​電機軸係統振動分析怎麽做？

    最近一直在寫關於振動分析（xī）的文章，前麵寫了一點關於振動分析的基本概念辨（biàn）析。今天來點實用的。說說電機軸軸承振動分析該怎麽做。

01

    電機軸係統通常是一個雙（shuāng）支撐單軸係統。單獨就電機軸係（xì）統而言，這幾乎是最簡單的一類軸係統，也是所有軸係（xì）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析的基礎。

    對電機軸係統做振動分析首先要選擇合適的傳感（gǎn）器。傳感器有各種類型，我們對電機軸係（xì）統進行振動分析（xī）之初，需要知道應該分析的振動信號應該（gāi）是位移信號、速度信號還是加速度（dù）信號。

02

    在前麵的（de）文章中，講述了應該如（rú）何選擇的原則（zé）。但是選擇的時候根據故障診斷與分析的目的（de），有時候也需要增加（jiā）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（hào）。但是，從軸承的特征頻率計算（參見相應資料）可以得（dé）知軸（zhóu）承的（de）頻段可能處於高頻（pín）。而在軸承失效的初期，其特征振動幅值在（zài）整體振動中所占比例很小，因此僅僅從總（zǒng）值上看（kàn）到的特征並不明顯。此時如果納入加速度信（xìn）號，則軸（zhóu）承的特征會（huì）變得十分明顯，有利（lì）於對發現（xiàn）早期特征。舉這個例子的目的是為了說明振動（dòng）分析（xī）信（xìn）號選取雖然有一（yī）定（dìng）的原則，但是也可以根據實際分析目的進行調（diào）整。

    同樣（yàng），確定了（le）分析目（mù）的之後也需要對傳感器采樣頻率進行確定。從采（cǎi）樣定理我們知道，傳感（gǎn）器采樣頻（pín）率高於被采樣頻（pín）率的（de）2倍的時候，被采樣的頻率（lǜ）才可以被提（tí）取。具（jù）體到（dào）電機上，我們可以計算分析基（jī）本目的的特征頻率（lǜ），然後采用采樣頻率高於這個特征頻率（lǜ）2倍以上的傳感（gǎn）器。當（dāng）然，如（rú）果采樣頻率可以更高（gāo）對於采樣有好處，但是也會帶來一些噪（zào）聲信號之（zhī）類的幹擾。

03

    布（bù）置測（cè）點。也就是在電機軸係統合（hé）適（shì）的位置安置傳感器（qì）。上一篇文章，我們講述了（le）對於（yú）一般的旋轉軸係（xì）統振動分析測點位置的布置選擇。條件允許的話，我們（men）需要測量（liàng）徑向平麵上相互垂直的兩（liǎng）個點，同時再測量一（yī）個軸向位置。對於電機而言，需要對兩端軸承進行相同的采（cǎi）樣（yàng）位（wèi）置。在條件不允許的情況下，可以保（bǎo）留一個徑向，一個（gè）軸向。如果還不行，那就采取徑向一（yī）個點。其中的關聯關係可（kě）以閱讀上一篇文章。

    事實上，選擇好（hǎo）傳感器，布置安裝好之後就（jiù）可以進行測量和信號采（cǎi）集。當然測量信（xìn）號要經過相應的（de）軟、硬件通過數采設備傳輸上來。之後使用數據分析方法進行時域繪製，頻域展開，瀑布圖等等的繪製（zhì）。這些都（dōu）是數據采集和數據分析工作內容。如果分析師想自（zì）己編寫分（fèn）析（xī）程序（xù），那麽這其中的處理（lǐ）手法以及相應的知識就需要掌握了。Python，Matlab，R等語言的（de）普及，使得進行這些（xiē）分析在工具上變得並（bìng）不困難。但是其中的信號處理技術等是工業工程師需要掌（zhǎng）握和學習的。

    當然更多（duō）的人是直接利於數據分析（xī）的結果進行解讀和判別。

04

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

    數據（jù）分析師（shī）可以對這些信號的時域（yù）特征做更深入的分析，看（kàn）信號（hào）的各種時域特征進行診斷（大約十三個時（shí）域特征）。

    現場中更常用的頻域分析方法是對采（cǎi）集（jí）來的數據進行頻域展開，觀察故（gù）障的特征。

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

    不難發現，與軸（zhóu）係相關（guān）的（de）頻率也（yě）就是在1、2、3、4倍頻左右。與軸承相關的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，特（tè）種資料上林林總總介紹了很多，也無非就（jiù）是不對中、不平衡、地腳鬆動，軸承內圈、外圈、滾動（dòng）體、保持架特征頻率等等。再加上一些雜項（xiàng），諸如：旋轉剮蹭等。

    這（zhè）些特征非常（cháng）容易查找，也好記。但是現場（chǎng）采（cǎi）集來的信號往往摻雜在一起，需要一定經（jīng）驗進（jìn）行分離辨認。

    經過分析（xī）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（de）主要步驟完成。