1 概要
振動にも色々有りますが、ここでは軸振動の内、特にベアリングに関係する話です。
軸振動は、機械の内部で起きている「SOSのサイン」を実によく教えてくれます。
話題の アンバランス、芯ズレ、軸の曲がり、給油不足、ベアリング損傷、そして カップリングゴムの摩耗 は、どれも現場で頻繁に遭遇する重要なチェックポイントです。
なおここで紹介している症状、原因、対応等については私の考えであって、実証試験などで確認されたものではありません。
これから振動計などの測定器を製作しデータを積み重ねこの思いを確かめたいと思っていますし、ここで結果など示して行きたいと思っていますので以下内容の取り扱いにご注意下さい。
軸振動は、機械の内部で起きている「SOSのサイン」を実によく教えてくれます。
話題の アンバランス、芯ズレ、軸の曲がり、給油不足、ベアリング損傷、そして カップリングゴムの摩耗 は、どれも現場で頻繁に遭遇する重要なチェックポイントです。
なおここで紹介している症状、原因、対応等については私の考えであって、実証試験などで確認されたものではありません。
これから振動計などの測定器を製作しデータを積み重ねこの思いを確かめたいと思っていますし、ここで結果など示して行きたいと思っていますので以下内容の取り扱いにご注意下さい。
1.1 軸振動とは
軸受振動とは、モーターやポンプなどの回転機械に組み込まれた軸受（ベアリング）が、回転や部品の接触によって発生する微小な揺れや振動のことです。
軸受振動には、回転に伴って常に発生する正常な振動と、機械の故障や不良によって発生する異常な振動の2種類に分類されます。
軸受振動には、回転に伴って常に発生する正常な振動と、機械の故障や不良によって発生する異常な振動の2種類に分類されます。
1.2 軸受振動の主な種類と原因
(1)強制振動（正常な振動）
(2)異常振動
軸受が回転することによって構造上発生する振動です。
回転速度が上がれば振動の周波数も比例して変化するため、軸受自体の問題ではありません。
回転速度が上がれば振動の周波数も比例して変化するため、軸受自体の問題ではありません。
(2)異常振動
軸受の内部に「キズ」や「圧痕（へこみ）」がある場合、転動体（ボールなど）がそこを通過する際に衝撃波として発生します。
キズの位置や回転数によって決まる特定の周波数でピークが現れるのが特徴です。
ベアリングだけでなく軸に関係する場所の不具合でも出てくので原因を特定するのは難しいです。
キズの位置や回転数によって決まる特定の周波数でピークが現れるのが特徴です。
ベアリングだけでなく軸に関係する場所の不具合でも出てくので原因を特定するのは難しいです。
1.3 予防保全（状態監視）への活用
正常時の振動レベル（大きさや周波数）を基準値として設定しておくことで、振動の変化（加速度や振幅の増大）から軸受の異常を早期に察知できます。
この監視技術は、工場のライン停止や重大な設備故障を防ぐための状態基準保全（CBM）として非常に重要視されています。
この監視技術は、工場のライン停止や重大な設備故障を防ぐための状態基準保全（CBM）として非常に重要視されています。
2 軸振動で何が判るか
回転機械の軸振動を測定・解析することで、目視では確認できない 回転軸の曲がり、軸の芯ズレ（ミスアライメント）、アンバランス（重量の偏り）、軸受の摩耗・損傷 などの内部異常を早期に発見し、突発的な設備故障を未然に防ぐことができます。
2.1 軸受の不具合
2.1.1 給油不足
給油不足が起きると、金属同士が直接接触して摩擦が激しくなり、軸振動のデータに以下のような特有のサインが現れます。
(1)軸受（ベアリング）の損傷で現れる振動の特徴
(2)放置した場合の進展
(3)きづき
(1)軸受（ベアリング）の損傷で現れる振動の特徴
高周波振動の急増
振動全体のエネルギー（オーバオール値）の上昇
「ガタ」による高調波の発生
金属の擦れ合い（きしみ）により、非常に高い周波数（数kHz〜数十kHz）の振動や音響放射（AE）が急激に高くなります。
振動全体のエネルギー（オーバオール値）の上昇
細かい不規則な振動が重なり、全体の振動レベルがベースラインよりも全体的に押し上げられます。
「ガタ」による高調波の発生
潤滑膜が失われて軸とベアリングの隙間（ガタ）が大きくなると、回転数の整数倍（2倍、3倍、4倍…）の振動成分が複数現れるようになります。
(2)放置した場合の進展
初期（給油不足）: 高周波の微小な振動のみが発生（この時点で補給すれば復旧可能）。
