Разбиране на графика на Найкуист (полярна диаграма)
A Диаграма на Найкуист — широко наричан полярна диаграма в областта на вибрациите — е графика, която показва променящ се вектор на вибрацията върху полярна координатна система. За разлика от Диаграма на Боде, което разпространява амплитуда и фаза върху два отделни декартови графика, диаграмата на Найквист сгъва и двата в една единствена картина. Разстоянието от началото на координатната система е амплитудата на вибрацията, а ъгълът около графиката е нейният фазов ъгъл, така че всяка точка от кривата представлява пълен вектор на вибрацията.
1. Определение: амплитуда и фаза в една диаграма
Графиката проследява пътя, описан от върха на вектора на вибрациите 1× (синхронна) при промяна на скоростта на машината, обикновено по време на пуск или изключване. Скоростта е отбелязана по кривата с променящи се цветове или символи, така че анализаторът може да отчете не само големината и посоката на вектора, но и оборотите в минута, при които е уловена всяка точка.
- Сайтът разстояние от началото на координатната система (центъра) представлява амплитудата на вибрацията — колкото по-далеч от центъра, толкова по-голям е откликът.
- Сайтът ъгъл около парцела represents the фазов ъгъл на вибрацията спрямо тахометър reference.
Тъй като и двете оси описват един въртящ се компонент, диаграмата на Найквист се чете като траектория на вектор, а не като двойка линии на тенденция, и именно тази компактност я прави толкова показателна в близост до резонанс.
2. Защо е важна диаграмата на Найквист?
Диаграмата на Найквист дава уникално компактен поглед върху динамичния отклик на машина. Основната й цел, подобно на диаграмата на Боде, е да идентифицира и анализира критични скорости — the резонанси на системата ротор–лагер.
Класическият индикатор за критична скорост на графиката на Найкуист е цикъл. Когато скоростта се приближи към собствена честота, амплитудата нараства и кривата се отдалечава от началото на координатната система. Когато скоростта преминава критичната скорост, фазата претърпява завъртане от 180 градуса, като върхът на вектора описва кръг или контур. Точката на максимална амплитуда е върхът на контура, а самата критична скорост се намира в точката на отместване на фазата с 90 градуса по контура — много по-очевиден ориентир в сравнение с постепенното нарастване на фазата върху диаграмата на Боде.
3. Интерпретиране на Nyquist диаграма
Формата, размерът и ориентацията на контура носят богата диагностична информация за техническото състояние и динамичните свойства на ротора.
- Амортизация: диаметърът на контура е обратно пропорционален на затихване. Голям, добре оформен кръг указва слабо демпфиране и висок коефициент на усилване; малък, стегнат контур указва добре демпфирана система.
- Анизотропия (разделени критични скорости): ако роторна система има различна твърдост в хоризонтална и вертикална посока, диаграмата може да показва два отделни, припокриващи се контура — ясно изразено “разцепване на критичната скорост”, причинено от насочена скованост.
- Heavy-spot location: ориентацията на контура помага да се определи тежкото място на ротора — дисбаланс — спрямо референтния маркер на фазата върху вала, което указва къде трябва да се постави корекционно тегло should go.
- Промени в системата: сравняването на диаграми на Найквист с течение на времето разкрива промени в техническото състояние на машината. Промяна в размера или формата на контура сигнализира за изменение в демпфирането или твърдостта, което може да сочи към пукнат ротор, a loose фондация, or evolving bearing characteristics.
- Балансиране: диаграмата се използва в усъвършенствано flexible-rotor балансиране. Като наблюдава как се измества контурът след добавяне на пробно тегло пробна маса, анализаторът извежда коефициенти на влияние необходим за изчисляване на решението за балансиране.
4. Събиране на данни в полеви условия
Качеството на диаграмата на Найквист е толкова добро, колкото синхронизираните данни за амплитуда и фаза, на които се основава, а тези данни зависят от точна фазова референция — по едно импулс на оборот — получена при завъртане на скоростта. В полеви условия преносим двуканален анализатор като Балансет-1а измерва амплитудата и фазата от порядъка 1× спрямо импулса на оптическия тахометър по време на Разбег или спускане по крайбрежието, предоставяйки запис на вектора спрямо скоростта, от който се изгражда полярен график. Същото измерване на амплитуда и фаза е в основата на балансиране на полето, така че един уред едновременно характеризира резонанс и коригира дисбаланса, който го възбужда. За да провери дали дадена линия на порядъка действително ще пресече собствена честота в работния диапазон, анализаторът може предварително да скицира интерференцията с помощта на Калкулатор за диаграма на Кембъл.
5. Nyquist Plot vs Bode Plot
Диаграмите на Найквист и Боде показват абсолютно едни и същи данни — амплитуда и фаза от 1× порядък спрямо скоростта — в различни формати, като изборът между тях често се определя от предпочитанието на анализатора и от характеристиката, която се акцентира.
- Bode plot: по-подходяща за отчитане на точните оборота в минута при пиковата амплитуда и за определяне на точното начало и край на фазовото изместване от 180 градуса, тъй като оста на скоростта е линейна и лесна за скалиране.
- Nyquist plot: по-подходяща за обхващане на целия динамичен отклик наведнъж. Тя превъзхожда при показване на степента на затихване чрез размера на примката и при разкриване на разделени критични скорости като припокриващи се примки — и двете по-интуитивно, отколкото може да направи диаграма на Боде.
Тясно свързан дисплей е орбита на вала, който нанася движението в равнината на лагера, а не единичен вектор спрямо скоростта. Повечето съвременни анализатори на вибрации могат да изобразяват и трите, а опитните анализатори ги използват заедно за цялостна роторна динамика диагноза.
