​電機軸係統振動（dòng）分析怎麽做？

    最近（jìn）一直在寫關於（yú）振動分析的文章，前麵寫（xiě）了一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（jī）軸軸承振動分析（xī）該怎麽做。

01

    電機軸（zhóu）係統（tǒng）通（tōng）常是一個雙（shuāng）支撐單軸係統。單獨就電機軸係（xì）統而言（yán），這幾乎（hū）是最簡單的一類軸係統，也是所有軸係統振動（dòng）分析的基礎。其實（shí）際分（fèn）析（xī）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（xī）首先要選擇合適的傳感器（qì）。傳感（gǎn）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）是位移信號、速度（dù）信號還是加速度信號。

02

    在前麵的文章中，講述了（le）應該如何選擇的（de）原則。但是選（xuǎn）擇的時候根據故障診斷與分（fèn）析的目（mù）的，有時候也需要增加額外的信號。例如，對於中速電機，我們主要需要分析振（zhèn）動的速度信號。但是，從軸承的特（tè）征頻率計算（參見相應資料）可以（yǐ）得知軸承的頻段（duàn）可能處於高頻。而在軸承失效的初期，其特征振動幅值在整體振（zhèn）動中所占（zhàn）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，則軸承的特征會變得十分明（míng）顯，有利於對（duì）發現（xiàn）早期特征。舉這個例子（zǐ）的目的是為了（le）說明振動（dòng）分析信號選取雖然有一定的原（yuán）則，但是也可以根據實際分析目的進行調整。

    同樣，確定了分析（xī）目的之後也需要對傳感器采樣頻（pín）率進行確定。從采樣定理我們知道，傳感器采樣頻率高於被采樣頻率的（de）2倍的時候（hòu），被采（cǎi）樣的頻率（lǜ）才可以被提取。具體到電機上，我們可以計算分（fèn）析基本目的（de）的特征頻率，然後采用采樣頻率高（gāo）於這（zhè）個特征頻率2倍以上的傳感器（qì）。當然，如果采樣頻率可以更高對於采樣有好處（chù），但是也會（huì）帶來一些噪聲信號之類的幹擾。

03

    布置測（cè）點。也就（jiù）是在電機軸係統合適的位置安置傳感（gǎn）器。上一篇文章，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（bù）置選（xuǎn）擇。條件允許的話，我（wǒ）們需要測量徑向平麵上相（xiàng）互垂直（zhí）的兩個點，同時再測量一個軸向位置。對於電機而言，需要對兩端軸承進（jìn）行相同的采樣位置。在條件不（bú）允許的情況下，可以（yǐ）保留一個徑向，一個軸向（xiàng）。如（rú）果還不行，那就采取徑向一個點。其中的（de）關聯關係可以閱讀（dú）上一篇文（wén）章。

    事（shì）實上，選擇好傳感器，布置安裝好之後就可以進行測量和信（xìn）號采集。當然測量信號要經過（guò）相應的軟、硬件通過數采設（shè）備傳輸上來。之後使用數據分析方法進行時域繪製，頻（pín）域展開，瀑布圖等等的繪製。這些都是（shì）數（shù）據采集和（hé）數據分析工作內容。如果（guǒ）分析師想（xiǎng）自己編寫分析程（chéng）序，那麽這其中的處理手法以（yǐ）及相應的知識就需要掌握了。Python，Matlab，R等語（yǔ）言的普及（jí），使得進行這些分析在（zài）工具上變得並不困難。但是其中的信號處理技術等是工業工程師需要掌握和學習的。

    當（dāng）然更多的人是直接利於數據分析的結（jié）果進行解讀和判別。

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（fēng）峰值，對於（yú）速度信號分析（xī）有效值，對於加速度信（xìn）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。

    數據分析師可以對這些信號的時域特征（zhēng）做更深入（rù）的分析，看信號的各種時（shí）域特征進行診斷（duàn）（大約十三個時域特征）。

    現場中更常用的頻域（yù）分析方法是（shì）對（duì）采集來的（de）數據進行（háng）頻域展開，觀察故障的特征。

    對於電機軸係（xì）統而言，主要有兩大部（bù）分：與軸係相關的頻率部分（fèn）；與軸承相（xiàng）關的頻率部分。（當然連接齒（chǐ）輪，連接風葉等等的本（běn）文先不討論）

    不難發現，與軸係相關的頻率也就（jiù）是在1、2、3、4倍頻左右（yòu）。與軸承相關的就在軸承特（tè）征頻率附近。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（lín）林總總介紹了很多，也無非就是不對中、不平（píng）衡、地腳鬆動，軸承內圈、外圈、滾動體、保持架特征頻率等等。再（zài）加上一些雜項，諸如：旋（xuán）轉剮蹭等。

    這些特征非常容易查找，也好記。但是（shì）現場（chǎng）采集來的信號往往摻雜在（zài）一起，需要一定經驗進行分離（lí）辨認。

    經過分析辨認，可以對（duì）設備狀態進行評估，對故（gù）障（zhàng）進（jìn）行一定（dìng）的判別。至此，振動分析大致的主要步驟完成。