中期（摩耗の開始）: 摩擦熱でベアリングが劣化し、軸受固有の損傷周波数が出始める。
末期（焼き付き・破損）: 振動が急激に巨大化し、最悪の場合は軸がロックして設備が停止する。
中期（摩耗の開始）: 摩擦熱でベアリングが劣化し、軸受固有の損傷周波数が出始める。
末期（焼き付き・破損）: 振動が急激に巨大化し、最悪の場合は軸がロックして設備が停止する。
(3)きづき
管理されている設備で 高周波の振動値が上がっている、あるいは 特有の金属音（キーンという高い音など） が発生していませんか
2.1.2 ベアリングの損傷
給油不足を放置した結果として起こることも多く、損傷の種類や進行度に応じて、軸振動に明確なパターンが現れます。
(1)軸受（ベアリング）の損傷で現れる振動の特徴
(2)損傷の種類による違い
(3)きづき
(1)軸受（ベアリング）の損傷で現れる振動の特徴
軸受固有周波数（欠陥周波数）の発生
高調波とサイドバンド（変調波）の出現
振幅変調（エンベロープ処理での検出）
ベアリングの「外輪」「内輪」「転動体（ボールやローラー）」に傷ができると、そこを部品が通過するたびに規則的な衝撃パルスが発生します。
この衝撃は、型式と回転数から計算できる「固有の周波数」としてデータに現れるため、どこが傷ついているかまで特定できます。
この衝撃は、型式と回転数から計算できる「固有の周波数」としてデータに現れるため、どこが傷ついているかまで特定できます。
高調波とサイドバンド（変調波）の出現
損傷が進行すると、衝撃の周期（整数倍）の振動が連なって現れます。
さらに、回転のブレと連動して、固有周波数の周囲にヒゲのような細かな波（サイドバンド）が密に発生します。
さらに、回転のブレと連動して、固有周波数の周囲にヒゲのような細かな波（サイドバンド）が密に発生します。
振幅変調（エンベロープ処理での検出）
初期傷による小さな衝撃は通常の測定では埋もれがちですが、高周波成分を抽出する「エンベロープ解析」を行うことで、微小な損傷もはっきりと波形に浮かび上がります。
(2)損傷の種類による違い
転がり軸受（ボールベアリングなど）の損傷: 局所的なキズや剥離（フラッシング）により、高周波の鋭い「カツカツ」という衝撃振動が規則的に発生します。
すべり軸受（メタル軸受）の損傷: 摩耗によるガタつきや、油膜の異常（オイルホイップなど）により、回転数より低い周波数で大きな軸の振れまわりが発生します。
(3)きづき
特定のベアリングで 「ゴロゴロ」「シャーー」といった異音 や、温度の上昇 などは見られませんか
2.2 水車(衝動)の不具合
水力学的な異常として水車には衝動水車と反動水車があり、ペルトン水車、ターゴインパルス水車は、高落差・小流量の発電所で使われる「衝撃水車」であり、フランシス水車、カプラン水車などの「反動水車」とは構造が全く異なります。
最初に衝動水車について説明します
ランナ（羽根車）は水中ではなく大気中にあり、ノズルから噴射される超高速の水流（ジェット）をバケット（羽根）にぶつけて回転します。
このため水流により軸などの異常振動を打ち消すノイズが発生します。（土砂など流入している場合は特に大きなノイズが出る。こればこれでランナを損傷する原因になるため検出できれば運転停止や沈砂池の点検などの対応ができる。）
なお振動から判る水車の不具合としては、ペルトン水車特有の軸振動では、主に「ジェットの当たり方の異常」「バケットの損傷」「偏荷重による軸受の異常」が判ります。代表的な3つの異常について解説します。
最初に衝動水車について説明します
ランナ（羽根車）は水中ではなく大気中にあり、ノズルから噴射される超高速の水流（ジェット）をバケット（羽根）にぶつけて回転します。
このため水流により軸などの異常振動を打ち消すノイズが発生します。（土砂など流入している場合は特に大きなノイズが出る。こればこれでランナを損傷する原因になるため検出できれば運転停止や沈砂池の点検などの対応ができる。）
なお振動から判る水車の不具合としては、ペルトン水車特有の軸振動では、主に「ジェットの当たり方の異常」「バケットの損傷」「偏荷重による軸受の異常」が判ります。代表的な3つの異常について解説します。
2.2.1 ノズル・ジェットの噴射バランス不良（多ノズル型の場合）
現代の大容量ペルトン水車は、1つのランナに複数（2〜6個）のノズルからジェットを当てる構造が主流です。
各ノズルのニードル弁の開度がズレたり、特定のノズルにゴミが詰まったりして、噴射される水の勢いにバラつきが出る異常です。
(1)現れる振動の特徴
