相位在风机振动监测中的应用_百度文库
相位在风机振动监测中的应用
相位在风机振动监测中的应用
来源：网络
针对当前风机振动监测与诊断存在的误区， 提出了振动相位的概念和测量方法，介绍了振动相位所包
含的故障信息，指出了振动相位对于振动分析的重要性。
旋转机械的振动信号中含有设备运行工况的丰富信息，因此，振动监测在石油、化工、电力等各个行业的设备监测中已得到广泛应用。但是，在对旋转机械进行监 测时，监测人员只注重振动的幅值和谱图，以振动的大小为依据，来判断故障所在或是故障的严重程度，尽管在多数情况下有效，但也有很多故障利用这种方法不能 确定其原因，出现不了了之的现象。振动有 3个要素，即振动的幅值、圆频率和相位，忽视任何一个要素都是不全面的。某些机械故障与相位有着密切的确定关系，某些故障与相位变化有关。因此，
从相位的 角度来分析振动问题更有效、更直接。
1 忽视振动相位的原因
1.1 对振动的认识不足
机械振动［1］是指质点（或任何物体）在其稳定平衡位置附近所做的周期性往复运动。它是一种特殊而又广泛存在的运动形式，描述振动的物理量有位移、速度和加速度。最简单的振动是简谐振动，其数学表达
振动是一个具有大小和方向的物理量，是一个矢量，其特性取决于振动的3个要素。振幅 A 表示振动的大小，角频率ω表示振动的快慢，初始相位角 表示振动物体的初始位置。这3个参数在设备诊断中有着
重要的意义，忽视任何一个要素，就意味着失去一部分振动故障信息。
1.2 仪器没有测试相位的功能
由于仪器功能所限，不能测试振动相位，根据相位进行故障诊断也就无从谈起。
1.3 测试人员的懒惰
测试振动相位需要两个传感器，期间的跨距有时较大，一人操作不安全，信号传输线容易缠绕转子，再加上测试人员的懒惰心理，即使仪器能测试相位，也懒得去理会，仅仅根据振动的大小和频谱来诊断。
2 振动相位测量原理
测量振动相位的方法很多，不同结构的振动仪，获取基准信号的方法和在振动信号上取点位置都不同。因此，不同型号的振动仪器尽管都是采用标准脉冲测相，但它 们测得的振动相位的含义是不同的。其主要差
贡献者：易孟良
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工程中的振动问题及处理方法
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3秒自动关闭窗口合振动的初相位确定方法；振动是自然界中最常见的运动形式之一，同时也是近代；物体运动时，如果离开平衡位置的位移（或角位移）按；由相关计算可知，这个合成的运动是简谐振动；值的比较，和用什么样的方法进一；值；x1?A1cos(wt??1)x2?A2cos(；则合振动的表达式是：；x?Acos(wt??)；合振动的振幅是：①；A?；A12?A2?2A1A2cos(?
合振动的初相位确定方法
振动是自然界中最常见的运动形式之一，同时也是近代物理学和科学技术众多领域中的重要课题。随着生产技术的发展，动力结构又向大型化，复杂化，轻量化和高速化发展的趋势，由此而带来的工程振动问题更为突出。振动在当今不仅作为基础科学的一个重要分支，而且正走向工程科学发展的道路，它在地震学、建筑力学、机械、航空、航天、等工业技术部门中占有越来越重要的地位。因此，掌握同方向同频率简谐振动合成中初相位的确定方法，从而为研究现代科学技术振动和动态问题是十分重要的，更为初学者探讨振动问题打下良好的基础。 一、简谐振动基本概念
物体运动时，如果离开平衡位置的位移（或角位移）按余弦函数（或按正弦函数）的规律随时间变化，这种运动称为简谐振动，简称谐振动[1]。简谐振动是一种最简单和最基本的振动，一切复杂的振动都可以看作是由若干个简谐振动合成的结果。而振动的合成问题实际上是个运动合成问题，合振动的求解方法是用矢量求和的方法。同方向同频率的的合成是简谐振动合成最简单的形式，对于这种合成的求解，可以用代数法，也可以用几何法。各种相关资料中都只有这个合成的结果，却没有对合成振动初相位两个步的探讨挑选其中的一个最佳二、简谐振动合成分析
由相关计算可知，这个合成的运动是简谐振动。若两个分振动的表达式是：
值的比较，和用什么样的方法进一
值。下面就此问题进行深究。
x1?A1cos(wt??1)x2?A2cos(wt??2)
则合振动的表达式是：
x?Acos(wt??)
