电机状态监测和振动分析提供加速度计选择的建议。这些建议基于直流和非同步交流电机的常见故障。这些常见故障可通过振动分析检测出来,包括机械和电气故障。重点是传感器的频率范围及其安装方法,以便可靠地检测这些故障。例如,考虑以几百赫兹的周期性频率(称为故障频率)发生的撞击事件,但每个单***事件的能量可从起始点带走,频率在低至高千赫范围内。因此,用于检测撞击、摩擦和凹槽等事件的传感器应在几百赫兹到20千赫的宽频范围内响应。对于传统的机械故障,如平衡和对准,频率范围从约0.2倍的运行速度到50-60倍的运行速度是足够的。电气故障需要机械故障所需的低频和高频段。
电机会同时出现机械和电气故障,这会导致振动。只要安装的振动传感器具有足够的带宽和灵敏度,就可以检测到这些故障。机械故障伴随着冲击、摩擦和疲劳,会产生比电气故障频率更高的振动,但凹槽除外。凹槽产生的振动频率与摩擦频率大致相同。如果传感器的带宽和安装方法足以检测机械故障,那么它们也将检测电气故障。电机出现的典型机械和电气故障如下:
电机出现典型机械故障:
1. 对准
2. 轴承故障
3. 松动
4. 摩擦
5. 共振
6. 直流和变频驱动感应电动机的凹槽
感应电机和直流电机的典型电气故障1:
1. 定子偏心、短叠片或松铁
2. 偏心转子
3. 转子条开裂或断裂
4. 连接器松动或断裂
5. 直流和变频驱动感应电动机的可控硅问题
这些故障的传感器带宽要求通常是
a)低频段0.3至50倍运行速度
b)对于更高频段,500 Hz至20+kHz
为了说明与冲击相关的预期带宽,我们建立了一个实验,该实验使用三个直径不同的球,在几英寸厚的扁平大金属板上进行。球的直径分别为0.5英寸、1.0英寸和1.5英寸。分析带宽为80千赫。光谱数据结果2如图1所示。所有三个数据集中约17kHz的活动来自设置中的共振。忽略共振活动,小0.5“D球的主要活动范围在535千赫。1.0“D球的初级能量在2-15 kHz范围内。对于1.5“D球,主要活动所在的带宽在1-10 kHz范围内。随着撞击物体质量的增加,中心频率的降低既符合经验,又符合理论。
对于摩擦,能量主要在中心频率取决于摩擦物体的质量和速度的带内发射(类似于撞击)。摩擦与撞击的区别在于,摩擦物体的中心频率比同一物体的中心频率大25-50%。