(2)放置した場合の進展
(3)きづき
各ノズルのニードル弁の開度がズレたり、特定のノズルにゴミが詰まったりして、噴射される水の勢いにバラつきが出る異常です。
(1)現れる振動の特徴
ランナを側面の異なる方向から押す力のバランスが崩れるため、「回転周波数（1f振動）」が特定の方向（ラジアル方向）に偏って大きく現れます。
ノズルの開度（発電出力）を変更した瞬間に、振動の大きさがステップ状に急変化するのが特徴です。
ノズルの開度（発電出力）を変更した瞬間に、振動の大きさがステップ状に急変化するのが特徴です。
(2)放置した場合の進展
主軸が常に一方向へ押し付けられる形になり、ガイド軸受の特定の一面だけが異常摩耗（偏摩耗）します。
軸受の油膜が破断し、メタルが焼き付いて水車が急停止（ロック）する原因になります。
軸受の油膜が破断し、メタルが焼き付いて水車が急停止（ロック）する原因になります。
(3)きづき
各ノズルのサーボモータ開度指示値に違い、軸受の温度上昇などありませんか。
2.2.2 バケットの欠損・クラック
反動水車の1.2.4に似ていますが、水車が空気中を回るための違いが出てきます。
ペルトン水車のバケットは、超高速のジェットを繰り返し受けるため、金属疲労やキャビテーション、水に含まれる砂（土砂摩耗）によって、き裂が入ったり一部が欠けたりする異常が起こりやすいです。 (1)現れる振動の特徴
(2)放置した場合の進展
(3)きづき
ペルトン水車のバケットは、超高速のジェットを繰り返し受けるため、金属疲労やキャビテーション、水に含まれる砂（土砂摩耗）によって、き裂が入ったり一部が欠けたりする異常が起こりやすいです。 (1)現れる振動の特徴
バケット1枚が欠損すると、回転体の質量バランスが崩れるため、非常に強い「回転周波数（1f振動）」が発生します。
さらに、ジェットが異常のあるバケットを叩くたびに衝撃波が出るため、「回転周波数 × バケット枚数」の超高周波（バケット通過周波数）の振動が重畳します。
さらに、ジェットが異常のあるバケットを叩くたびに衝撃波が出るため、「回転周波数 × バケット枚数」の超高周波（バケット通過周波数）の振動が重畳します。
(2)放置した場合の進展
激しい交番荷重により、隣接する他のバケットにも次々と疲労き裂が伝播します。
最悪の場合、運転中にバケットが根元からちぎれて飛び散り、水車ケーシング（カバー）を突き破って発電所を大破させる致命的な事故につながります。
最悪の場合、運転中にバケットが根元からちぎれて飛び散り、水車ケーシング（カバー）を突き破って発電所を大破させる致命的な事故につながります。
(3)きづき
ランナから「カン、カン」という異常な金属衝撃音（アコースティックエミッション：AEセンサーなどでも検知可能）がしませんか。
若干の効率低下がありませんか？（ノズルのごみつまりでも効率低下が有るので注意ください）
若干の効率低下がありませんか？（ノズルのごみつまりでも効率低下が有るので注意ください）
2.2.3 デフレクタ（減勢装置）の動作不良・接触
ペルトン水車には、負荷が急に遮断された際、水撃作用を防ぐためにジェットをバケットから瞬時にそらす「デフレクタ（偏流刃）」という保護装置があります。
このデフレクタのリンク機構が緩んだり、変形して回転中のランナやバケットに微小接触（ラビング）する異常です。
(1)現れる振動の特徴
(2)放置した場合の進展
(3)きづき
このデフレクタのリンク機構が緩んだり、変形して回転中のランナやバケットに微小接触（ラビング）する異常です。
(1)現れる振動の特徴
固定部と回転部が接触するため、回転周波数の整数倍だけでなく、「0.5f（2分の1回転周期）」などの分数次・副高調波振動が突発的に現れます。
接触の衝撃で、軸の回転軌跡（オービット）が綺麗な円から、歪んだ複雑な形へと変化します。
接触の衝撃で、軸の回転軌跡（オービット）が綺麗な円から、歪んだ複雑な形へと変化します。
(2)放置した場合の進展
接触部の摩擦熱によってバケットが局部的に高温になり、材質が劣化して強度が低下します。
接触が激しくなるとバケットやデフレクタが変形・大破し、回転体がロックして主軸がねじ切れる恐れがあります。
接触が激しくなるとバケットやデフレクタが変形・大破し、回転体がロックして主軸がねじ切れる恐れがあります。
(3)きづき
負荷遮断試験や、出力を急激に下げたタイミングでの軸振動の一時的なスパイク的な音が出ませんか
効率低下がありませんか？（ノズルのごみつまりでも効率低下が有るので注意ください）
