1、波形圖

波形圖顯示了通頻振動(dòng)幅值與時(shí)間的關(guān)系，又稱幅值時(shí)域圖。

波形圖顯示了振幅、周期（即頻率）、相位，特別是波形的形狀和狀態(tài)。

圖中：①振幅為正峰與負(fù)峰之間的位移量，比較各周期對(duì)應(yīng)的峰高，即可知振幅值是否穩(wěn)定；②二個(gè)亮點(diǎn)之間為一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期，波形圖的周期數(shù)可以選取，想了解波形重復(fù)性時(shí)周期數(shù)選多一點(diǎn)，想了解波形細(xì)節(jié)時(shí)周期數(shù)選少一點(diǎn)；③亮點(diǎn)為振動(dòng)的初相位、即零位，比較各周期對(duì)應(yīng)峰與零位的間隔，可以粗略了解振動(dòng)相位（發(fā)生的時(shí)間、位置）是否穩(wěn)定。

波形圖既可以是通頻波形圖，即顯示通頻總振值與時(shí)間(周期)的關(guān)系；也可以是選頻波形圖，即一倍頻波形、二倍頻波形、0.5倍頻波形、…等。

波形圖也可以作為示波器對(duì)振動(dòng)波形的形態(tài)和變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

由于從波形圖上不能直接得頻率及相位的精確數(shù)據(jù)，現(xiàn)在很少用它來確定振動(dòng)參數(shù)。但是，其形象、具體的波形及其變化狀態(tài)，特別是波形在各周期下的重復(fù)性狀況，仍非常有助于對(duì)振動(dòng)故障、尤其是干擾信號(hào)的分析、界定。例如：

①正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的波形圖，因工頻為主，所以為近似的正弦波，如上圖；

②動(dòng)不平衡時(shí)，為近似的等幅正弦波，見下圖；

③對(duì)中不良時(shí)，波峰翻倍，波形光滑、穩(wěn)定、重復(fù)性好，見下圖；

④摩擦時(shí)，波峰多，波形毛糙、不穩(wěn)定，或有削波，見下圖；

⑤自激振蕩時(shí)，波形雜亂、重復(fù)性差、波動(dòng)性大；

⑥嚴(yán)重油膜渦動(dòng)時(shí)，因接近半頻，振幅大小間隔，反而有點(diǎn)規(guī)律，見下圖；

⑦瞬態(tài)振動(dòng)時(shí)，波形為若干周期的連續(xù)衰減；

⑧沖擊振動(dòng)時(shí)，通頻波形上出現(xiàn)小于一個(gè)周期的突起后又衰減的波形；

⑩   虛假信號(hào)干擾時(shí)，波形瞬間急劇變化，甚至呈直線狀。

動(dòng)不平衡時(shí)，為近似的等幅正弦波

不對(duì)中時(shí)，波峰翻倍，波形穩(wěn)定、重復(fù)性好

對(duì)中不良時(shí)，通頻波形圖肯定要受到二倍頻正弦波的影響，二倍頻在通頻的一個(gè)周期內(nèi)變化二次，迭加后的波形自然是波峰翻倍。

在上圖中，由于工頻本身較低，只有16μm，從而使略微偏高的二倍頻(18μm)顯得較高；此外，由于還存在一些不太大的高次諧波，所以波形不夠光滑；各頻率成分的幅值較為穩(wěn)定，波形的重復(fù)性好。總體上看，機(jī)組存在對(duì)中不良，但程度并不嚴(yán)重。

沖擊振動(dòng)時(shí)，在通頻波形上出現(xiàn)小于一個(gè)周期的突起后又衰減的波形。

虛假信號(hào)干擾時(shí)，波形瞬間急劇變化，甚至呈直線狀。

主要為動(dòng)不平衡、并存在局部圓周摩擦的波形頻譜圖

嚴(yán)重油膜渦動(dòng)時(shí)的波形頻譜圖

油膜渦動(dòng)嚴(yán)重時(shí)，接近于半頻的波形必然會(huì)對(duì)通頻波形產(chǎn)生重要影響。半頻的波形是正弦波、周期為通頻的二倍，在半頻的正峰、負(fù)峰分別間隔影響下，迭加后形成了周期內(nèi)振幅正、負(fù)值懸殊大、各周期振幅大小間隔的通頻波形，一個(gè)周期振幅大，另一個(gè)周期振幅小。

2、頻譜圖

頻譜圖顯示了各振動(dòng)分量的頻率及其振幅值。

橫坐標(biāo)可選擇“階比”或“頻率” 。

各種頻率所對(duì)應(yīng)的故障可參照前面在多值棒圖中的介紹。

正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的頻譜圖通常是：一倍頻最大，二倍頻次之、約小于一倍頻的一半，三倍頻、四倍頻…x倍頻逐步參差遞減，低頻（即小于一倍頻的成份）微量或無，其它頻率成分基本上不存在。

