電機電流特征分析(MCSA)已被證明是一種非常有價值的預(yù)測性維護工具。雖然它是一種相對年輕，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，對準(zhǔn)等相關(guān)的機械故障。

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

　　電機電流特征以時域格式記錄。電流以圖形形式表示，幅度顯示在“Y”軸上，時間顯示在“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)運算，旨在從時域中提取頻率信息并將其轉(zhuǎn)換為頻域。FFT頻譜的一個例子如圖2所示。

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

　　圖1.時域格式圖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。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)的負載變化頻率難以識別和趨勢。

　　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)的電流頻譜中識別和趨勢，例如速度，極點通過，皮帶通過，葉片通過，齒輪和軸承頻率。實際上，電動機就像一個永久安裝的傳感器。

　　由于該技術(shù)相對較新，趨勢仍然是識別機器中問題的***準(zhǔn)確方法。在機器處于良好運行狀態(tài)時獲得基線數(shù)據(jù)的能力是理想的，而將數(shù)據(jù)與類似機器進行比較也非常有效。將來，隨著歷史和統(tǒng)計數(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)動機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。在這個例子中，邊帶實際上與帶通頻率有關(guān)。每分鐘旋轉(zhuǎn)的機械頻率(RPM)使用以下等式計算：

　　機械頻率=(線頻率和感興趣的峰值之間的變化)x 60

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

　　PolePass =同步速度 - (滑差頻率/極數(shù))

　　雖然圖3中的機械峰值很普遍，但通常情況并非如此。通常，機械峰值將在此類光譜的本底噪聲中丟失。這是解調(diào)信號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。仔細觀察當(dāng)前頻譜，存在2x和3x頻率，但不容易識別。這種光譜中的帶通峰值是帶對準(zhǔn)，磨損和滑輪問題的良好早期指標(biāo)。

　　運行速度頻率

　　如果出現(xiàn)問題，也會在頻譜中找到驅(qū)動和驅(qū)動速度。與振動一樣，1倍轉(zhuǎn)速意味著對機器的不平衡影響。在圖4中，風(fēng)扇速度顯示剛好超過25 Hz。在圖5中，運行速度為1,800RPM泵電機可以在低于30 Hz的頻率下識別。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)動泵組件上爬升的兩個***常見原因是由于未對準(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，則會出現(xiàn)明顯的幅度增加。常用的柔性聯(lián)軸器也會在疲勞，開裂或扭曲時出現(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準(zhǔn)后完成的后續(xù)測試。注意相對于每個光譜中低頻產(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)機會

　　在解調(diào)電流頻譜中發(fā)現(xiàn)的另一個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，使用以下等式計算：

　　葉片通過=葉片的極通頻率x#

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

　　納入PdM計劃

　　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)電流信號找到機械故障?生成的數(shù)據(jù)有多可靠，是否可以取代振動?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)點和缺點。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)確顯示機器的歷史記錄至關(guān)重要。

　　至于尋找機械故障的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，解調(diào)將提供比振動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)生的能量相對較少。當(dāng)皮帶或耦合器開始磨損時，在故障接近災(zāi)難性故障之前，通常不會在振動頻譜中注意到它。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并不是要取代振動程序。它***適合用作良好振動程序的免費技術(shù)。

　　該技術(shù)的另一個好處是在遠程設(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)行振動分析的能力有限。根據(jù)風(fēng)險評估，振動的遠程接線傳感器可能成本太***。在這種情況下，由于能夠從電機控制中心測試設(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)進行驗證的重要性永遠不會比需要工廠停機維修的關(guān)鍵設(shè)備更加明顯。解調(diào)的MCSA為這項工作帶來了額外的維度，并已證明自己是任何PdM計劃的寶貴工具。