Come l'industria del cemento può rilevare precocemente il guasto dei cuscinetti

L'accelerazione dell'inviluppo, una tecnica di elaborazione dei segnali, è ampiamente utilizzata nell'industria del cemento, dove i cuscinetti sono vulnerabili a guasti precoci a causa di ambienti di lavoro aggressivi. Il motivo è ovvio: supera i limiti delle tecniche convenzionali di monitoraggio delle condizioni delle macchine, come le misurazioni dello spettro di velocità, per rilevare i guasti dei cuscinetti nella fase più precoce possibile.

Ciò avviene distinguendo le firme di vibrazione di un cuscinetto guasto sullo sfondo di vibrazioni della macchina ripetitive e a basso livello. Ciò consente di monitorare il tasso di usura del componente e di pianificare di conseguenza gli interventi di manutenzione.

La forma d'onda non filtrata di un cuscinetto difettoso è un miscuglio di basse e alte frequenze e non presenta alcun pattern evidente. L'envelope detection dell'accelerazione supera questo problema applicando prima un filtro passa-banda, accuratamente selezionato per isolare solo quelle frequenze contenenti il segnale di interesse.

L'output filtrato, che identifica segnali ripetitivi ad alta frequenza, viene quindi rettificato e demodulato per produrre un ‘involucro’ di segnali regolarmente spaziali che probabilmente si verificano quando gli elementi volventi passano su un difetto della pista di rodaggio, ad esempio. Altre cause di rumore, come lo sfregamento dell'albero, sono casuali e non produrranno questi picchi uniformemente spaziali.

L'inviluppo dell'accelerazione presenta tuttavia dei limiti. Poiché la tecnica rileva i guasti dei cuscinetti manifestati da impatti ripetitivi metallo-metallo, qualsiasi elemento che li mascheri – come guarnizioni o ammortizzatori – escluderà una macchina dal suo ambito di applicazione. Inoltre, l'interpretazione dei risultati può richiedere un certo livello di abilità ed esperienza acquisite in un prolungato periodo di monitoraggio.

Se un'applicazione è adatta all'inviluppo dell'accelerazione e sono disponibili personale qualificato per interpretare i segnali, è importante selezionare sensori di vibrazioni che abbiano una risposta in frequenza appropriata. Questi devono essere montati saldamente vicino al componente monitorato e posizionati per misurare movimenti orizzontali, verticali o assiali, secondo necessità.

In un tipico motore per frantoio, ad esempio, gli accelerometri sono montati radialmente sull'estremità di azionamento e su quella non di azionamento per monitorare le condizioni dei cuscinetti del motore. Nel frattempo, all'interno di un riduttore, un accelerometro assiale sull'albero di ingresso può fornire una buona indicazione della spinta che agisce su di esso.

Le condizioni estreme della produzione del cemento rappresentano una sfida per i cuscinetti. L'envelope dell'accelerazione (o demodulazione d'ampiezza), come parte di un ampio regime di manutenzione basata sulle condizioni, individua precocemente i problemi e garantisce che i componenti durino più a lungo prima di guastarsi, massimizzando il tempo di attività della macchina e migliorando l'efficienza dell'impianto.