"振動計使用方法|現場操作與 ISO 標準值判讀完整說明"

INDEX_NO: 1482
TIMESTAMP: 2023.11.07
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工程師手持昭和測器 SHOWA SOKKI 1332B 數位振動計,對旋轉機械軸承座進行接觸式振動量測操作示範,背景為工廠設備現場

振動計的操作方式不複雜,但在現場實際執行時,量測參數怎麼選、探針壓在哪裡、讀到的數值代表什麼——這幾個環節如果沒有事前釐清,很容易量了一串數字卻不知道如何判斷設備狀態。

本文以昭和測器(SHOWA SOKKI)數位振動計 Model-1332B 為操作示範主軸,說明從量測前準備、逐步操作流程、到 ISO 標準值判讀的完整使用方法。文中亦附上與 RION VM-63C 的操作差異補充,供使用不同型號的工程師對應參考。


量測什麼?先確認三個振動參數的差異

工業振動計通常可量測三種物理量,各自對應不同的診斷目的。在設定儀器前,需先確認這次要量的是哪一項:

量測量單位指示特性主要工程用途
加速度m/s² PEAKEQ PEAK 值高頻振動偵測;軸承損傷初期、齒輪咬合異常的早期訊號在加速度高頻段最先出現
速度mm/s RMSRMS 均方根值ISO 10816 / ISO 20816 振動嚴重性評估的標準量測依據;PM 例行點檢常用
變位mm P-PEQ P-P 值振動物理位移幅度;低頻大型設備評估、精密加工振動量時較常使用

在多數旋轉機械的例行點檢作業中,速度(mm/s RMS)是最常使用的參數,因為它直接對應 ISO 20816-3 的振動嚴重性區域判讀基準,量測結果可直接對照標準值判斷設備狀態。如果需要進一步診斷故障來源,才會切換至加速度量測。


量測前的確認事項:電池、感測器、量程設定

電池狀態確認

1332B 使用 9V 鹼性電池。開機後若顯示器出現電池警示符號或讀值不穩定,應先更換電池再進行量測,電池不足時的量測數值不具參考意義。

如使用VM-63C :使用 3 號電池 × 2(鹼性 / 錳 / 鎳氫)。電池蓋內有獨立的「電池種類設定開關」,更換電池種類時需同步切換,否則電量顯示不準確。

感測器安裝確認

1332B 附有壓電式加速度型感測器(Model-2304A),量測前確認感測器的接頭已確實插接,接觸面無異物。量測探針尖端若有污染,會影響接觸穩定性與數值再現性。

量測參數與量程選擇

依診斷目的選定量測參數(加速度 / 速度 / 變位),並確認 Hi / Lo 量程設定是否對應預期的量測範圍。一般旋轉機械的速度例行點檢以標準量程(Hi range)為主;若量測值偏小(如小型設備或低振動量),可切換至 Lo range 取得較高的解析度。


振動計使用方法:逐步操作流程(Step 1–5)

以下操作步驟以 SHOWA SOKKI 1332B 為主要示範,括號內補充 RION VM-63C 的對應操作差異。

Step 1:確認量測位置

量測點應選在靠近軸承座的非旋轉部件上,例如軸承蓋、軸承座側面、或底板支撐結構。避免在螺栓、管路接頭或薄板結構上量測,因這些位置的振動傳遞特性與軸承本身不一致,容易產生誤導性讀值。

同一台設備建議在三個方向量測:水平(H)、垂直(V)、軸向(A),以取得較完整的振動狀態資訊。每次量測時應回到同一個標記點,以保持趨勢比較的可靠性。

Step 2:選定量測參數與量程

依診斷目的切換「加速度 / 速度 / 變位」選擇開關,並確認 Hi / Lo 量程。速度的一般點檢從 Hi range 開始;若顯示值極小(低於最小解析度),再切換至 Lo range。

