​電機軸係統振動分（fèn）析怎麽（me）做？

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

01

    電機軸係統通常是一個雙支撐單（dān）軸係（xì）統。單獨就電機軸係統（tǒng）而言，這幾乎是最（zuì）簡單的一類軸係統，也是所有軸（zhóu）係統振動分析的（de）基礎。其實（shí）際分析操作方法也是其他複雜軸係統振動分析的基礎。

    對電（diàn）機（jī）軸係統做振動分析首先要選（xuǎn）擇合適的傳感器。傳感器有各種類型（xíng），我們對電機軸係統進行振動分析之初，需要知道應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

    在前麵的文章中，講述了應該如何選擇的原則。但是選擇的時候（hòu）根（gēn）據故障診斷與（yǔ）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（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（zhēng）頻率計算（參見相應資料）可以得知軸承（chéng）的頻段可能處於高頻。而在（zài）軸承失效的初期，其特征振動幅值在（zài）整體振動中（zhōng）所占比例很小，因此僅僅從（cóng）總值上看到的特征並不（bú）明顯（xiǎn）。此時如果納入加速度信號，則軸（zhóu）承的特征會（huì）變得十分明顯，有利於（yú）對（duì）發現早期特征。舉這個例子的目的是為了說明（míng）振動分析信號選取（qǔ）雖然有一定的原則，但是也可以根據實際（jì）分析目的進行調整。

    同樣，確定了分析目的之後也需要對傳（chuán）感器采樣頻率進行確定。從采樣定理我們知道，傳（chuán）感器采樣頻率高於被采樣頻率的（de）2倍的時候，被采樣的頻率才（cái）可以被提取。具體到電機上（shàng），我們可以計算分析基本目的的（de）特征頻率，然後采用采樣頻率高（gāo）於這（zhè）個特征頻率2倍以上的傳感器。當（dāng）然，如果采樣頻率可以更高對（duì）於采樣（yàng）有好處，但（dàn）是也（yě）會帶來一些噪聲信號之類的（de）幹擾。

03

    布置測點。也就是在電機軸係統合適的位置安置傳感器。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選擇。條件允（yǔn）許的話，我們需要測量徑（jìng）向平麵上相互垂直的兩個點，同時再測量一（yī）個軸向位置。對於電機而言，需要對兩端軸承進行相同的采樣位置。在條（tiáo）件不允許的情（qíng）況下，可以保留一個徑向，一個（gè）軸向。如果還不行，那就采取徑向一個點。其中的關聯關係可以閱讀上一（yī）篇文章。

    事實上，選（xuǎn）擇好傳感器，布置安裝好之後就可以進行測量和信號采集。當然測量信號要經過相應的軟、硬件通過數采設（shè）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（huì）製。這些都是數（shù）據采（cǎi）集和數據分析工作內容。如果分析師想自己編寫分析程（chéng）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等語言的普及，使得進行這（zhè）些（xiē）分析在工具上（shàng）變得並不困（kùn）難。但是其中的信號處理技術等是工業（yè）工程師需要掌握和學習的。

    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（pàn）別（bié）。

04

    對於電機而言，主（zhǔ）要的振動時域變化對於位（wèi）移信號（hào）分（fèn）析位移的峰峰值，對於速度信號分析有（yǒu）效值，對於（yú）加速度信號分析峰值。在時間（jiān）軸上這些信號的變化（huà），是否達到預警（jǐng）限值等是最初（chū）級的時域分析。

    數據分析師可以對這些（xiē）信號的時域特征（zhēng）做更深入的分（fèn）析，看信號的各種時域特征進行診斷（大（dà）約十（shí）三個時域特征）。

    現場中（zhōng）更常用的（de）頻域分析方法是對采集來的數據進行頻域展（zhǎn）開，觀察故（gù）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（guān）的頻率（lǜ）部分（fèn）。（當然連接（jiē）齒輪，連接風葉等等的本文先（xiān）不討論（lùn））

    不難發（fā）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（de）就在軸承特征頻率附近。這就確定了分析頻段的目標。

    至於特（tè）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（dì）腳鬆動，軸承內圈、外（wài）圈、滾動體、保持（chí）架特征頻率等等。再加（jiā）上一些雜（zá）項，諸如：旋轉剮蹭（cèng）等。

    這些特征非常容易查找（zhǎo），也好（hǎo）記。但是現（xiàn）場采集來（lái）的信號（hào）往往摻雜在一起，需要一定經驗進行分離（lí）辨認。

    經過分析辨認（rèn），可以對（duì）設備狀態（tài）進（jìn）行評估，對故障進行一定的（de）判別。至此，振動分析大致的主要步驟完成。