刘钧
摘要在设备故障诊断过程中，只靠频谱分析往往不能一次就准确判断出故障原因，结合相位分析则可以提高故障诊断的准确性和效率。
在对旋转机械的状态监测和故障分析诊断中，频谱是最常用的分析方法。然而，有时一个频谱往往对应着两三个解释，比如某台机器的频谱中存在着较大的2倍频分量，则表明这台机器可能存在不对中或者轴弯曲或者机械松动的问题，到底是哪一种情况，很难一下子说清楚，这时如果结合相位分析，则很容易得出准确的判断。
一般情况下，相位分析包括同一支承点上不同方向（水平和垂直）振动相位的比较分析和不同支承点上同一方向振动相位的比较分析两种情况。
1．对同一支承点而言，水平方向与垂直方向的振动相位通常是相差90°，如果水平相位与垂直相位相同或相差180°，则表明机器存在共振，对带传动的机器，则表明带轮存在偏心。
如我厂P59排风机，功率30kW，电机转速1490r/min（25Hz），风机转速1120r/min（18.7Hz），带传动。2002年5月，振动值达到22mm/s，单从频谱分析（图1），以基频（18.7Hz）振动为主，认为是叶轮不平衡引起振动超标。在对叶轮进行了动平衡后，振动降为16rnrn/s，仍然超标。再对其进行相位分析，发现其轴承箱振动的水平相位为230°，垂直相位为48°，相差182°，据此我们认为引起振动超标的主要原因不是不平衡，不平衡时水平相位与垂直相位相位差应是90°，而不是180°，主要原因应是带轮偏心。在更换了带轮并经仔细找正后开车，振动降为2.1mm/s，故障完全排除。
2．对不同支承点上同一方向振动相位的比较，则可帮助我们判断是不对中还是轴弯曲。如果是联轴器两侧支承点轴向振动相位相同或相差180°，则表明存在角度不对中，如果是联轴器两侧支承点径向振动相位相同或相差180°，则表明存在平行不对中，而轴弯曲在相位上表现为转子两端支承点轴向相位相同或相差180°。
如我厂B线原液储槽搅拌器减速箱，功率7.5kW，电机转速1480r/min（25Hz），输入轴轴向振动达9.7mm/s，频谱显示存在较大的2倍频（50Hz）分量（图2）。检修时，机械专业认为是电机轴弯曲，电气专业认为是不对中，从频谱上看，这两种可能都存在。后来通过相位分析发现，联轴器两侧支承点轴向相位相同，表明是角度不对中，检查发现对中超差0.3mm，按标准再次找正开车后恢复正常。
在目前的状态监测和故障诊断过程中，人们已较熟悉并熟练掌握了频谱分析技术，应用也较广，但相位分析相对使用得较少。实践证明，相位分析在故障诊断中同频谱分析一样也有着重要作用，是对频谱分析很好的补充，利用它可以更好地帮助我们快速准确地找到机器故障的真正原因。
参考文献
1韩捷，张瑞林等编著．旋转机械故障机理及诊断技术．北京：机械工业出版社，1997.8
2吴震球译．振动分析．大连：恩泰克—爱迪公司，1996.10