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旋转机械的振动信号富含设备运行条件的信息。因此，振动监测已广泛应用于石油、化工、电力等行业的设备监测。但是，在对旋转机械进行监测时，监测人员只注重振动的幅值和谱图，以振动的大小为依据，来判断故障所在或是故障的严重程度，尽管在多数情况下有效，但也有很多故障利用这种方法不能确定其原因，出现不了了之的现象。
振动有振幅值、频率和相位三个要素，忽略任何要素都是不全面的。有些机械故障与相位密切相关，有些故障与相位变化有关。因此，从相位的角度分析振动问题更有效、更直接。
机械振动是指质量（或任何物体）在其稳定平衡位置附近的周期性往复运动。它是一种特殊而广泛的运动形式，描述振动的物理量包括位移、速度和加速度。最简单的振动是简单的谐振动，其数学表达式是
振动是一种具有大小和方向的物理量，是一种矢量，其特征取决于振动的三个要素。A 表示振动大小、角频率ω 表示振动的速度，初始相位角表示振动物体的初始位置。这三个参数在设备诊断中具有重要意义。忽略任何元素都意味着失去部分振动故障信息。
由于仪器功能有限，无法测试振动相位，无法根据相位进行故障诊断。
测试振动相位需要两个传感器。在此期间，跨度有时较大，一个人操作不安全，信号传输线容易缠绕转子。此外，由于测试人员的懒惰心理，即使仪器可以测试相位，也懒得忽略，只根据振动的大小和频谱进行诊断。
测量振动相位的方法有很多。不同结构的振动仪获取基准信号的方法不同于振动信号的取点位置。因此，虽然不同类型的振动仪器采用标准脉冲测相，但其测量的振动相位的含义不同。主要区别在两个方面：
一是标准脉冲信号导前或滞后的差异；
第二，振动信号上的取点位置不同。
这里只介绍常用的测量方法。如下图所示，在转子上粘贴反光带或打开键槽，使用光电传感器或涡流传感器产生与速度完全同步的脉冲信号。同时，用振动传感器测量轴的振动，以获得相应的轴振动信号。从脉冲信号的前沿到最大点之间的角差为振动相位。
图 相位测量示意图
不平衡转子、偏心转子和弯曲转子会引起更大的振动。这些故障的频谱图非常相似，很难区分振幅值和频谱图。然而，如果根据振动相位进行区分，问题将变得相当简单和容易。
对于双支轴承上的水平方向与垂直方向的振动相差约为90°(±30°)，内轴承与外轴承水平振动的相位差接近垂直振动的相位差，转子为不平衡故障；对于悬臂转子，如果支撑转子的两个轴承的轴向相位相似 (±30°)，悬臂转子不平衡。
偏心转子在同一轴承上的水平方向与垂直方向的振动相差约为0°或180°。偏心转子是指轴的中心线与转子的中心不一致的转子，即旋转体的几何中心与旋转轴之间的偏心距离。
两个轴承之间的轴向相位变化接近180°，这与弯曲程度有关。对同一轴承不同点的轴向方向进行多次测量，通常发现轴承左右相位接近180°同一轴承上下测量的相位差接近180°的相位差。
当联轴器两侧的相位差接近180时，判断错误故障最有效的方法是评估联轴器两侧的振动相位°(±40°～50°) 当联轴器出现故障时，中程度越严重，相位差越接近180°。为准确诊断，应比较联轴器两侧轴承座的水平、垂直和轴向的相位差。如果两个轴的水平方向对中好，而垂直方向对中不好，则两个方向的相位差异较大。
当联轴器错误时，两个轴承径向方向的相差接近0°或180°(±30°)。当比较水平方向和垂直方向的相位差时，大多数联轴器的相位差接近180°，也就是说，如果支撑联轴器任一侧转子的两个轴承之间的水平方向相差为50°，大多数联轴器对中转子的垂直相位差约为230°。这是联轴器不对中故障与不平衡故障相位的最大区别。
振动变化在故障诊断中起着非常重要的作用。同样，在诊断错误故障时，注意相位的变化，可以提高诊断的准确性。对于错误的转子，如果设备从室温开始加速，应显示错误的迹象。当设备完全达到运行温度时，错误的迹象就会消失。例如，联轴器两侧的相位差应在150开始°～180°，最后可以降到接近0°～30°。
当滑动轴承或滚动轴承错误或卡在轴承上时，会引起较大的轴向振动。此时，使用振幅值或频谱进行诊断往往是无效的。如果轴承之间有90个间隔°轴向方向测量4点的相位，上下或左右相位差为180°，说明轴承偏转或卡在轴上。
转子在升速或者在降速过程中，利用振动幅值可以确定转子的临界转速，利用振动相位的变化也可以确定转子的临界转速。当机器通过临界转速时，在临界转速处振动相位精确的变化90°，直到没有更大的放大，相位变化继续变为180°。
结构框架或基础松动包括4种不同的故障：
结构松动或机器底脚、基板和混凝土基础薄弱；
砂浆变形或破碎；
框架或基础变形；
地脚螺栓松动，这种类型的松动，由于振动频谱与不平衡或错误几乎相同，经常被误诊为不平衡或错误，只有仔细观察相位特征才能区分。
在比较每个轴承座的水平和垂直相位时，如果振动非常定向，则相位差为 0°或180°，则说明是松动故障，而不是不平衡。此时，将测量从轴承座下移到底脚、基础平板、混凝土和周围地板上，利用大的相位变化，可以确定故障所在。
相位是振动分析中非常重要的参数。结合振幅值，对振动相位的分析将使故障诊断人员摆脱对振动诊断的误解，对振动的理解从标量上升到矢量，使振动分析更全面、更准确。对于频谱相似、振幅值变化不明显的故障，使用相位进行差异具有一定的指导意义。
基本知识：轴振动和键相位测量看不见的威胁，相位(Phase)问题
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