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*豐富的訊號的就是振動(dòng)訊號。

如前一單元所言，一個(gè)完整的預知保養系統必須涵蓋所有訊號分析檢測技術(shù)，然而，不可諱言的，振動(dòng)分析檢測技術(shù)始終是預知保養系統之根本。何謂振動(dòng)？　　振動(dòng)是一物體相對于某一個(gè)參考點(diǎn)的往復式移動(dòng)。

以彈簧懸吊一個(gè)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(huì )以其原來(lái)的平衡點(diǎn)為基準，上下來(lái)回不停的移動(dòng)，此種模式的振動(dòng)亦稱(chēng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)。振動(dòng)訊號圖　　任何振動(dòng)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(dòng)分析的前提為：三大要素對機械設備而言，都代表著(zhù)不同的意義。

?振幅大小代表設備運轉異常狀況之嚴重性

?頻率分布代表設備損壞或振動(dòng)來(lái)源之所在

?相位差異代表設備運轉所產(chǎn)生之振動(dòng)模式

時(shí)間波形（TimeWaveform）　　時(shí)間波形是以振幅對時(shí)間為坐標的方式來(lái)表現振動(dòng)訊號，時(shí)間波形對于初學(xué)者分析較為困難，從時(shí)間波形中*容易得到的訊息是有無(wú)沖擊現象，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(shí)間波形大都呈現相當復雜的訊號，為使振動(dòng)訊號變成較易診斷的訊號，一般會(huì )將時(shí)間波形訊號經(jīng)過(guò)快速傅利葉轉換（FFT），形成頻譜。

頻譜是以振幅對頻率為坐標的方式來(lái)表現振動(dòng)訊號，振動(dòng)訊號經(jīng)過(guò)FFT轉換之后，從設備上所量測到的各種不同頻率已被區隔開(kāi)來(lái)，而且各個(gè)頻率都有不同的振幅值，如此我們已經(jīng)掌握了振動(dòng)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(wèn)題根源及其嚴重程度。

振動(dòng)訊號量測技巧簡(jiǎn)述　　以下三點(diǎn)都與所搜集的量測訊號息息相關(guān)，三者之任何一項未審慎考量運用時(shí)，都會(huì )使分析結果準確度降低，甚至量測所得資料毫無(wú)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）性能

．可用頻率范圍較廣

．質(zhì)輕、尺寸小

．可耐高溫

．可靠性、穩定性佳

．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(dòng)傳感器的靈敏度具有方向性，其中*靈敏的位置在傳感器的中心線(xiàn)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(zhù)于被測面上量測。

?每個(gè)軸承都必須量測其垂直、水平及軸向。

2.量測參數之設定：

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、探頭及連接現是否搖晃等。

一般轉動(dòng)機械振動(dòng)分析診斷（頻譜分析）　　使用振動(dòng)分析技術(shù)診斷機械問(wèn)題時(shí)，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：工作轉速、臨界轉速、軸承型號、

設備型式、聯(lián)軸器型式、葉輪葉片數、齒輪齒數、皮

帶輪直徑、皮帶輪中心距、電源頻率、管路設計等。

2.現場(chǎng)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(dòng)等狀況。

3.損壞維修歷史記錄：各種保養周期、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(dòng)值趨勢、表壓、

電壓、電流等。5.各種振動(dòng)分析訊號：頻譜、時(shí)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?jì)x器

功能、設備特性、振動(dòng)訊號本身，決定擷取該項訊

號之必要性?；A振動(dòng)頻譜分析說(shuō)明以下將針對*常見(jiàn)機械問(wèn)題所呈現的頻譜加以說(shuō)明，作為基礎振動(dòng)頻譜分析之概念，惟于實(shí)際從事設備振動(dòng)分析診斷時(shí)，應充分掌握前述之各種信息，靈活運用振動(dòng)原理及量測技巧，方能有效掌控設備真正問(wèn)題及其嚴重性，切忌以套用簡(jiǎn)易頻譜分析診斷法則，而給予設備錯誤診斷，切記一個(gè)錯誤的診斷除會(huì )增加保養成本外，亦會(huì )快速導致機械維修人員對振動(dòng)分析技術(shù)喪失信心。從事振動(dòng)分析診斷者，應本振動(dòng)分析法則：

