Comprensión del diagrama de Nyquist (diagrama polar)

Definición: ¿Qué es un diagrama de Nyquist?

A El complot de Nyquist, también conocido comúnmente como diagrama polar En el campo del análisis de vibraciones, es un gráfico que se utiliza para mostrar las características cambiantes de un vector de vibración en un sistema de coordenadas polares. A diferencia de un Diagrama de Bode, que muestra la amplitud y la fase en dos gráficos cartesianos separados, el diagrama de Nyquist los combina en un solo gráfico.

• En distancia desde el origen (centro) de la gráfica representa la amplitud de la vibración.
• En ángulo alrededor de la trama Representa el ángulo de fase de la vibración.

El gráfico traza la trayectoria de la punta del vector de vibración 1X (síncrono) a medida que cambia la velocidad de la máquina, generalmente durante el arranque o el apagado. La velocidad suele indicarse mediante colores o símbolos cambiantes a lo largo de la línea trazada.

¿Por qué es importante la trama de Nyquist?

El diagrama de Nyquist proporciona una visualización única y potente de la respuesta dinámica de una máquina. Su uso principal, al igual que el diagrama de Bode, es identificar y analizar la respuesta dinámica de una máquina. velocidades críticas (resonancias).

El indicador clásico de una velocidad crítica en un diagrama de Nyquist es un bucleA medida que la velocidad de la máquina se aproxima a una frecuencia natural, la amplitud de la vibración aumenta, lo que provoca que la gráfica se aleje del origen. Al pasar la velocidad crítica, la fase experimenta un desplazamiento de 180 grados, lo que provoca que la punta del vector se mueva y forme un círculo o bucle. El punto de máxima amplitud es la parte superior del bucle, y la velocidad crítica se encuentra en el punto de desplazamiento de fase de 90 grados del bucle.

Interpretación de un diagrama de Nyquist

La forma, el tamaño y la orientación del bucle en un diagrama de Nyquist pueden revelar información detallada sobre la salud y las propiedades dinámicas del rotor:

• Mojadura: El diámetro del bucle es inversamente proporcional a la amortiguación del sistema. Un círculo grande y bien formado indica una amortiguación baja (alta amplificación), mientras que un bucle pequeño y estrecho indica un sistema bien amortiguado.
• Anisotropía (críticos de división): Si un sistema de rotor tiene diferente rigidez en las direcciones horizontal y vertical, el gráfico puede mostrar dos bucles distintos y superpuestos, lo que indica claramente una “división crítica”.
• Ubicación del punto más pesado: La orientación del bucle puede ayudar a determinar la ubicación del punto pesado del rotor (desequilibrio) en relación con la marca de referencia de fase en el eje.
• Cambios del sistema: La comparación de los diagramas de Nyquist a lo largo del tiempo puede revelar cambios en el estado de la máquina. Un cambio en el tamaño o la forma del bucle indica un cambio en la amortiguación o la rigidez, que podría deberse a problemas como un rotor agrietado, una cimentación suelta o cambios en las características de los rodamientos.
• Equilibrio: La gráfica se utiliza en el balanceo avanzado de rotores flexibles. Al observar el cambio en la gráfica tras añadir un peso de prueba, el analista puede determinar los coeficientes de influencia necesarios para calcular la solución de balanceo correcta.

Diagrama de Nyquist vs. Diagrama de Bode

Los diagramas de Nyquist y Bode muestran exactamente los mismos datos (amplitud y fase 1X vs. velocidad), pero en formatos diferentes. La elección entre ellos suele depender de la preferencia del analista y de la característica específica que desee destacar.

• Diagrama de Bode: Mejor para visualizar con claridad las RPM exactas de la amplitud máxima y los puntos de inicio y fin precisos del desfase de 180 grados. El eje de velocidad es lineal y fácil de leer.
• Trama de Nyquist: Mejor para visualizar la respuesta dinámica general en una sola vista. Destaca por mostrar la cantidad de amortiguamiento (tamaño del bucle) e identificar puntos críticos divididos (bucles superpuestos) de forma más intuitiva que un diagrama de Bode.

La mayoría del software de análisis de vibraciones moderno puede mostrar ambos tipos de gráficos y los analistas experimentados a menudo los utilizarán juntos para obtener un diagnóstico integral.

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