​電機軸係統振動分析怎麽做？

    最近（jìn）一直在（zài）寫關（guān）於振動分（fèn）析的文章，前（qián）麵寫了一點關於振動分析（xī）的基本概念（niàn）辨析。今天來（lái）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支撐單軸係（xì）統。單獨就電機軸係統而言，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基礎。其實際分析操作方法也是（shì）其他複雜軸係統振動分析的基礎。

    對電機軸（zhóu）係統做（zuò）振動分（fèn）析首先要選擇合適的傳感器。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，需要知道應（yīng）該分析（xī）的振動信號應該是位移信號、速度信號還是（shì）加速度信號。

02

    在前麵的文章中，講述（shù）了應該如何選擇的原則。但是選擇的時候根據故障診斷與分析（xī）的目（mù）的，有時候也需要增加額外的信號。例如（rú），對於中速電機，我們主要需要分（fèn）析振動的速度（dù）信（xìn）號。但是，從軸承的特征頻率計算（參見相應資料）可（kě）以得知軸承（chéng）的頻段可能處於高（gāo）頻。而在軸承（chéng）失（shī）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（jǐn）從總值上看到的特征並不明顯。此時如果納入加速度（dù）信號，則軸承的特征會變得十分明顯，有（yǒu）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，但是也可以根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行確（què）定。從（cóng）采（cǎi）樣定理我們知道，傳感器采樣頻率高於被采（cǎi）樣頻率（lǜ）的2倍的時候，被采樣（yàng）的頻率才可以被提取。具體到電機上，我們可以計算分析基本目的的特征（zhēng）頻率（lǜ），然後采用采樣頻率（lǜ）高（gāo）於這個特征頻率2倍以上的傳感器。當然，如果采（cǎi）樣頻率可以更高（gāo）對於采樣有好處，但是也會帶來一些噪聲信（xìn）號（hào）之類的幹擾。

03

    布置測點。也就是在電機軸係統合適的（de）位置安置傳感器。上一篇文章，我們講述了對於一般的旋轉（zhuǎn）軸係統（tǒng）振動分析測點位置的布（bù）置（zhì）選擇。條件允許的話，我們需要測量徑向平（píng）麵（miàn）上相互垂直的兩個點，同時再測（cè）量一個軸向（xiàng）位置。對於（yú）電機而言，需要對兩端軸承進行相同的采樣位置。在條件不允許的情況下，可以（yǐ）保留一（yī）個徑向，一個軸向。如果還（hái）不行（háng），那就采取（qǔ）徑向一個點（diǎn）。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（xìn）號采集。當然測量信（xìn）號要經過相應的軟、硬件通過數采設備傳輸上來。之後（hòu）使用數據分析方法進行時域繪製，頻域展開，瀑布圖（tú）等等的（de）繪製。這些都是數據采集和數據（jù）分析工作內容。如果分析師想自己編寫（xiě）分析程序，那麽這其中（zhōng）的處理手法以及相應的知識就需要掌握了。Python，Matlab，R等語（yǔ）言的普及，使得進行這些分析在工具上（shàng）變得（dé）並不困難。但是其中的信號處理技（jì）術等是工業（yè）工程師需要掌握和學習的。

    當然更多的人是直接利（lì）於數據分析的結果進行解讀和判別（bié）。

04

    對於電機而言，主要的振動時域變化對於位移信號分析位移的峰峰值，對（duì）於速度信號（hào）分析有效值，對於加（jiā）速度信號分（fèn）析峰值（zhí）。在時間（jiān）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（yù）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（gè）時域（yù）特征）。

    現（xiàn）場（chǎng）中更常用的（de）頻域（yù）分析方法是對采集來的數據進行頻域展開（kāi），觀察故障的特征。

    對於電機軸係統而言，主要有兩（liǎng）大部（bù）分：與軸（zhóu）係相關（guān）的頻（pín）率（lǜ）部分；與軸承相關的（de）頻率部分。（當然連接齒輪，連接風葉等等的本文（wén）先不討論）

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

    至於（yú）特（tè）征比對，特種資料上（shàng）林林總總介紹了很多，也無非就是不對中、不平衡、地腳鬆動，軸承內（nèi）圈、外圈、滾動體、保（bǎo）持架特征（zhēng）頻率等等。再（zài）加上一些雜項，諸如：旋轉剮蹭等。

    這些特征非常容易查（chá）找，也好記。但是（shì）現場（chǎng）采集來的信號往往摻（chān）雜在一起，需要一定經驗（yàn）進行分離辨認。

    經過分析辨認，可以對設備狀態進行評（píng）估，對故（gù）障進行一定（dìng）的判別。至此，振動分析大致的主要步驟完成。