图4 该设备电机驱动端速度频谱图（15Hz）
图5 该设备电机驱动端速度频谱图（25Hz）
对于变频运行设备，在出厂前进行固有频率测试同样十分必要。如某制造企业在9月5日进行通风机的出厂试验时出现了以下情况。
图6 某通风机出厂前试验速度趋势图
该风机在转速测试时，通过湃方振动监测系统发现，48Hz时振动速度幅值 ④最大，其从45Hz到48Hz变化中，振动幅值明显超出转速变化影响系数 ⑤ 。而当设备在50Hz运行时，振动烈度反而下降（如图7~图10所示）。
图7 某通风机速度频谱图（45Hz）
图8 某通风机速度频谱图（47Hz）
图9 某通风机速度频谱图（48Hz）
图10 某通风机速度频谱图（50Hz）
综上所述该风机在48Hz运行时发生了共振。调整风机支撑刚度 ⑥ 后，使其再次在48Hz运行时，振动烈度就大幅下降了（如图11所示）。
图11 某通风机速度频谱图（48Hz）调整后
二、无相位监测⑦时共振问题的识别
传统识别固有频率的常见手段有：启停机实验绘制波特图 ⑧、敲击实验等。但一般的生产现场很少加装速度传感器或具备敲击实验的条件，因此借助振动监测系统和现场情况相结合来确认设备是否存在共振是十分便捷、有效且精准度高的一种手段。
首先共振是高度定向的振动，在H，V，A ⑨三个方向上，共振方向振动幅值为其它两个方向振动的数倍。其次共振不仅发生在1×转频，它可以是对自激频率 ⑩一致的任何强迫振动 ⑪的响应。这个频率可能是4×、5×或6×转频处的振动尖峰（或者更高频率），这些频率可能是叶片通过频率、轴承故障频率、齿轮啮合频率等，但一定是设备上的强迫振动频率。
三、解决共振问题的措施
了解到共振发生的原因后，我们可知解决共振问题的方向有以下几种。
1、改变固有频率
1）改变刚性：增强轴承座或框架的刚性、夹紧地脚消除加垫引起的变形或减小轴承间隙等措施均可影响设备刚性，从而影响固有频率；
2）增加或减掉重量（质量）：增加或减掉设备重量也可以改变自振频率，但这种效果只是在局部共振时才有效。
2、“消振”
安装调谐阻尼器（减震器）：在其他技术措施无法实施或不能有效将振动降至可接受的水平时，可以安装调谐阻尼器。但这种调谐阻尼器只有在仅有一个占优势的频率引起较大的振动且这个频率等于调谐阻尼器固有频率的情况下才有效。调谐阻尼器可以设计成固有频率等于故障频率，并与共振的振动相应相位差180度，从而有效的“抵消”共振。
3、降低激振力
共振幅值＝强迫振动幅值×放大因子 ⑫
因此采用减小强迫振动源（例如：不平衡）的措施可以减小共振幅值。如果通过动平衡处理，可明显减小动平衡强迫振动幅值。即使设备处于共振，其共振振幅也可以减小到可以接受的程度。如上述 风机出厂试验的调整便是对其进行了高精度的动平衡，虽然在48Hz运行时风机依然发生共振，但振动幅值已在可接受的范围内。
4、改变设备转频，避开共振区
在条件允许的情况下，调整设备运行频率，避开共振区运行。如上述某能源化工厂的燃气炉引风机，监测到设备有共振现象时，通过改变其运行频率，避开了22Hz的共振频率，从而使设备稳定运行。
释义：
① 固有频率：是指结构系统在受到外界激励产生运动时，只由系统本身性质决定的特定的频率。固有频率也称为自然频率。物体做自由振动时，其位移随时间按正弦或余弦规律变化，振动的频率仅与系统固有特性有关如质量、形状、材质等有关，其对应周期称为固有周期。
② 共振：一物理系统在特定频率下，比其他频率以更大的振幅做振动的情形，这些特定频率称之为共振频率。
③ 振动烈度：振动烈度表示振动强烈程度。
④ 速度幅值：指最大速度值。
⑤ 转速变化影响系数：是指转速变化引起的不平衡量影响。
⑥ 刚度：刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。是材料或结构弹性变形难易程度的表征。
⑦ 无相位监测：未加装转速计，无法测得设备振动相位的情况称为无相位监测。
⑧ 波特图：线性非时变系统的传递函数对频率的半对数坐标图。利用波特图可以看出系统的频率响应。又称幅频响应和相频响应曲线图。
⑨ H,V,A：振动符号。“V”表示竖直方向，“H”表示水平方向，“A”表示轴向。
⑩ 自激频率：即自激振动频率，自激振动是指在没有周期性外力作用下，由系统内部激发反馈产生的周期性振动，称为自激振动。自激振动的频率一般就是自由振动频率。
⑪ 强迫振动：也称受迫振动，是振动系统在外来周期性力的持续作用下所发生的振动，这个“外来的周期性力”叫驱动力（或强迫力）。
⑫ 放大因子：又称同步放大系数，是对转子系统经过共振后1×振动放大程度的度量。
释义来源：百度百科、网络
作 者丨宋云龙
校 对丨武通达、石云华、朱 瑜
编 辑丨毛 娜
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