电机振动的频谱分析

电机振动的频谱分析姜威威（大连交通大学电气信息学院，辽宁大连116028）耿森润（东华大学信息科学与技术学院，上海201620）李文（大连交通大学软件学院，辽宁大连116028）SpectralAnalysisofVibrationMotor摘要详细介绍了电机振动数据采集系统的构成，实验中采用将电机加速到不同转速，突然切断电源，采集电机急停数据，然后利用NI公司的LabVIEW对电机平稳运行和急停振动数据进行频谱分析，在频率上分析引起电机振动的机械原因和电磁原因，对比总结出电机的振动特征。关键词：振动数据采集，LabVIEW，频谱分析，振动特征AbstractThispaperintroducesthestructureofmotorvibrationdataacquisitionsystemindetail,acceleratethemotortothedif-ferentspeedintheexperiment,suddenlycutoffthepower,toacquireemergencystopdataofmotor,thenusetheLabVIEWofNIcompanytocarryoutaspectrumanalysisofmotor＇svibrationdataofsmoothoperationandemergencystop,analyz-ingthemechanicalreasonsandelectromagneticreasonswhichcausethevibrationofmotorinfrequency,comparingtosumupthevibrationcharacteristicsofthemotor．Keywords:acquireVibrationdata,LABVIEW,SpectrumAnalysis,vibrationcharacteristics本文对基于LabVIEW测控平台采集的交流感应电机的振动数据进行频谱分析，介绍了机械振动和电磁振动两种振源影响下的频谱特征的提取。文中首先对电机振动数据采集系统进行了简要介绍，给出了实验设计方案，然后对采集到的振动数据利用LabVIEW软件进行频谱分析，最后对电磁振动频谱特征进行提取。1电机振动数据采集系统简介为了分析异步电机在变频器驱动下的电机振动特征，我们对电机－发电机组进行了振动采集实验。整个系统由振动发生装置、振动检测装置、振动数据采集装置、振动调节反馈装置组成，其结构框图如图1所示。图1电机振动采集系统的结构框图在电机振动实验采集系统中，振动检测装置里振动信号是由压电式加速度传感器检测的，霍尔传感器用于检测电机转轴对称安放的两个磁铁的信号，测量电机的转速；在振动数据采集装置中使用了四通道的数据采集模块NI9234实现了四路数据采集，该模块通过振动传感器将电机的振动数据采集上来，经USB口传送至计算机，数字输入输出模块NI9401检测单位时间里霍尔传感器发出的脉冲个数（单位时间电机转数），从而测量电机的转速；在振动调节反馈装置中，使用NIcDAQ－9172将三个NI设备与计算机相连接，其中由D／A模块NI9265来实现对电机转速的控制。根据具体速度设定，通过LabVIEW编程计算得到一个数字量，经该模块转换得到一个0～20mA之间的模拟量。用该电流信号控制变频器，然后变频器通过改变输入异步电机电流的频率来改变电机的转速，实现电机转速控制。电机、发电机及振动加速度传感器的相关参数在表1和表2中给出。表1电机、发电机参数表2传感器参数表2实验方案设计在电机运行期间所采集的振动数据实际上包含的是电磁振动和机械振动共同作用下的振动信息，分析电机振动时应加以区分是由电磁原因还是机械原因产生的振动，方法是将电机运转至最高转速后，突然切断电源，若振动随之突然减小，则振动是由电磁原因引起的，若振动变化不大，则振动主要是由机械原因引起的。在实验中布置了四个加速度传感器分别用来测试电机的垂向、横向、机座和发电机垂向的振动，为了能够比较准确地反映0～4000Hz频段的电机振动情况，其采样频率设为12．8kHz。我们将电机分别加速到300rpm、600rpm、900rpm、1200rpm、1500rpm，通过调整PID参数，使电机平稳运行，采集数据，然后迅速切断电源，采集电机的急停数据，然后采用NI公司的LabVIEW软件，分析平稳运行和急停时的频率特征。电机振动的频谱分析48《工业控制计算机》2011年第24卷第11期（上接第47页）3程序运行效果运行后的程序效果如图3所示。参考文献［1］OPCFoundation，OPCDataAccessAutomationInterfaceStandard，Version2．02，February4,1999［