(如使用VM-63C:同樣有加速度 / 速度 / 變位切換開關,加速度另提供 LO(10 Hz–1 kHz)與 HI(1 kHz–15 kHz)兩個頻率範圍選擇。若選 HI 頻率範圍,禁止使用長探針(Attachment L),說明書明確記載此限制。)

Step 3:接觸量測點並施以穩定壓力

開機後將感測器探針尖端垂直壓觸量測面。施力需穩定,施力不足或接觸角度偏斜,是現場量測數值變異最常見的原因之一。

(如使用VM-63C:建議施力約 500 g 至 1 kg。若施力過輕或接觸不穩,顯示值會持續跳動而無法取得穩定讀數。接觸面若有油脂或不平整,可先以乾布擦拭量測點,或(在允許條件下)以少量耦合劑改善接觸面的振動傳遞效率。)

Step 4:等待讀值穩定,執行 HOLD

接觸後等待顯示值趨於穩定(一般需數秒),在讀值不再大幅跳動時按下 HOLD 鍵凍結數值,再記錄讀值。

VM-63C A 模式:按住 MEASURE 鍵期間持續更新顯示值,放開時自動 HOLD;60 秒無操作則自動關機。
VM-63C B 模式:開機後持續顯示,按一下 MEASURE 執行 HOLD;再按一下繼續量測;按住約 3 秒關機,無自動關機功能。(B 模式適合需要連續量測且不希望被自動關機中斷的作業場景。)

Step 5:記錄並移至下一個量測點

記錄型號、量測點位、量測方向、量測參數(速度 / 加速度)、讀值與量測時間。1332B 支援 AC 輸出,可接外部記錄儀(如 VIBRO Recorder Model-9801)進行連續波形記錄,適合需要留存完整振動波形的驗收或故障分析場景。

完成單點量測後放開探針,移至下一個量測位置,重複 Step 2–4。


量出來的數值,怎麼判斷正常與異常?

取得速度讀值(mm/s RMS)後,可對照 ISO 20816-3 的振動嚴重性區域(Zone A 至 D)進行判讀。ISO 20816-3 為現行有效的旋轉機械振動評估國際標準,依設備額定功率分為兩組,並區分剛性安裝與柔性安裝。

以最常見的中型設備(Group 2,15–300 kW,剛性安裝)為例,判讀基準如下:

振動區域速度值(mm/s RMS)現場處置建議
Zone A(良好)< 1.4繼續正常運轉,維持點檢週期
Zone B(可接受)1.4 – 2.8可長期持續運轉,記錄趨勢
Zone C(需關注)2.8 – 4.5不建議長期持續運轉,回報工程師安排追查
Zone D(危險)> 4.5有損壞風險,需立即評估,不應由量測人員單獨決策停機

上表為剛性安裝的 Group 2 中型設備基準。若您的設備為大型設備(> 300 kW)或柔性安裝,Zone 數值不同,請參閱完整分組說明:ISO 20816 振動標準是什麼?工業設備振動判定等級完整說明。

實務注意事項:量測頻率範圍為 10 Hz–1,000 Hz(轉速低於 600 rpm 的設備採 2 Hz–1,000 Hz);ISO 標準值為通用基準,設備原廠若另有更嚴格限制,應以較嚴格者為準。


現場最常見的五個量測錯誤

錯誤一:施力不穩定,導致讀值跳動

手持接觸式振動計對探針接觸品質高度敏感。施力不足(輕碰)、施力過大(壓變形)、接觸角度非垂直,都會使讀值持續跳動而無法取得有效數據。建議練習固定施力,並在顯示值穩定後再執行 HOLD。

錯誤二:量測在錯誤的結構位置

將探針壓在螺栓頭、薄鐵板、管路壁或非承載結構上,讀到的是這些結構自身的振動,不代表設備的軸承振動狀態。量測位置應固定在軸承座或其直接支撐結構的剛性面上。

錯誤三:未等待暖機就讀值

部分振動計(包含 VM-63C,說明書明確記載)在開機後需約 10 秒才達到穩定量測狀態。若剛開機就立即壓觸讀值,取到的可能是不穩定的初始數值。

錯誤四:混用不同量程的讀值做趨勢比較

同一個量測點在不同次點檢時,若切換了 Hi / Lo 量程或量測參數(速度 vs. 加速度),讀值不具可比性。趨勢管理的基礎是「同一條件的重複量測」,點檢 SOP 應明確記錄每個量測點對應的參數與量程設定。

