Das Bode-Diagramm in der Schwingungsanalyse verstehen

Definition: Was ist ein Bode-Diagramm?

A Bode-Diagramm (ausgesprochen „Bo-dee“) ist ein spezielles Diagramm, das in der Schwingungsanalyse verwendet wird, um zu zeigen, wie sich das Schwingungsverhalten einer Maschine mit ihrer Drehzahl ändert. Es besteht aus zwei Diagrammen, die auf einer gemeinsamen Drehzahlachse (U/min) angezeigt werden:

• Ein Amplitudendiagramm (oben), das die Stärke der 1X-Schwingung (synchron) zeigt.
• A Phasendiagramm (unten), das die Phasenverzögerung der 1X-Schwingung im Verhältnis zu einer Zeitreferenz auf der Welle zeigt.

Dieses kombinierte Diagramm bietet ein vollständiges Bild der dynamischen Eigenschaften eines Rotors und wird am häufigsten zur Analyse von Daten verwendet, die während des Startens oder Herunterfahrens einer Maschine (Übergangsbedingungen) erfasst wurden.

Warum ist das Bode-Diagramm wichtig?

Das Bode-Diagramm ist das wichtigste Werkzeug zur Identifizierung einer Maschine kritische GeschwindigkeitenEine kritische Drehzahl ist eine Drehzahl, die einer der Eigenfrequenzen des Rotors entspricht und die Maschine in einen Zustand versetzt, Resonanz wo die Schwingungsamplituden deutlich verstärkt werden.

Die klassischen Indikatoren für eine kritische Geschwindigkeit in einem Bode-Diagramm sind:

1. Ein deutlicher Peak im Amplitudenverlauf: Wenn die Drehzahl der Maschine die Eigenfrequenz durchläuft, steigt die Schwingungsamplitude auf ein Maximum und nimmt dann ab.
2. Eine 180-Grad-Verschiebung im Phasendiagramm: Beim Durchlaufen der Resonanzspitze verschiebt sich die Phasenverschiebung des Schwingungssignals um insgesamt 180 Grad. Die kritische Drehzahl liegt genau bei der Drehzahl, bei der sich die Phase um 90 Grad verschoben hat.

Durch die Identifizierung dieser kritischen Drehzahlen können Ingenieure sicherstellen, dass die Maschine nicht dauerhaft mit diesen Resonanzdrehzahlen läuft, was zu starken Vibrationen, vorzeitigem Verschleiß und katastrophalen Ausfällen führen könnte.

Interpretation eines Bode-Diagramms

Neben der Ermittlung kritischer Drehzahlen kann ein Bode-Diagramm auch weitere wichtige Informationen über ein Rotorsystem liefern:

• Verstärkungsfaktor (AF): Die „Schärfe“ der Resonanzspitze zeigt die Menge an Dämpfung im System. Ein scharfer, hoher Peak bedeutet geringe Dämpfung und einen hohen Verstärkungsfaktor, was gefährlich sein kann. Ein breiterer, flacher Peak weist auf ein gut gedämpftes System hin.
• Kritische Treffer aufteilen: Wenn ein Rotor in horizontaler und vertikaler Richtung eine unterschiedliche Steifigkeit aufweist (anisotrope Steifigkeit), kann er zwei eng beieinander liegende Resonanzspitzen aufweisen, die als „Split Critical“ bezeichnet werden.
• Systemänderungen: Durch den Vergleich von Bode-Diagrammen im Zeitverlauf können Veränderungen in der Struktur der Maschine aufgedeckt werden, beispielsweise eine gerissene Welle oder lose Fundamentschrauben, die die Position und Form der kritischen Drehzahlspitzen verändern würden.
• Informationen zum Ausgleich: Das Bode-Diagramm ist für das Auswuchten flexibler Rotoren in mehreren Ebenen und bei mehreren Geschwindigkeiten von entscheidender Bedeutung, da es die Reaktion des Rotors bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten zeigt und die Platzierung von Korrekturgewichten ermöglicht, um den Auswirkungen bestimmter kritischer Geschwindigkeiten entgegenzuwirken.

Datenerfassung

Zum Erstellen eines Bode-Diagramms sind die folgenden Instrumente erforderlich:

• Ein Schwingungswandler (typischerweise ein Näherungssensor), um die Vibration der Welle zu messen.
• Ein Phasenreferenzsensor (ein Drehzahlmesser oder Keyphasor), der einen Impuls pro Umdrehung der Welle liefert.
• Ein Datenerfassungssystem, das in der Lage ist, die Amplitude und Phase des 1X-gefilterten Vibrationssignals zu verfolgen, wenn sich die Geschwindigkeit der Maschine ändert.

Die Datenerfassung erfolgt fast immer während eines kontrollierten Anlaufs oder Auslaufs der Maschine, um sicherzustellen, dass sie ihren gesamten Drehzahlbereich durchläuft.

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