Holospektrum verstehen

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Portabler Balancer & Schwingungsanalysator Balanset-1A

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Schwingungssensor

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Optischer Sensor (Laser-Tachometer)

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Balanset-4

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Magnetischer Ständer Größe-60-kgf

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Reflektierendes Band

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Dynamischer Balancer "Balanset-1A" OEM

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Definition: Was ist Holospektrum?

Holospektrum (auch Vollspektrum genannt) ist eine erweiterte Frequenzanalysetechnik in Rotordynamik das gleichzeitig X und Y (horizontal und vertikal) verarbeitet Vibration Messungen zur Trennung der Wellenbewegung in Vorwärtspräzessionskomponenten (Umlauf in gleicher Richtung wie die Rotation) und Rückwärtspräzessionskomponenten (Umlauf entgegen der Rotation). Im Gegensatz zu herkömmlichen Spektren Im Gegensatz zu den Holospektren, die nur die Schwingungsstärke anzeigen, zeigt das Holospektrum sowohl positive Frequenzen (vorwärts) als auch negative Frequenzen (rückwärts) an und liefert so vollständige Informationen über die Richtung der Rotorumlaufbewegung, die für die Diagnose von Instabilitäten, die Identifizierung erzwungener und selbsterregter Schwingungen und die Charakterisierung des dynamischen Verhaltens des Rotors von entscheidender Bedeutung sind.

Holospectrum wird hauptsächlich verwendet mit Näherungssensor Messungen (XY-Paare) an kritischen Turbomaschinen, die Phänomene aufdecken, die in Standard-Einachsenspektren nicht sichtbar sind. Es handelt sich um ein Diagnosetool auf Expertenniveau für Rotordynamikspezialisten, die komplexe Schwingungsprobleme in Turbinen, Kompressoren und Generatoren beheben.

Theoretische Grundlagen

Vorwärts- vs. Rückwärtspräzession

• Vorwärtspräzession: Das Wellenzentrum kreist in der gleichen Richtung wie die Wellenrotation (am häufigsten)
• Rückwärtspräzession: Die Welle dreht sich entgegen der Drehrichtung (deutet auf spezifische Probleme hin)
• Bedeutung: Die Richtung gibt Aufschluss über den Anregungsmechanismus und die Fehlerart

Standardspektrumbegrenzung

• Einachsige FFT kann nicht vorwärts von rückwärts unterscheiden
• Beide erscheinen als gleiche Frequenzkomponente
• Richtungsinformationen verloren
• Mehrdeutigkeit bei der Interpretation

Holospectrum-Lösung

• Verarbeitet XY-Messungen gemeinsam
• Mathematische Trennung von Richtungskomponenten
• Vorwärts: positive Frequenzen
• Rückwärts: negative Frequenzen
• Vollständige Charakterisierung der Rotorbewegung

Anwendungen und Diagnose

Instabilitätsdiagnose

• Ölwirbel/Peitsche: Erscheint bei negativen Frequenzen (zunächst Rückwärtspräzession)
• Dampfwirbel: Subsynchrone Rückwärtskomponente
• Identifikation: Holospectrum erkennt sofort Instabilität vs. Ungleichgewicht

Erzwungene vs. selbsterregte Schwingung

• Unwucht (erzwungen): Starke Vorwärtskomponente bei 1×, minimale Rückwärtskomponente
• Instabilität (Selbsterregung): Signifikante Rückwärtskomponente
• Unterscheidung: Klar im Holospektrum, mehrdeutig im Standardspektrum

Rotorreibungserkennung

• Durch Reibung entstehen oft rückwärtige Komponenten
• Reibungskräfte treiben die umgekehrte Präzession an
• Holospektrum zeigt reibungsbedingte Rückwärtsbewegung

Kreiseleffekte

• Vorwärts- und Rückwärtswirbelmodi trennen sich bei unterschiedlichen Frequenzen
• Holospektrum zeigt beide Modi deutlich
• Validiert rotordynamische Modelle

