最近一直在寫關于振動分析的文章，前面寫了一點關于振動分析的基本概念辨析。今天來點實用的。說說電機軸軸承振動分析該怎么做。

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    電機軸系統通常是一個雙支撐單軸系統。單獨就電機軸系統而言，這幾乎是最簡單的一類軸系統，也是所有軸系統振動分析的基礎。其實際分析操作方法也是其他復雜軸系統振動分析的基礎。

    對電機軸系統做振動分析首先要選擇合適的傳感器。傳感器有各種類型，我們對電機軸系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

    在前面的文章中，講述了應該如何選擇的原則。但是選擇的時候根據故障診斷與分析的目的，有時候也需要增加額外的信號。例如，對于中速電機，我們主要需要分析振動的速度信號。但是，從軸承的特征頻率計算（參見相應資料）可以得知軸承的頻段可能處于高頻。而在軸承失效的初期，其特征振動幅值在整體振動中所占比例很小，因此僅僅從總值上看到的特征并不明顯。此時如果納入加速度信號，則軸承的特征會變得十分明顯，有利于對發現早期特征。舉這個例子的目的是為了說明振動分析信號選取雖然有一定的原則，但是也可以根據實際分析目的進行調整。

    同樣，確定了分析目的之后也需要對傳感器采樣頻率進行確定。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倍的時候，被采樣的頻率才可以被提取。具體到電機上，我們可以計算分析基本目的的特征頻率，然后采用采樣頻率高于這個特征頻率2倍以上的傳感器。當然，如果采樣頻率可以更高對于采樣有好處，但是也會帶來一些噪聲信號之類的干擾。

03

    布置測點。也就是在電機軸系統合適的位置安置傳感器。上一篇文章，我們講述了對于一般的旋轉軸系統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。其中的關聯關系可以閱讀上一篇文章。

    事實上，選擇好傳感器，布置安裝好之后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、硬件通過數采設備傳輸上來。之后使用數據分析方法進行時域繪制，頻域展開，瀑布圖等等的繪制。這些都是數據采集和數據分析工作內容。如果分析師想自己編寫分析程序，那么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，使得進行這些分析在工具上變得并不困難。但是其中的信號處理技術等是工業工程師需要掌握和學習的。

    當然更多的人是直接利于數據分析的結果進行解讀和判別。

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    對于電機而言，主要的振動時域變化對于位移信號分析位移的峰峰值，對于速度信號分析有效值，對于加速度信號分析峰值。在時間軸上這些信號的變化，是否達到預警限值等是最初級的時域分析。

    數據分析師可以對這些信號的時域特征做更深入的分析，看信號的各種時域特征進行診斷（大約十三個時域特征）。

    現場中更常用的頻域分析方法是對采集來的數據進行頻域展開，觀察故障的特征。

    對于電機軸系統而言，主要有兩大部分：與軸系相關的頻率部分；與軸承相關的頻率部分。（當然連接齒輪，連接風葉等等的本文先不討論）

    不難發現，與軸系相關的頻率也就是在1、2、3、4倍頻左右。與軸承相關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，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、地腳松動，軸承內圈、外圈、滾動體、保持架特征頻率等等。再加上一些雜項，諸如：旋轉剮蹭等。

    這些特征非常容易查找，也好記。但是現場采集來的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，對故障進行一定的判別。至此，振動分析大致的主要步驟完成。