​電機軸係統振動分析怎麽做？

    最近一直在寫關於（yú）振動分析的文章，前麵寫了一點關於振動分（fèn）析的基本概念辨析。今天來點實用（yòng）的。說說電機軸（zhóu）軸承振動分析該怎麽做。

01

    電機軸係統通常是一個雙支（zhī）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（lèi）軸係統，也是所有軸係統振動分析的基礎。其實際分（fèn）析操作方法也是其他複雜軸係統振動分析的（de）基（jī）礎。

    對電機軸係統做振動（dòng）分析首先要選擇合（hé）適的（de）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，需要知道應該分析的振動信號應該是位（wèi）移信號、速度信號還是加速度信號。

02

    在前麵的文章中（zhōng），講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（xī）的目（mù）的，有時候也需要（yào）增加額外的信號。例如，對於中速電機（jī），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（參見相應資料）可以得知軸承的頻（pín）段可能處（chù）於高頻。而在軸承失效的初期，其特征振動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征並不明顯。此（cǐ）時如果納入加速度信號，則軸承的（de）特征（zhēng）會變得十分明顯，有利於對發現早期特征。舉這個例子（zǐ）的目的是為了說明振動分析信號（hào）選取雖然有一定的原則，但是也可以根據實際分析目的進行調整。

    同樣，確定了分析目的之後也（yě）需要（yào）對傳感器采樣頻率進（jìn）行確定。從（cóng）采樣定理我（wǒ）們知（zhī）道，傳感器采樣頻率高於被采樣頻率的2倍的時候，被采樣的頻率才可（kě）以（yǐ）被提取（qǔ）。具體到電機上，我們可以計算分析基本目的的特征（zhēng）頻率，然（rán）後（hòu）采用采樣頻率高（gāo）於這個特征頻率2倍（bèi）以上的傳感器。當然，如（rú）果采樣頻（pín）率可以更高對於采樣有好處，但是也會帶來一些噪聲信號（hào）之類（lèi）的幹擾。

03

    布置測點。也就是在電機軸係統合適的位置安（ān）置傳（chuán）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的布置選擇（zé）。條件允（yǔn）許（xǔ）的話，我們需（xū）要測（cè）量徑向平麵上相互（hù）垂直的兩個點，同時再測量一個軸向位（wèi）置。對於電機而言，需要對兩端軸承進行相同的采樣位（wèi）置（zhì）。在條件不允許的情況下，可以（yǐ）保留一個徑向（xiàng），一個（gè）軸（zhóu）向（xiàng）。如果還不行，那就采取徑向（xiàng）一個點。其中（zhōng）的關聯關（guān）係可以閱（yuè）讀上一篇文章。

    事實上（shàng），選（xuǎn）擇好傳感器，布置安裝（zhuāng）好之後就可以（yǐ）進行測量和信號采集。當然測量信號要經過相應的軟（ruǎn）、硬件通過數采設備傳輸上來。之後使用數據分析方法進行時域繪製，頻域（yù）展開，瀑布圖等等的繪製。這些都是（shì）數據采集和數據分析工作內容。如（rú）果分析師（shī）想（xiǎng）自己編（biān）寫分析程序，那麽這其中的處理手法以及相應（yīng）的知識就需要（yào）掌（zhǎng）握了。Python，Matlab，R等語言的普及，使得進行這（zhè）些分析在工具上變得並（bìng）不困難。但是其中的信號處（chù）理（lǐ）技術等是工業工程師需要掌握和學習的。

    當（dāng）然更多（duō）的人是直接利於數據分析的結果（guǒ）進行解讀（dú）和判別。

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（xī）峰值。在時間軸上（shàng）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（shù）據分（fèn）析師可以（yǐ）對這些信號（hào）的（de）時域特征做更深入的分析，看信號的各種時（shí）域特征進行（háng）診斷（duàn）（大約（yuē）十三個時域特征）。

    現場中更常用的（de）頻域分析方法（fǎ）是（shì）對采集（jí）來的數據進行頻域（yù）展開，觀察故障的（de）特征。

    對（duì）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（chéng）相關的頻率部分（fèn）。（當然連接齒輪，連接風葉等等的本文先不討論）

    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（guān）的就在軸（zhóu）承特征頻率附近。這就確（què）定了分析頻段的目標。

    至於（yú）特征比對，特種資料（liào）上林（lín）林總（zǒng）總介紹了很多，也（yě）無非就是不對中（zhōng）、不平衡、地腳鬆動，軸承內圈、外圈、滾（gǔn）動體、保持架特征頻率等等（děng）。再加上一些雜項，諸（zhū）如：旋轉剮蹭等。

    這些特（tè）征非常容易（yì）查找，也好記。但是現場采集來（lái）的信號往往摻雜在一起，需要一定經驗進（jìn）行（háng）分離辨認。

    經過分（fèn）析辨認，可以對（duì）設備狀態進行評估，對故障（zhàng）進行一定的判別。至此，振動分（fèn）析大致的主要步（bù）驟完成。