汽车生产厂的设备振动检测项目
----天津三石峰科技（http://www.sange-cbm.com）
汽车产线有很多传动设备需要长期在线运行，会出现老化、疲劳、磨损等问题，为了避免意外停机造成损失，需要加装一些健康监测设备，监测设备运行状态。天津三石峰科技采用12通道振动信号采集卡（下图1）对北方某车厂设备进行了数据采集和分析，发现了设备存在的一些健康问题。
电机的额定转速为1480r/min，采样率为1024，采样长度为4096。现场共安装四个加速度传感器，分别位于电机的首尾两端，安装方向均为垂直和水平方向。四个加速度传感器通过12通道采集卡+4G路由器，将传感器数据传输到振动云平台。上传周期为30分钟发送一次数据，对通过传回的数据对风机进行故障诊断。
图1 现场电机图
采集的原始信号为加速度信号，驱动端原始信号波形图如图2所示。
图2加速度信号波形图
红色箭头的两个冲击间隔时间为2.31738-2.26074=0.05664s，转换频率为1/0.05664=17.65Hz，即转频约为17.65Hz。即可获取转速约为17.65*60=1059r/min。接下来，对加速度信号进行傅里叶变换，得到加速度信号的频谱如图3所示。
图3 加速度频谱图
对图2加速度频谱图进行阶次分析得到一倍频为17.75hz，二倍频为35.25hz，三倍频为53hz，分析结果与时域分析一致，确定转速为1059r/min。通过频谱分析发现在驱动端水平方向二倍频的幅值高于一倍频,且出现了高次谐波，根据频谱初步判断出现了转子不对中的故障。但是频谱在11.5HZ与23HZ处存在峰值，且呈倍数出现，初步判断为传送带另一端的一倍频与二倍频，根据峰值分析一倍频振动占主要成分，判断传送带另一端可能存在不平衡故障。
判断不对中故障的最有效的方法是观察联轴器两侧的振动相位，由于传感器安装在电机驱动端的水平和垂直方向，所以只能读取电机驱动端的水平和垂直方向的数据加以判断，所求相位谱如图4所示，发现相位差接近180°(±40°～50°)，则大概率说明存在转子不对中故障。
图4 相位频谱图
图5 位移信号波形图
正常的轴心轨迹应该是一个较为稳定的、长短轴相差不大的椭圆。不对中时，轴心轨迹为月牙状、香蕉状，严重时为8字形。取其中一个周期的数据，绘制的轴心轨迹图如图6所示。通过轴心轨迹图可以看出，轴心轨迹呈现8字形，进一步确定可能存在转子不对中故障，同时也存在的转动部件松动、转子轴弯曲故障以及皮带磨损松动的可能性。
图6轴心轨迹图