効率低下がありませんか？（ノズルのごみつまりでも効率低下が有るので注意ください）
2.3 水車(反動)の不具合
反動水車は水車が水中にあることにより反動との違いがあります。
2.3.1 水車ランナ（羽根車）のアンバランス・偏心
経年劣化によるランナの不均等な摩耗、キャビテーションによる損傷、またはゴミの詰まりによって、回転体の質量バランスが崩れる異常です。
(1)
(2)放置した場合の進展
(3)きづき
(1)
水車の「回転周波数（1f振動：1回転に1回発生する振動）」の成分が、軸の水平・垂直方向に顕著に大きく現れます。
発電出力（負荷）を上げるほど、遠心力が増して振動が激しくなる傾向があります。
発電出力（負荷）を上げるほど、遠心力が増して振動が激しくなる傾向があります。
(2)放置した場合の進展
軸受（ガイドベアリング）に常に偏った強い荷重がかかり続けるため、軸受メタル（白熱合金など）が早期に摩耗・焼付きを起こします。
最悪の場合、主軸に疲労き裂が入り、軸破断という発電所全損クラスの重大事故へ進展します
最悪の場合、主軸に疲労き裂が入り、軸破断という発電所全損クラスの重大事故へ進展します
(3)きづき
軸受の温度上昇（温度計の警報）、水量にる発電電力の低下（効率低下）、定期点検等により水車の点検で摩耗などありませんか
2.3.2 吸出し管内のカルマン渦・水圧脈動
フランシス水車などで、設計外の低負荷（部分負荷）運転時や、特定の落差で運転した際、水車の出口（吸出し管）に巨大な渦が発生して水圧が激しく変動する異常です。
(1) 現れる振動の特徴
(2)放置した場合の進展
(3)きづき
回転周波数よりも大幅に低い「低周波振動（0.2～0.4f程度）」が発生します。
規則的な振動ではなく、不規則に軸が大きくのたうつような揺れ方をします。
規則的な振動ではなく、不規則に軸が大きくのたうつような揺れ方をします。
(2)放置した場合の進展
水圧の激しい脈動が主軸や水車カバー、ステーベーン（固定羽根）に伝わり、構造物を激しく疲労させます。
過去には、これを放置したことで水車上カバーの固定ボルトが次々と疲労折損し、水圧によって上カバーが吹き飛び、発電所内が水没した大事故（崩壊事故）も発生しています。
過去には、これを放置したことで水車上カバーの固定ボルトが次々と疲労折損し、水圧によって上カバーが吹き飛び、発電所内が水没した大事故（崩壊事故）も発生しています。
(3)きづき
吸出し管やケーシングに設置された水圧脈動計（圧力センサ）の数値急増や発電所内に「ドッドッドッ」という低い重低音や不気味な衝撃音が響き渡る（巡視時の異音感知）ことはありませんか。
2.3.3 バランスパイプの詰まり
フランシス水車において、バランスパイプ（均圧管）の詰まりは、軸振動および重大な軸受トラブルを引き起こす非常に重要な要因になります。
バランスパイプは、水車ランナ（羽根車）の背面（上部）に溜まる高圧の水を放水路（吸出し管）側へ逃がし、主軸を下に押し下げる力（スラスト荷重）を相殺・調整するための重要な配管です。
ここが詰まると、流体バランスが崩れて顕著な異常が発生します。
(1)現れる振動の特徴
(2)放置した場合の進展
(3)きづき
バランスパイプは、水車ランナ（羽根車）の背面（上部）に溜まる高圧の水を放水路（吸出し管）側へ逃がし、主軸を下に押し下げる力（スラスト荷重）を相殺・調整するための重要な配管です。
ここが詰まると、流体バランスが崩れて顕著な異常が発生します。
(1)現れる振動の特徴
スラスト振動（軸方向の縦揺れ）の増大
背面圧力が異常に高まるため、主軸を真下に強烈に押し下げる力が働きます。
これにより、ラジアル方向（横揺れ）だけでなく、スラスト方向の軸振動（縦揺れ）が急増します。
低周波振動（0.1〜0.3f）の誘発これにより、ラジアル方向（横揺れ）だけでなく、スラスト方向の軸振動（縦揺れ）が急増します。
ランナ背面高圧部の水流が不安定になり、ランナ外周のシール部（ランナクラウンシール）で異常な差圧が生じます。
これが自励的な低周波の振れ回り振動（液膜スラスト不安定性）を引き起こすことがあります。
軸受（スラストベアリング）の温度急上昇これが自励的な低周波の振れ回り振動（液膜スラスト不安定性）を引き起こすことがあります。
振動と同時に、スラスト軸受（推力軸受）のメタル温度が、許容値を大きく超えて急激かつ直線的に上昇します。
(2)放置した場合の進展
スラスト軸受の焼付き・破壊
設計限界を超えた過大な下向き荷重がスラスト軸受にかかり続けるため、軸受の油膜が完全に破断（油膜切れ）します。
