云课堂

2023

我的转子“怎么了”

设备停机过程中，振动幅值在某个转速段较快降低到一定程度后反弹，伴随相位角的变化，这是经典的转子存在弯曲时的表现。前几天，小编在利用转子试验台测试算法时还真的遇到了这么一个现象。那么，小编的转子弯曲了吗？如果没有，小编的转子“怎么了”？重要说明：用到的是加速度传感器，测量的轴承座XYZ向振动。

工业现场的电动机，很多时候启停机都是很快速的，特别是先升转速再带载荷的，大概“嗖的一声”就起来了，或者“嗖的一声”就停了。对于这样的设备，要精确捕捉工作状态下的临界转速是比较困难的。但是有困难也得上，只要能设计出快速算法，精确捕捉也是有可能的。

前些天，小编在用转子试验台测试算法代码时，发现了停机波形一个挺有意思的停机现象：停机过程中，有这么一刹那（也就0.1~0.2秒左右），转子振动特别小。具体波形见下：

怀着好奇心，小编调出了采集得到的停机波特图和极坐标图，确实发现波特图上一个特别窄的转速区间内，转子的振动快速降低后又快速回弹，对应于极坐标图上有三个大圆环，其中一个大圆环确实在那么一瞬间幅值几乎降到零。

把那个特殊的转速段打开，发现快速降低前转子为3333.33RPM，此时1X是178.67um pk-pk@260°，幅值回弹后为3298.97RPM，此时的1X是174.63um pk-pk@285.77°。在这34.36RPM范围内，1X幅值最小时为 19.86um pk-pk@316.40°。

首先，停机过程中振动幅值在一定转速范围内会降低并回弹，伴随相位变化，似乎跟经典教学的转子弯曲特性类似。难道，小编试验台的转子弯了吗？这个可怕的念头出现后，小编立刻着手进行测量。所幸小编办公室有百分表，维持低速100RPM，打了几个地方的跳动，没发现明显异常，转子弯曲的可能性被排除了。剩下最有嫌疑的，就是共振导致过临界的问题。只是，可能吗？在34RPM的转速范围内要过一个模态~~~

于是乎，五金店买的25块钱一把的橡胶锤子有用了（所以，不要再说“有个锤子用嘛？”这种话了）。水平、垂直、轴向，各敲一下，竟真的有启发。下面是驱动端轴承座水平方向敲击结果：

52.8Hz（对应3168RPM）有一个特别尖的尖峰，考虑到大响应下运行工况的固有频率是可以比敲击所得固有频率高，因此可以确定真的是有这么一个特殊的模态。小编进一步算了一下，这个模态的阻尼比只有0.40814%，放大系数高达122.57。

这么大的放大系数配这么小的阻尼，波特图上的现象一下子就得到完满的解答了。其实跟弯曲转子过临界时1X幅值相位变化的原理一样：一个相对稳态的响应+一个快速变化的响应。

下一个问题是：是算法捕捉能力不够，没有抓到1X幅值为零的那么一刹那吗？如果真有那么一刹那（如果有，应该是3320RPM左右），就有意思了：高速旋转的转子，一阶临界和三阶临界的响应都很大，但居然可以“调”到振动为零。

小编细看了一下数据，遗憾的是估计不是算法捕捉能力问题：快速扫略时delta相位角最大变化不到90度，零幅值不可达到。

课堂作业就不留了，不过要问一句：你，Xue Fei 了吗？