電機(jī)電流特征分析(MCSA)已被證明是一種非常有價(jià)值的預(yù)測性維護(hù)工具。雖然它是一種相對(duì)年輕，很少使用的技術(shù)，但它正在迅速獲得當(dāng)今工業(yè)界的認(rèn)可。通過使用解調(diào)的電流頻譜，可以很容易地發(fā)現(xiàn)與皮帶，耦合器，對(duì)準(zhǔn)等相關(guān)的機(jī)械故障。

　　MCSA只是在頻域中記錄和分析電機(jī)電流讀數(shù)的過程。它自1985年以來一直存在，并且多年來在定位轉(zhuǎn)子故障和電機(jī)氣隙問題方面證明了自己。

　　電機(jī)電流特征以時(shí)域格式記錄。電流以圖形形式表示，幅度顯示在“Y”軸上，時(shí)間顯示在“X”軸上。結(jié)果是圖1中所示的典型電流正弦波。

　　為了分析數(shù)據(jù)，執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)。FFT是一種數(shù)學(xué)運(yùn)算，旨在從時(shí)域中提取頻率信息并將其轉(zhuǎn)換為頻域。FFT頻譜的一個(gè)例子如圖2所示。

　　雖然FFT頻譜是識(shí)別電機(jī)轉(zhuǎn)子條問題的重要來源，但事實(shí)證明很難分析大多數(shù)其他頻率。為了解決這個(gè)問題，開發(fā)了解調(diào)電流頻譜。

　　圖1.時(shí)域格式圖2. FFT格式

　　解調(diào)電流頻譜

　　近年來，PdM技術(shù)中***令人興奮的進(jìn)步之一是解調(diào)電流頻譜。為了更好地理解解調(diào)，應(yīng)簡要地解決調(diào)制的概念。

　　調(diào)制是指較低頻率在較***頻率之上合并。換句話說，較低頻率乘坐較***頻率信號(hào)。這使得載波頻率成為FFT頻譜中的主要峰值，并且大部分信息在頻譜的本底噪聲中丟失。雖然它們一直存在于當(dāng)前頻譜中，但重復(fù)的負(fù)載變化頻率難以識(shí)別和趨勢。

　　解調(diào)只是將載波頻率從頻譜中取出的過程。在這種情況下，載波頻率是所使用的基本電頻率。美***的基頻是60赫茲。在許多其他******，它是50赫茲。在去除載波頻率之后，留下與重復(fù)負(fù)載變化相關(guān)的頻率并在解調(diào)的電流頻譜上顯示。

　　可以在解調(diào)的電流頻譜中識(shí)別和趨勢，例如速度，極點(diǎn)通過，皮帶通過，葉片通過，齒輪和軸承頻率。實(shí)際上，電動(dòng)機(jī)就像一個(gè)永久安裝的傳感器。

　　由于該技術(shù)相對(duì)較新，趨勢仍然是識(shí)別機(jī)器中問題的***準(zhǔn)確方法。在機(jī)器處于良好運(yùn)行狀態(tài)時(shí)獲得基線數(shù)據(jù)的能力是理想的，而將數(shù)據(jù)與類似機(jī)器進(jìn)行比較也非常有效。將來，隨著歷史和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的編制，將為不同類型的設(shè)備制定更多令人擔(dān)憂的指導(dǎo)方針。

　　定位皮帶頻率

　　皮帶驅(qū)動(dòng)機(jī)器的基本電流特征如圖3所示。它顯示基頻60 Hz頻率是主要峰值。注意60 Hz每側(cè)的邊帶峰值，用它們的頻率標(biāo)記。這種類型的簽名有可能被誤解為潛在的轉(zhuǎn)子條問題。在這個(gè)例子中，邊帶實(shí)際上與帶通頻率有關(guān)。每分鐘旋轉(zhuǎn)的機(jī)械頻率(RPM)使用以下等式計(jì)算：

　　機(jī)械頻率=(線頻率和感興趣的峰值之間的變化)x 60

　　在這種情況下，感興趣的機(jī)械頻率將通過將6.5 Hz乘以60來計(jì)算。結(jié)果將是390 RPM，這是這臺(tái)機(jī)器的皮帶通過頻率。轉(zhuǎn)子條問題出現(xiàn)在極點(diǎn)通過頻率，峰值更接近基頻。極通頻率用以下等式計(jì)算：

　　PolePass =同步速度 - (滑差頻率/極數(shù))

　　雖然圖3中的機(jī)械峰值很普遍，但通常情況并非如此。通常，機(jī)械峰值將在此類光譜的本底噪聲中丟失。這是解調(diào)信號(hào)變得如此重要的地方。

　　圖4顯示了從圖3中的當(dāng)前特征得到的解調(diào)頻譜。請(qǐng)注意，此示例顯示了更清晰，更容易閱讀。在沒有60Hz電頻率的情況下，剩余的機(jī)械頻率變得更加普遍。

　　圖3中所示的邊帶頻率現(xiàn)在在圖4中以6.5Hz顯示，并且在解調(diào)頻譜中具有2x和3x帶通頻率。仔細(xì)觀察當(dāng)前頻譜，存在2x和3x頻率，但不容易識(shí)別。這種光譜中的帶通峰值是帶對(duì)準(zhǔn)，磨損和滑輪問題的良好早期指標(biāo)。

