​電機軸係（xì）統振動分析怎麽做？

    最近一（yī）直在寫關於振動分析的文章，前麵（miàn）寫了一（yī）點關於振動分析的基本概念辨析。今天來點實用的。說說電機軸軸承（chéng）振動分析（xī）該怎麽做。

01

    電機軸係統通（tōng）常是一個雙支撐單軸（zhóu）係統。單獨就電機軸（zhóu）係統而言，這幾乎是最簡單的一類軸係統，也是所有軸係統振動分析的基礎。其實際分析操作方法也是其他複雜軸係統振動分（fèn）析的基礎。

    對電機（jī）軸係統做振動分析首先要（yào）選擇合適的傳感器。傳感器有各種類型，我們對電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該（gāi）是位移（yí）信號、速度信號還是加速度信號（hào）。

02

    在前麵的文章中（zhōng），講述了應該如何選擇的原則。但是選擇的時候根據（jù）故障診斷與分析的目的，有時候也需要（yào）增加額外的信號。例如，對於中速電機，我們主要需要分析振動的速度信號。但是，從軸承（chéng）的特征頻率計（jì）算（參見相應資料）可以得知軸承的頻（pín）段可能處於高頻。而在軸承失效的初期（qī），其（qí）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。此時如果納入加速度信號，則軸承的特征會變（biàn）得十分明顯，有利於對發現早（zǎo）期（qī）特征。舉這個例子的目的（de）是為了說明振動分析信（xìn）號選取雖然（rán）有（yǒu）一定的原（yuán）則，但是也可以根據實際分析目的進（jìn）行調整。

    同（tóng）樣（yàng），確定了分析目的之後也需要對傳（chuán）感（gǎn）器采樣頻率進行（háng）確定。從采樣定理我們（men）知道，傳感器采樣頻率高於被采樣頻率的2倍的時候，被采樣的頻率（lǜ）才可以（yǐ）被提取（qǔ）。具體到電機上，我（wǒ）們可以（yǐ）計算分析（xī）基本目（mù）的的特征（zhēng）頻率，然後采用采（cǎi）樣頻率高於這個特征頻（pín）率2倍以上的傳感器。當然，如果采樣頻（pín）率可（kě）以更高對於采樣有好處，但是也會帶來（lái）一些噪聲信號之類的（de）幹擾。

03

    布置測點。也就是在電（diàn）機軸係統合適的位置安（ān）置傳感器。上一篇（piān）文章，我們（men）講（jiǎng）述了對於一般的旋轉軸係統振動分析測點位置的布置選擇。條件允許（xǔ）的話，我們需要測量徑向平麵上相互垂直（zhí）的兩個點，同時（shí）再測（cè）量一個軸向（xiàng）位置。對於電機而言，需（xū）要對兩端軸承進行相同的采樣位置。在條件不允許（xǔ）的情況下，可以保留一個徑向，一個（gè）軸向。如果還不行，那就采取徑向一個點。其中的關聯關係可（kě）以閱讀上一篇文章。

    事實上（shàng），選擇好傳感器，布置安裝好之後就可以進行測量和信號采集。當（dāng）然測量信號要經過相（xiàng）應的軟、硬件通過數采設備傳輸上來（lái）。之後使用數據（jù）分析方法進行時域繪製（zhì），頻域展開，瀑布（bù）圖（tú）等等的繪製。這（zhè）些都是數據采集和數據分析工作內容。如果分析（xī）師想自己（jǐ）編寫（xiě）分析程序，那麽這其中的處理手（shǒu）法以及相應的知識就需要掌（zhǎng）握了。Python，Matlab，R等語言的普及（jí），使得進行這些分析在工具上變得（dé）並不困難。但是其中的信號處理技術等是工業（yè）工程師需要掌握和學（xué）習的。

    當然更多的人是直接利於數據分析的結果（guǒ）進行解讀和判別。

04

    對於電機而言，主要的振動時域（yù）變化對於位移信號分析位移的（de）峰峰值，對（duì）於速度信號分析有效值，對於加速度信號分析峰值。在時（shí）間軸上（shàng）這（zhè）些信號（hào）的變化（huà），是否達到預警限值等是最（zuì）初級的時（shí）域分析。

    數據分（fèn）析師可以對這些信號的時域特征做更深入的分析，看（kàn）信號的（de）各種（zhǒng）時域特征進行診（zhěn）斷（大約十三個時域特征）。

    現（xiàn）場中更常用的頻域分析方法是對采集來（lái）的數據進行頻域展開，觀察故障的特征。

    對於電機軸係統而言，主要有兩大部（bù）分：與軸係相關的頻率（lǜ）部分；與（yǔ）軸承相關的頻率部分。（當然連接齒輪，連接風葉等等的本文先不討論）

    不難發現，與軸係相關的頻率也就是在1、2、3、4倍頻左右。與軸承相關的（de）就在軸承特征頻率附近。這就確定了分析頻段的目標。

    至於特征比（bǐ）對（duì），特種資料上林林總總介紹了很（hěn）多，也無非就是不對中、不平衡、地腳鬆動（dòng），軸承內圈、外圈、滾動體、保持架（jià）特征頻率等等（děng）。再加上一些雜項，諸如：旋轉剮蹭等。

    這些特征非常容易查找（zhǎo），也好記。但是現場采集來的信號往往摻雜在一起，需要一（yī）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，振動分析大致的主要步驟完成。