数分〜数十分で軸受メタルが摩擦熱で溶損し、軸受の焼付き（ロック）に至ります。
固定部と回転部の接触（ラビング）数分〜数十分で軸受メタルが摩擦熱で溶損し、軸受の焼付き（ロック）に至ります。
スラスト軸受が摩耗・溶損すると、主軸全体が本来の位置よりも数ミリ下に沈み込みます。
これにより、高速回転しているランナが、水車下部カバー（放水側）の固定部品と激しく接触し、水車本体の全損事故へと進展します
これにより、高速回転しているランナが、水車下部カバー（放水側）の固定部品と激しく接触し、水車本体の全損事故へと進展します
(3)きづき
水車背面圧力（ランナ背圧）の上昇や、スラスト軸受温度の上昇、バランスパイプの流量計があれば低下等ありませんか
2.4 その他の不具合
2.4.1 カップリングゴム摩耗
軸の動力側と負荷側の間にカップリングがあり、その結合ボルトに偏心を吸収するゴムがすり減ると、動力側と負荷側の結合部に余計な「ガタ（隙間）」や「芯ズレ」が生じるため、軸振動のデータに以下のような特有のサインが現れます。
(1)カップリングゴム摩耗時に現れる振動の特徴
(2)放置した場合の進展
(3)きづき
回転数の2倍および整数倍（高調波）の急増
軸方向（スラスト方向）の振動増加
不規則な位相（タイミング）のズレ
ゴムのすり減りによって実質的なミスアライメント（芯ズレ）状態になり、1回転する間に2回の衝撃や歪みが生じるため、回転数の2倍（2X）の振動が激しくなります。
ガタつきが大きくなると、3倍（3X）、4倍（4X）といった整数倍の振動成分が階段状にいくつも現れます。
ガタつきが大きくなると、3倍（3X）、4倍（4X）といった整数倍の振動成分が階段状にいくつも現れます。
軸方向（スラスト方向）の振動増加
ゴムによる軸方向の推力（スラスト）の吸収ができなくなるため、半径方向だけでなく、軸と平行な方向の振動も顕著に大きくなります。
不規則な位相（タイミング）のズレ
ゴムの減り方に偏りがあると、結合部の接触タイミングが毎回転わずかに変化するため、振動が発生するタイミング（位相）が安定せずフラフラと変動します。
(2)放置した場合の進展
初期（ゴムの軽微な摩耗）: 回転数の2倍成分が少しずつ上昇し始める。
中期（ゴムの脱落・激しい摩耗）: ボルトと金属部が直接干渉し始め、カツカツという衝撃波形（高周波）が混ざる。
末期（カップリング破損）: 結合部が破断し、動力が伝わらなくなると同時に、機械全体に致命的な過大振動が発生する。
中期（ゴムの脱落・激しい摩耗）: ボルトと金属部が直接干渉し始め、カツカツという衝撃波形（高周波）が混ざる。
末期（カップリング破損）: 結合部が破断し、動力が伝わらなくなると同時に、機械全体に致命的な過大振動が発生する。
(3)きづき
カップリング付近から「カタカタ」「ゴトゴト」といった異音 や、黒いゴムの粉（摩耗粉） が周囲に散らばっているような兆候は見られませんか
始動・停止時に特に大きなショックがありませんか。
始動・停止時に特に大きなショックがありませんか。
3 異常の特定方法
軸の振動データを計測し、以下の情報を組み合わせることで「何が起きているか」を特定します。
3.1 周波数解析（FFT）
複雑な振動波形を分解し、どの周波数の振動が強いかを分析して異常の種類を特定します。
実際の現場では、これらが単体ではなく複合して現れます。例えば、「バランスパイプの詰まり」が起きると、スラスト軸受への過大荷重で軸受が偏摩耗するため、まず【2f成分の増加（ガタ）】が現れ、同時に流体の乱れから【低周波成分の増加】が重なる、といった波形の変化をたどります。
例になりますが、軸振動の周波数解析（FFT）解析でどんな状況が現れた時にどんな原因かを説明します。
実際の現場では、これらが単体ではなく複合して現れます。例えば、「バランスパイプの詰まり」が起きると、スラスト軸受への過大荷重で軸受が偏摩耗するため、まず【2f成分の増加（ガタ）】が現れ、同時に流体の乱れから【低周波成分の増加】が重なる、といった波形の変化をたどります。
例になりますが、軸振動の周波数解析（FFT）解析でどんな状況が現れた時にどんな原因かを説明します。
3.1.1 1kHz以上の底がモヤモヤと上昇する状況
状況
原因
特徴
特定の周波数にツノ（ピーク）は立たず、「1kHz〜数kHzの超高周波帯」全体の底（ベースライン）がモヤモヤと押し上げられる（床上げ）状態になります。
原因
グリースの不足
経年でのグリス漏れや劣化により油膜が切れ、ベアリング内部の金属同士が直接こすれ合って微小な摩擦ショックが連続発生しているためです。
