使用Balanset-1A进行振动分析：频谱诊断入门指南

简介：从平衡到诊断——释放振动分析仪的全部潜力

Balanset-1A 设备主要以高效的动平衡工具而闻名。然而，它的功能远不止于此，它是一款功能强大且易于使用的振动分析仪。Balanset-1A 配备灵敏的传感器和快速傅里叶变换 (FFT) 频谱分析软件，是进行全面振动分析的卓越仪器。本指南弥补了官方手册的不足，解释了振动数据如何揭示机器的健康状况。

本指南按顺序引导您从基础到实际应用：

• 第 1 部分将奠定理论基础，简单而清晰地解释什么是振动、频谱分析（FFT）如何工作以及哪些频谱参数对于诊断师来说是关键的。
• 第 2 部分将提供使用 Balanset-1A 设备在各种模式下获取高质量、可靠振动频谱的分步说明，重点关注标准说明中未描述的实际细节。
• 第三部分是本文的核心。本部分将深入分析“指纹”——最常见故障的特征光谱信号：不平衡、错位、机械松动和轴承缺陷。
• 第 4 部分将把获得的知识整合到一个统一的系统中，为实施监控提供实用建议和简单的决策算法。

通过掌握本文中的材料，您将能够将 Balanset-1A 不仅用作平衡装置，还可以将其用作功能齐全的入门级诊断综合体，让您能够及早发现问题，防止代价高昂的事故，并显著提高操作设备的可靠性。

第 1 节：振动和频谱分析（FFT）基础知识

1.1. 什么是振动？为什么它如此重要？

任何旋转设备，无论是泵、风扇还是电动机，在运行过程中都会产生振动。振动是指机器或其各个部件相对于其平衡位置的机械振动。在理想、功能齐全的状态下，机器会产生较低且稳定的振动水平——这是其正常的“运行噪音”。然而，随着缺陷的出现和发展，这种振动背景会开始发生变化。

振动是机构结构对周期性激励力的响应。这些力的来源可能多种多样：

• 转子不平衡引起的离心力： 源于质量相对于旋转轴的不均匀分布。这就是所谓的“重点”，在旋转过程中，它会产生一个力，传递到轴承和机壳上。
• 与几何不精确性相关的力： 耦合轴的未对准、轴弯曲、变速箱的齿轮齿形错误——所有这些都会产生引起振动的周期性力。
• 空气动力和流体动力： 发生在风扇、排烟器、泵和涡轮机的叶轮旋转过程中。
• 电磁力： 电动机和发电机的特性，可能由绕组不对称或短路匝等引起。

每种振动源都会产生具有独特特征的振动。正因如此，振动分析才成为一种强大的诊断工具。通过测量和分析振动，我们不仅可以断言“机器振动剧烈”，而且可以高概率地确定根本原因。这种先进的诊断能力对于任何现代维护程序都至关重要。

1.2. 从时间信号到频谱：FFT 的简单解释

安装在轴承座上的振动传感器（加速度计）将机械振动转换为电信号。如果将此信号作为时间函数显示在屏幕上，我们就会得到时间信号或波形。该图显示了振动幅度在每个时间点的变化情况。

对于简单情况，例如纯不平衡，时间信号看起来像一条平滑的正弦波。然而，在现实中，一台机器几乎总是同时受到多个激励力的作用。因此，时间信号是一个复杂、看似混乱的曲线，几乎不可能从中提取有用的诊断信息。

这时，一个数学工具——快速傅里叶变换 (FFT) 就派上用场了。我们可以把它想象成一个神奇的振动信号棱镜。

想象一下，一个复杂的时间信号是一束白光。它对我们来说似乎是统一的、难以区分的。但当这束光穿过玻璃棱镜时，它会分解成红色、橙色、黄色等等组成颜色，形成彩虹。FFT 对振动信号也做了同样的事情：它从时域中提取一条复杂的曲线，并将其分解成简单的正弦分量，每个分量都有自己的频率和幅度。

