​電機軸係統振動分析（xī）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。今天來（lái）點（diǎn）實用的。說說電機軸軸承（chéng）振動分析（xī）該怎麽（me）做。

01

    電機軸係統通（tōng）常是一個雙支撐單軸係統。單獨就電機軸係統而言，這幾乎是最簡單的一類軸係統，也（yě）是（shì）所有軸係統振動分析的基礎。其實際（jì）分析（xī）操作方法也是其他複雜軸係統振動分析（xī）的基礎（chǔ）。

    對電（diàn）機軸係（xì）統做振動分析首先要選擇合適的傳感器。傳感器有各種類（lèi）型，我們對電機軸係統進行振動分析之初，需要知道應（yīng）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（zhāng）中，講述了應該如何選擇的原（yuán）則。但是（shì）選（xuǎn）擇的時候根據故障診斷與分析的目的，有時候也需要增加（jiā）額外的信號。例如，對於中速電機，我們主要需（xū）要分析振動的速度信號。但是，從軸承的特征頻率計算（參見相應資料）可以得知軸承的頻段（duàn）可能（néng）處於高頻。而在軸承失效的初期，其特征振（zhèn）動（dòng）幅值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）征並不明顯。此時（shí）如果（guǒ）納（nà）入加速度信號，則軸承的（de）特征會變得十分明顯，有利於對發現早期特征。舉這個例子的目的是為了說明振動分析信號選（xuǎn）取雖然有一定的原則，但是也可以（yǐ）根據實際分析目的進行調整。

    同樣，確定了分析目（mù）的之後也需要對傳感器采樣頻（pín）率進行確定。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倍的時候，被（bèi）采樣的頻率才（cái）可以被提取（qǔ）。具體到電機（jī）上，我們可以計算分析（xī）基本目的的特征頻（pín）率（lǜ），然後采用采樣頻率高於這（zhè）個特征頻率2倍以（yǐ）上的傳（chuán）感器。當然，如果采樣頻率可以（yǐ）更高對（duì）於采（cǎi）樣有好處，但是也會帶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）位置安置傳感器。上一（yī）篇文章，我們講述了對於一般（bān）的旋轉軸係統振動分析測點位（wèi）置的布置選擇。條件允許的（de）話，我們需要測量徑向平麵上相互垂（chuí）直的兩個點，同時再測量一個軸（zhóu）向位置。對於電（diàn）機而言，需要對兩端軸承進行（háng）相同的采樣位置。在（zài）條件不允許的情況下（xià），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（diǎn）。其中的關聯關係可以閱讀上一篇文章。

    事（shì）實（shí）上，選擇（zé）好傳感器，布置安裝好之後就可以（yǐ）進行測（cè）量和信號采集。當然測量信號要經過相應的軟、硬件通過數（shù）采設備傳輸上來。之後（hòu）使用（yòng）數據分析方法進行時域繪製，頻域展（zhǎn）開（kāi），瀑布（bù）圖等等的繪製。這些都是數據采集和數據分（fèn）析工作內容。如果分析師想自己編寫分析程（chéng）序，那（nà）麽這其中的處理手法以及相應的知識就需要（yào）掌握了。Python，Matlab，R等語言的普及，使得（dé）進行這（zhè）些分析在工具上變得並（bìng）不（bú）困難。但是其（qí）中的信號處理技術等是工業工程師需要掌握和學習的。

    當然更多的（de）人是直接利於數據分析的結果進行解讀和判別。

04

    對（duì）於電（diàn）機而言，主要的振動時域變化對於位移（yí）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（xiē）信號的變化，是否達到（dào）預警限值等是最初級的（de）時域分析。

    數據分析師可以對這些（xiē）信號的（de）時域特征做（zuò）更深入的分析，看信號的各種（zhǒng）時域（yù）特征進行診斷（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進行頻域展開，觀（guān）察故障的特（tè）征。

    對於（yú）電機軸係統而言，主要有兩大部分：與軸（zhóu）係相關的頻率部分；與（yǔ）軸（zhóu）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）

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

    至於特征比對，特種資料上林林總總介紹了很多，也無（wú）非就是不對中、不平衡、地腳鬆動，軸承內圈、外圈、滾動體、保持架特征（zhēng）頻率等等。再加上一些雜項（xiàng），諸如：旋轉剮（guǎ）蹭（cèng）等。

    這些特（tè）征（zhēng）非常容易查找，也好記。但是現場采集來的信號（hào）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（yǐ）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。