電機軸承系統(tǒng)振動分析該怎么做？

在振動分析領(lǐng)域，電機軸承的振動分析是一個繞不開的長久話題。

電機軸系統(tǒng)通常是一個雙支撐單軸系統(tǒng)。單獨就電機軸系統(tǒng)而言，這幾乎是較簡單的一類軸系統(tǒng)，也是所有軸系統(tǒng)振動分析的基礎(chǔ)。實際分析操作方法也是其他復(fù)雜軸系統(tǒng)振動分析的基礎(chǔ)。

1、選擇合適的傳感器

傳感器的類型很多，在對電機軸系統(tǒng)進行振動分析前，需要判斷振動信號是位移信號、速度信號還是加速度信號。

根據(jù)故障診斷域分析的目的，有時也需增加額外的傳感器信號。例如，對于中速電機，主要分析振動的速度信號。但從軸承的特征頻率計算可以得知，軸承的頻段可能處于高頻。在軸承失效初期，特征振動幅值在整體振動中占比很小，因此僅僅從總值上看到的特征并不明顯。

此時如果納入加速度信號，軸承的特征就會變得十分明顯，有利于發(fā)現(xiàn)早期特征。此例是為了說明振動分析信號選取雖然有一定的原則，但也可根據(jù)分析目的進行調(diào)整。

2、布置測點

布置測點，即在電機軸系統(tǒng)合適的位置安置傳感器。對于一般的旋轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)而言，振動分析測點位置的布置選擇，條件允許的話，我們需要測量徑向平面上相互垂直的兩個點，同時再測量一個軸向位置。對于電機而言，需要對兩端軸承進行相同的采樣位置。在條件不允許的情況下，可以保留一個徑向，一個軸向。如果還不行，那就采取徑向一個點。

3、測量、信號采集及分析

接下來，進行測量和信號采集，以及數(shù)據(jù)分析。

測量信號通過數(shù)采設(shè)備傳輸上來，使用數(shù)據(jù)分析方法進行時域繪制、頻域展開、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分析程序，需要掌握處理手法相關(guān)領(lǐng)域知識。Python、Matlab、R等語言的普及，使得進行這些分析在工具上變得并不困難。但是其中的信號處理技術(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)慣直接針對數(shù)據(jù)分析的結(jié)果進行解讀和判別。

對于電機而言，主要的振動時域變化，考慮位移信號分析位移的峰值、速度信號分析有效值、加速度信號分析峰值，等這些信號在時間軸上的變化，是否達到預(yù)警限值等是最初級的時域分析。

數(shù)據(jù)分析師可以對這些信號的時域特征做更深入的分析，對信號的各種時域特征進行診斷（大約十三個時域特征），可以觀察到更長時間周期內(nèi)更緩慢的變化趨勢，以及多因素影響下的關(guān)聯(lián)特征。現(xiàn)場中，工程師更常用的頻域分析方法是對采集來的數(shù)據(jù)進行頻域展開，觀察故障的特征。

對于電機軸系統(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。

至于特征比對，無非就是不對中、不平衡、地腳松動，軸承內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架特征頻率等等。再加上一些雜項，例如旋轉(zhuǎn)剮蹭等。

這些特征非常容易查找，也好記。但現(xiàn)場采集來的信號往往摻雜在一起，需要一定經(jīng)驗進行分離辨認。經(jīng)過分析辨認，可以對設(shè)備狀態(tài)進行評估，對故障進行一定的判別。至此，振動分析大致的主要步驟完成。