経年でのグリス漏れや劣化により油膜が切れ、ベアリング内部の金属同士が直接こすれ合って微小な摩擦ショックが連続発生しているためです。
特徴
放置すると摩擦熱でベアリング温度が急上昇し、内部が溶着する「軸受の焼付き（ロック）」に至ります。
巡視時に「シャー」「ゴー」という連続的な摩擦音が聞こえたり、簡易振動計の「加速度（G）」が跳ね上がったりすることで気づけます。
巡視時に「シャー」「ゴー」という連続的な摩擦音が聞こえたり、簡易振動計の「加速度（G）」が跳ね上がったりすることで気づけます。
3.1.2 特定周波数にシャープなピークが立つ状況
状況
原因
特徴
「軸受欠陥周波数（BPFO/BPFIなど）」と呼ばれる数百Hz〜数kHzの帯域に、非常に鋭いツノ（ピーク）が立ちます。
その両脇に、回転周波数（1f）と同じ等間隔で小さな山が並ぶ「サイドバンド（側帯波）」が現れるのが決定的なシグナルです。
その両脇に、回転周波数（1f）と同じ等間隔で小さな山が並ぶ「サイドバンド（側帯波）」が現れるのが決定的なシグナルです。
原因
軸受の傷
ベアリングの軌道面（レース）やボールに、経年疲労による金属剥離（フレーキング）や、軸電流が突き抜けたことによる火花摩耗（電食）のキズができているためです。
ベアリングの軌道面（レース）やボールに、経年疲労による金属剥離（フレーキング）や、軸電流が突き抜けたことによる火花摩耗（電食）のキズができているためです。
特徴
放置するとボールがキズを踏むたびにキズが広がり、最終的には軸受が粉砕されて主軸が完全に偏心します。
型番から予め計算した「欠陥周波数」とFFTのピークが一致するかで特定でき、聴診棒で「コツコツ」「カタカタ」という不規則な衝撃音を聴取することでも気づけます。
型番から予め計算した「欠陥周波数」とFFTのピークが一致するかで特定でき、聴診棒で「コツコツ」「カタカタ」という不規則な衝撃音を聴取することでも気づけます。
3.1.3 2f（2倍）成分の突出および整数倍ハーモニクスの並び状況
状況
原因
特徴
「2f（回転周波数の2倍）」の成分が最も突出して高くなります。
ガタが大きくなるにつれて、3f、4f、5fといった整数倍の成分が「櫛の歯」のようにビッシリと並ぶようになります。
ガタが大きくなるにつれて、3f、4f、5fといった整数倍の成分が「櫛の歯」のようにビッシリと並ぶようになります。
原因
水車と発電機を繋ぐカップリングの締結ボルトが緩んでいるか、内部の緩衝材（ギヤやゴムブロック）が激しく摩耗して機械的な「ガタ（ルーズネス）」が生じているためです。
特徴
放置するとボルトが疲労破断するか、結合部が完全に粉砕されて軸同士が外れ、周囲の設備をなぎ倒す大事故になります。横揺れ（ラジアル）だけでなく縦揺れ（スラスト方向）の2f振動も同時に大きくなるのが強い特徴です。
周辺にゴム粉や金属粉が飛散していることで目視でも気づけます。
周辺にゴム粉や金属粉が飛散していることで目視でも気づけます。
3.1.4 1f（回転周波数）」成分だけが突出して高い
状況
原因
特徴
水車の回転数と同じ周波数（1f = 1倍振動）のピークが、他の成分を圧倒して高く現れます。
原因
不釣り合い（アンバランス）：ランナの摩耗、バケットの欠損、ゴミの付着、製造・組立時の質量バランス不良。
軸の曲がり：主軸が熱や過大荷重によってわずかに弓なりに変形している。
軸の曲がり：主軸が熱や過大荷重によってわずかに弓なりに変形している。
特徴
回転速度が上がるほど（遠心力が増すため）、また負荷が増えるほど振幅が大きくなります。
3.1.5 「2f」および高次（3f, 4f...）成分が強く現れる
状況
原因
特徴
1fの2倍、3倍、4倍といった整数倍の周波数（ハーモニクス）に明確なピークが現れます。
特に2fが1fと同等かそれ以上に高くなるのが特徴です。
特に2fが1fと同等かそれ以上に高くなるのが特徴です。
原因
アライメント不良（ミスアライメント）：水車軸と発電機軸の直線性がズレている（芯狂い）。
軸受の偏心・ガタ（ルーズネス）：軸受ボルトの緩み、基礎の剛性不足、軸受メタルの過大摩耗。
軸受の偏心・ガタ（ルーズネス）：軸受ボルトの緩み、基礎の剛性不足、軸受メタルの過大摩耗。
特徴
ミスアライメントの場合、ラジアル方向（横揺れ）だけでなく、スラスト方向（軸方向・縦揺れ）の2f成分も同時に大きくなります。
3.1.6 回転数より低い「低周波（0.2f～0.4f程度）」に強いピークがある
状況
原因
特徴
