​電機軸（zhóu）係統（tǒng）振動分析（xī）怎麽做（zuò）？

    最近一直在寫關於振動（dòng）分析的文章，前麵寫（xiě）了一點關於振（zhèn）動分析的基本概（gài）念辨析。今天來點實（shí）用的。說說電機（jī）軸軸承振（zhèn）動分（fèn）析該（gāi）怎麽做。

01

    電機軸係統（tǒng）通常是一個雙支撐單軸係統。單獨就電機軸係統而言（yán），這幾乎（hū）是最簡單的一類軸係統，也（yě）是所有軸係統振動分析（xī）的基礎。其實際（jì）分析操作方（fāng）法也是（shì）其（qí）他複雜軸係統振動分析的基礎。

    對電（diàn）機軸係統做振動分析首先（xiān）要選擇合適的傳感器。傳感器有各種類型，我們對電機軸係統進（jìn）行振動分析之初，需要知道應該分析（xī）的振動信號應該是（shì）位移信號、速度信號還是加速度信號。

02

    在前麵的文章中，講述了應該（gāi）如何選擇的原則。但是選擇的時候根據故障診斷與（yǔ）分析的目的，有時（shí）候也需要增加額外的信號。例如，對於中速電（diàn）機，我們主要需要分析振動的速度信號。但是，從軸承的特（tè）征頻率計算（參見（jiàn）相應（yīng）資（zī）料）可以得知軸承的頻段（duàn）可能處於高頻。而在軸承失效的初期，其特征振動幅值（zhí）在整體振動中（zhōng）所占比例很小，因此僅僅從總值上看到的（de）特征並不明（míng）顯。此時如果納（nà）入加速度信（xìn）號，則軸（zhóu）承（chéng）的特征會變得十分明顯，有利於（yú）對發現（xiàn）早期特征。舉這個例（lì）子的目的是為了說（shuō）明振動分析信號選取（qǔ）雖然有一定的原則，但是也（yě）可以根據實際分析（xī）目的進行調（diào）整（zhěng）。

    同樣，確定（dìng）了（le）分析目的之後也需要對傳感器采樣頻率進行確定。從采樣定理（lǐ）我們知道，傳（chuán）感器采樣頻率（lǜ）高於被采樣頻率的（de）2倍的時候，被采樣的頻率才可（kě）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頻率，然後采用采樣頻率高於這個特征頻率2倍以上的傳感器。當然，如果采樣頻（pín）率可以更高對於采樣（yàng）有好（hǎo）處，但是也會（huì）帶來一些噪聲信號之類的幹擾。

03

    布置（zhì）測點。也就是在電機（jī）軸（zhóu）係統合適的位置安置傳感器。上一篇文章，我們講述了對於一般的旋轉軸係統振動分析測點位置（zhì）的布置選擇。條件允許的話，我們需要測量徑（jìng）向平麵（miàn）上相互垂直的（de）兩個點，同時再測量一個軸向位置。對於電機而言（yán），需要對兩端軸承進行相同的采（cǎi）樣位置。在條（tiáo）件不允許的情況下，可以保留一個徑向，一個軸向（xiàng）。如果還（hái）不行，那就采取徑向一個點。其中的關聯關（guān）係可以閱讀上一篇（piān）文章。

    事實上（shàng），選擇（zé）好傳感器，布置（zhì）安裝好之後就可以進行（háng）測量和（hé）信號采集。當然測量信號要經（jīng）過相應的軟、硬件通過數采設備傳（chuán）輸上來。之後使用數據分析方法進行（háng）時域繪製，頻域展開，瀑布（bù）圖等等的繪製。這（zhè）些都是數據采集和數據分析工（gōng）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識就需要掌握了。Python，Matlab，R等語言的普（pǔ）及，使得進行（háng）這些分析（xī）在工具上變（biàn）得並不困難。但是其中的（de）信號處理技術（shù）等（děng）是（shì）工業工程師需要掌握（wò）和學習的。

    當（dāng）然更多的人是直接利於數據分析的結果進行解讀和判別。

04

    對於（yú）電機而言，主要的振動時域變（biàn）化對於位移信（xìn）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（dù）信號分析峰值。在時間軸上（shàng）這些信（xìn）號的變化，是否達到預警限值等是最初級（jí）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分析，看信號的各（gè）種時域（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，觀察故障的特征。

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

    不難發現，與軸係相（xiàng）關的頻率也就是在1、2、3、4倍頻（pín）左右。與軸承相關的就在軸承特征頻（pín）率附近。這（zhè）就確定了分析頻段的目標。

    至於特征比對，特種（zhǒng）資料上林林總總（zǒng）介紹了很多，也無非就是不（bú）對中、不平衡、地腳鬆動，軸承內（nèi）圈、外圈、滾動體、保持架特征頻率等等。再加上一些雜項，諸如：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（wǎng）摻（chān）雜在一起，需要一定經驗（yàn）進行分離辨認（rèn）。

    經過分析辨認，可以對設備狀態（tài）進行評估，對故障（zhàng）進行一定的判別。至此，振（zhèn）動分析大致的主要步驟完成。