Holospectrum begrijpen
Definitie: Wat is Holospectrum?
Holospectrum (ook wel full spectrum genoemd) is een geavanceerde frequentieanalysetechniek in rotordynamiek die gelijktijdig X en Y verwerkt (horizontaal en verticaal) trillingen metingen om de asbeweging te scheiden in voorwaartse precessiecomponenten (die in dezelfde richting draaien als de rotatie) en achterwaartse precessiecomponenten (die tegengesteld aan de rotatie draaien). In tegenstelling tot conventionele spectra die alleen de omvang van de trillingen laten zien, toont het holospectrum zowel positieve frequenties (voorwaarts) als negatieve frequenties (achterwaarts), waardoor volledige informatie wordt verkregen over de richting van de rotorbaanbeweging, die van cruciaal belang is voor het diagnosticeren van instabiliteiten, het identificeren van gedwongen versus zelf-opgewekte trillingen en het karakteriseren van het dynamische gedrag van de rotor.
Holospectrum wordt voornamelijk gebruikt met nabijheidssonde Metingen (XY-paren) op kritische turbomachines, die verschijnselen onthullen die onzichtbaar zijn in standaard enkelassige spectra. Het is een diagnosetool op expertniveau voor specialisten in rotordynamica die complexe trillingsproblemen in turbines, compressoren en generatoren oplossen.
Theoretische basis
Voorwaartse versus achterwaartse precessie
- Voorwaartse precessie: Het ascentrum draait in dezelfde richting als de asrotatie (meest voorkomend)
- Achterwaartse precessie: De as draait in tegengestelde richting van de rotatierichting (duidt op specifieke problemen)
- Betekenis: De richting geeft het excitatiemechanisme en het type fout aan
Standaard spectrumbeperking
- Enkelassige FFT kan geen onderscheid maken tussen voorwaarts en achterwaarts
- Beide verschijnen als dezelfde frequentiecomponent
- Richtingsinformatie verloren
- Dubbelzinnigheid in interpretatie
Holospectrumoplossing
- Verwerkt XY-metingen samen
- Scheidt wiskundig richtingcomponenten
- Vooruit: positieve frequenties
- Achteruit: negatieve frequenties
- Volledige karakterisering van de rotorbeweging
Toepassingen en diagnostiek
Diagnose van instabiliteit
- Oliewerveling/zweep: Verschijnt bij negatieve frequenties (aanvankelijk achterwaartse precessie)
- Stoomwerveling: Subsynchrone achterwaartse component
- Identificatie: Holospectrum identificeert onmiddellijk instabiliteit versus onevenwicht
Gedwongen versus zelfopgewekte trillingen
- Onbalans (gedwongen): Sterke voorwaartse component bij 1×, minimale achterwaartse component
- Instabiliteit (zelfopgewonden): Aanzienlijke achterwaartse component
- Onderscheid: Duidelijk in het holospectrum, dubbelzinnig in het standaardspectrum
Rotorwrijvingsdetectie
- Door wrijving ontstaan vaak achterwaartse componenten
- Wrijvingskrachten drijven omgekeerde precessie aan
- Holospectrum onthult wrijvingsgerelateerde achterwaartse beweging
Gyroscopische effecten
- Voorwaartse en achterwaartse wervelmodi scheiden zich op verschillende frequenties
- Holospectrum toont beide modi duidelijk
- Valideert rotordynamische modellen
Gegevensvereisten
XY-meetpaar
- Twee loodrechte trillingsmetingen vereist
- Meestal van een XY-nabijheidssondepaar
- Moet ruimtelijk 90° uit elkaar liggen
- Gesynchroniseerde bemonstering essentieel
Relatieve fase
- Kwadratuurrelatie tussen X en Y maakt richtingbepaling mogelijk
- X leidt Y met 90° → vooruit
- X loopt 90° achter op Y → achteruit
- Fasenauwkeurigheid cruciaal
Interpretatie
Holospectrumweergave
- Horizontale as: Frequentie (positief voor vooruit, negatief voor achteruit)
- Verticale as: Amplitude
- Nulpunt: Nulfrequentie in het midden van de grafiek
- Rechterkant: Componenten van de voorwaartse precessie (+1×, +2×, etc.)
- Linkerkant: Componenten van achterwaartse precessie (-1×, -2×, enz.)
Typische patronen
Gezonde rotor
- Grote voorwaartse component bij +1× (onbalans)
- Kleine of geen achterwaartse componenten
- Geeft normale geforceerde trillingen aan
Oliewerveling
- Significante component bij negatieve subsynchrone frequentie
- Voorbeeld: -0,45× (achteruit bij 45% van de rotorsnelheid)
- Diagnose voor lager-geïnduceerde instabiliteit
Verkeerde uitlijning
- Sterke +2× voorwaartse component
- Minimaal achteruit
- Bevestigt geforceerde trillingen door verkeerde uitlijning
Voordelen
Diagnostische duidelijkheid
- Onderscheidt onmiddellijk instabiliteit van onevenwicht
- Identificeert rotorwrijvingsomstandigheden
- Karakteriseert complexe rotorbeweging
- Vermindert diagnostische ambiguïteit
Volledigheid
- Volledige informatie over baanbeweging
- Geen informatieverlies (in vergelijking met enkelassige analyse)
- Volledig rotordynamisch beeld
Beperkingen
Vereist XY-metingen
- Niet van toepassing op enkelassige gegevens
- Vereist nabijheidssondeparen of gesynchroniseerde accelerometers
- Duurdere instrumentatie
Complexiteit
- Complexer dan standaardspectrum
- Vereist begrip van precessieconcepten
- Tolken vereist expertise
- Geen routinematige analysetechniek
Beperkte toepassing
- Voornamelijk voor problemen met de rotordynamiek
- Minder bruikbaar bij lagerdefecten, tandwielen
- Speciaal gereedschap, geen universeel gereedschap
Wanneer Holospectrum gebruiken
Geschikte gevallen
- Vermoedelijke rotorinstabiliteit
- Onderzoek naar subsynchroon trillingen
- Wrijfdiagnose
- Kritische probleemoplossing voor turbomachines
- Validatie van rotordynamiek
Niet nodig voor
- Routinematige onbalans of verkeerde uitlijning
- Analyse van lagerdefecten
- Enkelassige metingen
- Algemene machinekeuringen
Holospectrumanalyse is een geavanceerde diagnostische techniek voor rotordynamica die volledige karakterisering van de orbitale beweging mogelijk maakt door voorwaartse en achterwaartse precessiecomponenten te scheiden. Hoewel gespecialiseerde XY-metingen en expertise vereist zijn, levert holospectrum unieke diagnostische inzichten – met name voor instabiliteiten en wrijvingen – die niet te verkrijgen zijn met conventionele enkelassige spectrale analyse. Dit maakt het een essentiële tool voor specialistische analyse van complexe rotordynamische problemen in kritische turbomachines.