导读
随着人工智能及芯片技术的发展，AI智能设备监测项目在工业设备运维领域渐渐铺开。振动监测作为成熟度较高的无损监测技术之一已经成为智能监测的常见手段。
在对重点工业设备进行监测系统部署时，往往需要用户将该设备的基础参数，如转速、功率、叶片数等信息输入至监测平台中。这个操作是否是必要的，设备基础参数又会在AI智能诊断中发挥怎样的作用呢？
智能设备状态监测系统通过部署各类智能传感器，实现设备振动、温度等信号的采集，应用预测性维护算法引擎，可在云端实现设备的实时状态监测、故障超前预警及智能诊断分析。在监测系统进行智能AI诊断分析时，之所以能够实现故障预警的精准性，主要依赖以下三大因素：
1.精准的设备运行数据采集
2.精准且高匹配度的算法模型
3.尽可能多的历史故障数据
精准的设备运行数据采集是故障诊断的基础。真实的运行数据是设备真实运行情况的体现，而设备基础参数作为判断条件，则影响着后续算法模型及故障数据的匹配度。
设备真实振动数据能与数据库及模型对应的主要关键点有以下四个：设备转速、定频/变频、功率及轴承型号。
01转速首先我们来了解振动特性的标志——频率。
频率指振物体在单位时间（1s）内所产生振动的次数，单位为赫兹Hz。
频率分析是振动故障诊断领域最基本的工具之一，AI智能故障诊断的基础原理便是以额定转速对应的频率为中心点，在前后一定频率范围内来查找并确认设备实际基频①。
转速n与频率f的关系为：f=n/60
基频是智能诊断算法的基础基准，得到基频后还可以得出倍频及半倍频频率值。旋转类设备的不平衡故障、松动故障、不对中等都可以通过基频及倍频匹配设备故障特征频率加以判断。
△转子不对中故障的速度频谱图中，2倍频故障特征频率明显
如果此时转速输入不准确，基频的查找准确性就会大大降低，错误的基频自然就会影响后续的智能故障诊断准确率。
02定频/变频在工业设备领域，定频与变频一般是指定频电机或变频电机。定频电机也被称为异步电动机，是直接通过电源提供定频电压，不能进行转速调节的一种固定工作频率电机。而变频电机则可以通过变频器控制电源电压和频率，从而实现对电机转速及负载的控制。
在空载条件下，变频电机可以调节转速至50%至10%。而定频电机的转速范围比较有限，通常只能在空载条件下实现10-20%的转速调节。
△变频电机智能诊断页面：通过识别转速匹配智能算法模型
上文提到，转速决定了设备基频查找的准确性，由于变频设备转速的可调节性，在进行基频查找时，变频设备的查找范围被设置地较宽，以此来匹配一定范围内的转速变化；而定频则由于工作频率固定，相较变频设备系统设定的查找范围也就较窄。
因此，准确输入设备定/变频可以让基频查找更为快速及准确。
03功率我们知道，在设备振动领域振动阈值②有国标的规范，应用较为广泛的有ISO《机器振动的评价标准基础》、ISO《振动烈度的现场测定与评定》、GB/T-《大型旋转机械振动烈度现场测量与评定》、VDI《振动烈度判据》等。
但实际运行受现场环境及设备本身设计影响，完全严格按照国标阈值进行振动监测及故障预警是不够合理化的。例如：运转年限较长的设备，在设置振动阈值时可以适当大于新安装设备等。
△监测平台设置的报警阈值线：高报与低报
体现在功率方面，由于功率较大的设备负载也较大，在运转过程中易受外部因素影响，因此允许其正常运行的振动阈值较大一些，可以保障设备正常运行时不频繁误报警。准确的功率参数关系着报警阈值的大小，这可以保障设备智能故障报警的有效性及合理性。
04轴承品牌及型号在识别滚动轴承故障时，通常将轴承故障特征频率作为轴承故障诊断的关键特征。轴承故障特征频率与轴承的尺寸参数（如：节圆直径③、接触角④、滚珠数量、滚珠直径等）密切相关。
轴承故障特征频率计算方法如下所示。
△轴承故障特征频率计算公式
通常，滚动轴承品牌不同、型号不同意味着其尺寸参数的不同，最终所对应的轴承故障特征频率也就不同。下面我们来看一个循环泵轴承故障AI预警的真实情况。△云平台该设备轴承参数
△诊断辅助工具——对应特征频率△AI智能诊断结论——轴承磨损及润滑不良
如上图，我们将该设备的轴承品牌及型号信息录入云平台。当泵非驱动端测点产生故障报警时，AI智能诊断结论为轴承磨损及润滑不良，并且可以定位具体磨损部位——滚动体。这就是依据了轴承的参数来匹配故障特征频率：该测点加速度包络谱图前4阶轴承滚动体故障频率能量和较大，表征轴承中早期故障程度，在这里能量越高故障越明显。
总结就如最近大火的ChatGPT一般，AI人工智能是人类开发、用于服务大众的工具，所有的数据库及内置算法模型的运转都依赖于用户输入的“详细的问题”，对应到设备预测性维护中则代表着“详细的基础参数确认”，这可以帮助人工智能实现现实数据与虚拟数据库的准确对应，能够更好地将设备运行数据一一分析并匹配故障数据库，帮助其成为设备运维届水平更高的AI智能医生。
释义：
①设备基频：设备基础频率，自由振荡系统的最低振荡频率，复合波中的最低频率。在振动监测领域是指在设备的振动成分中和其转速频率一致的部分，也称转频，一倍频（1X）等。
②阈值：又称临界值，是指一个效应能够产生的最低值或最高值。
③节圆直径：两齿轮连心线上咬合接触点各齿轮上留下轨迹称为节圆，它的直径就是节圆直径。节圆直径是齿轮参数中一个很重要的数字，齿轮上的很多数据都与节圆直径有关，例如：齿数*模数=分度圆直径。
④接触角：轴承接触角指的是滚动轴承中套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴承轴心线的平面间的夹角。轴承接触角可以承受径向负荷、轴向负荷或径向、轴向同时存在的联合负荷。能在较高的转速下工作。接触角越大，轴向承载能力越高。
作 者丨李金阳、朱瑜校 对丨毛娜编 辑丨毛娜湃方科技原创文章，转载请私信并注明出处
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