理解振动分析中的相位

定义：什么是振动阶段？

阶段相位是一种测量方法，用于描述两个信号之间的时间关系，或者更常见的是，描述振动信号相对于旋转轴上特定参考点的时间关系。它衡量的是振动相对于轴旋转的“位置”。相位通常以度为单位，范围从 0° 到 360°，代表轴旋转一整圈。

振幅告诉我们机器振动的“程度”，频率告诉我们机器振动的速度，“速度”则告诉我们机器如何移动。这使得相位成为区分可能以相同频率发生的不同故障的有力工具。

为了测量相位，需要两个信号：

然后，振动分析仪测量转速表脉冲与特定频率（通常为1倍转速）下振动信号第一个正峰值之间的时间延迟。它将该时间延迟转换为角度，即相位读数。相位读数为90°表示振动峰值出现在参考零点经过转速表后四分之一圈处。

相位不仅仅是一个数字；它提供了关于运动特性的关键信息。通过在机器的不同位置获取相位读数，分析人员可以确认或排除特定的诊断。

典型的简单不平衡情况是，在转子的两个轴承上沿同一径向（例如水平方向）测量时，相位读数相似（通常在±30°以内）。这表明整个转子正在一起运动，并被重点同时“拉”向同一方向。

相位是诊断轴错位最有效的方式之一。在联轴器两侧进行轴向相位测量时， 180°相移 （±30°）是教科书上表示角度错位的指标。该读数表明，当一个轴向内移动（正轴向）时，另一个轴向外移动（负轴向），这清楚地表明联轴器发生了枢转运动。

不平衡和轴弯曲都可能导致 1 倍转速的高振动。相位分析可以区分它们。通过在同一电机或泵轴的两端测量轴向相位读数，如果出现 180° 的相位差，则表明轴弯曲了。当“弓”旋转时，两端会朝相反方向移动。

当相位读数不稳定、不稳定或不可重复时，通常表明存在机械松动。如果将机器底座与其底板进行比较时，相位读数出现显著变化，则表明地脚螺栓松动或地基出现裂缝。

当机器转速达到共振点（临界转速）时，1倍振动的相位会在共振峰处发生典型的90°偏移，并在穿过整个共振区域时发生180°偏移。这是确认共振条件的可靠方法。

相位对于 转子平衡相位读数直接指示转子上“重点”相对于参考标记的角度位置。这告诉技术人员应该在何处放置校正砝码来抵消不平衡。

总而言之，如果没有相位测量，振动分析师只能了解部分情况。相位分析提供了机器运动方式的关键背景信息，从而大大提高了诊断的可信度。