電機(jī)軸承振動分析、故障診斷、失效分析都是什么？

     說到振動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。

     這三個東西聽起來都是針對某些問題找原因的過程，有振動監(jiān)測的人說是通過振動分析做故障診斷；有看了壞軸承之后不用機(jī)器手段試圖尋找問題的人也說在做故障診斷。

     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？什么時候用什么方式去解決問題呢？今天我們說說這個很多人都熟悉，很多人有模模糊糊的事兒。

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

1機(jī)械故障診斷

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

     在這個定義里，對機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)識別是這門學(xué)科研究的一個重要基礎(chǔ)，沒有設(shè)備狀態(tài)的描述，無從談起診斷。

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

2電機(jī)軸承故障診斷與電機(jī)軸承振動分析

     這樣看來，電機(jī)軸承的振動監(jiān)測和振動分析是描述電機(jī)軸承與運行狀態(tài)的一個維度的指標(biāo)。這個手段是對軸承運行狀態(tài)的識別，同時通過對軸承運行狀態(tài)的異常對應(yīng)出可能存在的故障就是我們說電機(jī)軸承振動分析的一個重要概念。

     因此我們可以得出結(jié)論，電機(jī)軸承振動分析是電機(jī)軸承故障診斷的一個手段、側(cè)面，或者說是一個方法。相類似的方法還有電機(jī)軸承的溫度分析，電機(jī)軸承的噪音分析。甚至若干年前還有一些工程師通過電機(jī)電流的波動來研究電機(jī)的軸承問題。

3故障與失效

     機(jī)械設(shè)備的故障和失效是兩個極為相似的概念。設(shè)備的故障是指設(shè)備在應(yīng)達(dá)到的功能上喪失能力。失效是指設(shè)備上市了預(yù)定期限內(nèi)的正常功能。一般而言故障是可以通過一定的手段恢復(fù)和排除的；而失效則是在一定時間內(nèi)不可排除。

     比如，電機(jī)軸承故障，是可以通過一系列方法排除的。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，并且無法進(jìn)行恢復(fù)的。對于一些大型軸承有修復(fù)的可能性，但是修復(fù)之后其性能也會發(fā)生變化。

4軸承振動分析與軸承失效分析的關(guān)系1先后關(guān)系

     上面講到了，軸承振動分析屬于故障診斷的一個分支。而軸承故障分析和軸承失效分析存在一定差異。用一個簡單的方法理解，當(dāng)軸承在運行的時候，軸承狀態(tài)的監(jiān)測扮演著“故障診斷”的角色，此時使用的方法是軸承振動分析。此時軸承不一定壞了。但是軸承一旦損壞，我們說軸承失效了，那么打開軸承進(jìn)行分析的過程就是軸承的失效分析。

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

2定位與定責(zé)的關(guān)系

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

     換言之，對于一個已經(jīng)損傷的軸承進(jìn)行失效分析的時候，軸承的振動監(jiān)測只能提示出“哪里”，起到一個定位的作用，但是不能界定責(zé)任。并且如果軸承失效比較嚴(yán)重，很多振動混雜一起，振動的頻域分析也無法進(jìn)一步確定到底是哪一個零部件出現(xiàn)了問題。

     這個時候，尋找軸承失效的原因就需要通過“失效分析”的手段進(jìn)行分析判斷，找出導(dǎo)致這種失效的可能原因，所以軸承失效分析是一個“定責(zé)”的過程。英文里我們稱軸承失效分析為root cause failure analysis（RCFA）。

     相應(yīng)的，當(dāng)軸承還沒有損壞，工程師不可能通過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(shè)備，甚至拆解軸承。而很多軸承一旦拆解并無法復(fù)原。此時使用失效分析技術(shù)是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

     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“振動監(jiān)測”無所不能。事實絕非如此。每一個學(xué)科都有自己的邊界，都有自己的應(yīng)用領(lǐng)域，相互承接相互配合是一個科學(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(jī)軸承應(yīng)用過程中的實際問題呢？

以上文章轉(zhuǎn)自王勇老師的“軸承問題終結(jié)者”公眾號（bearing_zjz）。如果您想學(xué)習(xí)了解和掌握更多關(guān)于軸承振動分析、故障診斷、失效分析等方面的內(nèi)容，歡迎參加由業(yè)內(nèi)聞名的“電機(jī)軸承問題終結(jié)者”王勇老師主講的電機(jī)軸承技術(shù)應(yīng)用詳解的培訓(xùn)，關(guān)于本次培訓(xùn)詳細(xì)介紹如下：

1授課背景

電機(jī)軸承技術(shù)應(yīng)用詳解課程是針對電機(jī)的設(shè)計、制造、檢測、使用，監(jiān)測、維護(hù)等環(huán)節(jié)的工程技術(shù)人員制定的軸承技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)課程。課程不僅適用于電機(jī)廠的技術(shù)人員，同樣也適用于不同行業(yè)的電機(jī)使用單位的技術(shù)人員。

電機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)生活中機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，隨著電機(jī)及其控制技術(shù)的成熟，電機(jī)的應(yīng)用更加廣泛，同樣電機(jī)在生產(chǎn)生活中的用量和范圍也大幅度擴(kuò)大。在電機(jī)的使用過程中，人們遇到了各種各樣的問題，這些問題主要包括電氣類問題和機(jī)械類問題。而電機(jī)的機(jī)械問題中，軸承問題占主要部分。如果仔細(xì)剖析這些軸承問題，就會發(fā)現(xiàn)其中極少部分是軸承本身的質(zhì)量問題。據(jù)有關(guān)廠商統(tǒng)計，在機(jī)械失效中軸承自身質(zhì)量問題只占不超過百分之五。而其余的百分之九十五都是電機(jī)軸承的應(yīng)用問題。作為電機(jī)工程師，軸承的應(yīng)用問題是不可避免需要面對和解決的重要課題。