「知之為知之，不知為不知，是知也?！巩敯l(fā)現無(wú)法確

認的問(wèn)題時(shí)，適時(shí)請教振動(dòng)分析專(zhuān)家，可避免錯誤診斷，

亦可提升自己的診斷技術(shù)。1.平衡**狀況診斷

?當轉動(dòng)件慣性軸心線(xiàn)與轉動(dòng)軸心線(xiàn)不在同一直線(xiàn)上時(shí)，此轉動(dòng)件即為平衡**

?造成轉動(dòng)件不平衡的原因

–轉動(dòng)件本身形狀不對稱(chēng)

–加工制造上的公差

–組裝安裝不當

–轉動(dòng)件于運轉時(shí)變形

–轉動(dòng)件破損磨耗

–轉動(dòng)件附著(zhù)異物 平衡**頻譜特性?振動(dòng)頻譜主要發(fā)生于一倍轉速

?振動(dòng)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(dòng)，幾乎沒(méi)有

2.對心**狀況診斷

?所謂對心**是指聯(lián)結在一起的兩臺設備的運轉中心線(xiàn)不在同一直線(xiàn)上

?對心**的征狀–軸承、軸封、聯(lián)軸器、轉軸提早損壞。

–軸承位置有高溫甚至大量排出潤滑油等現象。

–基礎樁螺絲有松脫現象。

–聯(lián)軸器間隙過(guò)大或破損。

–聯(lián)軸器有高溫現象且橡塑料聯(lián)軸器會(huì )有粉末排出。

–馬達運轉電流偏高。

–軸承損壞在軌道上有180度與內外對稱(chēng)磨損現象。對心**頻譜特性?振動(dòng)頻率主要發(fā)生于1倍、 2倍或3倍轉速上

?因大部份之不對心乃混合式不對心(角度式+平行式) ，故振動(dòng)方向同時(shí)來(lái)自于徑向和軸向3.軸彎曲狀況診斷

?軸中心處的彎曲會(huì )造成1倍轉速頻率之振動(dòng)，振動(dòng)方向主要發(fā)生于軸向

?靠近聯(lián)軸器的彎曲會(huì )造成2倍轉速頻率之振動(dòng)，振動(dòng)方向亦

發(fā)生于軸向

4.機械松動(dòng)狀況診斷

松動(dòng)造成的原因大致可分為兩種?外松動(dòng)

–結構、底板、基礎松動(dòng)或螺栓松脫?內松動(dòng)

–兩配合組件之松動(dòng)如軸與軸承內圈、軸承蓋與軸承外圈、軸與葉片等配合不當

–振動(dòng)發(fā)生于1× 、 2× 、 3×……7× 、 8×或更高之轉速頻率，徑向和軸向都明顯

5.滾動(dòng)軸承損壞狀況診斷

軸承滾動(dòng)件損壞頻率（Ball Spin Frequency ，BSF）：

BSF= 1/2 × RPM × Pd/Bd × (1 – (Bd / Pd × cos ψ)2 )軸承內環(huán)軌道損壞頻率（BallPass 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 PassFrequency Outer Race ，BPFO）：

BPFO= 1/2 × RPM × N × (1 + Bd / Pd × cos ψ)軸承保持器損壞頻率（FundamentalTrain Frequency ，FTF）：

FTF= 1/2 × RPM × (1 × Bd / Pd × cos )　其中 RPM : 軸之轉速－N :軸承滾動(dòng)體之數目　　　　　　　　　　　Pd : 軸承節徑　　　　　　　　　　　Bd : 軸承滾動(dòng)體直徑　　　　　　　　　　　ψ :滾動(dòng)體之接觸角?BPFI通常為轉速×N ×60%

?BPFO通常為轉速×N ×40%

?FTF通常為轉速×0.4~0.6

?BSF通常為轉速之2~4倍

?軸承組件損壞大部份均會(huì )產(chǎn)生HARMONIC并伴隨著(zhù)轉速之旁波

?標準之組件損壞順序為BPFO?BPFI ?BSF ?FTF6．轉軸磨擦狀況診斷?當旋轉件與固定件磨擦時(shí)，其頻譜與松動(dòng)相似．

?通常會(huì )激發(fā)轉速的整數分數的次簡(jiǎn)諧振動(dòng)頻率(1/2，1/3，1/4……)

