В ДИАГНОСТИКЕ - www.vdiagnostike.ru

Уважаемые специалисты!
Не сталкивались ли случайно с ситуацией, когда на низших гармониках (1-4) девиации нет,
а на ВЧ гармониках (5 -10) размах девиации растёт с номером гармоники (магнитуда самих гармоник сравнима с НЧ).
Причём периоды такого "гуляния" частоты во времени (несколько десятков секунд) - совпадают для разных гармоник.
Получается, ротор (кстати, высокооборотный) прецессирует только на ВЧ?
Чем именно это может быть вызвано, подшипниками?
Насколько критично в плане работоспособности? Понятно, что снижается ресурс, но насколько?
С какой гармоники следует ожидать снижения размаха девиации?
Успеха!!!

Не указан тип механизма и условия возникновения флуктуации амплитуд гармоник.
Для примера, предположим что это асинхронный эл.двигатель, 3000 об/мин., работающий на холостом ходу или с небольшой нагрузкой (до 50% номинальной).

У нормально работающего механизма с "историей" в спектре чаще всего наблюдаются 1-5 стабильных гармоник оборотной ниспадающие по экспоненте плюс специфичные для конкретных типов механизмов гармоники, типа лопастных у насосов. В данном случае, предположительно, имеется какой-то люфт (зазор) и возможно присутствует 100 герцовка, которая из-за малого разрешения спектра, сливается со второй гармоникой. Исходя из этого можно предположить, что спектр будет содержать 5-7 стабильных гармоник, из которых, как минимум, вторая и возможно третья будут сопоставимы по амплитуде с первой и даже могут её превышать.
Наличие в спектре "леса" гармоник, вплоть до 10, скорее всего указывает на наличие ударов в механизме, причём скорее всего вблизи места установки датчика вибрации. Удары могут быть вызваны плохой затяжкой болтов крепления подшипникового щита, крайней изношенностью резиновых втулок на пальцах муфты и т.д., но скорее всего это ослабление посадки (проворот) наружней или внутренней обоймы подшипника.
Чем сильнее и резче удар, тем больше в спектре гармоник и выше их амплитуда.
Предположим, что у этого двигателя присутствует так же дефект электромагнитного характера вызывающему появление 100 герцовой вибрации типа статического эксцентриситета (разбито посадочное место подшипника и ротор просел вниз) или перекос фаз.
С удвоенной частотой скольжения силы эл.магнитного тяжения будут взаимодействовать с центробежной силой от дисбаланса и усиливать или ослаблять удары ротора в подшипник или подшипника в корпус. Соответственно с удвоенной частотой скольжения будут менятся амплитуды гармоник вызванных ударами, причём высшая гармоника будет уменьшается вплоть до пропадания.
1-5 гармоники также должны незначительно изменятся, но они вызваны другими причинами (дисбаланс, мехразболтанность, эл.магнитные силы и т.д.) и поэтому более стабильны, а добавка от ударов к их амплитуде не очень значительна, особенно у первых гармоник.
Исходя из выше сказочного мы будем иметь изменение амплитуд гармоник с периодом от несколько десятков секунд на холостом ходу до 1-5 сек. при номинальной нагрузке.
Колебания амплитуд гармоник может вызывать также и вибрация от рядом работающего механизма, особенно с близкими оборотами.

Но ведь главная проблема не в периодическом изменении уровня ВЧ гармоник, а в их наличии в спектре!

P.S. пишу с планшета, прошу извинения за возможные ошибки от Т9 и сумбурность мыслей от неудобства набора текста.

Спасибо за отклик!

Наличие "леса" гармоник значительной амплитуды свидетельствует лишь о наличии некой нелинейности.
А удары это или нет, еще надо разбираться.

Изменяется периодически не амплитуда ВЧ гармоник, а частота!!!
Т.е. их частота "плавает" во времени (собственно, и есть девиация) с периодом в несколько десятков секунд, причём синфазно.
Амплитуда же, естественно, тоже несколько "пляшет", но как раз в этом то ничего необычного пока не проглядывается.

Еще есть странность, что при дальнейшем увеличении числа оборотов ВЧ гармоники начинают заметно расползаться по частоте друг относительно друга, т.е. кратность значений частот ВЧ гармоник перестаёт быть целой.
Тогда как НЧ гармоники оборотной частоты почти не "ползут" по частоте, оставаясь практически кратными.

PS Ротор - гибкий, критические частоты пройдены.

Андрей Николаевич, что за агрегат, какие обороты, какое разрешение спектра на сколько гуляет частота десятой гармоники?
Я термин девиация знаю, но посчитал что вы перепутали с флуктацией, т.к. "гуляние" гармоник по амплитуде сплош и рядом, а вот по частоте, что-то новое.

