電機軸承振動(dòng)分析、故障診斷、失效分析都是什么？

     說(shuō)到振動(dòng)分析與軸承失效分析很多人都比較熟悉，也有很多人都在做所謂的故障診斷。

     這三個(gè)東西聽(tīng)起來(lái)都是針對某些問(wèn)題找原因的過(guò)程，有振動(dòng)監測的人說(shuō)是通過(guò)振動(dòng)分析做故障診斷；有看了壞軸承之后不用機器手段試圖尋找問(wèn)題的人也說(shuō)在做故障診斷。

     那么，到底他們做的是什么？到底他們之間的關(guān)系是什么？是可以相互取代的么？什么時(shí)候用什么方式去解決問(wèn)題呢？今天我們說(shuō)說(shuō)這個(gè)很多人都熟悉，很多人有模模糊糊的事兒。

     本篇文章比較學(xué)術(shù)，比較認真，比較晦澀，但是對工程師保持頭腦清楚十分重要。

1機械故障診斷

     機械故障診斷是識別機器或者機組運行狀態(tài)，并研究機器或者機組運行狀態(tài)在診斷信息中的反應的科學(xué)。不難看出，故障診斷主要是研究機械狀態(tài)，并將其狀態(tài)異常與診斷進(jìn)行對應的過(guò)程。

     在這個(gè)定義里，對機械設備的狀態(tài)識別是這門(mén)學(xué)科研究的一個(gè)重要基礎，沒(méi)有設備狀態(tài)的描述，無(wú)從談起診斷。

     然而對于機械設備狀態(tài)的識別包含很多信息和很多方法。對于電機軸承而言，包括軸承的振動(dòng)、溫度、噪音等很多內容。

2電機軸承故障診斷與電機軸承振動(dòng)分析

     這樣看來(lái)，電機軸承的振動(dòng)監測和振動(dòng)分析是描述電機軸承與運行狀態(tài)的一個(gè)維度的指標。這個(gè)手段是對軸承運行狀態(tài)的識別，同時(shí)通過(guò)對軸承運行狀態(tài)的異常對應出可能存在的故障就是我們說(shuō)電機軸承振動(dòng)分析的一個(gè)重要概念。

     因此我們可以得出結論，電機軸承振動(dòng)分析是電機軸承故障診斷的一個(gè)手段、側面，或者說(shuō)是一個(gè)方法。相類(lèi)似的方法還有電機軸承的溫度分析，電機軸承的噪音分析。甚至若干年前還有一些工程師通過(guò)電機電流的波動(dòng)來(lái)研究電機的軸承問(wèn)題。

3故障與失效

     機械設備的故障和失效是兩個(gè)極為相似的概念。設備的故障是指設備在應達到的功能上喪失能力。失效是指設備上市了預定期限內的正常功能。一般而言故障是可以通過(guò)一定的手段恢復和排除的；而失效則是在一定時(shí)間內不可排除。

     比如，電機軸承故障，是可以通過(guò)一系列方法排除的。例如更換軸承等。

     但是對于軸承失效，通常是軸承已經(jīng)損壞，并且無(wú)法進(jìn)行恢復的。對于一些大型軸承有修復的可能性，但是修復之后其性能也會(huì )發(fā)生變化。

4軸承振動(dòng)分析與軸承失效分析的關(guān)系1先后關(guān)系

     上面講到了，軸承振動(dòng)分析屬于故障診斷的一個(gè)分支。而軸承故障分析和軸承失效分析存在一定差異。用一個(gè)簡(jiǎn)單的方法理解，當軸承在運行的時(shí)候，軸承狀態(tài)的監測扮演著(zhù)“故障診斷”的角色，此時(shí)使用的方法是軸承振動(dòng)分析。此時(shí)軸承不一定壞了。但是軸承一旦損壞，我們說(shuō)軸承失效了，那么打開(kāi)軸承進(jìn)行分析的過(guò)程就是軸承的失效分析。

     從時(shí)間先后順序上說(shuō)，軸承的故障診斷和軸承的失效分析有一個(gè)先后的順序。應該是先進(jìn)性軸承的振動(dòng)分析，然后才能進(jìn)行軸承的失效分析。

2定位與定責的關(guān)系

     熟悉軸承振動(dòng)分析的工程師都知道，對軸承作出“外圈損傷”、“內圈損傷”、“滾動(dòng)體損傷”之后，振動(dòng)分析就不能進(jìn)一步拿出結論來(lái)解釋為什么軸承出現了這種損傷。