7．葉片狀況診斷?葉片頻率(BPF) =葉片數*轉速，此為泵浦,風(fēng)車(chē)和壓縮機的固有頻率

?但若設計不當,擴散片磨損,管路陡彎,擾流阻礙或轉軸偏心，皆會(huì )引起高BPF

8．擾流狀況診斷?當空氣在進(jìn)出風(fēng)車(chē)，壓力或速度產(chǎn)生突然之變化時(shí)，會(huì )引起擾流現象．

?擾流通常會(huì )產(chǎn)生隨機，低頻的振動(dòng)，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(shí)，易產(chǎn)生孔蝕（氣穴）現象

?孔蝕通常會(huì )產(chǎn)生隨機，高頻且寬頻域的振動(dòng)，會(huì )對泵浦內部機件造成腐蝕．

10．齒輪狀況診斷?齒輪嚙合頻率（GMF)=齒數*轉速

?GMF為齒輪機構固有之頻率，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(huì )被激發(fā)出來(lái)f n

?GMF會(huì )變大，并伴隨著(zhù)磨耗齒輪轉速之旁波（side band)

?磨耗增加，旁波亦會(huì )增多加大．

?偏心或兩軸不平行時(shí)，會(huì )有2倍GMF出現

12．皮帶傳動(dòng)問(wèn)題診斷?皮帶頻率=3.124*皮帶輪直徑*轉速/皮帶長(cháng)度

?皮帶發(fā)生磨破，松動(dòng)，或配合錯誤，常會(huì )引發(fā)1*,2*,3*,4*的皮帶頻率

13．皮帶或皮帶輪不對心問(wèn)題診斷?皮帶輪不對心時(shí)，會(huì )在1*轉速顯現高振動(dòng)

?軸向尤其明顯

?被傳動(dòng)件之轉速頻率會(huì )發(fā)現在傳動(dòng)件頻譜上

14．皮帶輪偏心問(wèn)題診斷?和不平衡問(wèn)題一樣，振幅主要發(fā)生于徑向之一倍頻．

15．馬達定子問(wèn)題診斷?定子偏心會(huì )產(chǎn)生氣隙不均而引起振動(dòng)

?氣隙不均會(huì )產(chǎn)生局部發(fā)熱而使馬達軸彎曲，故振動(dòng)會(huì )隨操作時(shí)間而變大

?會(huì )在2倍線(xiàn)頻率(120 Hz)產(chǎn)生高振動(dòng)

16．馬達轉子偏心問(wèn)題診斷?轉子偏心會(huì )產(chǎn)生2倍線(xiàn)頻率，并伴隨著(zhù)極通頻率（FP=P*遲滯頻率）

?FP會(huì )在低頻區出現（約0.3~2.0 Hz）

17．轉子棒松動(dòng)問(wèn)題診斷?轉子棒通過(guò)頻率(RBPF)=轉子棒數*轉速

?轉子棒松動(dòng)時(shí)會(huì )產(chǎn)生RBPF及2*RBPF，并伴隨著(zhù) 2*FL(120Hz)之旁波18．相位問(wèn)題診斷?聯(lián)接器的松動(dòng)或損壞會(huì )產(chǎn)生相位問(wèn)題

?會(huì )引發(fā)2倍線(xiàn)頻率之大振動(dòng)

?并伴隨著(zhù)1/3 FL(20 Hz)的旁波

19．同步馬達問(wèn)題診斷?線(xiàn)通頻率(CPF)=定子線(xiàn)圈數*轉速

?定子線(xiàn)圈松動(dòng)時(shí)，會(huì )產(chǎn)生CPF高振動(dòng)

?并伴隨著(zhù)轉速之旁波

20．直流馬達問(wèn)題診斷?磁場(chǎng)繞組破損，**的SCR，聯(lián)接器松動(dòng)會(huì )產(chǎn)生6倍線(xiàn)頻率(360 Hz)之高振動(dòng)