最近一直在寫(xiě)關(guān)于振動(dòng)分析的文章，前面寫(xiě)了一點(diǎn)關(guān)于振動(dòng)分析的基本概念辨析。今天來(lái)點(diǎn)實(shí)用的。說(shuō)說(shuō)電機(jī)軸軸承振動(dòng)分析該怎么做。

01

    電機(jī)軸系統(tǒng)通常是一個(gè)雙支撐單軸系統(tǒng)。單獨(dú)就電機(jī)軸系統(tǒng)而言，這幾乎是最簡(jiǎn)單的一類(lèi)軸系統(tǒng)，也是所有軸系統(tǒng)振動(dòng)分析的基礎(chǔ)。其實(shí)際分析操作方法也是其他復(fù)雜軸系統(tǒng)振動(dòng)分析的基礎(chǔ)。

    對(duì)電機(jī)軸系統(tǒng)做振動(dòng)分析首先要選擇合適的傳感器。傳感器有各種類(lèi)型，我們對(duì)電機(jī)軸系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)分析之初，需要知道應(yīng)該分析的振動(dòng)信號(hào)應(yīng)該是位移信號(hào)、速度信號(hào)還是加速度信號(hào)。

02

    在前面的文章中，講述了應(yīng)該如何選擇的原則。但是選擇的時(shí)候根據(jù)故障診斷與分析的目的，有時(shí)候也需要增加額外的信號(hào)。例如，對(duì)于中速電機(jī)，我們主要需要分析振動(dòng)的速度信號(hào)。但是，從軸承的特征頻率計(jì)算（參見(jiàn)相應(yīng)資料）可以得知軸承的頻段可能處于高頻。而在軸承失效的初期，其特征振動(dòng)幅值在整體振動(dòng)中所占比例很小，因此僅僅從總值上看到的特征并不明顯。此時(shí)如果納入加速度信號(hào)，則軸承的特征會(huì)變得十分明顯，有利于對(duì)發(fā)現(xiàn)早期特征。舉這個(gè)例子的目的是為了說(shuō)明振動(dòng)分析信號(hào)選取雖然有一定的原則，但是也可以根據(jù)實(shí)際分析目的進(jìn)行調(diào)整。

    同樣，確定了分析目的之后也需要對(duì)傳感器采樣頻率進(jìn)行確定。從采樣定理我們知道，傳感器采樣頻率高于被采樣頻率的2倍的時(shí)候，被采樣的頻率才可以被提取。具體到電機(jī)上，我們可以計(jì)算分析基本目的的特征頻率，然后采用采樣頻率高于這個(gè)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)于采樣有好處，但是也會(huì)帶來(lái)一些噪聲信號(hào)之類(lèi)的干擾。

03

    布置測(cè)點(diǎn)。也就是在電機(jī)軸系統(tǒng)合適的位置安置傳感器。上一篇文章，我們講述了對(duì)于一般的旋轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)振動(dòng)分析測(cè)點(diǎn)位置的布置選擇。條件允許的話(huà)，我們需要測(cè)量徑向平面上相互垂直的兩個(gè)點(diǎn)，同時(shí)再測(cè)量一個(gè)軸向位置。對(duì)于電機(jī)而言，需要對(duì)兩端軸承進(jìn)行相同的采樣位置。在條件不允許的情況下，可以保留一個(gè)徑向，一個(gè)軸向。如果還不行，那就采取徑向一個(gè)點(diǎn)。其中的關(guān)聯(lián)關(guān)系可以閱讀上一篇文章。

    事實(shí)上，選擇好傳感器，布置安裝好之后就可以進(jìn)行測(cè)量和信號(hào)采集。當(dāng)然測(cè)量信號(hào)要經(jīng)過(guò)相應(yīng)的軟、硬件通過(guò)數(shù)采設(shè)備傳輸上來(lái)。之后使用數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行時(shí)域繪制，頻域展開(kāi)，瀑布圖等等的繪制。這些都是數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析工作內(nèi)容。如果分析師想自己編寫(xiě)分析程序，那么這其中的處理手法以及相應(yīng)的知識(shí)就需要掌握了。Python，Matlab，R等語(yǔ)言的普及，使得進(jìn)行這些分析在工具上變得并不困難。但是其中的信號(hào)處理技術(shù)等是工業(yè)工程師需要掌握和學(xué)習(xí)的。

    當(dāng)然更多的人是直接利于數(shù)據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行解讀和判別。

04

    對(duì)于電機(jī)而言，主要的振動(dòng)時(shí)域變化對(duì)于位移信號(hào)分析位移的峰峰值，對(duì)于速度信號(hào)分析有效值，對(duì)于加速度信號(hào)分析峰值。在時(shí)間軸上這些信號(hào)的變化，是否達(dá)到預(yù)警限值等是最初級(jí)的時(shí)域分析。

    數(shù)據(jù)分析師可以對(duì)這些信號(hào)的時(shí)域特征做更深入的分析，看信號(hào)的各種時(shí)域特征進(jìn)行診斷（大約十三個(gè)時(shí)域特征）。

    現(xiàn)場(chǎng)中更常用的頻域分析方法是對(duì)采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域展開(kāi)，觀察故障的特征。

    對(duì)于電機(jī)軸系統(tǒng)而言，主要有兩大部分：與軸系相關(guān)的頻率部分；與軸承相關(guān)的頻率部分。（當(dāng)然連接齒輪，連接風(fēng)葉等等的本文先不討論）

    不難發(fā)現(xiàn)，與軸系相關(guān)的頻率也就是在1、2、3、4倍頻左右。與軸承相關(guān)的就在軸承特征頻率附近。這就確定了分析頻段的目標(biāo)。

    至于特征比對(duì)，特種資料上林林總總介紹了很多，也無(wú)非就是不對(duì)中、不平衡、地腳松動(dòng)，軸承內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架特征頻率等等。再加上一些雜項(xiàng)，諸如：旋轉(zhuǎn)剮蹭等。

    這些特征非常容易查找，也好記。但是現(xiàn)場(chǎng)采集來(lái)的信號(hào)往往摻雜在一起，需要一定經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分離辨認(rèn)。

    經(jīng)過(guò)分析辨認(rèn)，可以對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)故障進(jìn)行一定的判別。至此，振動(dòng)分析大致的主要步驟完成。