錯誤五:以單一讀值直接對應 ISO 標準作出停機決策

ISO 20816-3 的區域判讀是輔助評估工具,而非自動觸發停機的門檻。Zone C 表示「不建議長期持續運轉,需追查原因」,而非「立即停機」。Zone D 也需要結合設備條件、趨勢變化與工程判斷,才能決定對應措施。單次讀值偏高,應先確認量測位置與操作條件是否正確,再進行判斷。


從點檢到趨勢管理:建立廠內振動基準值的實務做法

ISO 標準值提供的是跨產業的通用基準,對於廠內特定設備,建立自身的歷史基準值往往比單純對照 ISO 更具實際診斷價值。以下為常見的實務做法:

建立設備基準值的時機

在設備大修後重新啟動、或確認設備處於良好狀態時,對所有量測點進行完整的三方向量測,記錄此時的速度讀值作為基準值(Baseline)。此後每次 PM 點檢的讀值,以此基準為比較依據。

趨勢判斷原則

振動趨勢管理的重點不是單次讀值,而是讀值的變化速率。若某設備的振動值在數週內從 1.2 mm/s 上升至 2.8 mm/s(仍在 Zone B),其變化速率已是值得關注的訊號,應縮短點檢間隔並追查原因,而非等到進入 Zone C 才反應。

量測紀錄的格式建議

每筆點檢記錄應包含:設備編號、量測點位置(H/V/A 方向)、量測參數(速度 / 加速度)、量程設定、讀值(mm/s RMS 或 m/s²)、量測日期與操作人員。記錄格式統一有助於趨勢比較,也是 ISO 9001 可追溯性要求的一部分。

延伸閱讀與產品資訊

本文操作示範所使用的型號為日本昭和測器(SHOWA SOKKI)數位振動計 Model-1332B,符合 ISO 10816-1 與 JIS B 0907 規範,配備 AC 輸出可接外部記錄設備。若需確認完整技術規格或詢價,可前往商品頁面:


振動計使用常見問題

Q1:振動計使用時,施力多大才算正確?

施力應穩定、垂直,且足以讓探針尖端持續與量測面緊密接觸。以 RION VM-63C 為參考,建議施力約 500 g 至 1 kg。施力過輕時,接觸面的振動傳遞不穩定,讀值會持續跳動;施力過大則可能壓變形薄板結構,造成讀值失真。若廠內有多位人員輪流執行點檢,建議在 SOP 中明確規範施力方式(如使用彈簧秤校準),以確保不同人員取得的數值具有可比性。

Q2:振動計的讀值為什麼每次都不一樣?

讀值變異的原因通常有以下幾種,依常見程度排列:
(1)施力或接觸角度不一致——這是最常見的原因;
(2)量測位置偏移——每次接觸的位置若有幾毫米差異,讀值即可能不同;
(3)設備本身的負載狀態變化——量測時設備的運轉負載若不同,振動量本身也會有所差異;
(4)電池電量不足——電量低時讀值可能不穩定。在找出讀值變異原因前,建議先確認操作條件是否一致,再考慮儀器本身的問題。

Q3:振動計需要多久校正一次?

壓電式加速度型振動計的感測器靈敏度會隨時間產生微量漂移,影響量測值的絕對準確度。一般建議進行年度校正,特別是若量測數據用於設備驗收報告或符合 ISO 9001 可追溯性要求的場合。校正通常需要送回原廠或授權服務機構執行(有償)。若廠內振動計僅用於趨勢比較(而非絕對值判讀),校正的優先程度相對較低,但仍建議每 1–2 年確認一次儀器狀態。


延伸閱讀:振動計技術系列

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