Polardiagramme beim Rotorauswuchten verstehen

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Definition: Was ist ein Polardiagramm?

A Polardiagramm (in manchen Kontexten auch Polardiagramm oder Nyquist-Diagramm genannt) ist eine kreisförmige grafische Darstellung, die in Rotorauswuchtung die Schwingungsdaten als Vektoren anzeigt. Jeder Vektor repräsentiert sowohl die Amplitude (Größenordnung) und Phasenwinkel (Richtung) der Schwingung an einem bestimmten Messpunkt. Der radiale Abstand vom Mittelpunkt stellt die Schwingungsamplitude dar, während die Winkelposition den Phasenwinkel darstellt.

Polardiagramme sind ein wichtiges Visualisierungstool beim Auswuchten vor Ort, da sie es Technikern ermöglichen, auf einen Blick zu sehen, wie sich die Schwingungsvektoren während des Auswuchtvorgangs ändern, und grafische Vektoraddition und Subtraktionsoperationen.

So lesen Sie ein Polardiagramm

Das Verständnis der Komponenten eines Polardiagramms ist für eine effektive Ausgleichsarbeit unerlässlich:

Das Koordinatensystem

• Ursprung (Mittelpunkt): Stellt keine Vibration dar. Je näher ein Vektor am Zentrum liegt, desto geringer ist die Vibrationsamplitude.
• Radialer Abstand: Die Länge eines Vektors vom Ursprung stellt die Schwingungsamplitude dar. Konzentrische Kreise markieren Amplitudenskalen (z. B. 1 mm/s, 2 mm/s, 3 mm/s).
• Winkelposition: Der Winkel eines Vektors stellt die Phase dar. Konventionell wird 0° normalerweise rechts platziert (3-Uhr-Position) und die Winkel nehmen gegen den Uhrzeigersinn zu (90° oben, 180° links, 270° unten).
• Phasenreferenz: Der Phasenwinkel wird relativ zu einer Referenzmarkierung auf dem Rotor gemessen, die einmal pro Umdrehung sichtbar ist. Diese wird typischerweise von einem Drehzahlmesser oder Schlüsselphasengeber.

Lesen von Vektordaten

Jeder im Polardiagramm dargestellte Vektor enthält vollständige Informationen über die Schwingung zu einem bestimmten Zeitpunkt oder unter bestimmten Bedingungen:

• Ein Vektor, der bei 45° zeigt und eine Länge von 5 mm/s hat, zeigt eine Vibration mit einer Amplitude von 5 mm/s an, die bei 45° auftritt, nachdem die Referenzmarke den Sensor passiert hat.
• Im selben Diagramm können mehrere Vektoren dargestellt werden, um zu zeigen, wie sich die Vibration während des Auswuchtvorgangs ändert.

Verwendung von Polardiagrammen in Ausgleichsverfahren

Polardiagramme sind hilfreich bei der Visualisierung der einzelnen Schritte des Ausgleichsprozesses:

1. Aufzeichnen der Anfangsschwingung

Der erste dargestellte Vektor stellt die anfängliche Unwucht Zustand. Dieser “O”-Vektor (für “Original”) zeigt sowohl die Größe als auch die Winkelposition der durch die Unwucht verursachten Vibration.

2. Hinzufügen des Testgewichtseffekts

Wenn ein Probegewicht hinzugefügt und ein Testlauf durchgeführt wird, wird ein zweiter Vektor “O+T” dargestellt, der die kombinierte Wirkung der ursprünglichen Unwucht plus des Testgewichts darstellt. Durch Vektorsubtraktion (O+T – O) kann die isolierte Wirkung des Testgewichts “T” als separater Vektor visualisiert werden.

3. Berechnung des Korrekturgewichts

Die Korrekturgewicht Benötigt wird ein Schwingungsvektor, der genau entgegengesetzten (180° Phasenverschiebung) und betragsmäßig gleichen Schwingungsvektor zur ursprünglichen Schwingung “O” erzeugt. Dieser entgegengesetzte Vektor ergibt, addiert zu O, eine Vektorsumme nahe oder nahe dem Ursprung (Nullschwingung). Das Polardiagramm verdeutlicht diesen Zusammenhang optisch.

4. Überprüfung

Nach der Installation des Korrekturgewichts wird im letzten Verifizierungslauf ein neuer Vektor im selben Diagramm dargestellt. Bei erfolgreichem Ausgleich liegt dieser Restvektor sehr nahe am Ursprung, was auf geringe Vibrationen hindeutet.

Vektoraddition auf Polardiagrammen

Eine der leistungsstarken Funktionen von Polardiagrammen ist die Fähigkeit, Vektoraddition grafisch mit der “Tip-to-Tail”-Methode:

• Um zwei Vektoren hinzuzufügen, platzieren Sie das Ende des zweiten Vektors an der Spitze des ersten Vektors.
• Der resultierende Vektor wird vom Ende des ersten Vektors bis zur Spitze des zweiten Vektors gezeichnet.
• Diese grafische Methode ermöglicht eine schnelle Visualisierung, wie sich verschiedene Unwuchtquellen kombinieren oder gegenseitig aufheben.

Die Vektorsubtraktion wird durchgeführt, indem die Richtung des zu subtrahierenden Vektors umgekehrt (um 180° gedreht) und dieser dann zum anderen Vektor addiert wird.

Vorteile der Polardiagramm-Visualisierung

Polardiagramme bieten mehrere wichtige Vorteile beim Ausgleichen von Arbeiten:

• Intuitive Darstellung: Das kreisförmige Format stellt Rotationsphänomene auf natürliche Weise dar und erleichtert so die Visualisierung der Winkelbeziehungen zwischen Unwucht und Korrektur.
• Vollständige Informationen: Sowohl Amplitude als auch Phase werden in einem einzigen, kompakten Diagramm angezeigt, sodass keine separaten Diagramme erforderlich sind.
• Visuelle Qualitätskontrolle: Anomalien oder Fehler bei der Datenerfassung werden oft sofort beim Aufzeichnen von Vektoren deutlich. Wenn beispielsweise ein Testgewicht nahezu keine Schwingungsänderung bewirkt, wird dies durch zwei sich nahezu überlappende Vektoren sichtbar.
• Dokumentation: Ein gut beschriftetes Polardiagramm dient als hervorragende Aufzeichnung des Ausgleichsvorgangs und zeigt den Verlauf von der anfänglichen Unwucht bis zum endgültigen korrigierten Zustand.
• Fehlerbehebung: Wenn beim Auswuchten nicht die erwarteten Ergebnisse erzielt werden, kann das Polardiagramm Probleme wie nichtlineares Systemverhalten, Kippfußprobleme oder Messfehler aufdecken.

Moderne Bilanzierungsinstrumente und Polardiagramme

Moderne tragbare Auswuchtgeräte und Software generieren während des Auswuchtvorgangs automatisch Polardiagramme in Echtzeit. Das Gerät:

• Stellt jede Messung automatisch als Vektor dar.
• Führt die gesamte Vektormathematik intern aus.
• Zeigt sowohl das grafische Polardiagramm als auch die numerischen Ergebnisse gleichzeitig an.
• Ermöglicht dem Techniker, das Diagramm zu Dokumentationszwecken zu vergrößern, zu schwenken und mit Anmerkungen zu versehen.

Trotz dieser Automatisierung ist das Verständnis für das Lesen und Interpretieren von Polardiagrammen weiterhin eine wesentliche Fähigkeit für Auswuchtexperten, da es Einblicke in die zugrunde liegende Physik bietet und die Überprüfung von Instrumentenberechnungen ermöglicht.

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