     換言之，對于一個(gè)已經(jīng)損傷的軸承進(jìn)行失效分析的時(shí)候，軸承的振動(dòng)監測只能提示出“哪里”，起到一個(gè)定位的作用，但是不能界定責任。并且如果軸承失效比較嚴重，很多振動(dòng)混雜一起，振動(dòng)的頻域分析也無(wú)法進(jìn)一步確定到底是哪一個(gè)零部件出現了問(wèn)題。

     這個(gè)時(shí)候，尋找軸承失效的原因就需要通過(guò)“失效分析”的手段進(jìn)行分析判斷，找出導致這種失效的可能原因，所以軸承失效分析是一個(gè)“定責”的過(guò)程。英文里我們稱(chēng)軸承失效分析為root cause failure analysis（RCFA）。

     相應的，當軸承還沒(méi)有損壞，工程師不可能通過(guò)失效分析的方法判斷軸承運行狀態(tài)的好壞。因為這樣做需要拆解設備，甚至拆解軸承。而很多軸承一旦拆解并無(wú)法復原。此時(shí)使用失效分析技術(shù)是不恰當的。

     日常工作中遇到很多工程師將上述概念混淆。更有很多人幾乎號稱(chēng)“振動(dòng)監測”無(wú)所不能。事實(shí)絕非如此。每一個(gè)學(xué)科都有自己的邊界，都有自己的應用領(lǐng)域，相互承接相互配合是一個(gè)科學(xué)的態(tài)度。那么如何更加深入的理解這些概念并解決電機軸承應用過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題呢？

以上文章轉自王勇老師的“軸承問(wèn)題終結者”公眾號（bearing_zjz）。如果您想學(xué)習了解和掌握更多關(guān)于軸承振動(dòng)分析、故障診斷、失效分析等方面的內容，歡迎參加由業(yè)內聞名的“電機軸承問(wèn)題終結者”王勇老師主講的電機軸承技術(shù)應用詳解的培訓，關(guān)于本次培訓詳細介紹如下：

1授課背景

電機軸承技術(shù)應用詳解課程是針對電機的設計、制造、檢測、使用，監測、維護等環(huán)節的工程技術(shù)人員制定的軸承技術(shù)應用培訓課程。課程不僅適用于電機廠(chǎng)的技術(shù)人員，同樣也適用于不同行業(yè)的電機使用單位的技術(shù)人員。

電機是工業(yè)生產(chǎn)生活中機電能量轉換裝置，隨著(zhù)電機及其控制技術(shù)的成熟，電機的應用更加廣泛，同樣電機在生產(chǎn)生活中的用量和范圍也大幅度擴大。在電機的使用過(guò)程中，人們遇到了各種各樣的問(wèn)題，這些問(wèn)題主要包括電氣類(lèi)問(wèn)題和機械類(lèi)問(wèn)題。而電機的機械問(wèn)題中，軸承問(wèn)題占主要部分。如果仔細剖析這些軸承問(wèn)題，就會(huì )發(fā)現其中極少部分是軸承本身的質(zhì)量問(wèn)題。據有關(guān)廠(chǎng)商統計，在機械失效中軸承自身質(zhì)量問(wèn)題只占不超過(guò)百分之五。而其余的百分之九十五都是電機軸承的應用問(wèn)題。作為電機工程師，軸承的應用問(wèn)題是不可避免需要面對和解決的重要課題。