转换的结果显示在称为振动频谱的图表上。频谱是任何进行振动分析的人的主要工作工具。它能让你看到隐藏在时间信号中的内容：哪些“纯”振动构成了机器的整体噪声。

1.3. 需要理解的关键光谱参数

在“振动计”或“图表”模式下，您在 Balanset-1A 屏幕上看到的振动频谱有两个轴，了解哪个轴对于诊断是绝对必要的。

横轴（X）：频率

该轴显示振动发生的频率，以赫兹 (Hz) 为单位。1 Hz 表示每秒一次完整的振动。频率与振动源直接相关。机器的各种机械和电气部件都会以其特征性的、可预测的频率产生振动。了解观察到的高振动峰值的频率，我们就可以识别罪魁祸首——某个特定的单元或缺陷。

旋转频率（1x）： 这是所有振动诊断中最重要的频率。它对应于机器轴的转速。例如，如果电机轴的转速为每分钟 3000 转 (rpm)，则其旋转频率为：f = 3000 rpm / 60 秒/分钟 = 50 Hz。该频率表示为 1x。它可以作为识别许多其他缺陷的参考点。

垂直轴（Y）：振幅

该轴显示每个特定频率下的振动强度。在Balanset-1A装置中，振幅以毫米/秒（mm/s）为单位，对应于振动速度的均方根（RMS）。频谱中的峰值越高，该频率上集中的振动能量就越多，通常情况下，相关缺陷也越严重。

谐波

谐波是基频整数倍的频率。基频通常是旋转频率 1x。因此，其谐波为：2x（二次谐波）= 2×1x，3x（三次谐波）= 3×1x，4x（四次谐波）= 4×1x，依此类推。谐波的存在及其相对高度承载着重要的诊断信息。例如，纯不平衡主要表现为 1x，谐波含量非常低。然而，机械松动或轴不对中会产生大量的高次谐波（2x、3x、4x……）。通过分析 1x 与其谐波的振幅比，可以区分不同类型的故障。

第 2 部分：使用 Balanset-1A 获取振动频谱

诊断质量直接取决于初始数据的质量。不正确的测量可能导致错误的结论、不必要的维修，或者反过来，遗漏正在形成的缺陷。本节提供使用设备收集准确且可重复数据的实用指南。

2.1. 测量准备：获得准确数据的关键

在连接电缆和启动程序之前，必须仔细检查传感器的安装是否正确。这是最重要的阶段，决定了所有后续分析的可靠性。

安装方法： Balanset-1A 附带磁性传感器底座。这是一种方便快捷的安装方法，但为了确保其有效性，必须遵守一些规则。测量点的表面必须：

• 干净的： 清除污垢、铁锈和剥落的油漆。
• 平坦的： 传感器必须与磁铁的整个表面齐平。请勿将其安装在圆形表面或螺栓头上。
• 大量的： 测量点应为机器承重结构的一部分（例如轴承箱），而不是薄的保护罩或冷却翅片。

对于固定监测或为了在高频下实现最高精度，如果机器设计允许，建议使用螺纹连接（螺柱）。

地点： 转子运转时产生的力通过轴承传递到机壳。因此，安装传感器的最佳位置是轴承座。尽量将传感器放置在尽可能靠近轴承的位置，以便在测量振动时最大程度地减少失真。

测量方向： 振动是一个三维过程。为了全面了解机器的状况，应从三个方向进行测量：

• 径向水平（H）： 垂直于轴线，位于水平面内。
• 径向垂直（V）： 垂直于轴线，位于垂直平面内。
• 轴向 (A)： 与轴轴线平行。

通常，结构在水平方向的刚度低于垂直方向，因此水平方向的振动幅度通常最大。因此，通常选择水平方向进行初步评估。然而，轴向振动蕴含着独特的信息，对于诊断轴不对中等缺陷至关重要。

Balanset-1A 是一款双通道设备，手册中主要从双平面平衡的角度进行介绍。然而，对于诊断而言，这开辟了更广阔的可能性。它无需测量两个不同轴承的振动，而是可以将两个传感器连接到同一个轴承单元，但方向不同。例如，传感器通道 1 可以径向（水平）安装，传感器通道 2 可以轴向安装。同时采集两个方向的频谱可以即时比较轴向和径向振动，这是专业诊断中用于可靠检测错位的标准技术。这种方法显著扩展了设备的诊断能力，超越了手册中的描述。

