本文闡述了振動(dòng)相位的概念和測(cè)量方法，提出了振動(dòng)矢量的概念，并結(jié)合基于振動(dòng)故障案例進(jìn)行了矢量監(jiān)測(cè)分析，和基于振動(dòng)相位的動(dòng)平衡配重一次加重法，指出了振動(dòng)相位對(duì)于振動(dòng)分析的重要性。 

引言 
振動(dòng)直接影響到風(fēng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞等惡性事故的發(fā)生。在對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，廠方大都只重視振動(dòng)的幅值，即以振動(dòng)的大小作為振動(dòng)監(jiān)測(cè)、分析和狀態(tài)檢測(cè)的依據(jù)。這種方法雖然在多數(shù)情況下有效，但在一些特殊情況下，卻會(huì)掩蓋振動(dòng)現(xiàn)象，造成技術(shù)人員的誤解。隨著現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，振動(dòng)相位的測(cè)量技術(shù)已越來(lái)越可靠。技術(shù)人員通過(guò)振動(dòng)相位測(cè)量，對(duì)振動(dòng)問題的認(rèn)識(shí)將會(huì)大大加深。本文結(jié)合筆者處理過(guò)的幾臺(tái)風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障，介紹了基于振動(dòng)幅值和相位的矢量監(jiān)測(cè)模型以及相位在振動(dòng)分析中的重要性。 

相位的概念和測(cè)量方法 
在旋轉(zhuǎn)軸上開一缺口，用渦流傳感器對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)軸，當(dāng)軸上缺口轉(zhuǎn)到渦流傳感器處時(shí)，渦流傳感器便會(huì)產(chǎn)生脈沖輸出。同時(shí)用振動(dòng)傳感器測(cè)量軸的振動(dòng)，得到相應(yīng)的軸振信號(hào)，比較軸振信號(hào)與脈沖信號(hào)，求出脈沖到其后振動(dòng)信號(hào)最大點(diǎn)之間的角度差，即以此為相位。鍵相脈沖的產(chǎn)生也可以通過(guò)在轉(zhuǎn)軸上刷黑漆和貼反光帶，利用光電傳感器光電效應(yīng)的方法來(lái)獲取。 

振動(dòng)矢量的概念 
振動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)，廠方大都只重視振動(dòng)的大小。當(dāng)振動(dòng)超過(guò)設(shè)定閾值后，就開始報(bào)警或自動(dòng)停機(jī)。這種方法實(shí)際上是把振動(dòng)問題簡(jiǎn)單化，也就是把振動(dòng)量作為一個(gè)標(biāo)量來(lái)看待。有了相位后，對(duì)振動(dòng)問題的認(rèn)識(shí)除了大小外還有角度。此時(shí)振動(dòng)就可以用如圖2所示的“靶圖”來(lái)表示。振動(dòng)問題由此而成為一個(gè)矢量概念。在透平機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)中，已有一些國(guó)家采用聯(lián)合振動(dòng)幅值和角度的矢量模型對(duì)機(jī)組進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這種方法是以某一區(qū)域作為安全區(qū)，一旦振動(dòng)矢量點(diǎn)落到安全區(qū)外，機(jī)組便會(huì)報(bào)警或采取保護(hù)動(dòng)作。 

基于振動(dòng)矢量的風(fēng)機(jī)振動(dòng)分析案例 
某臺(tái)軸流壓縮機(jī)大修后開機(jī)，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)振動(dòng)較大。該機(jī)振動(dòng)經(jīng)常在50～70μm之間變化。考慮到振動(dòng)變化幅度在20μm左右，而振動(dòng)的基數(shù)為50μm，明顯偏大，起初簡(jiǎn)單地認(rèn)為該機(jī)振動(dòng)只是一平衡問題。但當(dāng)?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)情況完全不同。機(jī)組開機(jī)?h內(nèi)的振動(dòng)變化可以簡(jiǎn)單地表示為60∠90°→50∠180°→70∠260°。雖然振動(dòng)振幅的變化在50～70μm之間，變化幅度不大，但考慮了相位后，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)變化幅度很大，達(dá)到了130μm左右。如此大的變化幅度肯定不僅僅是不平衡故障引起的。打開機(jī)組檢查發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子兩端氣封摩擦很嚴(yán)重，轉(zhuǎn)子表面局部磨得發(fā)藍(lán)。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子在氣缸里傾斜，調(diào)整轉(zhuǎn)子與氣缸的同心度后，再次開機(jī)，振動(dòng)平穩(wěn)，通過(guò)一次動(dòng)平衡試驗(yàn)，使運(yùn)行達(dá)到穩(wěn)定。 

基于振動(dòng)矢量的動(dòng)平衡一次加重法 
目前，很多企業(yè)風(fēng)機(jī)動(dòng)平衡工作仍然采用傳統(tǒng)的三點(diǎn)法。這種方法只需根據(jù)振動(dòng)幅值，通過(guò)在轉(zhuǎn)子圓周上3個(gè)方位試加重的方法來(lái)確定動(dòng)平衡配重。這種方法雖然看起來(lái)簡(jiǎn)單，但是機(jī)組需要反復(fù)啟停多次，不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且動(dòng)平衡精度也不是很高。 

有了相位后，可以由振動(dòng)相位推算出不平衡所在角度。以圖3所示傳感器布置為例進(jìn)行分析。相位反映的是振動(dòng)信號(hào)高點(diǎn)滯后于鍵相信號(hào)之間的角度，因此，由振動(dòng)傳感器逆轉(zhuǎn)一個(gè)相位角，即可找到振動(dòng)高點(diǎn)P。由振動(dòng)理論可知，不平衡力總是超前振動(dòng)高點(diǎn)一個(gè)滯后角 ，因此由高點(diǎn)P順轉(zhuǎn)一個(gè)滯后角，即可找到不平衡所在位置Q。不平衡所在位置的對(duì)面T就是應(yīng)該加平衡配重的位置。假設(shè)振動(dòng)相位45°，取滯后角90°，實(shí)際加重位置即為由轉(zhuǎn)軸上鍵相標(biāo)記逆轉(zhuǎn)225°處。采用這種方法，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡一次成功的準(zhǔn)確率可達(dá)70％以上，大大減少了開機(jī)次數(shù)和工作強(qiáng)度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，動(dòng)平衡試驗(yàn)時(shí)，試加重的角度比試加重的大小要重要得多，而試加重的角度直接取決于振動(dòng)相位角。試加重角度正確，加重前后振動(dòng)則會(huì)有明顯變化，其后的動(dòng)平衡過(guò)程也會(huì)開展得很順利。 

結(jié)論 
相位是振動(dòng)分析中一個(gè)非常重要的參數(shù)。有了相位后，人們對(duì)振動(dòng)問題的認(rèn)識(shí)從標(biāo)量發(fā)展到矢量。聯(lián)合振動(dòng)幅值和相位的振動(dòng)矢量監(jiān)測(cè)法會(huì)更全面、更早地監(jiān)測(cè)振動(dòng)故障的發(fā)生與發(fā)展過(guò)程，以加深對(duì)振動(dòng)問題的認(rèn)識(shí)。有了相位后，技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不平衡故障的一次加重，可大大減少動(dòng)平衡工作的工作量，同時(shí)也能大大提高動(dòng)平衡精度。

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