軸承是機(jī)械的心臟，同時軸承作為標(biāo)準(zhǔn)件很多設(shè)計因素都已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)選配。軸承的應(yīng)用技術(shù)就是對已經(jīng)設(shè)計完成的軸承實現(xiàn)正確的選擇，校核計算，工藝使用，運行維護(hù)，運行監(jiān)測，以及對軸承失效之后的分析。這其中盡量減少對所謂標(biāo)準(zhǔn)件的修改。因此這門學(xué)科研究的對象是軸承，研究的工況是電機(jī)，研究的范疇是應(yīng)用。在現(xiàn)有的教育體系中，電機(jī)設(shè)計制造專業(yè)和軸承專業(yè)都將其重點放在自身的設(shè)計制造上。以電機(jī)專業(yè)為例，電機(jī)學(xué)，電機(jī)設(shè)計，電機(jī)控制等能都在專業(yè)課程中有所涉獵，然而電機(jī)的軸承問題僅僅在機(jī)械設(shè)計以及電機(jī)設(shè)計中稍有提及。電機(jī)專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生在實際工作中會發(fā)現(xiàn)軸承問題頻發(fā)，而回顧自己的專業(yè)教育，幾乎沒有這方面的知識。相應(yīng)的，在軸承設(shè)計制造專業(yè)中，對軸承應(yīng)用的涉獵也十分有限。因此在實際生產(chǎn)生活中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，電機(jī)工程師無所適從，而軸承工程師對電機(jī)不熟悉，并且對軸承本身的應(yīng)用問題更多的從軸承理論和軸承設(shè)計角度思考。這樣一來，經(jīng)常會在電機(jī)廠出現(xiàn)很多電機(jī)的“見鬼問題”。這使電機(jī)軸承應(yīng)用技術(shù)作為交叉學(xué)科，面臨知識不系統(tǒng)、資料零散、技術(shù)知識缺乏理論支撐、理論知識缺乏實踐印證的問題。
2課程簡介

課程主要分幾種模式：電機(jī)軸承應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)課程：系統(tǒng)介紹電機(jī)軸承應(yīng)用技術(shù)的系統(tǒng)體系。從電機(jī)技術(shù)工程師的視角出發(fā)，系統(tǒng)介紹電機(jī)軸承從選型開始一直到軸承失效各個環(huán)節(jié)的技術(shù)知識。其中會包含：軸承基本知識、電機(jī)軸承的軸系設(shè)計、電機(jī)軸承的校核計算、電機(jī)軸承的潤滑技術(shù)、電機(jī)軸承的安裝與拆卸、電機(jī)軸承的維護(hù)與狀態(tài)監(jiān)測、電機(jī)軸承的失效分析、電機(jī)軸承常見問題等方面的內(nèi)容。課程相對系統(tǒng)，鑒于時間問題，每個問題的深入程度適可而止。電機(jī)軸承應(yīng)用技術(shù)專題課程：由于電機(jī)軸承應(yīng)用技術(shù)是電機(jī)軸承應(yīng)用的系統(tǒng)性介紹，因此其全面性會更好，但是對于專注于某一個領(lǐng)域的工程師而言，可以根據(jù)這些話題選擇性的深入了解?？紤]到此目的，我們開發(fā)了電機(jī)軸承應(yīng)用技術(shù)的專題課程。電機(jī)軸承應(yīng)用技術(shù)結(jié)合電機(jī)實際，所有的課題都來自電機(jī)廠以及電機(jī)用戶的實際問題。課程緊密結(jié)合電機(jī)設(shè)計技術(shù)和軸承技術(shù)。課程的講述理論結(jié)合實際，所有的生產(chǎn)使用現(xiàn)狀都會聯(lián)系相應(yīng)的理論，課程介紹的所有理論同時也具備實際生產(chǎn)的案例支持。是一門真正結(jié)合實際和理論的課程。避免了空談理論或者經(jīng)驗主義的誤導(dǎo)。
3授課老師

王勇，畢業(yè)于沈陽工業(yè)大學(xué)電機(jī)電器及設(shè)計專業(yè)。初從事電機(jī)設(shè)計研發(fā)工作后轉(zhuǎn)入國際知名軸承企業(yè)從事電機(jī)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(nèi)所有的電機(jī)廠做過一些專題的技術(shù)講座，日常主要工作就是面對電機(jī)的設(shè)計、生產(chǎn)制造以及應(yīng)用工程師所遇到的問題。并擔(dān)任該企業(yè)的應(yīng)用工程師培訓(xùn)導(dǎo)師，獨立承擔(dān)針對客戶和內(nèi)部技術(shù)人員的電機(jī)軸承課程。早在十年前王老師意識到，國內(nèi)并沒有系統(tǒng)介紹電機(jī)軸承應(yīng)用技術(shù)的資料，于是在《電機(jī)控制與應(yīng)用》雜志發(fā)布了一個電機(jī)軸承應(yīng)用技術(shù)專欄，每季度發(fā)表一篇文章，持續(xù)兩年。后在西莫電機(jī)論壇以“電機(jī)軸承問題終結(jié)者”的網(wǎng)名發(fā)起兩個帖子，成為名噪一時的熱帖。其中討論的內(nèi)容被并入《滾動軸承使用常識》一書，成為聯(lián)合作者。又經(jīng)過10年的積累，王老師編著的《電機(jī)軸承應(yīng)用技術(shù)》一書于2020年面世。2021年，王老師的新書《電機(jī)軸承故障診斷與分析》出版發(fā)售持續(xù)火爆，再次掀起學(xué)習(xí)電機(jī)軸承應(yīng)用技術(shù)的的熱潮。
4授課對象