振動解析における位相の理解

定義: 振動位相とは何ですか?

段階 2つの信号間のタイミング関係、より一般的には、回転軸上の特定の基準点に対する振動信号のタイミングを表す測定値です。これは、軸の回転に対して振動が「どこで」発生しているかを示す指標です。位相は通常、0°から360°までの度数で測定され、軸の1回転を表します。

振幅は機械の「振動量」を示し、周波数は「速度」を示しますが、位相は「どのように動いているか」を示します。そのため、位相は、同じ周波数で発生する可能性のある異なる故障を区別するための強力なツールとなります。

位相はどのように測定されますか?

位相を測定するには、2 つの信号が必要です。

1. 振動信号: これは、機械の振動を測定する加速度計または近接プローブからの主要な信号です。
2. 参照信号: これは、1回転に1回発生するタイミングパルスであり、 タコメータータコメータは、反射テープまたはシャフトのキー溝に向けられ、その基準マークがセンサーを通過するたびに正確なパルスを生成します。

振動分析装置は、タコメータのパルスと特定の周波数（通常は走行速度の1倍）における振動信号の最初の正のピークとの間の時間遅延を測定します。この時間遅延を角度に変換し、位相読み取り値を得ます。位相読み取り値が90°の場合、振動のピークは基準マークがタコメータを通過してから4分の1回転後に発生することを意味します。

位相分析の診断力

位相は単なる数値ではなく、動作の特性に関する重要な情報を提供します。機械の様々な箇所で位相を測定することで、分析者は特定の診断を確定または除外することができます。

不均衡の確認

単純なアンバランスの典型的なケースでは、ローターの両ベアリングにおいて、同じ半径方向（例えば水平方向）で測定した場合、位相の測定値が類似する（通常±30°以内）ことが示されています。これは、ローター全体が同時に動き、重い部分によって同じ方向に「引っ張られている」ことを示しています。

ずれの診断

位相は、シャフトのミスアライメントを診断する最も確実な方法の一つです。カップリングの両側で軸方向の位相を測定すると、 180°位相シフト (±30°) は、角度ずれの典型的な指標です。この値は、一方のシャフトが内側（正軸方向）に動いているときに、もう一方のシャフトが外側（負軸方向）に動いていることを示しています。これは、カップリングで旋回運動が発生していることを明確に示しています。

アンバランスとシャフトの曲がりの区別

アンバランスとシャフトの曲がりはどちらも、1回転あたりの振動（1回転あたり）の大きな原因となります。位相解析によってこれらを区別することができます。同じモーターまたはポンプシャフトの両端で軸位相を測定すると、180°の位相差があればシャフトが曲がっていることがわかります。「弓形」部分が回転するにつれて、両端は反対方向に動いています。

構造上の緩みや基礎のひび割れの特定

位相の測定値が不規則、不安定、または再現性がない場合、多くの場合、機械の緩みが疑われます。機械の脚とベースプレートを比較した際に位相の測定値が大きく変化する場合は、アンカーボルトの緩み、または基礎のひび割れが疑われます。

共鳴の確認

機械の速度が共振（臨界速度）を通過すると、1倍振動の位相は共振ピークで90°シフトし、共振領域全体を通過すると180°シフトします。これは共振状態を確実に確認する方法です。

バランスをとるための重要なツール

位相は、 ローターバランシング位相の読み取り値は、ローター上の「重い部分」の基準マークに対する角度位置を直接示します。これにより、技術者はアンバランスを補正するために補正ウェイトをどこに配置すればよいかを正確に知ることができます。

要約すると、位相測定を行わない場合、振動解析者は全体像の一部しか把握できません。位相解析は、機械がどのように動いているかに関する重要な情報を提供し、診断の信頼性を大幅に向上させます。

← メインインデックスに戻る