​電機軸係統振動分析怎麽做？

    最近一直在寫關於振動分析的文章，前麵寫了（le）一點關於振動分析的基本概念辨析。今（jīn）天來點實用的。說說電（diàn）機軸軸承振動分析該怎麽做。

01

    電機軸係（xì）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）一類軸係統，也（yě）是所有軸係統（tǒng）振動分析的基礎（chǔ）。其實際分（fèn）析操作方法也是（shì）其他複雜軸係統振動分析的基礎。

    對電機軸係統做振動分析首先要選擇合適的傳感（gǎn）器。傳感器有（yǒu）各種類型，我們對電機軸係統進行振動分析之初，需要知道應該分析（xī）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（qián）麵的文章中，講述了應（yīng）該（gāi）如何選擇的原則。但是選擇的時候根（gēn）據（jù）故障診斷（duàn）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，我們主要需要分析振動（dòng）的速度信（xìn）號。但是，從軸承的特征頻率計算（suàn）（參見相應資料）可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（zhèn）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。此時如果納入加速度信號，則軸承的特征會變得十分明顯，有利於對發（fā）現早期特征。舉這個例子的目的是為了說明振動分析（xī）信（xìn）號選取雖然有一定的原則，但是也可以根據實際（jì）分（fèn）析目的進行調整。

    同樣，確定（dìng）了（le）分析目的之後也需要對傳感器（qì）采樣頻率進行確定。從（cóng）采樣定（dìng）理我們知道，傳感器采樣（yàng）頻率高於被（bèi）采樣頻率的（de）2倍的時候，被采樣的頻（pín）率才可以被提取。具體到（dào）電機上，我們可（kě）以計（jì）算分析基本目的的特征頻率，然（rán）後采用（yòng）采樣頻率高於這個特征頻率（lǜ）2倍（bèi）以上的傳感器。當然（rán），如果（guǒ）采樣頻率可以更高對於采樣有好處（chù），但是也會帶（dài）來一些噪聲信號之類的幹擾。

03

    布置測點。也就是在電機軸係統合適的（de）位置（zhì）安置傳感器。上一篇（piān）文章，我們講述了對於一般的旋轉軸係統振動分析測點位置的布置（zhì）選擇（zé）。條件（jiàn）允（yǔn）許的話，我們需要測量徑向平麵上相互垂直的兩個點，同（tóng）時再測量一（yī）個軸向位置。對（duì）於電機而言，需要對兩端軸承進行相同的采樣位置。在條件不允（yǔn）許的情況下，可以（yǐ）保留一個徑向，一個軸向。如果還不行，那就采取徑向一個點。其中的關聯關（guān）係可（kě）以閱讀上一篇文章。

    事實上，選擇好傳感器，布置安裝好（hǎo）之後就可以進（jìn）行測量和信號采（cǎi）集。當然測量信號要經（jīng）過相應的軟、硬件通過（guò）數采設備傳輸上來。之後使用數據分析方法進行時域繪製，頻域展開，瀑布圖等等的繪製。這（zhè）些都是數據采（cǎi）集和數據分析工作內容。如果分析師想自己編寫分（fèn）析（xī）程序，那麽這（zhè）其中的處理手法以及相應的（de）知（zhī）識就需要掌握（wò）了。Python，Matlab，R等（děng）語言的普及，使得進行這些分（fèn）析在（zài）工具上變得並不困難。但是其（qí）中的信號處理（lǐ）技術等是工業工程師需要掌握和學習的。

    當然更多的人是直接利於數據分析的（de）結果進行解讀（dú）和判別。

04

    對（duì）於電機而（ér）言，主要的振（zhèn）動時域變化對於位移信號分析位移的峰峰值，對於（yú）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，是否達到預警限值等是最初級的時域分析。

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

    現場中更常用（yòng）的頻（pín）域（yù）分析方法（fǎ）是對（duì）采集來的數據進行頻域展開，觀察故障的特征。

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

    不難發現，與（yǔ）軸係相（xiàng）關的（de）頻率也就是在（zài）1、2、3、4倍頻左右。與軸承（chéng）相關的就在軸承特征頻率附近。這就確定（dìng）了分析頻段的目標。

    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。再加上一些雜項（xiàng），諸如（rú）：旋轉剮蹭等。

    這些特征非常容易查找（zhǎo），也好（hǎo）記。但（dàn）是現場采集（jí）來的信號往往摻雜在一起，需要一定經驗進行分離辨（biàn）認。

    經過分析辨認，可以對設備狀態進行評估，對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。