免費工程工具 #033
振動來源識別器
互動式診斷工具 — 輸入振動頻率（以運轉轉速的轉數表示）以識別旋轉機械的可能故障源。
診斷結果
完整頻率–故障對照表
振動頻率分析
每種機械故障都會產生與軸旋轉速度相關的特徵頻率振動。透過識別振動頻譜中的主要頻率，並將其表示為軸轉速的轉數（倍數），即可確定最可能的故障源。
轉數計算
其中 f_vibration 為測得的主要頻率（單位 Hz），而 RPM 為軸旋轉速度。
常見故障頻率
| 階次（諧波） | 頻率 | 主要來源 | 其他指標 |
|---|---|---|---|
| 1x | 軸轉速 | 不平衡 | 相位穩定，與轉速平方成正比 |
| 1x | 軸轉速 | 彎曲軸 | 軸向振動高，相位穩定 |
| 2x | 2 x 軸轉速 | 不對中 | 軸向振動高，聯軸器兩側相位差 180° |
| 3x | 3 x 軸轉速 | 嚴重不對心 | 存在多個諧波 |
| 0.42–0.48x | 次同步 | 油膜渦動 | 滑動軸承，與轉速相關 |
| 0.5x | 軸轉速的一半 | 鬆動 / 摩擦 | 分數次諧波 |
| 多個諧波 | 1x, 2x, 3x… | 機械鬆動 | 運轉轉速的多個諧波 |
| 非同步 | BPFO, BPFI, BSF | 軸承缺陷 | 受運轉轉速調變 |
| Z x RPM | 葉片通過頻率 | 流體問題 | 脈動、空蝕 |
| Z x RPM | 齒輪嚙合 | 齒輪問題 | 邊帶指示是哪個齒輪 |
| 2x 線 (100/120 Hz) | 固定頻率 | 電氣 | 斷電後消失 |
相位角指南
相位分析至關重要 用於區分相同頻率下的故障。在 1x：相位穩定 = 不平衡，聯軸器兩側相位差 180° = 不對心，相位不穩定 = 鬆動。務必使用轉速計參考。
實務範例
已知： 運轉轉速 = 1500 RPM，主導頻率 = 75 Hz
運轉轉速頻率 = 1500 / 60 = 25 Hz
轉數 = 75 / 25 = 3.0x
主要疑點： 嚴重不對心或機械鬆動
建議：檢查聯軸器對中，檢查安裝螺栓，確認基礎
⚠️ 注意： 此工具提供基於常見故障頻率關係的指導。確切診斷需結合相位資料、時間波形、軌跡圖、運轉條件及設備歷史進行比對。務必透過額外測量進行驗證。
大多數機械故障會在與軸轉速相關的特徵頻率處產生振動：
- 1× RPM： 不平衡（最常見）、軸彎曲、鬆動
- 2× RPM： 不對中（主要指標）
- 0.42–0.48×： 滑動軸承中的油膜渦動
- 非同步頻率： 軸承缺陷
將振動頻率表示為軸轉速的倍數（階次），然後與已知的故障特徵模式進行匹配。務必結合相位、振幅趨勢和運轉工況進行綜合分析。
1×（或同步）振動恰好發生在軸的旋轉頻率處。對於 3000 RPM 的機器，1× = 50 Hz。
由於殘餘不平衡量的存在，1× 振動在一定程度上始終存在。當振幅超過 ISO 10816/20816 規定的允許限值時，就需要引起關注。
主要原因：質量不平衡、軸彎曲、偏心、共振。相位角分析有助於區分這些原因。
次同步振動（低於 1× RPM）的原因包括：
- 油膜渦動 (0.42–0.48×)： 滑動軸承失穩，頻率隨轉速變化
- 油膜振盪 (Oil whip)： 更為嚴重——頻率鎖定在轉子自然頻率處，不再隨轉速變化
- 動靜碰摩 (0.5×，分數諧波)： 轉子與定子接觸產生次諧波
- 鬆動 (0.5×)： 安裝固定點處的機械鬆動
- 皮帶共振： 皮帶傳動系統中的皮帶自然頻率
次同步振動通常比同步振動更危險，因為它可能導致災難性的失穩。
高頻振動（高於 10× RPM）的來源：
- 滾動軸承缺陷： BPFO（外圈）、BPFI（內圈）、BSF（滾動體自轉）、FTF（保持架）
- 齒輪嚙合： 齒數 × RPM，伴隨邊頻帶
- 葉片通過頻率： 葉片數 × RPM
- 電磁噪音： 槽通過頻率、換向頻率
- 氣蝕（空化）： 隨機高頻寬頻振動
- 結構共振： 零組件的自然頻率
相位角是振動峰值與軸參考標記（用轉速計量測）之間的角度關係。
主要診斷用途：
- 不平衡： 在 1× 處具有穩定、可重複的相位
- 不對中： 聯軸器兩側在 1× 和/或 2× 處存在約 180° 的相位差
- 鬆動： 相位不穩定、漂移
- 共振： 在自然頻率處出現約 90° 的相移，且振幅高度放大
- 軸彎曲： 從內側軸承到外側軸承存在約 180° 的 1× 相移
如果沒有相位數據，通常無法區分產生相同頻率的不同故障（例如 1× 處的不平衡與不對中）。
本頁所述的操作流程由 Vibromera 團隊使用 Balanset-1A（一款用於現場轉子平衡的便攜式雙通道動平衡儀及振動分析儀）開發並經過實地測試。
具備頻譜分析、轉數追蹤與故障診斷功能的專業振動分析儀。已應用於 50 多個國家。
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko是一名振動分析工程師，也是Vibromera的創辦人兼執行長。 15年多來，他一直在現場——而非在試驗台上——為旋轉設備進行動平衡校正：粉碎機、工業風機、破碎機、離心機、軸與主軸。正是這些實際工作催生了Balanset系列儀器——它們被設計為一種專業人員可以隨身攜帶到機器旁、在現場獨立使用的工具，而非實驗室設備。 Vibromera成立於2017年，自2023年起總部設於葡萄牙波爾圖。Balanset系列產品的研發、組裝與支援均在此完成。旗艦產品是Balanset-1A，一款用於單平面及雙平面動平衡校正與振動診斷的可攜式分析儀。 Nikolai親自參與客戶支援工作，處理各種棘手的動平衡校正案例，並參與軟體開發。他以任何語言為全球客戶提供服務。