2.2. 分步说明：使用“振动计”模式 (F5) 进行快速评估

此模式用于对主要振动参数进行运行控制，非常适合快速“现场”机器状态评估。在此模式下获取频谱的程序如下：

1. 连接传感器：在选定的点安装振动传感器，并将其连接到测量单元的X1和X2输入端。将激光转速表连接到X3输入端，并在轴上安装一个反光标记。
2. 启动程序：在Balanset-1A主程序窗口中，单击“F5 - 振动计”按钮。
3. 工作窗口将打开（手册中图 7.4）。其上部将显示数字值：总振动（V1s）、旋转频率下的振动（V1o）、相位（F1）和转速（N rev）。
4. 开始测量：点击“F9 - 运行”按钮。程序将开始实时收集并显示数据。
5. 分析频谱：窗口底部是“振动频谱-通道 1&2 (mm/s)”图表。这是振动频谱。横轴表示频率（单位为 Hz），纵轴表示振幅（单位为 mm/s）。

此模式可进行首次也是最重要的诊断检查，甚至在平衡手册中也推荐这样做。比较V1s（整体振动）和V1o（旋转频率1x下的振动）的值。

• 如果V1s≈V1o，则表示大部分振动能量集中在旋转频率上。振动的主要原因很可能是不平衡。
• 如果V1s≫V1o，则表明很大一部分振动是由其他因素（错位、松动、轴承缺陷等）引起的。在这种情况下，简单的平衡无法解决问题，需要对频谱进行更深入的分析。

2.3. 分步说明：使用“图表”模式（F8）进行详细分析

对于需要更详细地检查光谱的严肃诊断，“图表”模式明显更胜一筹。它提供了更大、更丰富的图表，有助于识别峰并分析其结构。在此模式下获取光谱的步骤如下：

1. 以与“振动计”模式相同的方式连接传感器。
2. 启动方式：在主程序窗口中，点击“F8-图表”按钮。
3. 选择图表类型：在打开的窗口中（手册中图7.19），顶部有一排按钮。点击“F5-频谱（Hz）”。
4. 频谱分析窗口将打开（手册中图 7.23）。上半部分显示时间信号，下半部分（主部分）显示振动频谱。
5. 开始测量：点击“F9-运行”按钮。设备将执行测量并生成详细图表。

此模式下获得的频谱分析起来更加便捷。您可以更清晰地看到不同频率的峰值，评估其高度，并识别谐波序列。建议使用此模式来诊断下一节中描述的故障。

第 3 节：通过振动频谱诊断典型故障（高达 1000 Hz）

本节是本指南的实践核心。我们将学习如何解读光谱并将其与具体的机械问题关联起来。为了方便快速地掌握现场情况，我们将主要的诊断指标汇总在一个综合表格中。这份表格将在分析实际数据时作为快速参考。

表 3.1：诊断指标摘要

过错	主光谱特征	典型谐波	说明
不平衡	1倍旋转频率下振幅高	低的	径向振动占主导地位。振幅随速度二次方增加。
错位	2倍旋转频率下振幅高	1×、3×、4×	常伴有轴向振动。
机械松动	多重谐波 1×（谐波“森林”）	1×、2×、3×、4×、5×...	由于裂纹，在 1/2x、3/2x 等处可能会出现次谐波（0.5×、1.5×）。
轴承缺陷	非同步频率的峰值（BPFO、BPFI 等）	缺陷频率的多次谐波	通常表现为峰值周围的边带。在高频范围内听起来像“噪音”。
齿轮啮合缺陷	齿轮啮合高频（GMF）及其谐波	1x 时 GMF 周围的边带	表示磨损、齿损坏或偏心。

接下来，我们将详细分析每一个缺陷。

3.1. 不平衡：最常见的问题

身体原因： 当旋转部件（转子）的质心与其几何旋转轴不重合时，就会发生不平衡。这会形成一个“重点”，该重点在旋转过程中会产生一个作用于径向的离心力，并传递到轴承和基座上。

