​電機（jī）軸係統振動分析怎（zěn）麽做？

    最近一直在寫關於振動分析的文章，前麵（miàn）寫了一點關於（yú）振動分析的基（jī）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

    電機軸係統通常是一個雙支撐單軸係統。單獨就電機軸係統而言，這幾乎是最簡單的（de）一（yī）類軸（zhóu）係統，也是所有軸係統振動分析的基礎（chǔ）。其實際分析操作方法（fǎ）也是其他複雜（zá）軸係（xì）統振動分析的基礎。

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

02

    在前麵的文章中，講述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的目的，有（yǒu）時候（hòu）也需要增加額外的信號。例如，對（duì）於中速電機，我們主（zhǔ）要需要分析振動的速度信號。但是，從軸（zhóu）承的特征頻率計算（參見相應資料（liào））可（kě）以得知軸承的頻段可能處於高頻。而在軸承失效的初期，其特征振動幅值在整體振動中所占比例很小（xiǎo），因此僅僅從總（zǒng）值上看到的特征並不明顯。此時如果納（nà）入加速度信號，則軸承的特征會變（biàn）得十分明（míng）顯，有（yǒu）利於對發現早期特征。舉這個例子的目（mù）的是為了說明振動分析信號選取雖然有一（yī）定的原則，但是也可以根（gēn）據實際（jì）分析目的進行調整。

    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定。從采（cǎi）樣定理（lǐ）我們知道，傳（chuán）感器采樣頻率高於被采樣（yàng）頻率（lǜ）的2倍的（de）時（shí）候，被采樣的頻率才（cái）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（tè）征頻率，然後（hòu）采用采樣頻率高於這個特征頻（pín）率2倍以上（shàng）的傳感器。當然，如果采樣頻率可以更高對於采樣有好處，但是也會帶來一些噪聲信號之類（lèi）的（de）幹擾。

03

    布置測點。也就是在電機軸係統（tǒng）合適的位置安置傳感器。上一篇文章，我們講述了對於一般的旋轉軸係統振動（dòng）分析測點位置的布置選擇。條件允許的話，我們需要測量徑向平麵上相互垂直的兩個點，同時（shí）再（zài）測（cè）量一個軸（zhóu）向位（wèi）置。對於電機（jī）而言（yán），需要對（duì）兩端軸承進行相同的采樣位置。在條件不允許的情況下，可（kě）以保留一個徑向，一個（gè）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（kě）以閱讀（dú）上一篇文章。

    事實上，選擇好傳感器，布（bù）置安裝好之後就可以進行測量和信號采集（jí）。當然測量信號要經過（guò）相應的軟（ruǎn）、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（háng）時域（yù）繪製，頻域（yù）展開，瀑布圖等等（děng）的繪製（zhì）。這些都是數據采集和數據分析工作內容。如果分析師想（xiǎng）自（zì）己編寫分析程序，那麽這其中（zhōng）的（de）處理手法以（yǐ）及（jí）相應的知識就需（xū）要掌握（wò）了。Python，Matlab，R等語言的普及，使（shǐ）得進行這些分析在工具上變得並（bìng）不困難。但是其中的信號處理技術等（děng）是工業工程師需要（yào）掌握和學習的。

    當（dāng）然更（gèng）多的人是直接利（lì）於數據分析的結果進行解（jiě）讀和判別。

04

    對於電機而言，主要（yào）的振動（dòng）時域變化對於位移信號（hào）分析位移的峰峰值，對於速度信號分析有（yǒu）效值，對於加速度信號分析峰值。在時間（jiān）軸上這些（xiē）信號的變化，是否達（dá）到預警限值（zhí）等是最初級的時域分析。

    數據分析師可以對這些信號（hào）的時域特征做更深（shēn）入的分（fèn）析，看信（xìn）號的各種時域特征進行（háng）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對采集來的數據進行頻（pín）域展開，觀察故障（zhàng）的特征。

    對於電機軸係統而言，主要有兩大（dà）部分：與軸係相關的頻率（lǜ）部（bù）分；與軸承相（xiàng）關的頻率部分。（當然連接齒輪，連接風葉（yè）等等的（de）本文先不討論（lùn））

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

    至於特征比對，特種資料上林林總總介紹了很多，也無非就是不對中、不平衡、地腳鬆動，軸承內圈、外圈、滾動體、保持架（jià）特征頻率等等。再加（jiā）上一（yī）些雜項，諸如：旋轉（zhuǎn）剮蹭（cèng）等。

    這些特征非常容易查（chá）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（rèn）。

    經過分析辨認，可以對設備狀（zhuàng）態進行評估，對故障進（jìn）行一定的判別。至（zhì）此，振動（dòng）分析大致的主要步驟完成。