不管是我們是在設(shè)備維修、設(shè)備故障診斷還是設(shè)備管理的工作中，對(duì)于在大型機(jī)械旋轉(zhuǎn)類(lèi)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)是走向正規(guī)化的第一步，而在狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，我們必須要先了解一些基本機(jī)械設(shè)備部位相關(guān)振動(dòng)及相關(guān)參數(shù)變化形成的趨勢(shì)圖來(lái)協(xié)助判斷確定故障源頭，每一種基本的圖譜都有自己的特征，在設(shè)備故障診斷中活學(xué)活用，綜合分析則能達(dá)到快速診斷的作用。下面我們就講講狀態(tài)監(jiān)測(cè)常用的基本圖譜：

1 ．波德圖

波德圖是反映機(jī)器振動(dòng)幅值、相位隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系曲線。如下圖：

波德圖

上圖橫坐標(biāo)為轉(zhuǎn)速；縱坐標(biāo)，上層是振幅的峰－峰值，下層是相位。從圖上我們可以得到：

①轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在各種轉(zhuǎn)速下的振幅和相位；

②轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速；

③轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的共振放大系數(shù)(Q=A max ／ε)；一般小型機(jī)組 Q 在 3～5 甚至更小，而大型機(jī)組在 5～7；超過(guò)上述數(shù)值，很可能是不安全的；

④轉(zhuǎn)子的振型；

⑤系統(tǒng)的阻尼大??；

⑥轉(zhuǎn)子上機(jī)械偏差和電氣偏差的大??；

⑦轉(zhuǎn)子是否發(fā)生了熱彎曲。

由這些數(shù)據(jù)可以獲得有關(guān)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡狀況和振動(dòng)體的剛度、阻尼特性等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

2 ．極坐標(biāo)圖

極坐標(biāo)圖是把振幅和相位隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系用極坐標(biāo)的形式表示出來(lái)。如下圖：

極坐標(biāo)圖

上圖中用一旋轉(zhuǎn)矢量的點(diǎn)代表轉(zhuǎn)子的軸心，該點(diǎn)在各個(gè)轉(zhuǎn)速下所處位置的極半徑就代表了軸的徑向振幅，該點(diǎn)在極坐標(biāo)上的角度就是此時(shí)振動(dòng)的相位角。

振幅－轉(zhuǎn)速曲線在極坐標(biāo)圖中是呈環(huán)狀出現(xiàn)的，臨界轉(zhuǎn)速處在環(huán)狀振幅最大處，且此時(shí)從弧段上標(biāo)記的轉(zhuǎn)速應(yīng)該顯示出變化率為最大。用電渦流傳感器測(cè)試軸的振動(dòng)時(shí)，在極坐標(biāo)圖中可以很容易得到軸的原始晃度矢量，即與低轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的矢量。從帶有原始晃度的圖形要得到扣除原始晃度后的振動(dòng)曲線也很容易做到，為此，只要將極坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)平移到與需要扣除的原始晃度矢量相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速點(diǎn)，原圖的曲線形狀保持不變，原曲線在新坐標(biāo)系中的坐標(biāo)即是扣除原始晃度后的振動(dòng)響應(yīng)。

3 ．頻譜瀑布圖

用某一測(cè)點(diǎn)在啟停機(jī)（或正常運(yùn)行中）時(shí)連續(xù)測(cè)得的一組頻譜圖按時(shí)間順序組成的三維譜圖就是頻譜瀑布圖，如下圖：

頻譜瀑布圖

上圖中 Z 軸是時(shí)間軸相同階次頻率的譜線集和 Z 軸是平行的。從圖中可以清楚地看出各種頻率的振幅隨時(shí)間是如何變化的。

4 ．極聯(lián)圖

極聯(lián)圖是在啟停機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)變化時(shí)，不同轉(zhuǎn)速下得到的頻譜圖依次組成的三維譜圖。