　　運(yùn)行速度頻率

　　如果出現(xiàn)問題，也會(huì)在頻譜中找到驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)速度。與振動(dòng)一樣，1倍轉(zhuǎn)速意味著對(duì)機(jī)器的不平衡影響。在圖4中，風(fēng)扇速度顯示剛好超過25 Hz。在圖5中，運(yùn)行速度為1,800RPM泵電機(jī)可以在低于30 Hz的頻率下識(shí)別。在這兩種情況下，趨勢這些峰值的幅度可以告訴我們很多關(guān)于機(jī)器狀況的事情。通常，該峰值將處于或接近頻譜的本底噪聲。振幅將在直接驅(qū)動(dòng)泵組件上爬升的兩個(gè)***常見原因是由于未對(duì)準(zhǔn)或耦合損壞。

　　頻譜上的幅度響應(yīng)非常敏感。如果集線器中的密鑰長度不正確，則會(huì)出現(xiàn)明顯的幅度增加。常用的柔性聯(lián)軸器也會(huì)在疲勞，開裂或扭曲時(shí)出現(xiàn)。圖5顯示了具有應(yīng)力開裂的脆性柔性聯(lián)軸器的示例。圖6顯示了在執(zhí)行新的耦合器和激光對(duì)準(zhǔn)后完成的后續(xù)測試。注意相對(duì)于每個(gè)光譜中低頻產(chǎn)品流噪聲的幅度，30Hz處的轉(zhuǎn)速峰值的幅度。

　　圖5.帶有問題的泵組件圖6.泵組件已修復(fù)

　　其他解調(diào)機(jī)會(huì)

　　在解調(diào)電流頻譜中發(fā)現(xiàn)的另一個(gè)常見頻率是泵葉片通過和風(fēng)扇葉片通過頻率。這將有助于趨勢和定位葉輪或流量限制的問題。在解調(diào)電流頻譜中，使用以下等式計(jì)算：

　　葉片通過=葉片的極通頻率x#

　　隨著技術(shù)，知識(shí)和軟件的發(fā)展，使用MCSA定位軸承故障，齒輪嚙合和其他機(jī)械頻率也將變得更加普遍。

　　納入PdM計(jì)劃

　　通過解調(diào)后的MCSA可以做到的一切，關(guān)于它如何適應(yīng)和受益于PdM程序仍然存在許多問題。常見問題可能包括：如果我能用振動(dòng)分析或紅外熱成像等技術(shù)找到它們，我為什么要關(guān)心用解調(diào)電流信號(hào)找到機(jī)械故障?生成的數(shù)據(jù)有多可靠，是否可以取代振動(dòng)?MCSA應(yīng)該多久在設(shè)備上完成?

　　任何狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。應(yīng)用的每種技術(shù)都可以更全面地了解設(shè)備的健康狀況。為獲得***佳結(jié)果，建議至少每季度完成MCSA。如果程序的測試頻率低于此值，則電機(jī)測試程序的總體結(jié)果將受到影響。與任何技術(shù)一樣，擁有足夠的數(shù)據(jù)來準(zhǔn)確顯示機(jī)器的歷史記錄至關(guān)重要。

　　至于尋找機(jī)械故障的MCSA技術(shù)，有很多原因可以使PdM程序受益。例如，當(dāng)涉及皮帶和耦合器問題時(shí)，解調(diào)將提供比振動(dòng)分析更早且通常更準(zhǔn)確的故障指示。這類故障的早期階段產(chǎn)生的能量相對(duì)較少。當(dāng)皮帶或耦合器開始磨損時(shí)，在故障接近災(zāi)難性故障之前，通常不會(huì)在振動(dòng)頻譜中注意到它。解調(diào)的電流頻譜能夠及早發(fā)現(xiàn)故障，從而提供足夠的時(shí)間來規(guī)劃和安排維修。但是，解調(diào)的MCSA并不是要取代振動(dòng)程序。它***適合用作良好振動(dòng)程序的免費(fèi)技術(shù)。

　　該技術(shù)的另一個(gè)好處是在遠(yuǎn)程設(shè)備位置或在正常操作期間無法訪問設(shè)備的區(qū)域。在這種類型的設(shè)備上，目視檢查可能很困難，并且執(zhí)行振動(dòng)分析的能力有限。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，振動(dòng)的遠(yuǎn)程接線傳感器可能成本太***。在這種情況下，由于能夠從電機(jī)控制中心測試設(shè)備，MCSA可以很好地工作。

　　任何***的PdM程序的一部分都能夠使用多種技術(shù)驗(yàn)證故障。這不僅可以確保故障的有效性，還有助于提供更準(zhǔn)確和精確的維修建議。使用第二種技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證的重要性永遠(yuǎn)不會(huì)比需要工廠停機(jī)維修的關(guān)鍵設(shè)備更加明顯。解調(diào)的MCSA為這項(xiàng)工作帶來了額外的維度，并已證明自己是任何PdM計(jì)劃的寶貴工具。