Comprendre le diagramme de Bode dans l'analyse des vibrations

Définition : Qu'est-ce qu'un diagramme de Bode ?

A L'intrigue de Bode (prononcé « bo-di ») Il s'agit d'un graphique spécialisé utilisé en analyse vibratoire pour illustrer l'évolution de la réponse vibratoire d'une machine en fonction de sa vitesse de rotation. Il se compose de deux tracés affichés sur un axe de vitesse commun (tr/min) :

• Un Graphique d'amplitude (en haut), qui montre l'amplitude de la vibration 1X (synchrone).
• A Diagramme de phase (en bas), qui montre le décalage de phase de la vibration 1X par rapport à une référence de synchronisation sur l'arbre.

Ce graphique combiné fournit une image complète des caractéristiques dynamiques d'un rotor et est le plus souvent utilisé pour analyser les données capturées lors du démarrage ou de l'arrêt de la machine (conditions transitoires).

Pourquoi le diagramme de Bode est-il important ?

Le diagramme de Bode est l'outil principal pour identifier les performances d'une machine. vitesses critiques. Une vitesse critique est une vitesse de rotation qui correspond à l'une des fréquences naturelles du rotor, ce qui amène la machine à entrer dans un état de résonance où les amplitudes de vibration sont considérablement amplifiées.

Les indicateurs classiques d'une vitesse critique sur un diagramme de Bode sont :

1. Un pic distinct dans le graphique d'amplitude : Lorsque la vitesse de la machine dépasse la fréquence naturelle, l'amplitude des vibrations augmente jusqu'à un maximum puis diminue.
2. Un changement de 180 degrés dans le diagramme de phase : À mesure que la vitesse franchit le pic de résonance, le déphasage du signal vibratoire se décale de 180 degrés. La vitesse critique se situe précisément à la vitesse où le déphasage est de 90 degrés.

En identifiant ces vitesses critiques, les ingénieurs peuvent garantir que la machine ne fonctionne pas en continu à ces vitesses de résonance, ce qui pourrait entraîner de fortes vibrations, une usure prématurée et une défaillance catastrophique.

Interprétation d'un diagramme de Bode

Au-delà de l’identification des vitesses critiques, un diagramme de Bode peut révéler d’autres informations importantes sur un système de rotor :

• Facteur d'amplification (AF) : La « netteté » du pic de résonance indique la quantité de amortissement Dans le système. Un pic élevé et prononcé indique un faible amortissement et un facteur d'amplification élevé, ce qui peut être dangereux. Un pic plus large et plus plat indique un système bien amorti.
• Critiques divisées : Si un rotor présente une rigidité différente dans les directions horizontale et verticale (rigidité anisotrope), il peut présenter deux pics de résonance rapprochés, appelés « critique divisée ».
• Modifications du système : La comparaison des diagrammes de Bode pris au fil du temps peut révéler des changements dans la structure de la machine, comme un arbre fissuré ou des boulons de fondation desserrés, qui modifieraient l'emplacement et la forme des pics de vitesse critiques.
• Informations d'équilibrage : Le diagramme de Bode est essentiel pour l'équilibrage multi-plans et multi-vitesses des rotors flexibles, car il montre la réponse du rotor à différentes vitesses, permettant le placement de poids de correction pour contrer les effets de vitesses critiques spécifiques.

Collecte de données

Pour générer un diagramme de Bode, l'instrumentation suivante est requise :

• Un transducteur de vibrations (généralement un sonde de proximité) pour mesurer les vibrations de l'arbre.
• Un capteur de référence de phase (un tachymètre ou Keyphasor) qui fournit une impulsion par tour de l'arbre.
• Un système d'acquisition de données capable de suivre l'amplitude et la phase du signal de vibration filtré 1X lorsque la vitesse de la machine change.

Les données sont presque toujours collectées lors d'un démarrage ou d'un ralentissement contrôlé de la machine pour garantir qu'elle parcourt toute sa plage de vitesse.

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