大家好，今天我们将深入探讨一个在机器故障诊断中至关重要但常被忽视的工具——振动相位分析。这篇文章将带你了解相位分析的基本概念、应用场景以及如何利用它来识别和解决机器问题。

振动分析并不是一个一成不变的、千篇一律的过程，原因有很多，比如：机器通常会有多个导致振动的故障；许多故障类型具有相似的频率模式；测量到的一些振动是机器中其他问题的结果。

有时，需要更深入的研究才能找到机器振动问题的根本原因.其中一个最强大的，但往往被忽视的诊断工具就是振动相位分析。

1、什么是相位   

相位研究仅仅是在一台机器上进行的相位测量的集 合，通过评估来揭示测量点之间相对运动的信息。相位与振幅无关。也就是说，每个信号可能有不同的幅度，但仍然要评估特定的相位特性。

在图1中，A机和B机的正弦波（振动）并没有同时达到正峰值（即当A机达到峰值的顶部时，B机处于峰值的底部）。这表明他们“不合拍”

图1:不同相

在图2中，机器A和B的正弦波（振动）同时达到正峰值——这表明它们是“同相”的。    

2、绝对相位与相对相位  

在振动分析中，相位可以用绝对参考或相对参考来测量。大多数单通道振动分析仪可以测量信号的绝对相位，相对于绝对参考，如转速表脉冲。它是在轴转动频率或轴转速的任何整数倍（即同步频率）下测量的。基本上，分析仪计算每个测量点转速表触发和下一个正波形峰值振动之间的时间。然后将时间间隔转换为度数并显示为绝对相位（图3）

相对相位采用两个测量点。所述第一信道指定为参考点，所述第二信道指定为响应点。测量两者之间的相对相位差    

分析人员可以选择任意两个点来应用两个（相同类型的）传感器测量相位。相对相位是在特定频率下每个波形的最大峰值之间的时间差，转换成度数（图4）。相对相位不需要转速表，因此可以在任何频率下测量相位。通常情况下，绝对相位是不必要的，因为许多诊断，如识别松足或软足，是通过分析相对相位来做出的。

跨通道相位是一种相对相位的测量。它需要双通道分析仪/数据采集器（并非所有双通道数据采集器都具有此功能。

为了测量跨通道相位，一个传感器作为固定参考，放置在机器上的某个地方-通常在轴承座上。响应传感器可以是放置在第二位置。如果要进行大量相位测量，例如在构建操作偏转形状（ODS）时，则响应传感器依次移动到所有其他测试点

在每一个测试点,分析仪比较来自固定和流动传感器的两个信号。当跨通道相位数据与幅频测量相结合时，可以更容易地诊断转子错位、松动和弯曲等问题。

3、何时使用相位分析  

当振动源不明确或需要确认可疑的振动源时，应对机器问题进行相位分析。相位测量可以包括仅在机器轴承上测量的点，也可以包括从基础到轴承的整个机器上的点。    

相位可以显著帮助分析振动的情况包括松动/弯曲/扭曲、不对中、软脚、弯曲的轴、翘起的轴承、共振和不平衡。

振幅、频率和相位信息是任何基于可靠性的维护计划的关键组成部分。相位信息的缺乏不仅会抑制分析人员诊断机器问题的能力，而且还会导致错误的诊断。理解相位以及如何解释相位是成为一名更好的分析师的重要一步。下面是利用相位识别机器问题的几个例子，了解相位的基础知识，或者简单地说，了解物体如何相对运动。

4、了解物体如何相对运动

软脚

当机器的所有支脚并非平放在支撑底座上时，就会出现软脚。如，扭曲、弯曲或扭曲的框架或底板；地基不均匀或受损；扭曲、弯曲、凹凸或损坏的地脚；一只脚下面有太多垫片；弯曲或变形的垫片；地脚底下的污物或碎片等。

这些是现场遇到的非常常见的问题，简单的相位检查是准确识别状况的完美方法。如下图 所示，当脚正确固定到底座上时，在脚和底座上进行的振动相位测量将彼此同相并一致移动。

相比之下，下图所示的软脚状况表明脚和底座没有一致移动，因为两者没有正确紧固在一起。这导致它们彼此异相移动。这时可以通过简单的相位测量轻松识别的情况。    

不对中

振动分析经常遇到的另一个常见问题是不对中，尤其是联轴器之间的不对中。同样，相位分析是快速准确识别对中的性质和严重程度的“首选”工具。如果耦合处的对准正确，则相位和幅度应基本相同且在可接受的限度内，如下图所示。

相反，如果如下图 所示，联轴器上存在偏移未对准，则径向方向上将出现显着的相移。使用相位分析也可以快速轻松地识别这一点。

在下图所示的角度失准的情况下，相移不是径向方向的，而是轴向方向的。这种类型的不对中 特别值得关注，因为可能会产生很大且非常有害的推力。联轴器的额定值通常可以处理不对中和相关的力，但联轴器相邻一侧的轴承通常不会出现这种情况。    

相位分析是识别这一问题的"关键"指标。在这种情况下,重要的是要记住,你通常会引起180度的相位转移(因为传感器的方向如下所示),这是必须考虑的。

结语

振幅、频率和相位信息是任何基于可靠性的维护计划的关键组成部分。理解相位以及如何解释相位是成为一名更好的分析师的重要一步。希望这篇文章能帮助你更好地理解振动相位分析，并将其应用于实际工作中，提高机器故障诊断的准确性和效率。