​電機軸係統振動分（fèn）析怎麽做？

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

01

    電機（jī）軸係統（tǒng）通常是一個雙支撐單軸（zhóu）係統。單獨（dú）就電機（jī）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（de）基礎。其實際分析操作（zuò）方法（fǎ）也（yě）是其他複雜軸（zhóu）係統振動分析的基礎。

    對電（diàn）機（jī）軸係統做振動分析首先要選（xuǎn）擇合適的傳感器。傳感器有各種類型，我們對（duì）電機軸係統進行振動分析之初，需要知道應該分（fèn）析的振動信號應該是（shì）位移信號、速度信號還（hái）是加速度信（xìn）號。

02

    在前麵的文章中，講述了應該如何選（xuǎn）擇的原則。但是（shì）選擇的（de）時候根據故障診斷與分析的目的，有時（shí）候也需要（yào）增加額外的信號。例如，對於中速電機，我們（men）主要需要分析振動的速度信號。但是（shì），從軸承（chéng）的特（tè）征（zhēng）頻率（lǜ）計算（參見相應（yīng）資料）可以得知軸（zhóu）承的頻段可能處於高（gāo）頻。而在（zài）軸承（chéng）失效的初（chū）期，其特征振動幅值在整體振動中所占比例很小，因（yīn）此僅僅從總值上看到的特征並不明顯（xiǎn）。此時（shí）如果納入加速度信號，則（zé）軸承的特征會變得十分明顯，有利於對發現（xiàn）早（zǎo）期特（tè）征。舉這個例子的目的是為了說明振動分析信號選取雖然有一定的原則，但是也可以根據實際分析目的進行調整。

    同（tóng）樣，確定了分析目的之後也需要對傳感器采樣頻率（lǜ）進行確定。從采樣定理我們知道，傳感（gǎn）器采樣頻率高於被采樣頻率的2倍的時候，被采樣（yàng）的頻（pín）率才可以（yǐ）被提取。具體到電機上，我們可（kě）以（yǐ）計算分析基本目的的特征頻（pín）率，然後采用采樣頻率高於這個特（tè）征頻率2倍以上的傳（chuán）感（gǎn）器（qì）。當然，如果采樣頻率可以更高對於采樣（yàng）有好處，但是也會帶來一些噪聲信號（hào）之類的幹擾。

03

    布置測（cè）點。也就是在電機軸（zhóu）係（xì）統合適的位置安置（zhì）傳感器。上一篇文章，我（wǒ）們講述了對於一般的旋轉軸係（xì）統振動分（fèn）析（xī）測點位置的布置選擇。條件允許的話，我們需要測（cè）量徑（jìng）向平麵上相（xiàng）互垂直的兩個點，同時（shí）再測量（liàng）一個軸向位置。對（duì）於電機而言，需要對兩（liǎng）端軸承進行相同的采樣（yàng）位（wèi）置。在條（tiáo）件不允許的（de）情況（kuàng）下（xià），可以保留一個徑向，一個軸向。如果（guǒ）還（hái）不行，那就采取徑（jìng）向一個點。其中的（de）關聯關係可以閱讀上一篇文章。

    事實上，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。之後使用數據分析方（fāng）法進行時域繪製，頻域展開，瀑布圖等等的繪製（zhì）。這些（xiē）都是數據采集和數據分析工作內容。如（rú）果（guǒ）分析師想自己編寫分析程序，那麽這其中的處理手法以及相應的知識就需要掌握了。Python，Matlab，R等語言的普及，使得進行這些分析（xī）在工具上變得（dé）並不困難。但是其中（zhōng）的信號處理技術等是工業工程師需要（yào）掌握和學習的。

    當然更多的人（rén）是直接利於數據分析的結果進行解讀和判別。

04

    對於電機而言（yán），主（zhǔ）要（yào）的振動時域變化對於位移信號分析位移的峰峰值，對於速（sù）度信號分析有效值，對於（yú）加速度信號分析峰值。在時間軸上這些（xiē）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特征做更深入的分析，看信號的各種時（shí）域特（tè）征進（jìn）行診斷（大約十三個時域特征（zhēng））。

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

    對於電機軸係統而言，主要有兩大部分：與軸係相關的頻率（lǜ）部分；與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（guān）的頻率（lǜ）也就是在1、2、3、4倍頻左右（yòu）。與軸承相關的就在軸承特征頻率附近（jìn）。這就確定了分析頻段的目標。

    至於特征比（bǐ）對，特種資料上（shàng）林林總總介紹了很多，也無非就（jiù）是不對（duì）中、不（bú）平衡、地腳鬆動，軸承（chéng）內圈、外圈、滾動體、保持架特征頻率等等。再加（jiā）上一些雜項，諸如：旋轉（zhuǎn）剮蹭等。

    這些特征非常容（róng）易查找，也好（hǎo）記。但是現場（chǎng）采集來的信號往往摻雜（zá）在一起，需要一定經（jīng）驗進行分離辨認。

    經過分析（xī）辨認，可以對（duì）設（shè）備狀態進行評（píng）估，對故障進（jìn）行一定的判別。至（zhì）此，振動分析大致的主要（yào）步驟完成。