THEME设备状态监测与振动测量
设备的状态监测（conditionmonitoring）顾名思义就是对设备状态的监测监控。目前广泛使用的状态监测参数主要包括温度、振动、以及一些场合的噪声。这些参数是被用以描述设备运行状态的因子。其中振动作为信息量丰富，采集相对简单等特点成为诸多状态参数中使用最为广泛的参数。
对于电机、齿轮箱等旋转机械设备而言，设备的振动状态监测十分常用，市场上各种状态监测软件功能齐备，振动信号的采集以及不同要求下的图谱绘制功能丰富。设备工程师可以利用这些丰富的信息对设备运行状态进行监控、评估甚至故障诊断。
利用振动信号对设备的状态进行监控第一步就是振动信号的采集。且不说振动信号采集后的处理等环节，单独就振动传感器的布置大致就有水平、垂直、轴向等。如下图所示：
在工程实际测量中，会发现不同方向的测量值大小不同。此时有工程师提问：应该取哪一个值？
事实上，这就要理解振动的角度来看。首先我们说一个质点存在于三维空间，如果这个质点在三维空间出现振动，如果在每一个时刻对这个质点标记位置，那么这个质点的振动轨迹就是一个三维的。振动的结果质点有可能回到原来位置，有可能不回到原来的位置。那么我们观测振动实际上就是观测这个质点在三维的运动。
对于一个轴系统而言，如果我们把这个三维用轴向Z和径向平面来描述，而径向平面又有X、Y方向。那么我们对这个轴的振动就是用X、Y、Z的三维坐标系统来看了。
在这个三维系统里，质点任意时刻的位置都可以质点此时状态在X、Y、Z三个坐标上的投影来表示。
任意时刻的质点位置与初始位置之间的距离就是位移；位移对于时间进行微分就是速度；速度对时间进行微分就是加速度。（我们做振动分析的几本信号都可以从位置信号计算得到。）
说到这里不难发现，X、Y、Z三个数值对于振动而言都是一个分量，其本质含义从性质上并无差异。当我们研究轴系统振动的时候，应该采取三个值中的哪个值呢？
如果单独就一个质点而言，对于并无性质差异的三个分量，最严密的方法是将数值合成。由于工程条件限值，或者是测量点数限值，往往没有测量三个点。此时，从工程角度，通常选择影响最大的值，换言之就是数值最大的值。
但是对于轴系统而言，轴向往往和径向具有不同的刚度，同时振动受周边的影响不同。因此往往将轴向和径向平面分开看。（从一般的振动分析可以看到，轴向偏大经常与轴系统连接有关。）
从上面分析可以看到，在对机械设备进行振动测量、监测的时候，如果能够采集三个方向的振动，尽量采集三个方向。分析的时候最准确的方法是合成之后进行分析。
工程上，出于简化目的，如果是轴系统，则将轴向和径向分开，在径向上可以选最大值进行记录。最好可以将轴向数据也予以采取。
其中不难看出，其径向上只要两个测点位置相互垂直即可。只不过工程上经常采用径向的水平、垂直两个方向，便于标记和采集。
如果工程师进一步仔细思考不难发现一个地方，我们做振动监测经常使用的轴心轨迹是什么？事实上，轴心轨迹就是振动在径向的平面投影。我们通过分析轴心轨迹的一些特征可以对系统的振动做一些分析和诊断。
不妨让大家再思考一步，轴心轨迹与振动的频域展开中间是怎样的关系？
关于故障诊断，信号分析等等往往也是轴承应用技术的一个重要领域，更多轴承维护与状态监测的详细内容的深入学习，欢迎参加本月下旬在苏州举办的电机轴承应用研修班：
以上文章转自王勇老师的“轴承问题终结者”