​電（diàn）機軸係統振動分析怎麽做？

    最近一直（zhí）在寫關（guān）於振（zhèn）動（dòng）分析的文章，前麵寫了一點關於振動（dòng）分析的基本概念辨析。今天來點實用的（de）。說（shuō）說電機軸軸承振動分析該（gāi）怎麽做。

01

    電機軸（zhóu）係（xì）統通常是一個雙支（zhī）撐單軸係統。單獨就（jiù）電機軸係統而言（yán），這幾乎是最簡單的一類軸係統，也是所（suǒ）有軸係統振動分析的基礎。其實際（jì）分析操作方法也是其他複雜軸係統振動分析的基礎。

    對電機軸係統做振動（dòng）分析首先要選擇合適（shì）的傳感器。傳（chuán）感器有各種類型，我們（men）對（duì）電（diàn）機軸係統進行振動分析之初，需要知道應該分析的振動信號應（yīng）該是位移信號、速（sù）度信號還是加速度信號。

02

    在前麵的（de）文章中，講述了應該如（rú）何選擇（zé）的（de）原則。但是選擇的時候根據故障診斷與（yǔ）分（fèn）析的目的，有時候也需要增加額外的信號。例如，對於中速電機，我們主（zhǔ）要需要分析振動的速度信號。但是，從軸承的（de）特征頻率計算（參見相應資料）可以得知軸承的頻段可能處於高頻。而在軸承失效的初期，其（qí）特征振動幅值在整體（tǐ）振動中所占比例（lì）很小，因此僅僅從總值上看到（dào）的特征（zhēng）並不明顯。此時如果納入加速度（dù）信號，則軸承的特（tè）征會變得十分明顯，有利於對發（fā）現早（zǎo）期特征（zhēng）。舉這個例子的目的是為了說明振動分析信號（hào）選取雖然有一定的原則，但是也可以（yǐ）根據實際分析（xī）目的進行調整。

    同樣，確定了分析目的之後（hòu）也需要對（duì）傳感器采（cǎi）樣頻（pín）率進行（háng）確定。從采樣定理我們知道，傳感器（qì）采樣頻率高於被采樣頻率的2倍（bèi）的（de）時候（hòu），被采樣的頻率才可以被提取。具體到（dào）電機上，我（wǒ）們可以計算（suàn）分析基本目的的特征頻率（lǜ），然後（hòu）采用采樣頻率高於這個特征頻率2倍以上的傳感器。當然，如果采樣頻率可以更高對於采樣有好處，但（dàn）是也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（wèi）置安（ān）置傳感器。上（shàng）一篇文章，我們講述了對於一般的旋轉軸係統振動分析測點位（wèi）置的布置選擇（zé）。條件（jiàn）允許的話，我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位置。對（duì）於（yú）電（diàn）機而言，需要對兩端軸承進行相同的（de）采樣位置。在條件不允許的（de）情（qíng）況下，可以（yǐ）保留一個徑向，一個軸向。如果還不（bú）行，那（nà）就采取徑向一個點。其中的關聯關（guān）係可以閱讀上（shàng）一篇文章。

    事實上，選擇好傳感器，布置安裝（zhuāng）好之（zhī）後就可以進行測量（liàng）和信（xìn）號采集（jí）。當然測量信（xìn）號要經過相（xiàng）應的軟、硬件通過數（shù）采設備傳輸上來。之後使用（yòng）數據分析方法進行（háng）時域繪製，頻域展開，瀑（bào）布圖等等的繪製。這些都是數據采集和數據分析工作（zuò）內（nèi）容。如果分析師想自己編寫分析程序，那麽（me）這其中的（de）處理手法以及（jí）相應的（de）知識就需（xū）要掌（zhǎng）握了。Python，Matlab，R等語言的普及，使得進行這些分析在工具上變得並（bìng）不困難。但是其中的信號處理技（jì）術等是工業工程師需要掌握和學習的。

    當然更多的人是直接利於數據分析的結果進（jìn）行解讀和判別。

04

    對於電機而言，主要的振動時（shí）域變化對於位移信號分析位移的峰峰值，對於速度信號分析（xī）有（yǒu）效值，對於加（jiā）速度信號分析峰值。在時間軸上這些信號的變化，是否達到預警限值等是最初（chū）級的時（shí）域分析。

    數據分析（xī）師可以對這些信號的（de）時域特征做更深入的分析，看信（xìn）號的各種時域特征（zhēng）進行診斷（大約十三個時域（yù）特征）。

    現場中更常（cháng）用的頻域分析方法是對采集來的數據進（jìn）行（háng）頻域展開，觀察故障（zhàng）的特征。

    對於電機軸係統而言，主（zhǔ）要有兩大部分：與軸係（xì）相關的頻率部（bù）分；與軸承相關的頻（pín）率部分。（當然連接齒（chǐ）輪，連接風葉等等（děng）的本文先不討（tǎo）論）

    不（bú）難發現，與軸係相關的頻率也就（jiù）是在1、2、3、4倍頻左右。與軸承相關的就在軸承特征頻率（lǜ）附近。這就確（què）定了分（fèn）析頻段的目標。

    至於特征比對，特種資料上林林總（zǒng）總（zǒng）介紹了很多，也（yě）無非就是不對中、不（bú）平衡（héng）、地腳鬆動，軸承內圈、外圈（quān）、滾（gǔn）動（dòng）體、保持（chí）架特（tè）征頻率等等。再加上一些雜項，諸如：旋轉剮蹭等。

    這些特征非常容易查找，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（zhuàng）態進行（háng）評估，對（duì）故障進行一定的判別（bié）。至此，振動分（fèn）析大致的主要步驟完（wán）成。