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旋轉(zhuan)機(ji)械(xie)的(de)(de)振(zhen)動(dong)(dong)(dong)信(xin)號中含有設(she)備(bei)運行(xing)工況的(de)(de)豐(feng)富信(xin)息，因(yin)此，振(zhen)動(dong)(dong)(dong)監(jian)測(ce)在石油、化工、電力等各個行(xing)業的(de)(de)設(she)備(bei)監(jian)測(ce)中已得到廣(guang)泛應用(yong)。但是，在對旋轉(zhuan)機(ji)械(xie)進行(xing)監(jian)測(ce)時，監(jian)測(ce)人員只(zhi)注重振(zhen)動(dong)(dong)(dong)的(de)(de)幅值(zhi)和譜圖(tu)，以振(zhen)動(dong)(dong)(dong)的(de)(de)大(da)小(xiao)為依據，來(lai)判斷故障(zhang)所(suo)在或是故障(zhang)的(de)(de)嚴重程度(du)，盡管在多數情況下(xia)有效，但也有很(hen)多故障(zhang)利用(yong)這種(zhong)方法不能確定其原因(yin)，出現不了了之的(de)(de)現象。

　　振(zhen)動(dong)有(you)(you)3個(ge)要素(su)，即振(zhen)動(dong)的幅值、頻(pin)率和相位，忽(hu)視任何一個(ge)要素(su)都(dou)是不全面的。某(mou)些機械故(gu)(gu)障(zhang)與(yu)相位有(you)(you)著密切的確定關(guan)(guan)系，某(mou)些故(gu)(gu)障(zhang)與(yu)相位變(bian)化有(you)(you)關(guan)(guan)。因此，從相位的角度來分析振(zhen)動(dong)問題更有(you)(you)效、更直(zhi)接(jie)。
一、忽視振動相位的原因

1. 對振動的認識不足
　　機(ji)械振(zhen)動(dong)(dong)是(shi)指，質點(dian)(或任何物(wu)體)在(zai)其(qi)穩(wen)定(ding)平衡(heng)位置附近所(suo)做的(de)周(zhou)期性往復運動(dong)(dong)。它是(shi)一種特殊而又廣泛存在(zai)的(de)運動(dong)(dong)形式，描述振(zhen)動(dong)(dong)的(de)物(wu)理量有位移、速(su)度(du)(du)和(he)加速(su)度(du)(du)。簡單的(de)振(zhen)動(dong)(dong)是(shi)簡諧振(zhen)動(dong)(dong)，其(qi)數學表達式為(wei)
 

　　振(zhen)動是一(yi)個(ge)(ge)(ge)具(ju)有(you)大小和方向的(de)物(wu)理量，是一(yi)個(ge)(ge)(ge)矢量，其特性取決于振(zhen)動的(de)3個(ge)(ge)(ge)要(yao)(yao)素(su)。振(zhen)幅A 表示(shi)(shi)振(zhen)動的(de)大小，角頻率ω 表示(shi)(shi)振(zhen)動的(de)快(kuai)慢，初(chu)始(shi)相位(wei)角表示(shi)(shi)振(zhen)動物(wu)體的(de)初(chu)始(shi)位(wei)置。這3個(ge)(ge)(ge)參數在設備診斷(duan)中有(you)著重要(yao)(yao)的(de)意義(yi)，忽視(shi)任何一(yi)個(ge)(ge)(ge)要(yao)(yao)素(su)，就(jiu)意味(wei)著失去一(yi)部分振(zhen)動故障信息。

　　2. 儀器沒有測試相位的功能
　　由于儀器功能(neng)所限，不能(neng)測(ce)試(shi)振動相位(wei)，根(gen)據相位(wei)進行故障診斷也就無從談起。

　　3. 測試人員的懶惰
　　測(ce)試(shi)振動相(xiang)位需要(yao)兩個傳感器(qi)，期間(jian)的(de)跨距有時(shi)較(jiao)大(da)，一人操作(zuo)不安全，信號(hao)傳輸線(xian)容易纏繞轉子，再加上測(ce)試(shi)人員(yuan)的(de)懶(lan)惰(duo)心理，即使(shi)儀器(qi)能測(ce)試(shi)相(xiang)位，也懶(lan)得去(qu)理會(hui)，僅僅根據振動的(de)大(da)小和(he)頻譜(pu)來診斷。

