​電機軸係統振動分析怎麽做？

    最近一直在寫關於振動分析的文（wén）章，前麵寫了一點關於振動分（fèn）析的基本概念辨析。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（zhóu）係統通常（cháng）是一個雙支撐單軸係統。單獨（dú）就電機軸係統而言，這幾乎是最（zuì）簡單（dān）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析（xī）的基礎。

    對電（diàn）機軸係（xì）統做振動分析首先要選擇（zé）合適的傳感器。傳感器有各種類型，我們對電機軸係（xì）統進行振動分析之初（chū），需要知道應（yīng）該分析的（de）振動信號應該是位移信號、速度信號還是加速度信號。

02

    在前麵（miàn）的文章中，講述了應該如何（hé）選擇的原則。但是選擇的時候根據故障診斷與分析的目的，有時候也需要增加額外的信號。例如，對於中（zhōng）速電機，我們主要需要分析（xī）振動的（de）速（sù）度信號。但是，從軸承的特征頻率（lǜ）計算（參見（jiàn）相應資料）可以得（dé）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（zhí）在整體（tǐ）振動中所占比例很小，因此僅僅從總值上看（kàn）到的特征並不（bú）明顯。此時如果納入加速度信號，則軸承（chéng）的特（tè）征（zhēng）會變得十分（fèn）明顯，有利於對發現早期特征。舉這個（gè）例子的目的是（shì）為（wéi）了說明振動分（fèn）析信號選取雖然有一定的原則（zé），但是也可以根據實際分析目的進行調整。

    同（tóng）樣，確定（dìng）了分析目的（de）之後（hòu）也需要對傳感器采樣頻率進行確定。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倍的時（shí）候，被采樣的頻率才可以被提取。具體到（dào）電機上，我們可（kě）以計算（suàn）分析基本目（mù）的的特征頻率，然後采用采（cǎi）樣頻率高於這個特征頻率2倍以（yǐ）上的傳感器。當然，如果采樣頻率可以更高對於采樣有好處，但是也會帶來（lái）一些噪聲（shēng）信（xìn）號（hào）之（zhī）類（lèi）的（de）幹擾。

03

    布置（zhì）測點。也就是在電機（jī）軸係統合適的位置安置傳感器。上（shàng）一篇文章，我們講述了對於一般的（de）旋轉軸係統振動分（fèn）析測點位置（zhì）的布置選擇。條件允（yǔn）許的話，我們需要測量徑向平麵上（shàng）相互垂直的（de）兩個點，同時再測量一個軸向位置。對於電機而（ér）言，需要對兩端軸承進行相同的采樣位置。在條件（jiàn）不（bú）允許的情況下，可以保留一個徑向，一個軸向。如果還不行，那就采取徑向一個點（diǎn）。其中的關聯關係可以閱讀上一篇文章。

    事實上（shàng），選擇好（hǎo）傳感（gǎn）器，布（bù）置安裝好之後就可以進行測量（liàng）和信號采集。當然測量信號要經過相應的軟、硬件通過數采設備（bèi）傳輸上來。之後使用數（shù）據分（fèn）析（xī）方法進行時域繪製，頻域展開，瀑布圖等（děng）等（děng）的繪製。這（zhè）些都是數（shù）據采集和數據分析工作內容。如果分析師想自己編寫分析程序，那麽這其中的（de）處理手法以（yǐ）及相（xiàng）應的知識就需要掌握了。Python，Matlab，R等語言的普（pǔ）及，使（shǐ）得進行這些分析在工具上變得並不困難。但是其中的信號處理（lǐ）技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行解讀和判別。

04

    對於電機而（ér）言，主要的振動時域（yù）變（biàn）化對於位移信號（hào）分析位移的峰峰值，對於速度信號分（fèn）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（biàn）化（huà），是否達到（dào）預警限值（zhí）等是（shì）最初級的時域分析。

    數據分析（xī）師可以對這些信號的時域特征做更深入的分析，看信（xìn）號（hào）的各種時域特征進（jìn）行診斷（大約十三（sān）個時域特征）。

    現場中更常用的頻域分析方法是（shì）對采集來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，主要有兩大部分：與（yǔ）軸係相關的頻率部分；與軸承相關的頻率部分。（當然連接齒輪，連接（jiē）風葉等等的（de）本文先不討論）

    不難發現，與軸係（xì）相（xiàng）關的頻（pín）率也就是在1、2、3、4倍頻左右。與軸承相關的就在軸承特征頻率附近（jìn）。這（zhè）就確定了分析頻段的目標（biāo）。

    至於特征比對，特種資料（liào）上林（lín）林總總介紹了很多（duō），也無非就是不對中、不平衡、地腳鬆動，軸承內圈、外圈（quān）、滾動體、保持架特征頻率等等。再加上一些（xiē）雜項，諸（zhū）如：旋轉剮蹭等。

    這些特征（zhēng）非常容易（yì）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（yī）定（dìng）經驗進行分離辨認。

    經過分（fèn）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。