Comprensione del diagramma di Nyquist (diagramma polare)

Definizione: Che cos'è un diagramma di Nyquist?

A diagramma di Nyquist, comunemente noto anche come diagramma polare nel campo dell'analisi delle vibrazioni, è un grafico utilizzato per visualizzare le caratteristiche mutevoli di un vettore di vibrazione su un sistema di coordinate polari. A differenza di un diagramma di Bode, che mostra ampiezza e fase su due grafici cartesiani separati, il grafico di Nyquist li combina in un unico grafico.

• Il distanza dall'origine (centro) del grafico rappresenta l'ampiezza della vibrazione.
• Il angolo attorno alla trama rappresenta l'angolo di fase della vibrazione.

Il grafico traccia il percorso della punta del vettore di vibrazione 1X (sincrono) al variare della velocità della macchina, in genere durante un avvio o uno spegnimento. La velocità è spesso indicata cambiando colori o simboli lungo la linea tracciata.

Perché il diagramma di Nyquist è importante?

Il diagramma di Nyquist fornisce una visualizzazione unica e potente della risposta dinamica di una macchina. Il suo utilizzo principale, come il diagramma di Bode, è identificare e analizzare la risposta dinamica di una macchina. velocità critiche (risonanze).

L'indicatore classico di una velocità critica su un diagramma di Nyquist è un ciclo continuoMan mano che la velocità della macchina si avvicina a una frequenza naturale, l'ampiezza della vibrazione aumenta, allontanando il grafico dall'origine. Quando la velocità supera la velocità critica, la fase subisce uno spostamento di 180 gradi, che fa sì che la punta del vettore si muova e formi un cerchio o un anello. Il punto di massima ampiezza è la sommità dell'anello, e la velocità critica stessa si trova nel punto di sfasamento di 90 gradi sull'anello.

Interpretazione di un diagramma di Nyquist

La forma, le dimensioni e l'orientamento del circuito su un diagramma di Nyquist possono rivelare informazioni dettagliate sullo stato di salute e sulle proprietà dinamiche del rotore:

• Smorzamento: Il diametro del circuito è inversamente proporzionale allo smorzamento del sistema. Un cerchio grande e ben formato indica un basso smorzamento (elevata amplificazione), mentre un circuito piccolo e stretto indica un sistema ben smorzato.
• Anisotropia (critici di divisione): Se un sistema di rotori presenta una rigidità diversa nelle direzioni orizzontale e verticale, il grafico potrebbe mostrare due anelli distinti e sovrapposti, indicando chiaramente una "criticità di divisione".
• Posizione del punto pesante: L'orientamento del circuito può aiutare a determinare la posizione del punto pesante (squilibrio) del rotore rispetto al segno di riferimento di fase sull'albero.
• Modifiche al sistema: Confrontando i diagrammi di Nyquist nel tempo è possibile rilevare variazioni nelle condizioni della macchina. Una variazione nelle dimensioni o nella forma del circuito indica una variazione nello smorzamento o nella rigidità, che potrebbe essere causata da problemi come un rotore incrinato, fondamenta allentate o variazioni nelle caratteristiche dei cuscinetti.
• Bilanciamento: Il grafico viene utilizzato nell'equilibratura avanzata dei rotori flessibili. Osservando la variazione del grafico dopo l'aggiunta di un peso di prova, un analista può determinare i coefficienti di influenza necessari per calcolare la soluzione di equilibratura corretta.

Diagramma di Nyquist contro diagramma di Bode

I diagrammi di Nyquist e Bode mostrano esattamente gli stessi dati (ampiezza e fase 1X vs. velocità), ma in formati diversi. La scelta tra i due spesso dipende dalle preferenze dell'analista e dalla caratteristica specifica che desidera evidenziare.

• Diagramma di Bode: Ideale per visualizzare chiaramente l'esatto numero di giri al minuto dell'ampiezza di picco e i punti precisi di inizio e fine dello sfasamento di 180 gradi. L'asse della velocità è lineare e di facile lettura.
• Diagramma di Nyquist: Ideale per visualizzare la risposta dinamica complessiva in un'unica vista. Eccelle nel mostrare l'entità dello smorzamento (dimensione del loop) e nell'identificare i punti critici di split (loop sovrapposti) in modo più intuitivo rispetto a un diagramma di Bode.

La maggior parte dei moderni software di analisi delle vibrazioni è in grado di visualizzare entrambi i tipi di grafico e gli analisti esperti li utilizzano spesso insieme per una diagnosi completa.

← Torna all'indice principale