 

　　二、振動相位測量原理

　　測(ce)量振(zhen)(zhen)(zhen)動相(xiang)位的(de)方法很多(duo)，不(bu)同結構的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)動儀獲取基準信(xin)號的(de)方法和在振(zhen)(zhen)(zhen)動信(xin)號上取點位置(zhi)都(dou)不(bu)同。因此，不(bu)同型(xing)號的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)動儀器盡管都(dou)是(shi)采(cai)用標(biao)準脈(mo)沖測(ce)相(xiang)，但它們(men)測(ce)得的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)動相(xiang)位的(de)含義是(shi)不(bu)同的(de)。其(qi)主(zhu)要(yao)差別表(biao)現在兩個方面：

　　  · 一(yi)是，標準脈沖信號導前還是滯后的差別;

　　  · 二是，振(zhen)動信號(hao)上(shang)取(qu)點位置不同。

　　這里僅介(jie)紹大(da)家普遍采用(yong)的(de)(de)(de)測量方法。如下圖所示，在轉子上貼(tie)一反光帶或開(kai)一個(ge)鍵槽，采用(yong)光電傳(chuan)(chuan)感器或渦流傳(chuan)(chuan)感器，產生一個(ge)與轉速(su)*同步(bu)的(de)(de)(de)脈沖(chong)信號(hao)(hao)(hao)。同時用(yong)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)傳(chuan)(chuan)感器測量軸的(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)，得(de)到相(xiang)(xiang)應的(de)(de)(de)軸振(zhen)(zhen)信號(hao)(hao)(hao)。脈沖(chong)信號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)前沿到其(qi)后振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)信號(hao)(hao)(hao)大(da)點(dian)之間的(de)(de)(de)角度(du)差，即(ji)為振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)相(xiang)(xiang)位。
 

　　圖(tu) 相位(wei)測量示(shi)意圖(tu)

　　三、相位所包含的故障信息

　　1. 利用相位可區別不平衡、偏心和彎曲轉子的故障
　　不平(ping)衡轉子(zi)、偏心(xin)轉子(zi)和彎曲(qu)轉子(zi)都(dou)能(neng)引(yin)起(qi)較(jiao)大的振(zhen)動，這(zhe)些故(gu)障的頻譜(pu)圖非(fei)常相(xiang)似，以振(zhen)動幅值和譜(pu)圖很難區分這(zhe)3種故(gu)障，但是(shi)若(ruo)依據振(zhen)動相(xiang)位加(jia)以區別，就使問題變得相(xiang)當簡單和輕松(song)。

　　對(dui)于(yu)(yu)雙(shuang)支承轉子(zi)(zi)(zi)，若同一(yi)軸(zhou)承上水平(ping)方(fang)向(xiang)與(yu)垂(chui)直(zhi)方(fang)向(xiang)振動相(xiang)(xiang)位(wei)差約90°(±30°)，內側軸(zhou)承與(yu)外側軸(zhou)承水平(ping)方(fang)向(xiang)振動的(de)(de)相(xiang)(xiang)位(wei)差接近(jin)垂(chui)直(zhi)方(fang)向(xiang)振動的(de)(de)相(xiang)(xiang)位(wei)差，則(ze)轉子(zi)(zi)(zi)為不(bu)平(ping)衡(heng)故(gu)障;對(dui)于(yu)(yu)懸(xuan)臂轉子(zi)(zi)(zi)，如果支承轉子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)兩軸(zhou)承的(de)(de)軸(zhou)向(xiang)相(xiang)(xiang)位(wei)近(jin)似相(xiang)(xiang)等 (±30°)，則(ze)說(shuo)明懸(xuan)臂轉子(zi)(zi)(zi)不(bu)平(ping)衡(heng)。

　　偏(pian)(pian)心(xin)(xin)(xin)轉(zhuan)子(zi)同(tong)一軸承上水(shui)平方(fang)向與(yu)(yu)垂(chui)直方(fang)向振(zhen)動相位差約為0°或180°。這里所說(shuo)的(de)(de)偏(pian)(pian)心(xin)(xin)(xin)轉(zhuan)子(zi)指的(de)(de)是(shi)軸的(de)(de)中(zhong)心(xin)(xin)(xin)線與(yu)(yu)轉(zhuan)子(zi)的(de)(de)中(zhong)心(xin)(xin)(xin)不重合的(de)(de)轉(zhuan)子(zi)，也就是(shi)說(shuo)旋轉(zhuan)體的(de)(de)幾(ji)何中(zhong)心(xin)(xin)(xin)與(yu)(yu)旋轉(zhuan)軸心(xin)(xin)(xin)存在偏(pian)(pian)心(xin)(xin)(xin)距(ju)。

