理解振动中的相位角
定义：什么是相位角？
相位角 （通常简称为） 阶段是峰值的角度位置，以度（0-360°）为单位测量。 振动 相对于旋转轴上每转一圈的参考标记（来自a 转速表 或 关键相器或者，它还可以表示两个相同频率的振动信号之间的时间关系。相位角提供了“何时”的信息，是对相位角的补充。 振幅 （“多少”），与此共同构成一个完整的振动矢量，既有大小又有方向。.
相位角对于……来说至关重要。 转子平衡 （决定校正砝码的放置位置）, 临界速度 相位识别（180°相移可确认共振）和故障诊断（相位模式可区分不同的故障类型）。如果没有相位信息，许多诊断和纠正程序将无法进行。.
相对于关键相量的相位测量
参考系统
- 参考标记： 轴上的反光胶带或缺口
- 传感器： 光学或磁性转速表检测标志通过
- 每转一次脉冲： 定义 0° 参考
- 振动时序： 峰值振动相对于标记何时出现？
- 角度测量： 以度数（0-360°）表示
习俗
- 0°： 参考标记位置
- 方向： 通常沿旋转方向递增
- 例子： 相位 = 90° 表示峰值振动发生在参考标记通过传感器后 90°（四分之一圈）处。
关键应用
1. 平衡（最重要）
相位决定校正权重角度位置：
- 测量不平衡引起的振动相位
- 相位表示重斑的角度位置
- 校正重量 位于重点180°处
- 有效平衡需要±5-10°的相位精度
- 没有相位，平衡是不可能的
2. 临界速度识别
相移证实了共振：
- 低于临界速度时：相位相对恒定
- 通过临界点：特征180°相移
- 高于临界值：相位比低于临界值时偏移 180°
- 相变 波特图 明确的共振指标
- 仅有振幅峰值是不够的——必须有相位偏移
3. 故障诊断
不平衡
- 相位稳定且可重复
- 在所有速度下（低于临界速度）相位相同
- 相位标记重斑位置
错位
- 轴承间的特征相位关系
- 驱动端和非驱动端的轴向测量值通常相差 180°。
- 径向相位图诊断错位类型
轴裂纹
- 启动/关闭过程中 1× 和 2× 变化的阶段
- 与正常失衡不同的行为
- 相位变化表明裂纹呼吸
松弛
- 不稳定、无规律的相位读数
- 测量过程中相位变化范围为±30-90°
- 松动性诊断的非重复性
两个测量点之间的相位
同相（相位差为0°）
- 两点同时振动
- 同时朝同一方向移动
- 表示刚性连接或低于共振模式
- 低于临界转速时，同一转子上的轴承通常会出现这种情况
相位差为 180°
- 点振动方向相反
- 一个向上，另一个向下
- 表示模态形状节点位于点之间或共振以上
- 耦合不平衡、某些错位模式的诊断
90°差值（正交）
- 点振动存在 90° 的时间滞后
- 一个达到峰值，而另一个则为零
- 可以表示圆形或椭圆形运动
- 在共振或某些几何形状中常见
测量挑战
相位精度要求
- 平衡： 需要±5-10°的精度
- 临界速度： ±10-20° 可接受
- 故障诊断： ±15-30° 通常就足够了
影响准确性的因素
- 转速表质量： 每转一次脉冲清洁必不可少
- 参考标记位置： 必须安全且显眼
- 信号质量： 需要良好的信噪比。
- 过滤： 滤波器会引入相位偏移
- 速度稳定性： 速度变化会影响相位测量
常见错误
- 参考标记移位（胶带脱落，标记移动）
- 转速表未对准或间歇性工作
- 信号幅度低（噪声影响相位）
- 相位选择的频率分量错误
向量分析中的相位
极坐标表示
- 振动矢量具有幅值和相位。
- 幅值 = 振幅
- 相位 = 角度
- 绘制于 极坐标图 为了平衡
向量加法
- 向量加法 需要同时具备振幅和相位
- 相位决定矢量如何组合
- 0°相位：向量进行算术相加
- 180°相位：矢量相减
- 其他阶段：使用向量数学
文件和沟通
标准格式
- 报告格式为：“振幅@相位”
- 例如：“5.2 毫米/秒 @ 47°”
- 包含频率：“5.2 毫米/秒 @ 47°，1 倍”
- 指定参考位置（键相器位置）
相图
- 相位与速度的关系（波特图下半部分）
- 相位与频率
- 用于平衡的极坐标图
- ODS分析的相图
相位角是振动分析中至关重要的时间维度，它将振幅测量值转换为完整的振动矢量。理解相位测量、解释及其在平衡、共振识别和故障诊断中的应用，是高级振动分析的基础，也是有效评估转子动力学和排除机械故障的关键。.
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