Comprensione del diagramma di Bode nell'analisi delle vibrazioni

Definizione: Che cos'è un diagramma di Bode?

A Trama di Bode (pronunciata 'bo-dee') è un grafico specializzato utilizzato nell'analisi delle vibrazioni per mostrare come la risposta alle vibrazioni di una macchina cambia al variare della sua velocità di rotazione. È costituito da due grafici visualizzati su un asse di velocità condiviso (RPM):

• UN Grafico dell'ampiezza (in alto), che mostra l'entità della vibrazione 1X (sincrona).
• A Diagramma di fase (in basso), che mostra il ritardo di fase della vibrazione 1X rispetto a un riferimento temporale sull'albero.

Questo grafico combinato fornisce un quadro completo delle caratteristiche dinamiche di un rotore ed è comunemente utilizzato per analizzare i dati acquisiti durante l'avvio o l'arresto della macchina (condizioni transitorie).

Perché il diagramma di Bode è importante?

Il diagramma di Bode è lo strumento principale per identificare la potenza di una macchina velocità criticheUna velocità critica è una velocità di rotazione che corrisponde a una delle frequenze naturali del rotore, facendo sì che la macchina entri in uno stato di risonanza dove le ampiezze delle vibrazioni sono notevolmente amplificate.

Gli indicatori classici di una velocità critica su un diagramma di Bode sono:

1. Un picco distinto nel grafico dell'ampiezza: Quando la velocità della macchina supera la frequenza naturale, l'ampiezza della vibrazione aumenta fino al massimo e poi diminuisce.
2. Uno spostamento di 180 gradi nel grafico di fase: Man mano che la velocità supera il picco di risonanza, lo sfasamento del segnale di vibrazione si sposta di 180 gradi. La velocità critica si trova esattamente alla velocità in cui lo sfasamento è di 90 gradi.

Identificando queste velocità critiche, gli ingegneri possono garantire che la macchina non funzioni continuamente a queste velocità di risonanza, il che potrebbe causare forti vibrazioni, usura prematura e guasti catastrofici.

Interpretazione di un diagramma di Bode

Oltre a identificare le velocità critiche, un diagramma di Bode può rivelare altre informazioni importanti su un sistema di rotori:

• Fattore di amplificazione (AF): La “nitidezza” del picco di risonanza indica la quantità di smorzamento nel sistema. Un picco netto e alto indica un basso smorzamento e un elevato fattore di amplificazione, che possono essere pericolosi. Un picco più ampio e piatto indica un sistema ben smorzato.
• Critiche divise: Se un rotore presenta una rigidità diversa nelle direzioni orizzontale e verticale (rigidità anisotropica), potrebbe presentare due picchi di risonanza ravvicinati, noti come "critici di divisione".
• Modifiche al sistema: Confrontando i diagrammi di Bode rilevati nel tempo è possibile rilevare cambiamenti nella struttura della macchina, come ad esempio un albero rotto o bulloni di fondazione allentati, che potrebbero alterare la posizione e la forma dei picchi di velocità critici.
• Informazioni sul bilanciamento: Il diagramma di Bode è essenziale per l'equilibratura multi-piano e multi-velocità di rotori flessibili, poiché mostra la risposta del rotore a diverse velocità, consentendo il posizionamento di pesi di correzione per contrastare gli effetti di specifiche velocità critiche.

Raccolta dati

Per generare un diagramma di Bode è necessaria la seguente strumentazione:

• Un trasduttore di vibrazioni (tipicamente un sonda di prossimità) per misurare la vibrazione dell'albero.
• Un sensore di riferimento di fase (un tachimetro o Keyphasor) che fornisce un impulso per ogni giro dell'albero.
• Un sistema di acquisizione dati in grado di tracciare l'ampiezza e la fase del segnale di vibrazione filtrato 1X al variare della velocità della macchina.

I dati vengono quasi sempre raccolti durante un avvio o un arresto controllato della macchina, per garantire che percorrano l'intero intervallo di velocità.

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