合振动的振幅是： ①
A12?A2?2A1A2cos(?1??2)
说明：合振动的振幅与两个分振动的振幅合振动的初相位： ②
A1，A2和初相位?1,?2都有关
tg??(A1sin?1?A2sin?2)/(A1cos?1?A2cos?2)
sin??(A1sin?1?A2sin?2)/A
cos??(A1cos?1?A2cos?2)/A
说明：合振动的初相们与分振动的振幅A1，A2和初相位?1,?2都有关。由此可见，这是确实合振动的振幅A和初相位?的确定与简谐振动确定振幅和
初相的不同之处是：这里的振幅和初相位不是由初始条件确定的，完全由两个分振动的振幅和初相位决定。
三、简谐振动合成初相位的确定方法
各种科技资料中，都只给出了初相位的计算公式，但这是一个三角函数表达式。对于确定的
A1，A2，?1,?2，就是在一个同期中，?
也应该有两个
值，这是数字计算所给出的结果，毋庸质疑。问题是：怎样从这两个
定这个合振动的初相位？怎样进行挑选？一般的科技资料中都没有给出。对于这类问题，初次接触是不易解决的。我们学习土木工程专业的学生研究振动很有必要。因为我国是一个多地震的区域，各种建筑物的设计中必须考虑防震的因素，
因此，必须深刻理解、牢固掌握、灵活运用有关地震方面的振动知识，确定合振的初相位
值的确定，可以按以下几种情况，通过不同途径计算和挑选。
方法I：通过计算、比较、确定
由②、③、④中的任意两式分别计算可各得两个部分即为所挑选出的
方法II：通过计算，结合旋转矢量图确定?。
由旋转矢量法可知：振幅矢量A1,A,A都以角速度w沿逆时针方向转动，因此，在旋转过程中，平行四边形的形状不会发生变化，可用t=0时刻讨论?的
值，所需要的那个
由图可知，A与x轴的夹角就是?，且?1????2，因此，由②、③、④各式中的任意一个计算出?后，就取介于?1和?2之间的那个为?值。
说明两个简谐振动是反相位的，从旋转矢量图上可以看出，合振幅A与??
A1和A2共线，由①式知：
?1??2???时
???算 ，只需用A与A1或A2的指向关系，就可用?1或?2表示?，从而确定了?：
当A1?A2时，A与A1同指向，则???1，
当A1?A2时，A与A2同指向，则???2， （三）当???2时
在此情况，可不必用②、③、④式进行计
说明两个简谐振动是同相位的，从旋转矢量图上可以看出，振幅矢量A与??
A1和A2同指向，则有 ???1??2
在此情况下，也不必用②、③、④式进行计算，只用A与A1和A2的指向关系就可确定?。
例：两个同方向同频率简谐振动的表达式为：
x1?4cos(10t?)x2?3cos(10t?)
求合振动的表达式。 解：用
?1??2的方法I
A?42?32?2x4x3?(??]?1
4cos?3cos(?)
??4x?3(?3)? cos4?
可解得：???
sin?? 可解得：
?4x1?3(?1)?1
取它们的重叠部分，则有 还可计算：
?5?[4sin?3sin(?)]
[4cos?3sin(?)]
???可解得：
??cos?tg?同样，由与的重叠部分，则有
同样，由sin?与tg?的重叠部分，则有
则合振动的表达式：
x?Acos(?t??)
?1cos(10t?)
