Forstå Holospectrum
Definisjon: Hva er Holospectrum?
Holospektrum (også kalt fullspektrum) er en avansert frekvensanalyseteknikk i rotordynamikk som behandler samtidig X og Y (horisontalt og vertikalt) vibrasjon målinger for å separere akselbevegelse i fremoverrettede presesjonskomponenter (som går i samme retning som rotasjonen) og bakoverrettede presesjonskomponenter (som går i motsatt retning av rotasjonen). I motsetning til konvensjonelle spektre som bare viser vibrasjonsstørrelsen, viser holospectrum både positive frekvenser (forover) og negative frekvenser (bakover), og gir fullstendig informasjon om rotorens orbitale bevegelsesretning som er kritisk for å diagnostisere ustabiliteter, identifisere tvungen vs. selveksitert vibrasjon og karakterisere rotorens dynamiske oppførsel.
Holospectrum brukes primært med nærhetssonde målinger (XY-par) på kritisk turbomaskineri, som avslører fenomener som er usynlige i standard enkeltaksespektre. Det er et diagnostisk verktøy på ekspertnivå for rotordynamikkspesialister som feilsøker komplekse vibrasjonsproblemer i turbiner, kompressorer og generatorer.
Teoretisk grunnlag
Fremover vs. bakoverpresesjon
- Fremadrettet presesjon: Akselsenteret går i samme retning som akselrotasjonen (vanligst)
- Bakoverpresesjon: Akselen går i motsatt bane av rotasjonsretningen (indikerer spesifikke problemer)
- Betydning: Retning indikerer eksitasjonsmekanisme og feiltype
Standard spektrumbegrensning
- Enkelakset FFT kan ikke skille fremover fra bakover
- Begge vises som samme frekvenskomponent
- Retningsinformasjon tapt
- Tvetydighet i tolkning
Holospectrum-løsning
- Behandler XY-målinger sammen
- Separerer matematisk retningskomponenter
- Fremover: positive frekvenser
- Bakover: negative frekvenser
- Komplett karakterisering av rotorbevegelse
Applikasjoner og diagnostikk
Diagnose av ustabilitet
- Oljevirvel/-pisk: Vises ved negative frekvenser (bakoverpresesjon i utgangspunktet)
- Dampvirvel: Subsynkron bakoverkomponent
- Identifikasjon: Holospectrum identifiserer umiddelbart ustabilitet kontra ubalanse
Tvungen vs. selvopphisset vibrasjon
- Ubalanse (tvungen): Sterk fremoverkomponent ved 1×, minimal bakover
- Ustabilitet (selvopphisset): Betydelig bakovergående komponent
- Forskjell: Klar i holospektrum, tvetydig i standardspektrum
Deteksjon av rotorgnissing
- Gnissing skaper ofte bakovergående komponenter
- Friksjonskrefter driver omvendt presesjon
- Holospectrum avslører gni-relatert bakoverbevegelse
Gyroskopiske effekter
- Forover- og bakovervirvelmoduser separeres ved forskjellige frekvenser
- Holospectrum viser begge modusene tydelig
- Validerer rotordynamiske modeller
Datakrav
XY-målepar
- To vinkelrette vibrasjonsmålinger kreves
- Vanligvis fra XY-nærhetsprobepar
- Må være 90° fra hverandre i rommet
- Synkronisert prøvetaking er viktig
Relativ fase
- Kvadraturforholdet mellom X og Y muliggjør retningsbestemmelse
- X leder Y 90° fremover →
- X henger 90° etter Y → bakover
- Fasenøyaktighet kritisk
Tolkning
Holospectrum-skjerm
- Horisontal akse: Frekvens (positiv for fremover, negativ for bakover)
- Vertikal akse: Amplitude
- Nullsenter: Nullfrekvens i midten av plottet
- Høyre side: Fremoverpresesjonskomponenter (+1×, +2×, osv.)
- Venstre side: Bakoverpresesjonskomponenter (-1×, -2×, osv.)
Typiske mønstre
Sunn rotor
- Stor foroverkomponent ved +1× (ubalanse)
- Små eller ingen bakovervendte komponenter
- Indikerer normal tvungen vibrasjon
Oljevirvel
- Signifikant komponent ved negativ subsynkron frekvens
- Eksempel: -0,45× (bakover ved 45% rotorhastighet)
- Diagnostikk for lagerindusert ustabilitet
Feiljustering
- Sterk +2× fremoverkomponent
- Minimal baklengs
- Bekrefter tvungen vibrasjon fra feiljustering
Fordeler
Diagnostisk klarhet
- Skiller umiddelbart ustabilitet fra ubalanse
- Identifiserer rotorfriksjonsforhold
- Karakteriserer kompleks rotorbevegelse
- Reduserer diagnostisk tvetydighet
Fullstendighet
- Fullstendig informasjon om orbital bevegelse
- Ingen informasjonstap (vs. analyse på én akse)
- Komplett dynamisk bilde av rotor
Begrensninger
Krever XY-målinger
- Ikke aktuelt for data på én akse
- Krever par av nærhetssonder eller synkroniserte akselerometre
- Dyrere instrumentering
Kompleksitet
- Mer komplekst enn standardspektrum
- Krever forståelse av presesjonskonsepter
- Tolkning trenger ekspertise
- Ikke rutinemessig analyseteknikk
Begrenset anvendelse
- Primært for problemer med rotordynamikk
- Mindre nyttig for lagerdefekter, gir
- Spesialisert verktøy, ikke universalverktøy
Når skal man bruke Holospectrum
Passende tilfeller
- Mistenkt rotorinstabilitet
- Undersøkelse av subsynkron vibrasjon
- Diagnose av gnidning
- Kritisk feilsøking av turbomaskineri
- Validering av rotordynamikk
Ikke nødvendig for
- Rutinemessig ubalanse eller feiljustering
- Analyse av lagerfeil
- Målinger på én akse
- Generelle maskininspeksjoner
Holospectrum-analyse er en avansert diagnostisk teknikk for rotordynamikk som gir fullstendig karakterisering av orbitalbevegelse ved å separere fremoverrettede og bakoverrettede presesjonskomponenter. Selv om det krever spesialiserte XY-målinger og ekspertise, leverer holospectrum unik diagnostisk innsikt – spesielt for ustabiliteter og gnissing – som ikke kan oppnås fra konvensjonell enakset spektralanalyse, noe som gjør det til et viktig verktøy for spesialisert analyse av komplekse rotordynamiske problemer i kritiske turbomaskiner.