Forståelse af Nyquist-plottet (polarplottet)

Definition: Hvad er et Nyquist-plot?

A Nyquist-plottet, også almindeligvis kendt som en polarplot inden for vibrationsanalyse er en graf, der bruges til at vise de skiftende karakteristika for en vibrationsvektor på et polært koordinatsystem. I modsætning til en Bode-plottet, som viser amplitude og fase på to separate kartesiske grafer, kombinerer Nyquist-plottet dem til et enkelt plot.

• Den afstand fra udgangspunktet (centrum) af plottet repræsenterer vibrationens amplitude.
• Den vinkel omkring plottet repræsenterer fasevinklen for vibrationen.

Plottet sporer banen for 1X (synkron) vibrationsvektorens spids, når maskinens hastighed ændres, typisk under opstart eller nedlukning. Hastigheden angives ofte ved at skifte farver eller symboler langs den plottede linje.

Hvorfor er Nyquist-plottet vigtigt?

Nyquist-plottet giver en unik og effektiv visualisering af en maskines dynamiske respons. Dets primære anvendelse er, ligesom Bode-plottet, at identificere og analysere en maskines kritiske hastigheder (resonanser).

Den klassiske indikator for en kritisk hastighed på et Nyquist-plot er en løkkeNår maskinens hastighed nærmer sig en naturlig frekvens, øges vibrationsamplituden, hvilket får plottet til at bevæge sig væk fra origo. Når hastigheden passerer gennem den kritiske hastighed, undergår fasen en 180-graders forskydning, hvilket får vektorens spids til at feje rundt og danne en cirkel eller løkke. Punktet med maksimal amplitude er toppen af løkken, og selve den kritiske hastighed er ved 90-graders faseforskydningspunktet på løkken.

Fortolkning af et Nyquist-plot

Formen, størrelsen og orienteringen af løkken på et Nyquist-plot kan afsløre detaljerede oplysninger om rotorens tilstand og dynamiske egenskaber:

• Dæmpning: Sløjfens diameter er omvendt proportional med dæmpningen i systemet. En stor, velformet cirkel indikerer lav dæmpning (høj forstærkning), mens en lille, tæt sløjfe indikerer et veldæmpet system.
• Anisotropi (opdelte kritiske værdier): Hvis et rotorsystem har forskellig stivhed i vandret og lodret retning, kan plottet vise to forskellige, overlappende løkker, hvilket tydeligt indikerer en "split critical".
• Placering af tung plet: Loopens orientering kan hjælpe med at bestemme placeringen af rotorens tunge punkt (ubalance) i forhold til fasereferencemærket på akslen.
• Systemændringer: Sammenligning af Nyquist-plot over tid kan afsløre ændringer i maskinens tilstand. En ændring i løkkens størrelse eller form indikerer en ændring i dæmpning eller stivhed, hvilket kan skyldes problemer som en revnet rotor, løst fundament eller ændringer i lejeegenskaber.
• Afbalancering: Plottet bruges i avanceret fleksibel rotorbalancering. Ved at observere ændringen i plottet efter tilføjelse af en prøvevægt kan en analytiker bestemme de indflydelseskoefficienter, der er nødvendige for at beregne den korrekte balanceringsløsning.

Nyquist-plottet vs. Bode-plottet

Nyquist- og Bode-diagrammer viser præcis de samme data (1X amplitude og fase vs. hastighed), men i forskellige formater. Valget mellem dem afhænger ofte af analytikerens præference og den specifikke egenskab, de ønsker at fremhæve.

• Bode-plottet: Bedre til tydeligt at se den nøjagtige omdrejningstal for peak-amplituden og de præcise start- og slutpunkter for 180-graders faseskiftet. Hastighedsaksen er lineær og let at aflæse.
• Nyquist-plottet: Bedre til at visualisere den samlede dynamiske respons i en enkelt visning. Den udmærker sig ved at vise mængden af dæmpning (løkkestørrelse) og identificere splitkritiske værdier (overlappende løkker) mere intuitivt end et Bode-plot.

Det meste moderne vibrationsanalysesoftwareprogram kan vise begge plottyper, og erfarne analytikere vil ofte bruge dem sammen til en omfattende diagnose.

← Tilbage til hovedindekset