability Through Vibration Technology, 2020 (rekommenderad läsning för den inbitne). Därför gör jag ett försök att gå igenom hur tekniken fungerar.
Envelope-tekniken är en analysmetod som togs fram 1984 av McFadden & Smith och är framförallt för att hitta lagerskador. Metoden går ut på att repetitiva slag skapar resonans i lagret och detta går att separera från ”maskinbruset” [1].
Steg 1 är att samla in en tidssignal även kallat ”råsignalen” som i steg 2 passerar ett bandpassfilter som sorterar ut eftersökt frekvensområde. SKF har 4 olika frekvensområden som går att sortera ut, kallas väldigt enkelt Envelope 1-4. Där 4 är den högsta frekvensen, alltså de ”finaste” filtret.
Steg 3 är att den filtrerade signalen processeras genom en demodulator (enveloper) för att hitta upprepningsfrekvensen (repetitiva slag, spikar) från tidssignalen därefter sker steg 4 som är FFT av den behandlade signalen [2].
Hur står sig Envelope-tekniken mot andra metoder/tekniker? I en studie från 2023 jämförde man Envelope, EMD (empirical mode decomposition) och gammatons filter (används primärt inom ljudmodulering). Där man kom fram till att Envelope var en överlägsen teknik mot de andra metoderna för att hitta lagerskador. Envelope fångade alla skador i spektra medans de övriga oftast bara gav utslag på 1 av 8 kanaler [3]. Här jämfördes inte SPMs stötpulsmätning (SPM HD) eller någon annan av dom stora konkurrenternas lösningar. Däremot så har SPM tagit fram sin egen envelope-teknik (HD ENV) vilket i min mening säger en del om envelope-teknikens värde.
SKF har sin envelope-teknik patenterad så används envelope-teknik från en annan tillverkare kan slutresultatet skilja sig. Det går alltså inte att jämföra ett resultat rakt av mot ett annat system.
Vidare ska nämnas att artikeln från 1984 kommer jag inte åt i detta nu så refererar till Daniels doktorsavhandling där han beskriver detta.
Referenser
- D. Strömbergsson, Improving detection and diagnosis of bearing failures in wind turbine drivetrains, Division of Machine Elements, Luleå Tekniska Universitet, Luleå, Sverige, 2020. [Online] Tillgänglig: https://ltu.diva-portal.org/smash/get/diva2:1439962/FULLTEXT02.pdf
- D. Howieson, Vibration Monitoring: Envelope Signal Processing, 2003. [Online] Tillgänglig: http://www.maintenance-engineering.eu/downloads/public/envelope%20bearing.pdf
- A. Kumar, D. Strömbergsson, Par Marklund, and F. Sandin, “Exploring Filter Banks and Spike Interval Statistics of Level-Crossing ADCs for Fault Diagnosis of Rolling Element Bearings,” Annual Conference of the PHM Society, vol. 15, no. 1, Oct. 2023, doi: https://doi.org/10.36001/phmconf.2023.v15i1.3493.
