​電機（jī）軸係統振動分析怎麽做？

    最近一直（zhí）在寫關於振動分析的文章，前麵寫了一點關於振動分析的基本概念辨析。今（jīn）天來點實（shí）用（yòng）的。說（shuō）說電（diàn）機軸軸承振動分析該怎麽（me）做。

01

    電機軸係統通（tōng）常是一個雙支撐單（dān）軸係統。單獨就電機軸係統而言，這幾乎是最簡單的一類（lèi）軸係統（tǒng），也是所有軸係統振動分析的基礎。其（qí）實際分析操作方法也是（shì）其他複雜軸係統振動分析的基礎。

    對電（diàn）機軸係統做（zuò）振動分析首先要（yào）選擇合適的傳感器。傳感器有各種類型，我們對電機軸（zhóu）係統進行振動分析之初，需（xū）要（yào）知（zhī）道應該分析的振動信（xìn）號應該是位移信號、速（sù）度（dù）信號還是加速度信號。

02

    在前（qián）麵的文章中，講（jiǎng）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，有時候也需要增加額外（wài）的信號。例如，對於中速電機，我們主要需要分析振動的速（sù）度信號。但是，從軸（zhóu）承的特征頻率計算（參見（jiàn）相應資料）可以得（dé）知軸承的頻段可能處於高頻。而在軸承失效的初期（qī），其特征振動幅值（zhí）在整體振動中所占比例很小，因（yīn）此僅僅從總值上看到的特征並不明顯。此時（shí）如果納入加速度（dù）信號（hào），則軸（zhóu）承的特征會變得十分明顯，有利於對（duì）發現早期特征。舉這個例子的目的（de）是（shì）為了說明振（zhèn）動分析信號選取雖然有一定的原（yuán）則（zé），但（dàn）是也可以（yǐ）根據實際分析目的進行調整。

    同樣，確定了分析目的之後也需要對（duì）傳感器采樣頻率進（jìn）行確定。從采樣定理我們知道（dào），傳感（gǎn）器（qì）采（cǎi）樣頻率高於被采樣頻率的（de）2倍的（de）時候，被采樣（yàng）的頻率才可以被提取。具（jù）體到電機上，我（wǒ）們可以（yǐ）計算分析（xī）基本目的的特征頻率，然後采用采樣頻率高於這個特征頻率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，但是也會帶來一些噪聲信號之類的幹擾。

03

    布（bù）置測點。也（yě）就是在電機軸係統合適的（de）位置安（ān）置傳感器。上一篇文章，我們講述了對於一般的旋轉（zhuǎn）軸係統（tǒng）振動分析測點位置的布置選（xuǎn）擇。條（tiáo）件允許的話，我（wǒ）們需（xū）要測量徑向平麵上相（xiàng）互垂直的兩個點，同時再測量一（yī）個軸向位置。對（duì）於電機而言，需（xū）要對兩端（duān）軸承進行相同的采樣位置。在條件不允許（xǔ）的情況下，可以保留一個徑向，一個軸向。如果還（hái）不行，那就采取徑（jìng）向一個點。其中的關聯關係可以（yǐ）閱讀上一篇文章。

    事實上，選擇好傳感（gǎn）器，布置安裝好之（zhī）後就可以進行測量和信號采集（jí）。當然（rán）測量信號要經過相（xiàng）應的軟、硬件通過數采設備傳輸上來。之後（hòu）使用數據分析方法進行時域繪製，頻域展開，瀑布圖等等（děng）的（de）繪製。這些都是數據采集和數據分析（xī）工作內容。如果分析師想自己編寫分析程序，那麽（me）這其中的處理手法以及相應的知識（shí）就（jiù）需要掌握了。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（nán）。但是其中的信號處理技術等是工業工程師需要掌握和學習的。

    當然更多的人是直接利於數據分析的（de）結果進行解讀和判別。

04

    對於電機而言，主要的振動時（shí）域變化對於位移信號分析位（wèi）移的峰峰值，對於速度信（xìn）號分析有效值，對於加速度信號分析峰值。在（zài）時間軸上這些信號的變化（huà），是否達到預警限值等是最初級的時域分析。

    數據分析師可以對這些信號的時域特征做更深入的（de）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）。

    現場中更常用（yòng）的頻域分析方法（fǎ）是對采集來的數（shù）據進行頻域展開，觀察（chá）故障的特征。

    對於電機軸係（xì）統而（ér）言（yán），主要有兩大部分：與（yǔ）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（yè）等（děng）等的本（běn）文先不討論）

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

    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（píng）衡、地腳鬆動，軸承內圈、外圈、滾動體、保持架特征頻率等等。再加上一些雜項，諸如（rú）：旋轉剮蹭等。

    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，需要一定（dìng）經（jīng）驗進行分離辨（biàn）認。

    經過分析辨認（rèn），可以對（duì）設備狀態進行評估，對（duì）故障進行一定的判別。至此（cǐ），振動分析大致的主要步驟（zhòu）完（wán）成。