???2??(??)??，可用情况（二）进行计算。 由于1
由于A1?A2，说明：旋转矢量A与A1同指向，则
通过上文对简谐振动合成分析，探讨了同方向同频率简谐振动合成中初相位
五、结论（很重要，可以参照摘要加以扩充）
的确定方法，提出了一种初相位的简便确定方法。
?1??2时，两组?值的重叠部分即为所挑选出的?值，所需要的那个?值。（即就取介于?1和?2之间的那个为?值。）
（二）当?1??2???时，用A与A就可用?11或A2的指向关系，或?2表示?，从而确定了?：
当A1?A2时，A与A1同指向，则???1，
当A1?A2时，A与A2同指向，则???2，
?。 （三）当???2时，用A与A1和A2的指向关系就可确定
通过具体例子，证明这种方法是正确可行的，结论是正确的。对于我国这样一个地震多发国家的建筑物设计人员，有着不可忽视的作用；也为探讨振动问题的科技人员提供理论基础。
包含各类专业文献、文学作品欣赏、外语学习资料、各类资格考试、幼儿教育、小学教育、中学教育、生活休闲娱乐、如何确定合振动的初相位19等内容。　
　- x1=6× 10 2cos(5t+ 2 ) a b d c e f t (SI) (SI) 4× 10 -2 x2=2× 10 2sin(π-5t) - 它们的合振动的振幅为 m ,初相位为 ? 。... 　新闻 网页 贴吧 知道 音乐 图片 视频 地图 百科...1振动作业答案_物理_自然科学_专业资料。《大学物理...振动可叠加,则合成的余弦振动的初相位为: x A/2... 　A / 2 处,向 x 轴正向运动.试确定上述状态的初相位. 解:位移 x 与时间...2? / 3? (式中 x 的单位是 m,t 的单位是 s),求合振动的振幅和初相位... 　? 2 ? 讨论同频率,不同初相时简谐振动的合成。分下面三种情况: ①同频率,同初相; ②同频率,不同初相; ③拍现象。 物理解答: 分析:设质点参与同方向同... 　A / 2 处,向 x 轴正向运动.试确定上述状态的初相位. 解:位移 x 与时间...2? / 3? (式中 x 的单位是 m,t 的单位是 s),求合振动的振幅和初相位... 　(b) . 4、 两个同振动方向,同频率,振幅均为 A 的简谐 运动合成后,振幅仍...确定初相 φ 是求解简谐运动 方程的关键.初相的确 定通常有两种方法. (1) ... 　. 试题编号:E 答案:C 5.{ 图中所画的是两个简谐振动的振动曲线.若这两个简谐振动可叠加,则合成的余弦振动的初相为 () } A. . B. . C.... 　新闻 网页 贴吧 知道 音乐 图片 视频 地图 百科...第9章机械振动习题详解_机械/仪表_工程科技_专业...5 (1)求它们合振动的振幅与初相位; (2)另有一... 　知道自己要做什么和如何去完成.这里要求读者真正掌握简谐运动方程 和波动方程一般...2 ? ?1 相关.而合振动的初相位 解 ? ? arctan?? A1sin?1 ? A2sin?2...关于振动相位测量含义及原理
关于振动相位测量含义及原理实施振动相位丈量的主要技术问题是如何获取规范脉冲信号。当规范脉冲信号不能达到仪器规定的要求时，具备了仪器的情况下。转子的转速、振动相位、基频振幅，以及其他振动频率分量，都不能显示。因此在振动相位丈量中，必需将获取规范脉冲信号放在测振工作的首位。
例如分析轴承座和气缸振动型式时，若要对某个振动部件进一步进行研究时。就需要进行振动相位的检测。
1.振动相位的含义
直观不易去理解。相位不只在振动领域中使用，振动相位是很抽象。而且在声学、电学中都有采用，含义相近。振动领域里相位可以看作振动信号上某一点（例如高点、正向零点）或振动信号频率完全相同的某一个信号（例如基准脉冲信号前沿）与转子上某一点之间的关系，这个关系在振动相位丈量中，都是将振动的一个周期分成360等份，把他之间导前或滞后时间的关系直接用角度（等份）来表示。根据这个含义，振动相位有1/2X1X2X3X等频率下的振动相位，但在目前振动工程中最有用的基频振动相位。
2.丈量振动相位的原理
例如过去在振动的转轴上划线法、凸轮接触法、示波器法、矢量瓦特表法等。其中在20世纪50年代中期由前苏联引进的闪光法，丈量振动相位有许多方法。一直使用到20世纪70年代后期，后由于该方法测相精度低，劳动强度大，逐渐被脉冲波相法所替代。
丈量振动相位的基本原理首先是要获取两个信号:一个是要测量的振动信号。
然后两者进行比较后才干取得振动相位。不同型号的仪器，另一个是基准信号。获取基准信号的方法和在振动信号上的取点位置都不同。过去的闪光法测量，获取基准信号的方法是转子上划一条白线，或将转轴圆周分度，静止某一方向设一指针，对着转子上的分度。闪光灯指针指向的刻度即为所测的振动相位。
分析是导前还是滞后关系，规范脉冲测相是将振动信号上 与振动频率完全相同的规范脉冲信号前沿比拟。用角度表示，即为振动相位。
3.脉冲测相原理
可以获得与转子工作频率完全同步的规范脉冲信号。脉冲信号上前部与振动信号上某一点的关系：当转子上的反光带或间相槽和固定光电或涡流振动传感器的支架位置一定时，采用光电或涡流式振动传感器。脉冲波信号起始相位不变，振动相位只与振动信号起始相位有关。振动信号起始相位与转子上不平衡方向、振动传感器径向位置、机械滞后角α有关，而α除与转子转速有关外，还与振动系统的阻尼有关。因此在某一台设备上，传感器径向位置不变，一定的转速下，振动相位的变化即表示转子上不平衡方向的变化。
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