電機(jī)軸承系統(tǒng)振動(dòng)分析該怎么做？

在振動(dòng)分析領(lǐng)域，電機(jī)軸承的振動(dòng)分析是一個(gè)繞不開(kāi)的長(zhǎng)久話題。

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，這幾乎是較簡(jiǎn)單的一類軸系統(tǒng)，也是所有軸系統(tǒng)振動(dòng)分析的基礎(chǔ)。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)。

1、選擇合適的傳感器

傳感器的類型很多，在對(duì)電機(jī)軸系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)分析前，需要判斷振動(dòng)信號(hào)是位移信號(hào)、速度信號(hào)還是加速度信號(hào)。

根據(jù)故障診斷域分析的目的，有時(shí)也需增加額外的傳感器信號(hào)。例如，對(duì)于中速電機(jī)，主要分析振動(dòng)的速度信號(hào)。但從軸承的特征頻率計(jì)算可以得知，軸承的頻段可能處于高頻。在軸承失效初期，特征振動(dòng)幅值在整體振動(dòng)中占比很小，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)，軸承的特征就會(huì)變得十分明顯，有利于發(fā)現(xiàn)早期特征。此例是為了說(shuō)明振動(dòng)分析信號(hào)選取雖然有一定的原則，但也可根據(jù)分析目的進(jìn)行調(diào)整。

2、布置測(cè)點(diǎn)

布置測(cè)點(diǎn)，即在電機(jī)軸系統(tǒng)合適的位置安置傳感器。對(duì)于一般的旋轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)而言，振動(dòng)分析測(cè)點(diǎn)位置的布置選擇，條件允許的話，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)。

3、測(cè)量、信號(hào)采集及分析

接下來(lái)，進(jìn)行測(cè)量和信號(hào)采集，以及數(shù)據(jù)分析。

測(cè)量信號(hào)通過(guò)數(shù)采設(shè)備傳輸上來(lái)，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。如果工程師想自己編寫(xiě)分析程序，需要掌握處理手法相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)。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，也是工業(yè)工程師需要掌握和學(xué)習(xí)的。

目前，多數(shù)工程師習(xí)慣直接針對(duì)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行解讀和判別。

對(duì)于電機(jī)而言，主要的振動(dòng)時(shí)域變化，考慮位移信號(hào)分析位移的峰值、速度信號(hào)分析有效值、加速度信號(hào)分析峰值，等這些信號(hào)在時(shí)間軸上的變化，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，對(duì)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），可以觀察到更長(zhǎng)時(shí)間周期內(nèi)更緩慢的變化趨勢(shì)，以及多因素影響下的關(guān)聯(lián)特征。現(xiàn)場(chǎng)中，工程師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。（連接齒輪、連接風(fēng)葉等 本文暫不討論）不難發(fā)現(xiàn)，與軸系相關(guān)的頻率一般是在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)，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)，例如旋轉(zhuǎn)剮蹭等。

這些特征非常容易查找，也好記。但現(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。