在所有的非破壞性分析檢測訊號（電壓、電流、溫度、壓力等）中，能提供最豐富的訊號的就是振動訊號。 如前一單元所言，一個完整的預知保養(yǎng)系統(tǒng)必須涵蓋所有訊號分析檢測技術，然而，不可諱言的，振動分析檢測技術始終是預知保養(yǎng)系統(tǒng)之根本。何謂振動？　　振動是一物體相對于某一個參考點的往復式移動。 以彈簧懸吊一個重量為m的物體為例，當物體被拉下再釋放后，倘若忽略所有摩擦、空氣阻力，則彈簧會以其原來的平衡點為基準，上下來回不停的移動，此種模式的振動亦稱簡諧振動。振動訊號圖　　任何振動訊號都是由不同的振幅、頻率及相位三大要素所組成，從事振動分析的前提為：三大要素對機械設備而言，都代表著不同的意義。 Ø振幅大小代表設備運轉(zhuǎn)異常狀況之嚴重性 Ø頻率分布代表設備損壞或振動來源之所在 Ø相位差異代表設備運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生之振動模式 時間波形（Time Waveform）　　時間波形是以振幅對時間為坐標的方式來表現(xiàn)振動訊號，時間波形對于初學者分析較為困難，從時間波形中最容易得到的訊息是有無沖擊現(xiàn)象，這是判斷軸承及齒輪等是否損壞很寶貴的訊息。 頻譜（Spectrum）　　由于時間波形大都呈現(xiàn)相當復雜的訊號，為使振動訊號變成較易診斷的訊號，一般會將時間波形訊號經(jīng)過快速傅利葉轉(zhuǎn)換（FFT），形成頻譜。 頻譜是以振幅對頻率為坐標的方式來表現(xiàn)振動訊號，振動訊號經(jīng)過FFT轉(zhuǎn)換之后，從設備上所量測到的各種不同頻率已被區(qū)隔開來，而且各個頻率都有不同的振幅值，如此我們已經(jīng)掌握了振動訊號三大要素中的其中兩項。從這兩項訊息中，即可大略判斷設備的問題根源及其嚴重程度。 振動訊號量測技巧簡述　　以下三點都與所搜集的量測訊號息息相關，三者之任何一項未審慎考量運用時，都會使分析結(jié)果準確度降低，甚至量測所得資料毫無意義。1.量測工具之選用： 單（雙或多）頻分析儀、傳感器（Sensor）、探頭（探棒或磁性座）、相位讀取計等。加速度傳感器（加速規(guī)）性能 ．可用頻率范圍較廣 ．質(zhì)輕、尺寸小 ．可耐高溫 ．可靠性、穩(wěn)定性佳 ．輸出為低位準，高阻抗信號，需接信號放大器 ．敏感于安裝方式及安裝扭力等•振動傳感器的靈敏度具有方向性，其中最靈敏的位置在傳感器的中心線上。 •使用磁性座或探棒均必須固定鎖緊。 •不管是否使用磁性座、探棒或直接量測，均必須將傳感器垂直緊緊附著于被測面上量測。 •每個軸承都必須量測其垂直、水平及軸向。 2.量測參數(shù)之設定： 頻率范圍、分辨率、取樣、平均化模式、積分方式等。3.量測位置之決定： 是否靠近軸承位置、垂直（水平、軸向）量測是否正確、探頭及連接現(xiàn)是否搖晃等。 一般轉(zhuǎn)動機械振動分析診斷（頻譜分析）　　使用振動分析技術診斷機械問題時，必須盡可能搜集掌握所有可以得到的信息，其中包括： 1.機械設備設計資料：工作轉(zhuǎn)速、臨界轉(zhuǎn)速、軸承型號、設備型式、聯(lián)軸器型式、葉輪葉片數(shù)、齒輪齒數(shù)、皮帶輪直徑、皮帶輪中心距、電源頻率、管路設計等。 2.現(xiàn)場感官檢視記錄：基礎、基座、固定螺絲、管路、軸承潤滑、軸承溫度、異音噪音、異常傳動等狀況。 3.損壞維修歷史記錄：各種保養(yǎng)周期、損壞原因、損壞情形、更換零組件、各種校正記錄等。 4.其它檢測分析記錄：溫度趨勢、振動值趨勢、表壓、電壓、電流等。5.各種振動分析訊號：頻譜、時間波形、相位分析、共振分析、模態(tài)分析等。所有分析訊號需考量儀器功能、設備特性、振動訊號本身，決定擷取該項訊號之必要性。