​電機軸係統振動分析怎麽做？

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

01

    電（diàn）機軸係統通常是一個雙支撐單軸係統。單（dān）獨就電機軸係統而言，這幾乎是最簡單（dān）的一類軸係統，也是所有軸係統振動（dòng）分析的基礎。其實際分析操作方（fāng）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（zhèn）動（dòng）分析首先要（yào）選擇（zé）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（dòng）分析之初，需（xū）要知道應該分析的（de）振動信號應該是位移信號、速度信號（hào）還是加速度信號。

02

    在前麵的文章中（zhōng），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（zhěn）斷與分析的目的，有（yǒu）時候也需要增加額（é）外的信號。例如，對於中速電（diàn）機，我們主（zhǔ）要需要分析振動的速度信號。但是，從軸承的特征頻率計算（參見相應資料）可以得知軸承的頻段可（kě）能處於高頻。而在軸承失效的初（chū）期，其特征振（zhèn）動幅值在整體（tǐ）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（míng）顯。此時如果納入加速度信號，則軸承的特（tè）征會變得十分明顯（xiǎn），有利於對發現早期特征。舉這個例子的（de）目的是為了說明振動分析信號選取雖然有一定的原則（zé），但是也（yě）可以根（gēn）據實際分析目的進行調整（zhěng）。

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

03

    布置測點。也就是在電機軸係統合（hé）適（shì）的位置安置傳感（gǎn）器。上一篇文章，我們（men）講述了對於一般的（de）旋轉軸係統振動分析測點位置的布置選擇。條件允許的話，我們需要測量（liàng）徑向平麵上相互垂直（zhí）的（de）兩個點，同時再測量一個軸向位置。對於電機而言，需要對兩端軸承進行相同的采樣位置（zhì）。在條件不允許的情況下，可以保留一個（gè）徑向，一個軸向。如果還不行，那就采取徑向一（yī）個（gè）點。其中的關聯關係可以閱（yuè）讀上一篇（piān）文章。

    事實上，選擇（zé）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（yào）經過相應的軟、硬件通過數采設（shè）備傳輸上來（lái）。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。這些都是數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，使得進行這些分析在工（gōng）具上變（biàn）得並不困難。但是其中的信號（hào）處理技術等是工業工程師需要（yào）掌握和學習的。

    當然更多的人是直接利於數（shù）據分析的結（jié）果進行（háng）解讀和判別。

04

    對於電（diàn）機而言，主要的振動時域變（biàn）化對於位移信號分析位移的峰（fēng）峰值，對（duì）於速度信號分析有效值，對於加速度信號分析（xī）峰（fēng）值。在時（shí）間軸上這些（xiē）信號的變化，是否達到預（yù）警限值等是最初級的（de）時域分析。

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

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

    對於電機軸係（xì）統而言，主要有兩大部分：與軸（zhóu）係相關的頻率部分；與（yǔ）軸承（chéng）相關的頻率部分。（當然（rán）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（xiàng）關的頻率也就（jiù）是（shì）在1、2、3、4倍頻左右。與軸承相關的（de）就在軸承特征（zhēng）頻率附近。這就確定了分析頻段的目標。

    至於特征比對（duì），特種資（zī）料上林林總總介紹（shào）了很多，也無（wú）非就是不對中、不平衡、地腳鬆動，軸承（chéng）內圈、外圈、滾動體、保持架（jià）特征頻率等等。再加上一些雜項，諸如：旋轉剮蹭等。

    這些特征非常（cháng）容易查找，也好記。但是現場采集來的信號往往摻雜在一起，需要一定經驗進行分離辨認。

    經過分析辨認，可以對設備（bèi）狀態進行評估，對故（gù）障（zhàng）進行一定的判（pàn）別（bié）。至此，振動分析大致（zhì）的主（zhǔ）要步（bù）驟完成。