了解振动位移

定义：振动中的位移是什么？

位移 是测量振动物体从其静止位置（平衡位置）移动的总距离。它量化了部件来回移动的“距离”。位移是振动运动最直接的表示，是振动分析中的一个基本参数，尤其适用于低频应用和评估机械间隙。

为何以及何时测量位移

虽然速度是衡量机器整体健康状况的最常见参数，但在几种特定的关键情况下，位移是首选测量方法：

• 低频分析： 在极低频率下，振动能量与位移成正比。对于低速机械（通常低于 600 RPM 或 10 Hz），例如大型风扇、冷却塔和造纸机，位移是振动强度最敏感、最具代表性的指标。
• 评估许可： 位移可以直接测量零件的物理运动。这对于确定旋转轴是否具有足够的间隙以避免与轴承或密封件等固定部件摩擦至关重要。
• 结构挠度： 在分析基础、框架或管道等结构的运动时，位移用于了解模态形状并确保偏转在设计范围内。
• 低速转子的平衡： 在对大型、慢速旋转的转子进行平衡时，通常使用位移测量来确定不平衡量。

单位和测量

常用单位

振动位移通常用以下两个单位之一来表示：

• 密耳： 美国的行业标准，其中 1 密耳等于千分之一英寸（0.001 英寸）。
• 微米 (µm): 标准 SI 单位，其中 1 微米等于百万分之一米。（1 mil ≈ 25.4 µm）。

位移几乎总是以 峰峰值 (Pk-Pk) 单位，因为该值代表部件的总行程，这是间隙分析的最重要因素。

如何测量？

位移可以通过多种方式测量：

1. 接近探头： 这是测量轴振动最常用的方法。将非接触式涡流探头安装在固定部件上，测量探头尖端与旋转轴之间变化的间隙。这直接测量了轴的相对位移。
2. 加速度计的积分： 标准加速度计测量加速度。其信号可以进行一次电子积分得到速度，再进行第二次积分得到位移。这是现代数据采集器的常见功能，但在极低频率下容易产生噪声和误差。
3. 激光位移传感器： 这些非接触式传感器使用激光束来提供高精度的位移测量。

位移在诊断中的作用

虽然低速机器上轴的旋转频率（1X RPM）下出现高位移通常表明存在不平衡，但其主要诊断依据在于其与速度和加速度的关系。对于给定的振动能量：

• 在 低频，位移将具有最大的振幅。
• 在 中频，速度将具有最高的振幅。
• 在 高频，加速度将具有最大振幅。

因此，分析人员使用位移来关注加速度谱中可能完全不可见的低频现象。一台机器可能正在经历剧烈的、破坏性的低频运动，但产生的加速度却很小，这使得位移成为完整诊断工具包中的关键部分。

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