基礎振動頻譜分析說明 以下將針對最常見機械問題所呈現(xiàn)的頻譜加以說明，作為基礎振動頻譜分析之概念，惟于實際從事設備振動分析診斷時，應充分掌握前述之各種信息，靈活運用振動原理及量測技巧，方能有效掌控設備真正問題及其嚴重性，切忌以套用簡易頻譜分析診斷法則，而給予設備錯誤診斷，切記一個錯誤的診斷除會增加保養(yǎng)成本外，亦會快速導致機械維修人員對振動分析技術喪失信心。從事振動分析診斷者，應本振動分析第一法則： 「知之為知之，不知為不知，是知也?！巩敯l(fā)現(xiàn)無法確認的問題時，適時請教振動分析專家，可避免錯誤診斷，亦可提升自己的診斷技術。 1.平衡不良狀況診斷 •當轉(zhuǎn)動件慣性軸心線與轉(zhuǎn)動軸心線不在同一直線上時，此轉(zhuǎn)動件即為平衡不良 •造成轉(zhuǎn)動件不平衡的原因 –轉(zhuǎn)動件本身形狀不對稱 –加工制造上的公差 –組裝安裝不當 –轉(zhuǎn)動件于運轉(zhuǎn)時變形 –轉(zhuǎn)動件破損磨耗 –轉(zhuǎn)動件附著異物 平衡不良頻譜特性•振動頻譜主要發(fā)生于一倍轉(zhuǎn)速 •振動方向通常都發(fā)生于徑向 •軸向振幅很小，遠小于徑向之1/3 •不論在徑向或軸向， 2倍、3倍、4倍頻之振動，幾乎沒有 2.對心不良狀況診斷 •所謂對心不良是指聯(lián)結(jié)在一起的兩臺設備的運轉(zhuǎn)中心線不在同一直線上 •對心不良的征狀–軸承、軸封、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)軸提早損壞。 –軸承位置有高溫甚至大量排出潤滑油等現(xiàn)象。 –基礎樁螺絲有松脫現(xiàn)象。 –聯(lián)軸器間隙過大或破損。 –聯(lián)軸器有高溫現(xiàn)象且橡塑料聯(lián)軸器會有粉末排出。 –馬達運轉(zhuǎn)電流偏高。 –軸承損壞在軌道上有180度與內(nèi)外對稱磨損現(xiàn)象。對心不良頻譜特性•振動頻率主要發(fā)生于1倍、 2倍或3倍轉(zhuǎn)速上 •因大部份之不對心乃混合式不對心（角度式+平行式） ，故振動方向同時來自于徑向和軸向3.軸彎曲狀況診斷 •軸中心處的彎曲會造成1倍轉(zhuǎn)速頻率之振動，振動方向主要發(fā)生于軸向 •靠近聯(lián)軸器的彎曲會造成2倍轉(zhuǎn)速頻率之振動，振動方向亦發(fā)生于軸向 4.機械松動狀況診斷 松動造成的原因大致可分為兩種•外松動 –結(jié)構(gòu)、底板、基礎松動或螺栓松脫•內(nèi)松動 –兩配合組件之松動如軸與軸承內(nèi)圈、軸承蓋與軸承外圈、軸與葉片等配合不當 –振動發(fā)生于1× 、 2× 、 3×……7× 、 8×或更高之轉(zhuǎn)速頻率，徑向和軸向都明顯 5.滾動軸承損壞狀況診斷 軸承滾動件損壞頻率（Ball Spin Frequency ，BSF）： BSF= 1/2 × RPM × Pd/Bd × （1 – （Bd / Pd × cos ψ）2 ）軸承內(nèi)環(huán)軌道損壞頻率（Ball Pass Frequency Inner Race ，BPFI）： BPFI= 1/2 × RPM × N × （1 – Bd / Pd × cos ψ）軸承外環(huán)軌道損壞頻率（Ball Pass Frequency Outer Race ，BPFO）： BPFO= 1/2 × RPM × N × （1 + Bd / Pd × cos ψ）軸承保持器損壞頻率（Fundamental Train Frequency ，F(xiàn)TF）： FTF= 1/2 × RPM × （1 × Bd / Pd × cos ）　其中 RPM : 軸之轉(zhuǎn)速－N : 軸承滾動體之數(shù)目　　　　　　　　　　　 Pd : 軸承節(jié)徑　　　　　　　　　　　Bd : 軸承滾動體直徑　　　　　　　　　　　ψ : 滾動體之接觸角•BPFI通常為轉(zhuǎn)速×N ×60% •BPFO通常為轉(zhuǎn)速×N ×40% •FTF通常為轉(zhuǎn)速×0.4～0.6 •BSF通常為轉(zhuǎn)速之2～4倍 •軸承組件損壞大部份均會產(chǎn)生HARMONIC并伴隨著轉(zhuǎn)速之旁波 •標準之組件損壞順序為BPFO®BPFI ®BSF ®FTF6．轉(zhuǎn)軸磨擦狀況診斷•當旋轉(zhuǎn)件與固定件磨擦時，其頻譜與松動相似． •通常會激發(fā)轉(zhuǎn)速的整數(shù)分數(shù)的次簡諧振動頻率（1/2，1/3，1/4……） 7．葉片狀況診斷•葉片頻率（BPF） =葉片數(shù)＊轉(zhuǎn)速，此為泵浦,風車和壓縮機的固有頻率 •但若設計不當,擴散片磨損,管路陡彎,擾流阻礙或轉(zhuǎn)軸偏心，皆會引起高BPF 8．擾流狀況診斷•當空氣在進出風車，壓力或速度產(chǎn)生突然之變化時，會引起擾流現(xiàn)象． •擾流通常會產(chǎn)生隨機，低頻的振動，范圍約在 1～30 Hz間． 9．孔蝕狀況診斷•當泵浦入口壓力不足時，易產(chǎn)生孔蝕（氣穴）現(xiàn)象 •孔蝕通常會產(chǎn)生隨機，高頻且寬頻域的振動，會對泵浦內(nèi)部機件造成腐蝕． 10．齒輪狀況診斷•齒輪嚙合頻率（GMF）=齒數(shù)＊轉(zhuǎn)速 •GMF為齒輪機構(gòu)固有之頻率，其大小代表負荷之多寡，而非磨耗． 11．齒磨耗，偏心或兩軸不平行•齒輪自然頻率會被激發(fā)出來f n •GMF會變大，并伴隨著磨耗齒輪轉(zhuǎn)速之旁波（side band） •磨耗增加，旁波亦會增多加大． •偏心或兩軸不平行時，會有2倍GMF出現(xiàn) 12．皮帶傳動問題診斷•皮帶頻率=3.124＊皮帶輪直徑＊轉(zhuǎn)速/皮帶長度 •皮帶發(fā)生磨破，松動，或配合錯誤，常會引發(fā)1＊,2＊,3＊,4＊的皮帶頻率 13．皮帶或皮帶輪不對心問題診斷•皮帶輪不對心時，會在1＊轉(zhuǎn)速顯現(xiàn)高振動 •軸向尤其明顯 •被傳動件之轉(zhuǎn)速頻率會發(fā)現(xiàn)在傳動件頻譜上 14．皮帶輪偏心問題診斷•和不平衡問題一樣，振幅主要發(fā)生于徑向之一倍頻． 15．馬達定子問題診斷•定子偏心會產(chǎn)生氣隙不均而引起振動 •氣隙不均會產(chǎn)生局部發(fā)熱而使馬達軸彎曲，故振動會隨操作時間而變大 •會在2倍線頻率（120 Hz）產(chǎn)生高振動 16．馬達轉(zhuǎn)子偏心問題診斷•轉(zhuǎn)子偏心會產(chǎn)生2倍線頻率，并伴隨著極通頻率（FP=P＊遲滯頻率） •FP會在低頻區(qū)出現(xiàn)（約0.3～2.0 Hz） 17．轉(zhuǎn)子棒松動問題診斷•轉(zhuǎn)子棒通過頻率（RBPF）=轉(zhuǎn)子棒數(shù)＊轉(zhuǎn)速 •轉(zhuǎn)子棒松動時會產(chǎn)生RBPF及2＊RBPF，并伴隨著 2＊FL（120 Hz）之旁波 18．相位問題診斷•聯(lián)接器的松動或損壞會產(chǎn)生相位問題 •會引發(fā)2倍線頻率之大振動 •并伴隨著1/3 FL（20 Hz）的旁波 19．同步馬達問題診斷•線通頻率（CPF）=定子線圈數(shù)＊轉(zhuǎn)速 •定子線圈松動時，會產(chǎn)生CPF高振動 •并伴隨著轉(zhuǎn)速之旁波 20．直流馬達問題診斷•磁場繞組破損，不良的SCR，聯(lián)接器松動會產(chǎn)生6倍線頻率（360 Hz）之高振動