　　彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)軸(zhou)的(de)兩(liang)個(ge)軸(zhou)承之(zhi)間的(de)軸(zhou)向(xiang)方(fang)向(xiang)相(xiang)(xiang)位(wei)變化接(jie)近(jin)180°，這與彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)的(de)程度(du)有關。對(dui)同一軸(zhou)承不同點(dian)的(de)軸(zhou)向(xiang)方(fang)向(xiang)做(zuo)若(ruo)干測(ce)量(liang)，通常會(hui)發現(xian)在軸(zhou)承的(de)左側和(he)右(you)側測(ce)量(liang)的(de)相(xiang)(xiang)位(wei)之(zhi)間發生(sheng)接(jie)近(jin)180°的(de)相(xiang)(xiang)位(wei)差(cha)，在同一軸(zhou)承的(de)上側與下側測(ce)量(liang)的(de)相(xiang)(xiang)位(wei)之(zhi)間也(ye)發生(sheng)接(jie)近(jin)180°的(de)相(xiang)(xiang)位(wei)差(cha)。

　　2. 利用相位可診斷聯軸器不對中故障
　　判(pan)斷不對(dui)(dui)(dui)中(zhong)故障的(de)有效的(de)方(fang)(fang)法是(shi)評定聯(lian)(lian)軸(zhou)(zhou)器兩(liang)側的(de)振動相位(wei)，當(dang)聯(lian)(lian)軸(zhou)(zhou)器兩(liang)側的(de)相位(wei)差接近180°(±40°～50°) 時，則(ze)(ze)說明是(shi)聯(lian)(lian)軸(zhou)(zhou)器不對(dui)(dui)(dui)中(zhong)故障，不對(dui)(dui)(dui)中(zhong)程度愈嚴重，相位(wei)差愈接近180°。為了(le)準確(que)診斷，應該比較聯(lian)(lian)軸(zhou)(zhou)器兩(liang)側軸(zhou)(zhou)承座(zuo)的(de)水平(ping)、垂(chui)直(zhi)和(he)軸(zhou)(zhou)向(xiang)3個(ge)方(fang)(fang)向(xiang)的(de)相位(wei)差，如果(guo)兩(liang)根軸(zhou)(zhou)水平(ping)方(fang)(fang)向(xiang)對(dui)(dui)(dui)中(zhong)良(liang)好，而垂(chui)直(zhi)方(fang)(fang)向(xiang)對(dui)(dui)(dui)中(zhong)不良(liang)，則(ze)(ze)這(zhe)兩(liang)個(ge)方(fang)(fang)向(xiang)的(de)相位(wei)差差別較大。

　　當聯(lian)(lian)軸(zhou)(zhou)(zhou)器(qi)不(bu)對中(zhong)時，支(zhi)(zhi)承聯(lian)(lian)軸(zhou)(zhou)(zhou)器(qi)任一側轉(zhuan)(zhuan)子的兩(liang)(liang)個(ge)軸(zhou)(zhou)(zhou)承徑向(xiang)(xiang)(xiang)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)的相(xiang)位差接近0°或180°(±30°)。在比(bi)較水平(ping)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)垂直方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)位差時，大(da)多(duo)數聯(lian)(lian)軸(zhou)(zhou)(zhou)器(qi)不(bu)對中(zhong)故障則(ze)表現為垂直方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)水平(ping)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)之間的相(xiang)位差接近180°，也就是說，如果支(zhi)(zhi)承聯(lian)(lian)軸(zhou)(zhou)(zhou)器(qi)任一側轉(zhuan)(zhuan)子的兩(liang)(liang)個(ge)軸(zhou)(zhou)(zhou)承之間水平(ping)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)位差為50°，則(ze)大(da)多(duo)數聯(lian)(lian)軸(zhou)(zhou)(zhou)器(qi)不(bu)對中(zhong)轉(zhuan)(zhuan)子的垂直方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)位差約為230°。這(zhe)是聯(lian)(lian)軸(zhou)(zhou)(zhou)器(qi)不(bu)對中(zhong)故障與(yu)不(bu)平(ping)衡故障在相(xiang)位方(fang)(fang)面的大(da)區別(bie)。

