​電機軸係統（tǒng）振動分析怎麽做？

    最近一直在寫關於振動（dòng）分析的文章（zhāng），前麵寫了一點關於振動分（fèn）析的基（jī）本（běn）概念辨析。今天來（lái）點實用的。說說電機軸軸承振動分析（xī）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（jǐ）乎是最簡單的一類軸係統，也是所有軸係統振動分析（xī）的基（jī）礎。其實際分析操作方法（fǎ）也是其他複雜軸係統振動分析的基礎（chǔ）。

    對電機軸係統做振動分（fèn）析首先要選擇合適的傳感器。傳感器有各種類型，我們對（duì）電機軸係（xì）統進行振動（dòng）分析之初，需要知道應該（gāi）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（zài）前麵的文章中（zhōng），講述了應該如何（hé）選（xuǎn）擇的原則。但是選擇的時候根據故障（zhàng）診（zhěn）斷與分析的目的，有時候也需要增加額外的信號。例如，對於中速電機，我們主要需要分（fèn）析振動（dòng）的（de）速度信號。但是（shì），從軸承的特征頻（pín）率計算（參見相應資料）可以得知軸承的頻段可能處於（yú）高頻。而在軸承失效的（de）初期，其特征振動幅值（zhí）在整體振動中所占比例很小，因此僅僅從總值上看到的特（tè）征並不明（míng）顯。此時（shí）如果納入加速（sù）度信號（hào），則軸承的特（tè）征會變（biàn）得十分明顯，有利於對發現早期特（tè）征（zhēng）。舉這個例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（yě）可以根據實際（jì）分析目（mù）的進行調整。

    同樣，確定了分析目的之後也需（xū）要對傳感器采樣（yàng）頻率進（jìn）行確定（dìng）。從采樣定理我們知道，傳感器采樣頻率高於被采樣頻率的2倍的（de）時候，被采樣的頻率才可以被（bèi）提取。具體到電機上（shàng），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（kě）以更高對於采樣有（yǒu）好處，但是也會帶來一些（xiē）噪聲（shēng）信號（hào）之類的幹擾。

03

    布置測點。也就是（shì）在電機軸係統合適的位置安置傳感（gǎn）器。上一篇文章，我們講述（shù）了對於一般的旋轉軸係統振動分析測點位置的布置選擇（zé）。條件允許（xǔ）的話，我們需要測量徑向平（píng）麵上相互垂直的兩個點，同時（shí）再測量一個軸（zhóu）向位置。對於電機而言，需要對兩端（duān）軸承進行相同的采樣位置。在條件不允許的情況下（xià），可以保留（liú）一個徑向，一個軸向（xiàng）。如果（guǒ）還不行，那就采取徑向一（yī）個點。其中的關聯關係可以閱讀上一篇文章。

    事實上，選（xuǎn）擇（zé）好傳感器，布置（zhì）安裝好之後就（jiù）可以進（jìn）行（háng）測量和信號（hào）采集。當（dāng）然測量信號要（yào）經過（guò）相（xiàng）應的軟、硬件（jiàn）通過數采設備傳輸上來。之後使用數據（jù）分（fèn）析方法進行時域繪製，頻域（yù）展開，瀑布圖等等的繪製。這些都（dōu）是數據（jù）采集和數據分析工作內容。如果分（fèn）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（zhī）識（shí）就需要掌握了（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。但是其中的信號處（chù）理技術等是工（gōng）業工程師需要掌握和學習的。

    當然更多（duō）的人是直接利於數據分析（xī）的結果進行解讀和（hé）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，對於加速度信號分析峰值。在時間軸上這些信號的變化，是否達（dá）到預警限值等是最初級（jí）的時域分析。

    數據分析師（shī）可以對這些信（xìn）號的（de）時域特征做更深入的分析，看信號的各種時域特征進行（háng）診（zhěn）斷（大約十三個時域特征（zhēng））。

    現場中更常用的頻域分析方法是對采集來的數據（jù）進（jìn）行頻域展開（kāi），觀察故障的特征。

    對於電機軸係統而言（yán），主要有兩大部分：與軸係相關的頻率（lǜ）部分；與軸承相關的頻率部分。（當然（rán）連接齒輪，連接風葉（yè）等等的本文先不討論）

    不難發（fā）現，與軸係相關的頻率也就是在1、2、3、4倍頻左右。與軸承相關的就在軸承特征頻率附（fù）近。這就確定了分（fèn）析頻段的目標。

    至於特征比（bǐ）對，特種資料上林林總總介紹了很多，也無（wú）非（fēi）就是不對中、不平衡、地腳鬆動，軸承內圈、外圈、滾動體、保（bǎo）持架特征頻（pín）率等等。再加上一些雜項，諸如：旋轉剮蹭等。

    這（zhè）些特征非（fēi）常容易查找，也好記。但（dàn）是現場（chǎng）采集（jí）來的信號往往摻雜在一起，需要（yào）一定經驗進行分離辨認。

    經過分析辨認，可以對（duì）設備（bèi）狀態進行評（píng）估，對（duì）故障進行一定的判別。至此，振動分析大（dà）致的主要步驟完成。