​電機軸係統振動分析怎麽做？

    最近一直在寫關（guān）於振動分析的文章，前麵寫了（le）一點關於振動分析（xī）的基本概念辨析（xī）。今天來點（diǎn）實（shí）用的。說說電機軸軸承振動分析（xī）該怎（zěn）麽做。

01

    電機軸係統通常是一個雙支撐單軸係（xì）統。單獨就（jiù）電機（jī）軸係統而言，這幾乎是最簡單（dān）的一類軸係統，也是（shì）所有軸係統振動分析（xī）的基礎。其實際（jì）分析操作方法也是其他（tā）複雜軸係統振動分析的基礎。

    對電機（jī）軸係統做振動分析首先（xiān）要（yào）選（xuǎn）擇（zé）合適的傳（chuán）感器。傳感器有各種類型，我們對電機軸係統進行振（zhèn）動分析之初（chū），需要知道應該分析的振動信號應該是位移信號、速度（dù）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（de）原則（zé）。但是選（xuǎn）擇的時候根據（jù）故（gù）障診斷與分析的目的，有時候也需要增加額外的信號。例如，對於中（zhōng）速電機，我們主要需要分析振動的速度信號（hào）。但是，從（cóng）軸承的特（tè）征頻率計（jì）算（參見相應資料（liào））可以得知軸承的頻段可能處於高頻。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（lì）很小（xiǎo），因此僅僅從總值上（shàng）看到的特征並不明顯。此時如果納（nà）入（rù）加速度信號，則軸承的特征（zhēng）會變得十分明顯，有利於對發現早期特征（zhēng）。舉這個例子的目的是為了說明（míng）振動分析信號選取雖然有一定的原則，但是（shì）也可以根據實（shí）際分（fèn）析目的進行調整。

    同樣，確定了分析目的之後也需要對（duì）傳感器采樣頻率進行（háng）確定。從（cóng）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，被采樣的頻率才可以被提（tí）取。具體到（dào）電機上，我們可以（yǐ）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（lǜ）2倍以上的傳感器。當然，如果采樣頻（pín）率可以更高對於（yú）采樣有好處，但是也會（huì）帶來一些噪聲信號之類的（de）幹擾。

03

    布置測（cè）點。也（yě）就是在電機軸係統合適的位置安置（zhì）傳感器。上一篇文章，我們講述了對於一（yī）般的旋轉軸係統振（zhèn）動分析測點位置的布置選（xuǎn）擇。條件允許的話，我（wǒ）們需要測量徑向平麵上相互垂直的（de）兩個點，同時再測量（liàng）一（yī）個軸向位置。對於（yú）電（diàn）機而言，需（xū）要對兩端軸承進行相同的采樣位置。在條件不（bú）允許的情況下，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（de）關聯關係可以閱讀（dú）上一篇文章。

    事實上，選（xuǎn）擇好傳感器，布置安裝好之（zhī）後就可以進行測量和信號采集。當然測量信（xìn）號要（yào）經過相應（yīng）的軟、硬件通過數采（cǎi）設備（bèi）傳輸上來。之後使用數據（jù）分析方法進行時域繪製，頻域展開，瀑布圖等等的繪（huì）製。這些都是數據采集和（hé）數據分析工作內容（róng）。如果分析師想自己編寫分析程序，那麽這其中的處理手（shǒu）法以及相應的知識就（jiù）需要掌握了。Python，Matlab，R等語言的普（pǔ）及，使得進行這些（xiē）分析在工具上變得並不困（kùn）難。但是其中的信號處（chù）理技術等是工（gōng）業工程師需要掌握和學（xué）習的。

    當然更多的人是（shì）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信號分析位移（yí）的峰（fēng）峰值，對於速（sù）度信號分析有效值，對於加速度信號分析峰值。在時間軸（zhóu）上這些信號的（de）變化，是否達到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信號的（de）時域特征做更深入的（de）分析，看（kàn）信號的（de）各種時域特征進行診斷（大約十三（sān）個（gè）時域特（tè）征）。

    現場中（zhōng）更常用的頻域分（fèn）析方法是對采集來的（de）數據進行頻域展開（kāi），觀察故障的特（tè）征。

    對於電機軸係統而言（yán），主要有兩大部分：與軸係相（xiàng）關的（de）頻率部分；與（yǔ）軸承相關的頻率部分（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（zhóu）係相關的（de）頻率也就是（shì）在1、2、3、4倍頻左右。與（yǔ）軸承（chéng）相關（guān）的就在軸承（chéng）特征頻率附近。這就確定了分析頻段的目標。

    至於特征比對（duì），特種資料上林林總總介紹了很（hěn）多（duō），也無非就是不對（duì）中、不平衡、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（xiē）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（xiàn）場采集來的（de）信號往往摻雜在一起，需要一定經驗進行分離辨認。

    經過分析辨認，可以對設備狀態進行評估，對故（gù）障進行一定的判別。至此，振動分析大致的主要步驟完成。