振动波形图分析中的三大关键要素:周期、频率、振型

振动波形图分析中的三大关键要素:周期、频率、振型

在设备振动分析与故障诊断过程中,波形图是最基本也是最直观的数据呈现方式之一。通过观察波形图,我们可以判断设备是否存在异常振动,进而进行更深入的频谱分析与诊断。而在波形图分析中,周期、频率与振型是不可忽视的三大核心参数。

✅ 周期(Time Period):每一次重复的时间长度定义:周期是指一个完整振动过程所需的时间,通常以秒(s)或毫秒(ms)表示。

举例来说,当我们看到波形图中一段振动信号呈现出重复性波动,两个相邻波峰之间的时间间隔就是一个周期。

作用:

判断振动是否规律、是否存在冲击型异常

识别不同设备部位的运转节奏(如轴转动周期、齿轮啮合周期)

是计算频率的基础参数(频率 = 1 / 周期)

📌 在实际测量中,周期越短,表示振动越快,对设备的冲击也可能更强。

✅ 频率(Frequency):振动在单位时间内发生的次数定义:频率指单位时间内重复发生振动的次数,单位是赫兹(Hz)。

1 Hz = 每秒1次振动;50 Hz = 每秒振动50次。

频率是诊断故障类型的重要指标,不同的故障对应不同的典型频率区间:

故障类型

常见频率特征

不平衡

通常出现在转速频率(1X)

不对中

出现2X、3X等倍频

轴承故障

高频信号,伴有冲击振动

松动或共振

不规则低频波动

📌 在分析振动频率时,我们通常会结合FFT频谱图来进一步确认具体故障源,但波形图中频率变化可提供初步线索。

✅ 振型(Vibration Mode):振动的空间分布和运动形式定义:振型是指设备结构在振动时,各个点在空间中的相对运动状态。

这不仅包括“有没有振动”,还包括“怎么振”的问题。

常见的振型包括:

一阶振型:整体摆动,主要能量集中在最低频率段

高阶振型:结构局部变形或扭曲,通常出现在高频段

扭转型/弯曲型/侧向型:根据结构方向及节点运动形式进行分类

🧩 振型的识别需结合多个测点的波形图或模态测试结果来判断。例如,如果A点与B点同步运动,说明同相;若一个点为正峰、另一个为负峰,说明可能处于反相或节点位置。

📌 了解振型,有助于判断是否为共振、结构件局部松动、安装不当等问题。

🔍 典型应用案例:振动波形图中发现异频冲击某客户的压缩机运行中发现异响。我们使用VMI VIBER X5采集多个测点的振动波形图,发现:

周期不稳定,呈现间歇性突跳

频率集中在原始转速的3.5倍附近

振型显示中段振幅最大,端部为节点

结合经验判断为“悬臂结构发生局部共振”。调整支撑结构后,波形恢复规则,频谱幅值下降80%以上。

✅ 总结:三者不可或缺,合力构建完整诊断体系项目

用途

在波形图中的体现

周期

判断重复性、转速关系

波峰/波谷间的时间间隔

频率

精准定位故障类型

重复次数越多,频率越高

振型

分析结构响应和形变形式

多测点波形形态比较、共振特征

在振动分析中,周期→频率→振型构成了由浅入深的诊断逻辑链。掌握这三要素,不仅能读懂波形图,更能读懂设备的“健康密码”。

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