1f未満の非常に低い周波数帯に、大きくて少し幅の広い（シャープではない）ピークが現れます
原因
吸出し管内の水圧脈動（カルマン渦）：フランシス水車などで、部分負荷（低負荷）運転時に出口で巨大な渦が発生している。
オイルホイップ / オイルワール：滑り軸受（ジャーナル軸受）において、潤滑油の膜が異常な圧力波を生み出し、軸を激しく振れ回らせている。
オイルホイップ / オイルワール：滑り軸受（ジャーナル軸受）において、潤滑油の膜が異常な圧力波を生み出し、軸を激しく振れ回らせている。
特徴
非常にエネルギーが大きく、機械全体をガタガタと大きくのたうつように揺らすため、最も危険なサインの一つです。
3.1.7 「1f × 羽根（バケット）枚数」の超高周波成分が急増した
状況
原因
特徴
数百Hz〜数kHzといった非常に高い周波数帯に、「回転周波数 × 水車羽根の枚数」に一致する鋭いピーク（ブレード通過周波数）が現れます。
原因
羽根の損傷・接触：ペルトン水車のバケットき裂・欠損、またはフランシス水車のランナとガイドベアリング・ガイドベーンとの異常接触（ラビング）。
ノズル・ガイドベーンの不均等：特定の流路だけ水の流れが乱れ、羽根が通過するたびに強い流体衝撃を受けている。
ノズル・ガイドベーンの不均等：特定の流路だけ水の流れが乱れ、羽根が通過するたびに強い流体衝撃を受けている。
特徴
振動の「変位（揺れの大きさ）」には現れにくく、「加速度（衝撃の強さ）」のFFT解析で初めてはっきりと検知できます。
3.1.8 周波数の山（ピーク）がなく、全体的に床上げ（ベースライン上昇）している
状況
原因
特徴
特定の周波数にツノ（ピーク）が立つのではなく、広い周波数帯（特に高周波帯）全体の振動レベルが、モヤモヤと底上げされるように高くなります。
原因
キャビテーションの発生：水流の圧力が下がりすぎて気泡が発生・崩壊し、連続的な微小ショック（広帯域ノイズ）が水車内で起きている。
土砂摩耗（エロージョン）：水に含まれる砂が、高速でランナやバケットを削り続けている。
土砂摩耗（エロージョン）：水に含まれる砂が、高速でランナやバケットを削り続けている。
特徴
機械的な「ガタ」ではなく、流体そのもののドロドロとした乱れや摩擦を示しています。
3.2 X-Y軌跡（リサージュ図形）
2つのセンサーを直交（90度）に配置し、回転軸がどのように動いているか（円か楕円かなど）を軌跡として可視化します。
回転軸の挙動を2次元の視覚パターンとして捉える「X-Y軌跡（リサージュ図形）」は、振動の「形」から直感的に原因を特定できる優れた診断手法です。
回転軸の挙動を2次元の視覚パターンとして捉える「X-Y軌跡（リサージュ図形）」は、振動の「形」から直感的に原因を特定できる優れた診断手法です。
3.2.1 複雑なループ（輪）を描く、制限された不規則な軌跡
状況
原因
特徴
綺麗な円や楕円ではなく、軌跡の中に小さな「輪（ループ）」が複数できたり、バナナ型や8の字型のように歪んだり、あるいは回転ごとに軌跡の位置がブレて太い帯状の図形を描きます。
原因
すべり軸受（ジャーナルベアリング）の油膜圧力が不安定になる「オイルワール/オイルホイップ」の発生、または軸受メタルの過大摩耗による「ガタ（ルーズネス）」が原因です。
特徴
軸が軸受の内部で「のたうち回る」または「一部に激しく衝突・接触（ラビング）」している状態を示します。
放置すると軸受が焼き付くか、回転部と固定部が接触して水車が全損します。1回転未満の周期（0.5倍など）で複雑に形が変わるのが特徴です。
放置すると軸受が焼き付くか、回転部と固定部が接触して水車が全損します。1回転未満の周期（0.5倍など）で複雑に形が変わるのが特徴です。
3.2.2 綺麗につぶれた、斜めを向いた細細い「8の字」軌跡
状況
原因
特徴
1回転する間に軸が2回振れるため、リサージュ図形が綺麗な「8の字」、あるいは細長い楕円が中央でねじれたような形を描きます。
原因
水車軸と発電機軸の芯がズレている「アライメント不良（ミスアライメント）」、またはカップリングボルトの緩み・内部緩衝材の偏摩耗が原因です。
特徴
軸が無理な力で特定の2方向に引っ張られながら回っている状態を示します。
放置するとカップリングボルトが疲労破断し、軸同士が外れる大事故につながります。ラジアル（横）方向だけでなく、スラスト（軸方向）の振動も連動して大きくなるのが特徴です。
放置するとカップリングボルトが疲労破断し、軸同士が外れる大事故につながります。ラジアル（横）方向だけでなく、スラスト（軸方向）の振動も連動して大きくなるのが特徴です。