光谱特征： 主要特征是严格按照旋转频率 (1x) 出现高振幅峰值。振动主要为径向振动。不平衡主要有两种类型：

静态不平衡（单平面）

光谱描述： 频谱完全由基频（1x）处的单峰主导。振动呈正弦波，其他频率的能量最小。

光谱成分简述： 主要为较强的 1x 旋转频率成分。几乎没有高次谐波（纯 1x 音调）。

主要特点： 所有径向方向均有较大的1倍振幅。两个轴承的振动同相（两端无相位差）。在同一轴承的水平和垂直测量之间通常会观察到约90°的相移。

动态不平衡（双平面/耦合）

光谱描述： 频谱还显示出一个以每转一次的频率 (1x) 为主导的峰值，类似于静态不平衡。振动发生在转速下，如果不平衡是唯一的问题，则不会出现明显的高频成分。

光谱成分简述： 主要1倍转速分量（通常伴有转子“摆动”或抖动）。除非存在其他故障，否则通常不存在高次谐波。

主要特点： 每个轴承的 1x 振动是 异相 — 转子两端振动的相位差约为180°（表明存在耦合不平衡）。具有这种相位关系的强1倍峰值是动态不平衡的标志。

该怎么办： 如果频谱显示不平衡，则必须进行平衡程序。对于静态不平衡，单平面平衡即可（手册第7.4节）；对于动态不平衡，则需要双平面平衡（手册第7.5节）。

3.2. 轴错位：隐藏的威胁

身体原因： 不对中是指两根耦合轴（例如，电机轴和泵轴）的旋转轴线不重合。当不对中轴旋转时，联轴器和轴承中会产生周期性力，从而引起振动。

平行错位（偏置轴）

光谱描述： 振动频谱显示，基波 (1x) 及其 2x 和 3x 谐波的能量升高，尤其是在径向。通常，1x 分量占主导地位，存在错位，并伴有明显的 2x 分量。

光谱成分简述： 在1倍、2倍和3倍轴旋转频率处包含显著峰值。这些峰值主要出现在径向振动测量中（垂直于轴）。

主要特点： 径向1倍和2倍振动较高具有指示意义。通常可以观察到联轴器两侧径向振动测量值之间存在180°的相位差，这与纯粹的不平衡量有所区别。

角度错位（斜轴）

光谱描述： 频谱显示轴转速谐波较强，尤其突出的是2倍速转速分量，此外还有1倍速的转速分量。在1倍速、2倍速（通常是3倍速）转速下出现振动，轴向（沿轴）振动较为明显。

光谱成分简述： 在1倍和2倍（有时是3倍）运行速度时出现明显的峰值。2倍的分量通常与1倍的分量一样大，甚至更大。这些频率在轴向振动频谱（沿机器轴线）中很明显。

主要特点： 二次谐波（2x）振幅相对较高，与1x振幅相比，并伴有强烈的轴向振动。联轴器两侧的轴向测量值相位差180°，这是角度错位的标志。

该怎么办： 此时动平衡不起作用。请停止设备，并使用专用工具进行轴对中。

3.3. 机械松动：机器发出“咔哒”声

身体原因： 这种缺陷与结构连接刚度损失有关：螺栓松动、地基裂缝、轴承座间隙增大。由于间隙的存在，会产生冲击，形成特征性的振动模式。

机械松动（部件松动）

说明 转速频谱成分丰富，出现大量1倍的整数倍（从1倍到高阶，例如~10倍），且振幅较大。在某些情况下，还可能出现次谐波频率（例如0.5倍）。

光谱成分： 转速主要由多个频率成分组成（1倍、2倍、3倍……直至约10倍）。有时，由于反复冲击，在1/2倍、3/2倍等转速下也可能出现分数（半整数）频率成分。

主要特点： 频谱中独特的“一系列峰值”——在转速整数倍频率处出现多个均匀分布的峰值。这表明刚度损失或零件组装不当导致反复冲击。存在多个谐波（可能还有半整数次谐波）是一个关键指标。

结构松动（底座/安装松动）

说明 在振动频谱中，基频或两倍旋转频率下的振动通常占主导地位。峰值通常出现在1倍和/或2倍频率处。高次谐波（2倍以上）的振幅通常比这些主谐波小得多。

光谱成分： 主要显示轴转速为 1 倍和 2 倍时的频率成分。其他谐波（3 倍、4 倍等）通常不存在或不显著。1 倍或 2 倍成分可能占主导地位，具体取决于松动类型（例如，每转一次冲击或每转两次冲击）。

主要特点： 相对于频谱的其余部分，在1倍或2倍（或两者）处出现明显的峰值，表明轴承或结构松动。如果机器安装松动，则垂直方向的振动会更强烈。一个或两个低阶主峰，且高阶谐波数量较少，是结构或地基松动的特征。

