​電機軸係統振動分析（xī）怎麽做？

    最近一直在寫關於振動分析的文章，前麵寫（xiě）了一（yī）點關於振動分析的基本概念（niàn）辨析。今（jīn）天來點實用的。說（shuō）說電機（jī）軸軸承振動分（fèn）析該怎麽做。

01

    電機軸係統通常是（shì）一（yī）個雙支撐單軸係統（tǒng）。單獨就電（diàn）機軸係統而言，這幾乎是最簡單的一類（lèi）軸（zhóu）係統，也是所有軸係統振動分析的基礎。其實際分析操作（zuò）方法也是其他複雜軸係統（tǒng）振動分析的基礎。

    對電機軸係統（tǒng）做振動分（fèn）析首先要選擇（zé）合適的（de）傳感器。傳感（gǎn）器有各種類型，我們對電機軸係統進行（háng）振動分析之（zhī）初，需要知道應該分析的振動信號應該是位移（yí）信號、速度信號還是加速度信號。

02

    在前麵的文章中，講述了應該如何選擇的原則。但是（shì）選擇的時候根據故（gù）障（zhàng）診斷與分析（xī）的目的，有時候也需要增加額外（wài）的信號（hào）。例如，對於中速電機，我們主要需要分析振動的速度信號（hào）。但是，從軸承的特征頻率計（jì）算（參見相應資料）可（kě）以得知軸承的頻段可能處於（yú）高頻。而在軸承失效（xiào）的初期，其特征振動幅值在整體振動中所占比例很小，因此僅僅從總值上看到的特征並不明顯。此（cǐ）時如果納入加速度信號，則軸承的特征會變得（dé）十分明顯，有利於對發現早期特征。舉這個例子的目的是為了說明振動分析（xī）信號選（xuǎn）取雖然有一定的原則，但是（shì）也可以根據實際分析目的進行調整。

    同樣，確定（dìng）了分析目的之後也需要對傳感器采樣頻率進行（háng）確定。從采樣定理我們知道，傳感器采樣頻（pín）率高於被采樣頻率的2倍的時候，被采樣的頻率才可以被提取。具體到電機上，我們可以計算分析（xī）基本目的的特征（zhēng）頻率，然後采用采樣頻率高於這個特征（zhēng）頻率2倍以上的傳感器。當然，如果（guǒ）采樣頻率可（kě）以更高對於采（cǎi）樣有好處，但是也（yě）會帶來一些噪聲信號之類的幹擾。

03

    布置測點。也就是在電機軸係（xì）統合適的位置安置傳感器。上一篇文章，我們講述（shù）了對於一般的旋轉軸係統振動（dòng）分析（xī）測點位置的布置選擇。條件允許的（de）話，我（wǒ）們需要測量徑向平麵上相互垂直的兩（liǎng）個點，同時再測量一個軸向（xiàng）位置。對（duì）於電機而言，需要對兩端軸承進（jìn）行相同的采樣位置。在條件不允（yǔn）許的情況下，可以保留一個徑向，一個軸向。如果還不行，那就采取徑向（xiàng）一個點。其（qí）中的關聯關（guān）係可以閱讀上一篇文章。

    事實上（shàng），選擇好傳感器，布置安（ān）裝好之後就可以進（jìn）行測量和信（xìn）號采集。當（dāng）然測量信號（hào）要經過相應（yīng）的軟、硬件通過數采設備傳輸上來。之後使（shǐ）用（yòng）數據分析方法進行時域繪製（zhì），頻域展開，瀑布圖（tú）等等的繪製。這些都是數（shù）據采集和數（shù）據分析工作內容。如果分析師想自己編（biān）寫分析（xī）程序，那麽這其中的處理手法以及相（xiàng）應的知識就（jiù）需要掌（zhǎng）握了（le）。Python，Matlab，R等語（yǔ）言的普（pǔ）及（jí），使（shǐ）得進行（háng）這些分析（xī）在工具上變得（dé）並不困難。但是其中的信號處理技術（shù）等是工業工程師需要掌握和學習的。

    當然更多的（de）人是（shì）直（zhí）接利於數據分析的結果進行解讀和判（pàn）別。

04

    對（duì）於電機而言，主要的振動時域變化對於位移信號分析位移的峰峰值，對於速度信（xìn）號（hào）分析有效值，對（duì）於加速度信號分析峰值。在時間軸上這（zhè）些信號的變化，是否達到預警限值等是最初級的（de）時域分析。

    數據分析師可以對這些信號的時域（yù）特（tè）征（zhēng）做更深入的分析，看信號（hào）的（de）各種時域特征進（jìn）行診斷（大約十三個時域（yù）特征）。

    現場中更常用的頻（pín）域分析方法是對采集來（lái）的（de）數據進行（háng）頻域展開，觀察故障的特征。

    對於（yú）電機軸係統而（ér）言（yán），主要有兩大（dà）部（bù）分：與軸係相關的頻率部分；與軸承相關的頻率部分（fèn）。（當然連接齒（chǐ）輪（lún），連接（jiē）風葉等等的本文先（xiān）不討論）

    不難發現，與軸係相關的（de）頻率（lǜ）也就（jiù）是在1、2、3、4倍頻（pín）左右。與（yǔ）軸承相關的就在軸承特（tè）征頻率附近（jìn）。這就確定了分析頻段的（de）目（mù）標。

    至於特征比對，特種資料上林林總總介紹了很多，也無非就是不對中、不平衡、地腳鬆動，軸（zhóu）承（chéng）內圈（quān）、外圈、滾動體、保持（chí）架特征頻率等等。再加上（shàng）一些（xiē）雜項，諸如：旋（xuán）轉剮蹭等。

    這些特征（zhēng）非常容易查找（zhǎo），也好記。但是現場采集來的信號往往摻雜在一起，需要一定經驗進行分離辨認。

    經過分析辨認，可以對設備狀態進行評估，對故障進行一定的判別。至此（cǐ），振動（dòng）分析大致的（de）主要步驟完成（chéng）。