3.2.3 ほぼ真円に近い、負荷に応じて大きさが変わる大円軌跡
状況
原因
特徴
図形自体の形は歪みのない「綺麗な真円（または滑らかな楕円）」を描きますが、運転状態（負荷や水量）によってその円の直径が大きく変化します。
原因
水車ランナの偏摩耗やゴミ詰まりによる「質量アンバランス」、または設計外の低負荷運転時に吸出し管内で発生する渦（カルマン渦）による「水圧脈動」が原因です。
特徴
機械的なガタではなく、軸が均等な外力（遠心力や流体力）によって滑らかに振り回されている状態を示します。放置すると軸受へ過大な荷重がかかり続け、メタルが早期摩耗します。
アンバランスなら高負荷ほど円が大きくなり、水圧脈動なら特定の低負荷帯だけで円が巨大化するのが特徴です。
アンバランスなら高負荷ほど円が大きくなり、水圧脈動なら特定の低負荷帯だけで円が巨大化するのが特徴です。
3.3 位相分析
振動が発生するタイミングを測定し、軸のどの部分で問題が起きているかを特定します。
「位相分析（フェーズ解析）」は、回転軸が1回転する間の「特定の瞬間（タイミング）」に振動がどこを向いているかを測定する手法です。2つのセンサー間の位相差（ズレ）を見ることで、軸がどのように傾き、動いているかを完璧に突き止められます。
「位相分析（フェーズ解析）」は、回転軸が1回転する間の「特定の瞬間（タイミング）」に振動がどこを向いているかを測定する手法です。2つのセンサー間の位相差（ズレ）を見ることで、軸がどのように傾き、動いているかを完璧に突き止められます。
3.3.1 測定ごとに値がバラつく、不安定な位相角の変動
状況
原因
特徴
位相角の数値が一定に安定せず、運転中にランダムにふらふらと変化します。
また、軸受の左右（水平と垂直方向）の位相差が、正常値である「90度」から大きくズレる状況になります。
また、軸受の左右（水平と垂直方向）の位相差が、正常値である「90度」から大きくズレる状況になります。
原因
軸受ボルトの緩み、基礎の剛性不足、またはすべり軸受メタルの過大摩耗による「機械的なガタ（ルーズネス）」が原因です。
特徴
軸受による拘束力が緩み、軸が内部で暴れて毎回転ごとに異なる挙動を示しています。
放置するとガタが急進展して軸受が完全に破壊されます。振動の大きさ（振幅）の変化に比例せず、位相角だけが先行して不規則に暴れるのが特徴です。
放置するとガタが急進展して軸受が完全に破壊されます。振動の大きさ（振幅）の変化に比例せず、位相角だけが先行して不規則に暴れるのが特徴です。
3.3.2 カップリングを挟んで位相が「180度」反転する対向波形
状況
原因
特徴
カップリングの「水車側軸受」と「発電機側軸受」の同方向（例：垂直方向同士）を比較したとき、位相差が「180度（または0度）」でピタリと安定します。
また、同一軸受のラジアル方向とスラスト方向の位相が一致（同位相）する状況になります。
また、同一軸受のラジアル方向とスラスト方向の位相が一致（同位相）する状況になります。
原因
水車軸と発電機軸の芯がズレている「アライメント不良（ミスアライメント）」、またはカップリング自体の面振れ・偏心が原因です。
特徴
2つの軸が「への字」に折れ曲がったり、平行にズレたりしながら互いを引っ張り合って回っている状態（クランク運動）を示します。
放置すると結合ボルトが疲労破断します。負荷や回転数が変わっても、位相差「180度」という関係性が極めて強固に維持されるのが決定的な特徴です。
放置すると結合ボルトが疲労破断します。負荷や回転数が変わっても、位相差「180度」という関係性が極めて強固に維持されるのが決定的な特徴です。
3.3.3 水平・垂直の位相差が「90度」で安定する、綺麗な追従波形
状況
原因
特徴
同一軸受の「水平方向」と「垂直方向」のセンサー間の位相差が、正確に「90度（±30度以内）」を示し、かつ運転中その値がピタリと固定されて全く動きません。
原因
水車ランナの不均等な摩耗やゴミ付着による「質量アンバランス（不釣り合い）」が原因です。
特徴
重心のズレ（遠心力）によって、軸が軸受内で綺麗な「円形」を描いてスムーズに振れ回っている状態（1回転に1回の規則正しい首振り）を示します。
放置すると軸受メタルが偏摩耗します。発電出力（負荷）を上げて振動が大きくなっても、位相角（ズレの角度）そのものは一切変化しないのが特徴です。
放置すると軸受メタルが偏摩耗します。発電出力（負荷）を上げて振動が大きくなっても、位相角（ズレの角度）そのものは一切変化しないのが特徴です。