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訊號。

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

以彈簧懸吊一個重量為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，則彈簧會以其原來的平衡點為基準，上下來回不停的移動，此種模式的振動亦稱簡諧振動。振動訊號圖　　任何振動訊號都是由不同的振幅、頻率及相位三大要素所組成，從事振動分析的前提為：三大要素對機械設備而言，都代表著不同的意義。

?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來源之所在

?相位差異代表設備運轉所產生之振動模式

時間波形（TimeWaveform）　　時間波形是以振幅對時間為坐標的方式來表現振動訊號，時間波形對于初學者分析較為困難，從時間波形中*容易得到的訊息是有無沖擊現象，這是判斷軸承及齒輪等是否損壞很寶貴的訊息。

頻譜（Spectrum）　　由于時間波形大都呈現相當復雜的訊號，為使振動訊號變成較易診斷的訊號，一般會將時間波形訊號經過快速傅利葉轉換（FFT），形成頻譜。

頻譜是以振幅對頻率為坐標的方式來表現振動訊號，振動訊號經過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來，而且各個頻率都有不同的振幅值，如此我們已經掌握了振動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題根源及其嚴重程度。

振動訊號量測技巧簡述　　以下三點都與所搜集的量測訊號息息相關，三者之任何一項未審慎考量運用時，都會使分析結果準確度降低，甚至量測所得資料毫無意義。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于被測面上量測。

?每個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。

一般轉動機械振動分析診斷（頻譜分析）　　使用振動分析技術診斷機械問題時，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、振動值趨勢、表壓、

電壓、電流等。5.各種振動分析訊號：頻譜、時間波形、相位分析、

共振分析、模態分析等。所有分析訊號需考量儀器

功能、設備特性、振動訊號本身，決定擷取該項訊

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

「知之為知之，不知為不知，是知也?！巩敯l現無法確

認的問題時，適時請教振動分析專家，可避免錯誤診斷，

亦可提升自己的診斷技術。1.平衡**狀況診斷

?當轉動件慣性軸心線與轉動軸心線不在同一直線上時，此轉動件即為平衡**

?造成轉動件不平衡的原因

–轉動件本身形狀不對稱

–加工制造上的公差

–組裝安裝不當

–轉動件于運轉時變形

–轉動件破損磨耗

–轉動件附著異物 平衡**頻譜特性?振動頻譜主要發生于一倍轉速

?振動方向通常都發生于徑向

?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，幾乎沒有

2.對心**狀況診斷

?所謂對心**是指聯結在一起的兩臺設備的運轉中心線不在同一直線上

?對心**的征狀–軸承、軸封、聯軸器、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。

–聯軸器間隙過大或破損。

–聯軸器有高溫現象且橡塑料聯軸器會有粉末排出。

–馬達運轉電流偏高。

–軸承損壞在軌道上有180度與內外對稱磨損現象。對心**頻譜特性?振動頻率主要發生于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) ，故振動方向同時來自于徑向和軸向3.軸彎曲狀況診斷

?軸中心處的彎曲會造成1倍轉速頻率之振動，振動方向主要發生于軸向

?靠近聯軸器的彎曲會造成2倍轉速頻率之振動，振動方向亦

發生于軸向

4.機械松動狀況診斷

松動造成的原因大致可分為兩種?外松動

–結構、底板、基礎松動或螺栓松脫?內松動

–兩配合組件之松動如軸與軸承內圈、軸承蓋與軸承外圈、軸與葉片等配合不當

–振動發生于1× 、 2× 、 3×……7× 、 8×或更高之轉速頻率，徑向和軸向都明顯

5.滾動軸承損壞狀況診斷

軸承滾動件損壞頻率（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 :軸承滾動體之數目　　　　　　　　　　　Pd : 軸承節徑　　　　　　　　　　　Bd : 軸承滾動體直徑　　　　　　　　　　　ψ :滾動體之接觸角?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產生HARMONIC并伴隨著轉速之旁波

?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，其頻譜與松動相似．

?通常會激發轉速的整數分數的次簡諧振動頻率(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,風車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，皆會引起高BPF

8．擾流狀況診斷?當空氣在進出風車，壓力或速度產生突然之變化時，會引起擾流現象．

?擾流通常會產生隨機，低頻的振動，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，易產生孔蝕（氣穴）現象

?孔蝕通常會產生隨機，高頻且寬頻域的振動，會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?齒輪自然頻率會被激發出來f n

?GMF會變大，并伴隨著磨耗齒輪轉速之旁波（side band)

?磨耗增加，旁波亦會增多加大．

?偏心或兩軸不平行時，會有2倍GMF出現

12．皮帶傳動問題診斷?皮帶頻率=3.124*皮帶輪直徑*轉速/皮帶長度

?皮帶發生磨破，松動，或配合錯誤，常會引發1*,2*,3*,4*的皮帶頻率

13．皮帶或皮帶輪不對心問題診斷?皮帶輪不對心時，會在1*轉速顯現高振動

?軸向尤其明顯

?被傳動件之轉速頻率會發現在傳動件頻譜上

14．皮帶輪偏心問題診斷?和不平衡問題一樣，振幅主要發生于徑向之一倍頻．

15．馬達定子問題診斷?定子偏心會產生氣隙不均而引起振動

?氣隙不均會產生局部發熱而使馬達軸彎曲，故振動會隨操作時間而變大

?會在2倍線頻率(120 Hz)產生高振動

16．馬達轉子偏心問題診斷?轉子偏心會產生2倍線頻率，并伴隨著極通頻率（FP=P*遲滯頻率）

?FP會在低頻區出現（約0.3~2.0 Hz）

17．轉子棒松動問題診斷?轉子棒通過頻率(RBPF)=轉子棒數*轉速

?轉子棒松動時會產生RBPF及2*RBPF，并伴隨著 2*FL(120Hz)之旁波18．相位問題診斷?聯接器的松動或損壞會產生相位問題

?會引發2倍線頻率之大振動

?并伴隨著1/3 FL(20 Hz)的旁波

19．同步馬達問題診斷?線通頻率(CPF)=定子線圈數*轉速

?定子線圈松動時，會產生CPF高振動

?并伴隨著轉速之旁波

20．直流馬達問題診斷?磁場繞組破損，**的SCR，聯接器松動會產生6倍線頻率(360 Hz)之高振動