看頻譜圖不能就圖論圖，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下總是一倍頻最大，一定要與歷史及正常運(yùn)轉(zhuǎn)下的頻譜圖相比較，查找哪些頻率成份發(fā)生了增大變化，增大的倍率有多大，是否出現(xiàn)新的異常頻率成分，各分量的能量水平大不大，等等。

該頻譜圖中各頻率分量的能量水平實(shí)際上很小，工頻也相對(duì)較小。

3、 軸心軌跡圖

軸心軌跡圖顯示了轉(zhuǎn)子軸心相對(duì)于軸承座渦動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

正常的軸心軌跡應(yīng)該是一個(gè)較為穩(wěn)定的、長(zhǎng)短軸相差不大的橢圓。

不對(duì)中時(shí)，軸心軌跡為穩(wěn)定的月牙狀、香蕉狀，嚴(yán)重時(shí)為8字形；發(fā)生摩擦時(shí)，會(huì)出現(xiàn)多處不穩(wěn)定的鋸齒狀尖角或小環(huán)；軸承間隙或剛度差異過大時(shí)，為一個(gè)很扁的橢圓；可傾瓦瓦塊安裝間隙相互偏差較大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯的凹凸狀。

如果軸心軌跡的形狀及大小的重復(fù)性好，則表明轉(zhuǎn)子的渦動(dòng)是穩(wěn)定的；否則，就是不穩(wěn)定的。轉(zhuǎn)子發(fā)生亞異步自激振動(dòng)時(shí)，其軸心軌跡往往很不穩(wěn)定，不僅形狀及大小時(shí)刻在發(fā)生較大的變化，而且還會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)的大圈套小圈的情況。

軸心軌跡圖有原始、提純、平均、一倍頻、二倍頻、0.5倍頻等多種軸心軌跡，主要看提純、一倍頻、二倍頻的軸心軌跡圖。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)中不可避免地包含了噪聲、電磁信號(hào)干擾等超高次諧波分量，使得軸心軌跡的形狀變得十分復(fù)雜，有時(shí)甚至是非常地混亂。而提純的軸心軌跡排除了噪聲和電磁干擾等超高次諧波信號(hào)的影響，突出了工頻、0.5倍頻、二倍頻等主要因素，便于清晰地看到問題的本質(zhì)；一倍頻軸心軌跡可以看出軸承的間隙及剛度是否存在問題，因?yàn)椴黄胶饬恳鸬墓ゎl振動(dòng)是一個(gè)弓狀回轉(zhuǎn)渦動(dòng)，工頻的軸心軌跡就應(yīng)該是一個(gè)圓或長(zhǎng)短軸相差不大的橢圓，而如果軸承間隙或剛度存在方向上的較大差異，那么工頻的軸心軌跡就會(huì)變成一個(gè)很扁、很扁的橢圓，從而把同為工頻的不平衡故障和軸承間隙或剛度差異過大很簡(jiǎn)便地區(qū)別開來；二倍頻軸心軌跡則可以看出嚴(yán)重不對(duì)中時(shí)的影響方向等。

通過軸心軌跡圖，還可以判斷轉(zhuǎn)子的渦動(dòng)是正進(jìn)動(dòng)、還是反進(jìn)動(dòng)。

4、振動(dòng)趨勢(shì)圖

振動(dòng)趨勢(shì)圖記錄了振幅及相位隨時(shí)間變化的關(guān)系。

通過振動(dòng)趨勢(shì)圖可以看到異常振動(dòng)的起始時(shí)間、終止時(shí)間、持續(xù)時(shí)間，特別是工頻、二倍頻、0.5倍頻等主要頻率的幅值隨時(shí)間變化的形態(tài)，這一點(diǎn)是頻譜圖、波形圖、軸心軌跡圖等其它圖形都難以實(shí)現(xiàn)的，是在線監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)。此外，還可以調(diào)看探頭間隙電壓的趨勢(shì)，從而確定一次儀表本身有無故障。

例如，由上圖中可見，同一軸承處二個(gè)測(cè)點(diǎn)的工頻振幅值及相位一直在同起同落、能上能下地變化，變化過程是由許多小的變化所組成，其中既有漸變（較均勻結(jié)垢）、又有小的突變（突然掉落一塊），但總體上是緩慢的漸變，振幅值能回落到靠近原正常振動(dòng)值附近，因此是較典型的轉(zhuǎn)子結(jié)垢。