Первое что приходит в голову - плавают обороты. Но получается что при разрешении спектра 0,5-1 Гц, регулятор гуляет в пределах 20-50 оборотов. Что маловероятно, но надо бы проверить, для очистки совести.
"Раздрай" с кратностью гармоник во время набора оборотов или после набора в установившемся режиме? Если вовремя интенсивного набора, то скорее всего проблема обработки и усреднения сигнала, а вот если на установившихся оборотах, то даже предположить не могу что это такое.

Честно говоря, мне подкинули задачку а-ля "чёрный ящик", т.е. подробности не известны.
Агрегат, похоже, какой-то новый, типа опытного образца, поэтому нетипичные косяки весьма вероятны.
Ничего подобного раньше не попадалось, в книгах-журналах тоже.

Спектр можно получить с любым разрешением, т.к. имеется исходный сигнал в цифре, записанный с запасом по дискретизации.
2-я гармоника гуляет по частоте в диапазоне менее +/-5 Гц, а 10-я уже более +/-25 Гц, т.е. с увеличением номера гармоники диапазон девиации растягивается.

"Раздрай" (разбегание) ВЧ гармоник начинается на подходе с максимальному значению числа оборотов.
Не исключено, что это уже некий кратковременный турбо-режим: типа, как у пылесоса;)

Судя по всему, в области изменения частоты оборотной гармоники опоры агрегата основательно демпфированы, поэтому амплитуды НЧ гармоник сравнимы по величине с ВЧ гармониками.

Ну, если первая гармоника гуляет +/-2,5 Гц, то гуляние второй будет +/-5, третьей +/-7,5, четвёртой +/-10, ... десятой +/-25 Гц. Тут всё понятно, неясно только что это за механизм, у которого обороты гуляют +/-150 об/мин! И откуда такой лес гармоник - вплоть до 10?
Если это что-то типа газовой турбины или осевого компрессора, то возможно - помпажный режим или выход на его границу, отсюда и гармоники и плавание оборотов. Но я не спец по газовым турбинами, а в моей практике период помпажа не превышал нескольких секунд, но это на газодувках.

Да как раз дело в том, что 1-я гармоника (собственно, оборотная частота) не гуляет, девиация начинает проглядываться со 2-й.
И чёткой линейной зависимости нет (обозначены были лишь крайние точки: менее +/-2.5 Гц, более +/-25 Гц).

Думаю, "лес гармоник" из-за ряда причин:
1) как уже говорил, демпфированием задавлена самая мощная 1-я гармоника , как следствие, остальные на её фоне выперли
2) нелинейный вибро отклик агрегата, в частности, по причине подклинивания подшипников
3) еще что-то, например, перегрев, который и приводит к разбеганию ВЧ гармоник (увы, данных по темп-ре нет)

Помпаж на турбокомпрессоре даёт повторяющиеся ударные вибрации (импульсные сигналы), но тут ничего такого не слыхать.

Странный у нас диалог получается.
Неизвестен тип машины, её конструктив, обороты, ничего неизвестно. Вы даже неуказываете разрешение спектра. В первом сообщении говорится что частота начинает плавать с 5 гармоники. В последнем - со 2 гармоники. Что изменилось? Посмотрели спектр с большим разрешением? Каким? Сколько Гц в линии спектра?
Если разрешение спектра 3-5 Гц в линии, то гуляние оборотки может попасть в одну линию спектра и визуально будет стоять как вкопанная, а нечёткая кратность по высшим гармоника может быть вызвана непопаданием гармоник в границы полос при изменении оборотов. Плюс могут накладыватся искажения вызванные тем, что спектр берётся не за один оборот ротора, а из произвольной временной выборки да ещё возможно и с усреднениями, при очень вероятном изменении оборотов при записи сигнала.

Ну и если линии спектра, как вы уверждаете, не совсем кратны оборотной частоте, то это может вообще не гармоники оборотной, а несинхронные частоты и они не плавают относительно оборотки а живут своей жизнью. Но это уже другая тема.

Тип машины, судя по ряду признаков, турбокомпрессор тяжёлого грузовика, но ещё не факт.

Спектрограмму оценивал программно (процедура многократно перепроверена на практике) с разным разрешением по частоте, дойдя до ~1 Гц.
Можно еще тоньше, но был бы прок.
Девиация появляется типа на форсаже на 2-й гармонике, с 5-й начинает заметно расти по размаху, достигая максимума на 10-й, т.е. зависимость экспоненциальная.

При раскрутке и на номинальном (вероятно) режиме гармоники оборотной частоты не разбегаются, пропорциональность чёткая.
А вот дальше начинается растяжение гармоник по частоте, при этом размах девиации каждой гармоники стабилизируется во времени.