軸承是機械的心臟，同時(shí)軸承作為標準件很多設計因素都已經(jīng)成為標準選配。軸承的應用技術(shù)就是對已經(jīng)設計完成的軸承實(shí)現正確的選擇，校核計算，工藝使用，運行維護，運行監測，以及對軸承失效之后的分析。這其中盡量減少對所謂標準件的修改。因此這門(mén)學(xué)科研究的對象是軸承，研究的工況是電機，研究的范疇是應用。在現有的教育體系中，電機設計制造專(zhuān)業(yè)和軸承專(zhuān)業(yè)都將其重點(diǎn)放在自身的設計制造上。以電機專(zhuān)業(yè)為例，電機學(xué)，電機設計，電機控制等能都在專(zhuān)業(yè)課程中有所涉獵，然而電機的軸承問(wèn)題僅僅在機械設計以及電機設計中稍有提及。電機專(zhuān)業(yè)畢業(yè)的學(xué)生在實(shí)際工作中會(huì )發(fā)現軸承問(wèn)題頻發(fā)，而回顧自己的專(zhuān)業(yè)教育，幾乎沒(méi)有這方面的知識。相應的，在軸承設計制造專(zhuān)業(yè)中，對軸承應用的涉獵也十分有限。因此在實(shí)際生產(chǎn)生活中經(jīng)常會(huì )發(fā)現，電機工程師無(wú)所適從，而軸承工程師對電機不熟悉，并且對軸承本身的應用問(wèn)題更多的從軸承理論和軸承設計角度思考。這樣一來(lái)，經(jīng)常會(huì )在電機廠(chǎng)出現很多電機的“見(jiàn)鬼問(wèn)題”。這使電機軸承應用技術(shù)作為交叉學(xué)科，面臨知識不系統、資料零散、技術(shù)知識缺乏理論支撐、理論知識缺乏實(shí)踐印證的問(wèn)題。
2課程簡(jiǎn)介

課程主要分幾種模式：電機軸承應用技術(shù)系統課程：系統介紹電機軸承應用技術(shù)的系統體系。從電機技術(shù)工程師的視角出發(fā)，系統介紹電機軸承從選型開(kāi)始一直到軸承失效各個(gè)環(huán)節的技術(shù)知識。其中會(huì )包含：軸承基本知識、電機軸承的軸系設計、電機軸承的校核計算、電機軸承的潤滑技術(shù)、電機軸承的安裝與拆卸、電機軸承的維護與狀態(tài)監測、電機軸承的失效分析、電機軸承常見(jiàn)問(wèn)題等方面的內容。課程相對系統，鑒于時(shí)間問(wèn)題，每個(gè)問(wèn)題的深入程度適可而止。電機軸承應用技術(shù)專(zhuān)題課程：由于電機軸承應用技術(shù)是電機軸承應用的系統性介紹，因此其全面性會(huì )更好，但是對于專(zhuān)注于某一個(gè)領(lǐng)域的工程師而言，可以根據這些話(huà)題選擇性的深入了解?？紤]到此目的，我們開(kāi)發(fā)了電機軸承應用技術(shù)的專(zhuān)題課程。電機軸承應用技術(shù)結合電機實(shí)際，所有的課題都來(lái)自電機廠(chǎng)以及電機用戶(hù)的實(shí)際問(wèn)題。課程緊密結合電機設計技術(shù)和軸承技術(shù)。課程的講述理論結合實(shí)際，所有的生產(chǎn)使用現狀都會(huì )聯(lián)系相應的理論，課程介紹的所有理論同時(shí)也具備實(shí)際生產(chǎn)的案例支持。是一門(mén)真正結合實(shí)際和理論的課程。避免了空談理論或者經(jīng)驗主義的誤導。
3授課老師

王勇，畢業(yè)于沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)電機電器及設計專(zhuān)業(yè)。初從事電機設計研發(fā)工作后轉入國際知名軸承企業(yè)從事電機行業(yè)工作。在近20年的職業(yè)生涯中，王老師曾經(jīng)在國內所有的電機廠(chǎng)做過(guò)一些專(zhuān)題的技術(shù)講座，日常主要工作就是面對電機的設計、生產(chǎn)制造以及應用工程師所遇到的問(wèn)題。并擔任該企業(yè)的應用工程師培訓導師，獨立承擔針對客戶(hù)和內部技術(shù)人員的電機軸承課程。早在十年前王老師意識到，國內并沒(méi)有系統介紹電機軸承應用技術(shù)的資料，于是在《電機控制與應用》雜志發(fā)布了一個(gè)電機軸承應用技術(shù)專(zhuān)欄，每季度發(fā)表一篇文章，持續兩年。后在西莫電機論壇以“電機軸承問(wèn)題終結者”的網(wǎng)名發(fā)起兩個(gè)帖子，成為名噪一時(shí)的熱帖。其中討論的內容被并入《滾動(dòng)軸承使用常識》一書(shū)，成為聯(lián)合作者。又經(jīng)過(guò)10年的積累，王老師編著(zhù)的《電機軸承應用技術(shù)》一書(shū)于2020年面世。2021年，王老師的新書(shū)《電機軸承故障診斷與分析》出版發(fā)售持續火爆，再次掀起學(xué)習電機軸承應用技術(shù)的的熱潮。
4授課對象