極聯(lián)圖

它的 Z 軸是轉(zhuǎn)速，工頻和各個(gè)倍頻及分頻的軸線在圖中是都以 0 點(diǎn)為原點(diǎn)相外發(fā)射的傾斜的直線。在分析振動(dòng)與轉(zhuǎn)速有關(guān)的故障時(shí)是很直觀的。該圖常用來(lái)了解各轉(zhuǎn)速下振動(dòng)頻譜變化情況，可以確定轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速及其振動(dòng)幅值、半速渦動(dòng)或油膜振蕩的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程等。

5 ．軸心位置圖

軸心位置圖用來(lái)顯示軸頸中心相對(duì)于軸承中心位置，提供了轉(zhuǎn)子在軸承中穩(wěn)態(tài)位置變化的觀測(cè)方法，用以判別軸頸是否處于正常位置。

軸心位置圖

當(dāng)軸心位置超出一定范圍時(shí)，說(shuō)明軸承處于不正常的工作狀態(tài)，從中可以判斷轉(zhuǎn)子的對(duì)中好壞、軸承的標(biāo)高是否正常，軸瓦是否磨損或變形等等。如果軸心位置上移，則預(yù)示著轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定的開(kāi)始。通過(guò)對(duì)軸頸中心位置變化的監(jiān)測(cè)和分析，可以預(yù)測(cè)到某些故障的來(lái)臨，為故障的防治提供早期預(yù)報(bào)。一般來(lái)說(shuō)軸心位置的偏位角應(yīng)該在 20°～50°之間。

6 ．軸心軌跡圖

軸心軌跡一般是指轉(zhuǎn)子上的軸心一點(diǎn)相對(duì)于軸承座在其與軸線垂直的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡。通常，轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)中除了包含由不平衡引起的基頻振動(dòng)分量之外，還存在由于油膜渦動(dòng)、油膜振蕩、氣體激振、摩擦、不對(duì)中、嚙合等等原因引起的分?jǐn)?shù)諧波振動(dòng)、亞異步振動(dòng)、高次諧波振動(dòng)等等各種復(fù)雜的振動(dòng)分量，使得軸心軌跡的形狀表現(xiàn)出各種不同的特征，其形狀變得十分復(fù)雜，有時(shí)甚至是非常地混亂。

軸心軌跡圖

7 ．振動(dòng)趨勢(shì)圖

在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，可利用趨勢(shì)圖來(lái)顯示、記錄機(jī)器的通頻振動(dòng)、各頻率分量的

振動(dòng)、相位或其它過(guò)程參數(shù)是如何隨時(shí)間變化的。

振動(dòng)趨勢(shì)圖

這種圖形以不同長(zhǎng)度的時(shí)間為橫坐標(biāo)，以振幅、相位或其它參數(shù)為縱坐標(biāo)。

在分析機(jī)組振動(dòng)隨時(shí)間、負(fù)荷、軸位移或其它工藝參數(shù)的變化時(shí)，這種圖給出的曲線十分直觀，對(duì)于運(yùn)行管理人員來(lái)說(shuō)，用它來(lái)監(jiān)視機(jī)組的運(yùn)行狀況是非常有用的。

8 ．波形頻譜圖

在對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析時(shí)，在時(shí)域波形圖上可以得到一些相關(guān)的信息，如振幅、周期（即頻率）、相位和波形的形狀及其變化。這些數(shù)據(jù)有助于對(duì)振動(dòng)起因的分析及振動(dòng)機(jī)理的研究。

波形頻譜圖

但由于從波形圖上不能直接得到我們所需要的精確數(shù)據(jù)，現(xiàn)在已經(jīng)很少有人用它來(lái)確定振動(dòng)參數(shù)。但它可以在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中作為示波器用來(lái)觀察振動(dòng)的形態(tài)和變化。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的非諧和的周期性的振動(dòng)信號(hào)，可以用傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)的方法得到一系列的頻率成分。

頻譜分析的示意圖

對(duì)振動(dòng)波形進(jìn)行 FFT 處理則得到振動(dòng)的頻譜分布，即頻譜圖，該圖反映了振動(dòng)的頻率結(jié)構(gòu)。