Тяжело гадать не зная типа механизма и невидя спектров.

Возможно имеется 2-3 системы гармоник, не связанных жёстко между собой, наложенных в спектре друг на друга
Попробую сделать предположение исходя из посыла что это турбокомпрессор тяжёлого грузовика.
Предположим что обороты дизеля при замере находятся в диапазоне 2500-4500 об/мин, дизель 4-тактный, 6-8 цилиндров. Тогда частота пульсации выхлопных газов будет в пределах примерно 120-300 Гц. Скорее всего в этом диапазоне и должна находится первая гармоника, т.к. турбина раскручивается этими пульсирующими выхлопными газами. Так как выхлопные газы в турбине и воздух в нагнетателем пульсируют, то в спектре должно быть какое-то количество гармоник, плюс вибрация самого двигателя на котором установлен компрессор. Эти гармоники синхронизированы с оборотами двигателя.
Максимальные обороты турбокомпрессоров тяж грузовиков примерно 60 000-150 000, при номинальной нагрузке соответственно - ниже.
Может получится что оборотная частота компрессора и её вторая гармоника в какой-то момент совпали с 5 и 10 гармоникой от пульсации выхлопных газов или самого дизеля.
Т.е. имеем в спектре две системы гармоник, зависимых друг от друга, но не связанных жёстко между собой.

Вот такие мои измышления.

Безусловно, не зная конструкции агрегата идентифицировать проблемы (а таковые явно имеются) только по его вибро спектрам разгона - задачка, мягко говоря, непростая.
Тут даже супер спецам придётся крепко поломать голову, рассмотрев несколько возможных вариантов. Тем более, если проблема не одна, а сразу несколько.

Прихожу к выводу, что девиации ВЧ гармоник возникают из-за периодического изменения числа оборотов.
Просто на оборотной частоте, задемпфированной по опорам, девиация очень мала и поэтому на спектрограмме незаметна.
Пик размаха девиации приходится на некую ВЧ гармонику по причине соответствующего числа лопастей,
т.е. если лопастей 12, то и 12-я гармоника будет не только одной из самых больших по амплитуде, но и будет иметь максимальный размах девиации.

Остаётся выяснить, почему ВЧ гармоники разбегаются, когда агрегат выходит на самые высокие обороты.
Перегрев?
Почему тогда уже после выхода на макс обороты всё стабилизируется?

Гармоники они и Африке - гармоники. Номерные гармоники всегда чётко кратны первой. Демпферирование и тепловые деформации могут изменять число и амплитуду гармоник в спектре, но не их частоту. Лопастная гармоника жёстко механически привязана к оборотной и она уж точно плавать не будет ни при каких условиях, кроме случая среза шпонки под колесом. А мы тут имеем прям какое-то доплеровское смещение.

Такое ощущение что имеем наложенную вибрацию от нескольких механизмов имеющих кратные обороты (×3, ×4, ×5) и нежёсткую связь между собой, типа ременной передачи, вискозной, электромагнитной и т.п. муфты. Каждый механизм вносит в спектр несколько (2-4) своих гармоник и они при наложении друг на друга создают видимость спектра одного механизма с развитым дефектом. При изменении оборотов соответственно из-за инерционности и проскальзывания передач имеем разбежку в спектре.

И как вариант. Спектр асинхронного двигателя с частотным регулятором очень старой конструкции. Тут у меня практически нет опыта. В глубокой молодости (конец 70х годов) работал с частотным регулированием, но я тогда ещё не занимался вибродиагностикой.

Спасибо!

Не все понял из выше обговоренного, трудно судить не имея всех исходных данных ( что за агрегат, видов спектров сигналов, распределения вибрации по механизму), но судя по сумбурному объяснению я бы не исключил задевания ротора о неподвижную часть.

Разговор шёл о, якобы, дрейфе гармоник по частоте, начиная с 5, при стабильной первой гармонике.

Задевание/затирание всяко связано с оборотами и "размазатся" в спектре по частоте в ввиде уширения линии или "энергетического горба", да может, а вот плавать по частоте туда-сюда, врядли.

Тут скорее всего либо многовальный агрегат, типа газовой турбины, у которого обороты турбин разного давления случайно или нет, кратны друг другу, либо несколько механизмов с кратными оборотами, либо асинхронник с преобразователем частоты, у которого большой шаг дискретности и соответственно куча относительно низкочастотных гармоник, кратных вырабатываемой преобразователем частоте и гармоники самого двигателя от такого "дёргания" питающего напряжения.
Точнее ничего нельзя сказать, из-за отсутствия инфрмации как о механизме, так и о спектре. Т.е. "реГбус - кроКсворд", игра ума и фантазии.