该怎么办： 需要对设备进行彻底检查。检查所有可触及的紧固螺栓（轴承、外壳）。检查框架和地基是否有裂纹。如果存在内部松动（例如轴承座），则可能需要拆卸设备。

3.4. 滚动轴承缺陷：早期预警

身体原因： 滚动表面（内圈、外圈、滚动体）或保持架上出现的缺陷（凹坑、剥落、磨损）。每当滚动体滚过缺陷处时，都会产生短暂的冲击脉冲。这些冲击脉冲会以每个轴承元件特有的特定频率重复出现。

光谱特征： 轴承缺陷在非同步频率下呈现峰值，即频率不是旋转频率的整数倍（1x）。这些频率（BPFO - 外圈缺陷频率，BPFI - 内圈，BSF - 滚动体，FTF - 保持架）取决于轴承的几何形状和转速。对于初级诊断人员来说，无需计算它们的精确值。关键在于学会在频谱中识别它们的存在。

外圈缺陷

光谱描述： 振动频谱呈现出一系列与外圈缺陷频率及其谐波相对应的峰值。这些峰值通常位于较高频率（不是轴转速的整数倍），并指示滚动体每次经过外圈缺陷时的情况。

光谱成分简述： 外圈滚珠通过频率 (BPFO) 存在多个谐波。通常，对于明显的外圈故障，在频谱中可以观察到 8 到 10 个 BPFO 谐波。这些峰值之间的间距等于 BPFO（由轴承几何形状和转速决定的特征频率）。

主要特点： BPFO 及其连续谐波处出现的一连串清晰的峰值是其特征。多个均匀分布的高频峰值（BPFO、2xBPFO、3xBPFO……）清晰地表明外圈轴承存在缺陷。

内圈缺陷

光谱描述： 内圈故障的频谱在内圈缺陷频率及其谐波处显示出几个显著的峰值。此外，每个故障频率峰值通常伴有间隔为运行速度（1 倍）频率的边带峰值。

光谱成分简述： 包含内圈滚珠通过频率 (BPFI) 的多个谐波，通常约为 8-10 个谐波。其特点是，这些 BPFI 峰值受到 ±1 倍转速 (RPM) 的边带调制——这意味着在每个 BPFI 谐波旁边，都会出现较小的侧峰，这些侧峰与主峰之间的间隔等于轴旋转频率。

主要特点： 明显的迹象是存在带有边带图案的内圈缺陷频率 (BPFI) 谐波。在 BPFI 谐波周围，以轴转速为间隔的边带表明内圈缺陷每转都会加载一次，从而确认问题出在内圈而非外圈。

滚动体缺陷（球/滚子）

光谱描述： 滚动元件（球或滚子）缺陷会导致以滚动元件旋转频率及其谐波频率振动。频谱将显示一系列峰值，这些峰值并非轴转速的整数倍，而是球/滚子旋转频率 (BSF) 的倍数。其中一个谐波峰值通常比其他谐波峰值大得多，这反映了有多少滚动元件受损。

光谱成分简述： 峰值出现在滚动元件缺陷频率 (BSF) 及其谐波处。例如，BSF、2xBSF、3xBSF 等。值得注意的是，这些峰值的振幅模式可以指示受损元件的数量——例如，如果二次谐波最大，则可能表明两个滚珠/滚子出现剥落。通常，滚道故障频率下也会出现一些振动，因为滚动元件损坏通常也会导致滚道损坏。

主要特点： 如果出现一系列以BSF（轴承元件自旋频率）而非轴旋转频率为间隔的峰值，则表明滚动元件存在缺陷。BSF的N次谐波振幅特别高通常意味着N个元件受损（例如，非常高的2xBSF峰值可能表示两个滚珠存在缺陷）。

保持架缺陷（轴承保持架/FTF）

光谱描述： 滚动轴承中的保持架（隔板）缺陷会导致保持架旋转频率（即基频 (FTF)）及其谐波产生振动。这些频率通常是亚同步的（低于轴转速）。频谱会在 FTF、2xFTF、3xFTF 等频率处出现峰值，并且通常会由于调制而与其他轴承频率产生一些相互作用。