　　振動變化在(zai)故障(zhang)診斷(duan)(duan)中(zhong)有很重(zhong)要的(de)作用，同樣，在(zai)診斷(duan)(duan)不(bu)對(dui)中(zhong)故障(zhang)時，注意(yi)相位的(de)變化，可提(ti)高(gao)診斷(duan)(duan)的(de)準確(que)率(lv)。對(dui)于不(bu)對(dui)中(zhong)轉子，如果(guo)設備從室溫(wen)開始(shi)升速，開始(shi)時它應該顯(xian)示不(bu)對(dui)中(zhong)的(de)征兆，當(dang)設備*達到運行溫(wen)度時，不(bu)對(dui)中(zhong)征兆便消失，比如，聯軸器兩側的(de)相位差開始(shi)應該在(zai)150°～180°，后可降到接近0°～30°。

　　3. 利用相位可以診斷軸承偏轉故障
　　當滑動(dong)(dong)軸(zhou)承(cheng)(cheng)或(huo)滾動(dong)(dong)軸(zhou)承(cheng)(cheng)不對中或(huo)是(shi)卡住在軸(zhou)承(cheng)(cheng)上(shang)時(shi)，可引起大的(de)(de)軸(zhou)向(xiang)振動(dong)(dong)。此時(shi)，利用振動(dong)(dong)幅(fu)值或(huo)頻譜(pu)進行診(zhen)斷往往不能湊效(xiao)。如果在一軸(zhou)承(cheng)(cheng)彼(bi)此間隔90°的(de)(de)4個點的(de)(de)軸(zhou)向(xiang)方向(xiang)測量相(xiang)位，上(shang)下或(huo)左右的(de)(de)相(xiang)位差(cha)為180°，則(ze)說明該軸(zhou)承(cheng)(cheng)偏轉或(huo)者(zhe)說是(shi)卡住在軸(zhou)上(shang)。

　　4. 利用相位可以確定轉子的實際臨界轉速
　　轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)在(zai)升速或者在(zai)降速過程中(zhong)，利(li)用(yong)振(zhen)動(dong)幅(fu)值可(ke)以確定轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)的(de)(de)臨界轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速，利(li)用(yong)振(zhen)動(dong)相(xiang)位的(de)(de)變化也可(ke)以確定轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)的(de)(de)臨界轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速。當機器通過臨界轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速時(shi)，在(zai)臨界轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速處振(zhen)動(dong)相(xiang)位的(de)(de)變化90°，直(zhi)到(dao)沒有更(geng)大的(de)(de)放大為止(zhi)，相(xiang)位變化繼續變到(dao)180°。

　　5. 利用相位可以區別機械松動故障
　　結構框架(jia)或(huo)基(ji)礎松(song)動包(bao)括4種不同的故障：

　　  · 結(jie)構松動或機(ji)器(qi)底腳、基(ji)礎(chu)平板和(he)混凝(ning)土基(ji)礎(chu)弱(ruo);

　　  · 變(bian)形或(huo)破(po)碎的(de)砂漿;

　　  · 框架或基礎變形;

　　  · 地腳螺栓松動，這種類型(xing)的(de)松動，由(you)于(yu)具有(you)與不(bu)平衡(heng)或不(bu)對(dui)中故障(zhang)幾乎相同的(de)振(zhen)動頻(pin)譜，因(yin)此，常常被誤診為(wei)不(bu)平衡(heng)或不(bu)對(dui)中，只(zhi)有(you)仔細觀察(cha)相位特性，才能加以區別。

　　比(bi)較每(mei)個(ge)軸(zhou)承座(zuo)的水(shui)平和垂直(zhi)方(fang)向相位時，如果振動非常定(ding)向，同時相位差為 0°或(huo)180°，則說明是(shi)松動故(gu)障(zhang)，而不是(shi)不平衡。此時，將測量(liang)從軸(zhou)承座(zuo)下移到(dao)底腳(jiao)、基礎平板(ban)、混凝土和周圍(wei)地板(ban)上，利用大的相位變(bian)化，可以確(que)定(ding)故(gu)障(zhang)所在(zai)。