​電機軸係統振動分析怎麽做？

    最近一直在寫關於振動（dòng）分析的文章，前麵寫了（le）一點關於振（zhèn）動分（fèn）析（xī）的基本概念辨析。今天（tiān）來點實用的。說說電（diàn）機（jī）軸軸承振（zhèn）動分析該怎麽做。

01

    電機（jī）軸係統通常是一個雙支撐單軸係統。單獨就電機軸係統而（ér）言，這幾乎是最簡單（dān）的一類軸係統，也是所（suǒ）有軸係統振動分析的基礎。其實際分析操作方法也（yě）是其他複（fù）雜軸係統振動分析的基礎。

    對電機軸係統做（zuò）振（zhèn）動分析首（shǒu）先要選擇合適的傳感（gǎn）器（qì）。傳感器有各種類型，我們對（duì）電機軸係統進（jìn）行振（zhèn）動分析之初，需要知道應該分析的振動（dòng）信號應該是位移信號、速度信號還是加速度（dù）信號。

02

    在前麵的文章中，講述了（le）應該（gāi）如何選擇的原則。但是選擇的時候根據故（gù）障診斷與分（fèn）析的目的，有時候也需要（yào）增加額外的信號。例（lì）如，對於中速電（diàn）機，我們主要（yào）需要分析振（zhèn）動的速度信號。但是，從軸承的特征頻率計算（參（cān）見相應資料）可以得知軸承的（de）頻（pín）段可能處於高頻。而在軸承失效的初期，其特征振動幅值（zhí）在（zài）整體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顯（xiǎn）。此時如果納入加速度信號，則（zé）軸承的特征會變得十分明顯，有利於（yú）對發現（xiàn）早期特征。舉（jǔ）這個例（lì）子的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。

    同樣，確定了分析目的之後也需要對傳（chuán）感器采樣頻率進行確定。從采樣（yàng）定理我們知道，傳感器采樣（yàng）頻率高（gāo）於被（bèi）采（cǎi）樣頻率的2倍的時候，被采樣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，然後采（cǎi）用采樣頻率高於（yú）這個特征頻率2倍以上的傳感器。當然，如果采樣頻率可以更（gèng）高對於采樣有好處，但是也會帶來一些噪聲信號之類的幹擾。

03

    布（bù）置測點。也就是在（zài）電機軸係統合適的位置安置傳感器。上一篇文章，我們講述了對於（yú）一般的旋轉軸係統振動分析（xī）測點位置的布置選擇。條件允許的話（huà），我們需要測量徑向平麵上相互垂直的兩個點，同時再測量一個軸向（xiàng）位置。對於電機而言，需（xū）要對兩（liǎng）端軸承進行相同（tóng）的采樣位置（zhì）。在條件不允許的情況下，可以保留一個徑向，一個軸向。如果還不行（háng），那（nà）就采取（qǔ）徑（jìng）向一個點。其中的關聯關係可以閱讀上一篇文章。

    事實上（shàng），選擇好傳感器，布置安裝好之後就可以進行測量和信號采集。當然測量（liàng）信號要經過相應的軟、硬件通過數（shù）采設備（bèi）傳輸上來。之後使用數據分析方法進行（háng）時域繪製，頻域展（zhǎn）開，瀑（bào）布（bù）圖等（děng）等的繪製。這些都（dōu）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（chù）理手法以及相應的知識就（jiù）需要掌握了（le）。Python，Matlab，R等語言的普及，使得進行這些分析在工具上變得並不困難。但是其中的信號（hào）處理技術等是工業（yè）工程師（shī）需要掌握和學習的。

    當然更多的人是直接利於數據分析的（de）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，對於速度信號分析有效值，對於（yú）加速度信號分析峰值。在時間軸上這些信號的變化，是否達到預警限（xiàn）值等（děng）是最初級的時域分（fèn）析（xī）。

    數據分析師（shī）可以對這些信號的時域（yù）特征做更深入的分析（xī），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（yòng）的頻域（yù）分析方法是對采（cǎi）集來的（de）數據進行（háng）頻域展（zhǎn）開，觀察故障的特征。

    對於電（diàn）機軸係統而言，主要有兩（liǎng）大部分：與軸係（xì）相關的頻率部分；與軸承相關的頻（pín）率部分。（當然連接齒輪，連接風葉等等的（de）本文先不討論）

    不難發現，與軸係相關（guān）的頻率也就是在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）。這就確（què）定了分析（xī）頻段的目標。

    至於特征比對，特（tè）種（zhǒng）資料上林林總總介紹了很多（duō），也無非就是不對中、不平衡、地腳鬆動，軸承內圈、外圈、滾動體（tǐ）、保持架特征頻率等等。再（zài）加上（shàng）一些雜項，諸（zhū）如：旋轉剮蹭（cèng）等。

    這些特征非常容易查找，也好記。但是現場采集來的信號往往摻雜（zá）在一起（qǐ），需要一定（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（bié）。至此，振（zhèn）動分析大（dà）致的主要步驟完成。