下面是某發(fā)電汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子1#、2#軸承的一倍頻振動(dòng)趨勢(shì)圖及探頭間隙電壓趨勢(shì)圖。從振動(dòng)趨勢(shì)圖上看，1#軸承的1X、1Y振動(dòng)值及相位多次同時(shí)發(fā)生較大變化，另一端的2Y也同時(shí)變化，似乎是真的發(fā)生了振動(dòng)，然而相位反復(fù)變化后終回到原值又令人生疑。但再看間隙電壓趨勢(shì)圖，1X、1Y、2Y的間隙電壓都在對(duì)應(yīng)的同一時(shí)間也發(fā)生了較大的變化，根據(jù)探頭特性，在振動(dòng)值變化50μm時(shí)，間隙電壓變化不應(yīng)超過0.2V,而實(shí)際都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過（約為0.5~3V），另外2X早已從10V變成了5V而處于失靈狀態(tài)。此外，其它各種頻率成分也都在同一時(shí)間發(fā)生了變化。因此可以認(rèn)為，這可能是測(cè)振系統(tǒng)受到干擾而產(chǎn)生的假象。

5、極坐標(biāo)圖

極坐標(biāo)圖是把幅值及相位隨時(shí)間變化的統(tǒng)計(jì)結(jié)果用極坐標(biāo)的形式來表示，亦稱可接受區(qū)域圖。

散布集中、相位穩(wěn)定時(shí)，好；散布區(qū)域增大、相位改變時(shí)，應(yīng)引起重視。

軸心位置圖顯示了轉(zhuǎn)子軸心相對(duì)于軸承中心的穩(wěn)態(tài)（即忽略振動(dòng)）位置。

通過軸心位置圖可以看出偏位角、偏心距、最小油膜的厚度，從而判斷轉(zhuǎn)子運(yùn)行是否平穩(wěn)。

一般來說，大機(jī)組轉(zhuǎn)子軸心位置的偏位角應(yīng)該在20°～50°之間，最小油膜厚度大約為30～200μm。如果偏位角過大，表明軸心位置上移，預(yù)示著轉(zhuǎn)子很容易發(fā)生不穩(wěn)定渦動(dòng)；如果最小油膜厚度變薄，則表明油溫或瓦塊溫度明顯增高，并可能出現(xiàn)磨損。

7、波德圖

波德圖顯示了轉(zhuǎn)子振幅和相位隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系曲線。

波德圖是十分有用的分析圖譜，從波德圖上可以得到以下信息：

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)的動(dòng)態(tài)放大系數(shù)Q(Q=臨界轉(zhuǎn)速下的峰峰值∕操作轉(zhuǎn)速下的峰  峰值 )，動(dòng)態(tài)放大系數(shù)原可接受范圍是3~8，但伴隨著設(shè)計(jì)與制造水平的提高，如今動(dòng)態(tài)放大系數(shù)越來越小，新出廠的機(jī)器多數(shù)在3.55以下，小于2.5的也屢見不鮮（API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小于2.5時(shí)為臨界阻尼狀態(tài)），動(dòng)態(tài)放大系數(shù)過大，很可能是不安全的；

④轉(zhuǎn)子的振型；

⑤系統(tǒng)阻尼的大小；

⑥轉(zhuǎn)子是否發(fā)生熱彎曲；

⑦轉(zhuǎn)子上機(jī)械偏差和電氣偏差的大小。

由以上這些信息可以獲得有關(guān)轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的剛度、阻尼特性以及轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡狀況。

例如，對(duì)上圖而言：

①轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速下一倍頻的最大振動(dòng)值及相位為137 μm/232°，操作轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)值及相位為37 μm/288°；

②轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速為1622 r/min左右；

③轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)放大系數(shù)Q=137∕37=3.7;

④轉(zhuǎn)子的振型為一階振型；

⑤轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)具有較適度的阻尼（振幅及相位在通過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時(shí)變化較緩慢，放大系數(shù)也不過大）；

⑥轉(zhuǎn)子上機(jī)械偏差和電氣偏差很小，幾乎為零。

右圖則存在較大的機(jī)械偏差和電氣偏差。在開車初期的慢轉(zhuǎn)速下（圖中為350 r/min），振動(dòng)值就達(dá)到50μm以上，另外還存在干擾信號(hào)（圖中若干處直線狀線條）。

8、頻譜瀑布圖

頻譜瀑布圖匯合了開停車過程中各時(shí)間間隔下的頻譜圖，簡(jiǎn)稱瀑布圖。

將啟停機(jī)過程中連續(xù)測(cè)得的一組頻譜圖，按一定的時(shí)間間隔所組成的三維譜圖就是頻譜瀑布圖。其中，X軸為頻率，Y軸為振幅，Z軸按時(shí)間間隔平行布置、有時(shí)附加上對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。通過瀑布圖，可以清楚地看出各振動(dòng)分量的頻率及幅值隨時(shí)間是如何變化的。