光谱成分简述： 低频峰值对应于保持架的旋转频率 (FTF) 及其整数倍。例如，如果 FTF ≈ 0.4 倍轴速，则可能会在 ~0.4 倍、~0.8 倍、~1.2 倍等处看到峰值。在许多情况下，保持架缺陷与滚道缺陷共存，因此 FTF 可能会调制滚道缺陷信号，产生和/差频率（滚道频率周围的边带）。

主要特点： 一个或多个与轴承保持架转速 (FTF) 一致的次谐波峰值（低于 1 倍）表明保持架存在问题。这通常与其他轴承故障迹象同时出现。关键特征是频谱中存在 FTF 及其谐波，除非保持架出现故障，否则这种情况并不常见。

该怎么办： 轴承频率的出现是一个警示信号。必须加强对该装置的监控，检查润滑状况，并尽早开始计划更换轴承。

3.5. 齿轮故障

齿轮偏心/轴弯曲

光谱描述： 该故障导致齿轮啮合振动发生调制。在频谱中，齿轮啮合频率 (GMF) 峰值被以齿轮轴转速（1 倍齿轮转速）为间隔的边带峰值所包围。通常，由于偏心的不平衡效应，齿轮自身的 1 倍转速振动也会升高。

光谱成分简述： 齿轮啮合频率及其低次谐波（例如，1x、2x、3x GMF）处的振幅显著增加。GMF 周围（有时在其谐波周围）出现清晰的边带，其间隔等于受影响齿轮转速的 1 倍。这些边带的存在表明齿轮旋转对啮合频率的振幅进行了调制。

主要特点： 齿轮啮合频率在1倍齿轮频率下出现明显的边带是其特征。这种边带模式（峰值在GMF附近按运转速度等距分布）强烈表明齿轮偏心或齿轮轴弯曲。此外，齿轮的基波（1倍）振动可能高于正常值。

齿轮齿磨损或损坏

光谱描述： 齿轮齿故障（例如磨损或断裂）会导致齿轮啮合频率及其谐波的振动增强。频谱通常显示多个高振幅的GMF峰值（1xGMF、2xGMF等）。此外，在这些GMF峰值周围还会出现许多边带频率，这些边带频率以轴旋转频率为间隔。在某些情况下，还可以观察到带有边带的齿轮固有频率（共振）的激励。

光谱成分简述： 齿轮啮合频率（齿啮合频率）及其谐波（例如，2xGMF）处峰值升高。在每个主要的GMF谐波周围，都有间隔1倍转速的边带峰值。1x、2x、3x GMF分量周围的边带数量和大小往往会随着齿损伤的严重程度而增加。在严重情况下，可能会出现与齿轮共振频率相对应的额外峰值（具有其自身的边带）。

主要特点： 多个高振幅齿轮啮合频率谐波伴随密集的边带图案是其特征。这表明由于磨损或断齿导致齿面啮合不规则。严重磨损或损坏的齿轮会在啮合频率峰值周围出现大量边带（间隔为1倍齿轮转速），这与健康齿轮（后者在GMF处具有更清晰的频谱）相区别。

该怎么办： 与齿轮系相关的频率的出现需要更加密切的关注。建议检查变速箱油中是否存在金属颗粒，并安排对变速箱进行检查，以评估齿轮的磨损或损坏情况。

重要的是要理解，在实际工况下，机器很少只出现单一故障。通常情况下，故障频谱是多种缺陷信号的组合，例如不平衡和错位。这可能会让初级诊断员感到困惑。在这种情况下，适用一个简单的规则：首先解决与最大振幅峰值对应的问题。通常，一个严重的故障（例如严重的错位）会导致次要问题，例如轴承磨损加剧或紧固件松动。通过消除根本原因，可以显著减少次要缺陷的出现。

第四部分：实用建议和后续步骤

掌握了频谱解读的基础知识后，您已经迈出了第一步，也是最重要的一步。现在，您需要将这些知识融入到您的日常维护实践中。本节将重点介绍如何从一次性测量过渡到系统性测量，以及如何利用获取的数据做出明智的决策。

4.1. 从单一测量到监测：趋势的力量

单个频谱只是机器在特定时刻状态的“快照”。它本身可能包含大量信息，但只有与之前的测量结果进行比较才能揭示其真实值。这个过程称为状态监测或趋势分析。

其原理非常简单：不是通过绝对振动值（“好”或“坏”）来判断机器的状况，而是追踪这些值随时间的变化。振幅在特定频率下缓慢、逐渐增加表示系统性磨损，而突然跳跃则是警报信号，表明缺陷正在快速发展。