Datenanforderungen

XY-Messpaar

• Zwei senkrechte Schwingungsmessungen erforderlich
• Typischerweise von einem XY-Näherungssondenpaar
• Muss räumlich 90° auseinander liegen
• Synchronisiertes Sampling unerlässlich

Relative Phase

• Quadraturbeziehung zwischen X und Y ermöglicht Richtungsbestimmung
• X führt Y um 90° → vorwärts
• X hinkt Y um 90° hinterher → rückwärts
• Phasengenauigkeit entscheidend

Interpretation

Holospektrum-Anzeige

• Horizontale Achse: Frequenz (positiv für vorwärts, negativ für rückwärts)
• Vertikale Achse: Amplitude
• Nullpunkt: Nullfrequenz in der Mitte des Diagramms
• Rechte Seite: Vorwärtspräzessionskomponenten (+1×, +2× usw.)
• Linke Seite: Rückwärtspräzessionskomponenten (-1×, -2× usw.)

Typische Muster

Gesunder Rotor

• Große Vorwärtskomponente bei +1× (Unwucht)
• Kleine oder keine Rückwärtskomponenten
• Zeigt normale erzwungene Vibration an

Ölwirbel

• Signifikante Komponente bei negativer subsynchroner Frequenz
• Beispiel: -0,45× (rückwärts bei 45% Rotordrehzahl)
• Diagnose bei lagerbedingter Instabilität

Fehlausrichtung

• Starke +2× Vorwärtskomponente
• Minimale Rückwärtsbewegung
• Bestätigt erzwungene Vibrationen durch Fehlausrichtung

Vorteile

Diagnostische Klarheit

• Unterscheidet sofort Instabilität von Ungleichgewicht
• Identifiziert Rotorreibungszustände
• Charakterisiert komplexe Rotorbewegungen
• Reduziert diagnostische Mehrdeutigkeiten

Vollständigkeit

• Vollständige Informationen zur Orbitalbewegung
• Kein Informationsverlust (im Vergleich zur einachsigen Analyse)
• Vollständiges Bild der Rotordynamik

Einschränkungen

Erfordert XY-Messungen

• Gilt nicht für einachsige Daten
• Erfordert Näherungssondenpaare oder synchronisierte Beschleunigungsmesser
• Teurere Instrumente

Komplexität

• Komplexer als das Standardspektrum
• Erfordert ein Verständnis der Präzessionskonzepte
• Dolmetschen erfordert Fachwissen
• Keine Routineanalysetechnik

Eingeschränkte Anwendung

• Primär für Rotordynamikprobleme
• Weniger geeignet für Lagerdefekte, Getriebe
• Spezialwerkzeug, kein Allzweckwerkzeug

Wann wird Holospectrum verwendet?

Geeignete Fälle

• Verdacht auf Rotorinstabilität
• Subsynchrone Schwingungsuntersuchung
• Reibdiagnose
• Fehlerbehebung bei kritischen Turbomaschinen
• Validierung der Rotordynamik

Nicht erforderlich für

• Routinemäßige Unwucht oder Fehlausrichtung
• Lagerdefektanalyse
• Einachsige Messungen
• Allgemeine Maschinenuntersuchungen

Die Holospektrumanalyse ist eine fortschrittliche Rotordynamik-Diagnosetechnik, die durch die Trennung von Vorwärts- und Rückwärtspräzessionskomponenten eine vollständige Charakterisierung der Orbitalbewegung ermöglicht. Obwohl spezielle XY-Messungen und Fachwissen erforderlich sind, liefert die Holospektralanalyse einzigartige diagnostische Erkenntnisse – insbesondere hinsichtlich Instabilitäten und Reibungen –, die mit der herkömmlichen einachsigen Spektralanalyse nicht gewonnen werden können. Damit ist sie ein unverzichtbares Werkzeug für die spezialisierte Analyse komplexer Rotordynamikprobleme in kritischen Turbomaschinen.

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