实用提示：

• 创建基线光谱： 对新的、新维修的或已知良好的设备进行全面测量。将这些数据（光谱和数值）保存在Balanset-1A程序档案中。这是这台设备的“健康基准”。
• 建立周期性： 确定控制测量的频率。对于至关重要的设备，可以每两周一次；对于辅助设备，可以每月或每季度一次。
• 确保可重复性： 每次都在相同的点、相同的方向进行测量，并且如果可能的话，在相同的机器运行条件下（负载、温度）进行测量。
• 比较和分析： 每次测量后，将获得的频谱与基线和之前的频谱进行比较。不仅要注意新峰值的出现，还要注意现有峰值振幅的增加。任何峰值振幅的急剧增加（例如，与上次测量值相比增加一倍）都是缺陷正在形成的可靠信号，即使绝对振动值仍在 ISO 标准的可接受范围内。

4.2 何时需要平衡，何时需要寻找其他原因？

诊断的最终目标不仅仅是发现缺陷，而是对必要的措施做出正确的决策。基于频谱分析，可以构建一种简单有效的决策算法。

基于频谱分析的动作算法：

1. 使用 Balanset-1A 获得高质量光谱，最好在“图表”模式（F8）下，通过在径向和轴向进行测量。
2. 确定振幅最大的峰值。它表明应该首先解决的主要问题。
3. 根据此峰值的频率判断故障类型：
   • 如果 1x 峰占主导地位： 最可能的原因是不平衡。
     行动： 使用 Balanset-1A 设备的功能执行动态平衡程序。
   • 如果 2x 峰占主导地位（特别是在轴向较高时）： 最可能的原因是轴未对准。
     行动： 平衡无效。需要停止设备并进行轴对中。
   • 如果观察到许多谐波（1x、2x、3x、...）的“森林”： 最可能的原因是机械松动。
     行动： 进行目视检查。检查并拧紧所有安装螺栓。检查框架和地基是否有裂纹。
   • 如果非同步峰值在中频或高频范围内占主导地位： 最可能的原因是滚动轴承缺陷。
     行动： 检查轴承单元的润滑情况。开始规划轴承更换。增加该单元的监控频率，以跟踪缺陷发展速度。
   • 如果带有边带的齿轮啮合频率（GMF）占主导地位： 最可能的原因是齿轮缺陷。
     行动： 检查变速箱油的状况。安排变速箱检查，评估齿轮的磨损或损坏情况。

这个简单的算法允许从抽象分析过渡到具体的、有针对性的维护行动，这是所有诊断工作的最终目标。

结论

Balanset-1A 设备最初设计为专用平衡工具，但其潜力远超预期。它能够获取并显示振动频谱，使其成为一款功能强大的入门级振动分析仪。本文旨在帮助您了解该设备手册中所述的操作功能以及解读振动分析数据所需的基础知识。

掌握基本的频谱分析技能不仅仅是学习理论，更需要掌握一个能够提升工作效率的实用工具。了解各种故障（例如不平衡、错位、松动和轴承缺陷）如何在振动频谱上以独特的“指纹”形式呈现，让您无需拆卸即可了解正在运行的机器内部情况。

本指南的要点：

• 振动就是信息。 光谱中的每个峰都携带有关机制中发生的特定过程的信息。
• FFT 是您的翻译。 快速傅里叶变换将复杂而混乱的振动语言转换成简单易懂的频率和振幅语言。
• 诊断就是模式识别。 通过学习识别主要缺陷的特征光谱模式，您可以快速准确地确定振动增加的根本原因。
• 趋势比绝对值更重要。 定期监测并将当前数据与基线数据进行比较是预测方法的基础，从而可以尽早发现问题。

成为一名自信且称职的振动分析师需要时间和实践。不要害怕尝试，从各种设备收集数据，并创建您自己的“健康频谱”和“疾病频谱”库。本指南为您提供了地图和指南针。使用 Balanset-1A 不仅可以通过平衡来“治疗”症状，还可以进行准确的“诊断”。这种方法将显著提高设备的可靠性，减少紧急停机次数，并将维护水平提升到一个新的水平。