Het Nyquist-diagram (polair diagram) begrijpen

Definitie: Wat is een Nyquist-diagram?

A Nyquist-plot, ook wel algemeen bekend als een polaire plot Op het gebied van trillingsanalyse is dit een grafiek die wordt gebruikt om de veranderende kenmerken van een trillingsvector op een poolcoördinatensysteem weer te geven. In tegenstelling tot een Bode-plot, waarbij de amplitude en fase op twee afzonderlijke cartesische grafieken worden weergegeven, worden deze in het Nyquist-diagram gecombineerd tot één enkel diagram.

• De afstand vanaf de oorsprong (centrum) van de grafiek geeft de amplitude van de trilling weer.
• De hoek rond het perceel geeft de fasehoek van de trilling weer.

De grafiek volgt het pad van de punt van de 1X (synchrone) trillingsvector terwijl de snelheid van de machine verandert, meestal tijdens het opstarten of uitschakelen. De snelheid wordt vaak aangegeven door veranderende kleuren of symbolen langs de getekende lijn.

Waarom is het Nyquist-plot belangrijk?

De Nyquist-grafiek biedt een unieke en krachtige visualisatie van de dynamische respons van een machine. Net als de Bode-grafiek wordt deze voornamelijk gebruikt om de dynamische respons van een machine te identificeren en analyseren. kritische snelheden (resonanties).

De klassieke indicator van een kritische snelheid op een Nyquist-diagram is een lusNaarmate de snelheid van de machine een natuurlijke frequentie nadert, neemt de trillingsamplitude toe, waardoor de plot zich van de oorsprong verwijdert. Naarmate de snelheid de kritische snelheid overschrijdt, ondergaat de fase een verschuiving van 180 graden, waardoor de punt van de vector ronddraait en een cirkel of lus vormt. Het punt met de maximale amplitude is de bovenkant van de lus, en de kritische snelheid zelf bevindt zich op het punt van 90 graden faseverschuiving in de lus.

Het interpreteren van een Nyquist-plot

De vorm, grootte en oriëntatie van de lus op een Nyquist-diagram kunnen gedetailleerde informatie opleveren over de gezondheid en dynamische eigenschappen van de rotor:

• Demping: De diameter van de lus is omgekeerd evenredig met de demping in het systeem. Een grote, goed gevormde cirkel duidt op een lage demping (hoge versterking), terwijl een kleine, strakke lus duidt op een goed gedempt systeem.
• Anisotropie (gesplitste kritische waarden): Als een rotorsysteem een verschillende stijfheid heeft in de horizontale en verticale richting, kan de grafiek twee afzonderlijke, overlappende lussen vertonen, wat duidelijk wijst op een 'splitsingskritiek'.
• Locatie van de zware vlek: De oriëntatie van de lus kan helpen bij het bepalen van de locatie van het zware punt (onbalans) van de rotor ten opzichte van het fasereferentiemerkteken op de as.
• Systeemwijzigingen: Het vergelijken van Nyquist-grafieken in de loop van de tijd kan veranderingen in de conditie van de machine aan het licht brengen. Een verandering in de grootte of vorm van de lus duidt op een verandering in demping of stijfheid, wat kan worden veroorzaakt door problemen zoals een gescheurde rotor, een losse fundering of veranderingen in de lagereigenschappen.
• Balanceren: De grafiek wordt gebruikt bij geavanceerde balancering van flexibele rotoren. Door de verandering in de grafiek te observeren na het toevoegen van een proefgewicht, kan een analist de invloedscoëfficiënten bepalen die nodig zijn om de juiste balanceringsoplossing te berekenen.

Nyquist-complot versus Bode-complot

Nyquist- en Bode-diagrammen tonen exact dezelfde gegevens (1x amplitude en fase versus snelheid), maar in verschillende formaten. De keuze tussen beide hangt vaak af van de voorkeur van de analist en de specifieke eigenschap die hij wil benadrukken.

• Bode-plot: Beter om het exacte toerental van de piekamplitude en de precieze begin- en eindpunten van de 180-graden faseverschuiving duidelijk te zien. De snelheidsas is lineair en gemakkelijk af te lezen.
• Nyquist-plot: Beter voor het visualiseren van de algehele dynamische respons in één weergave. Het is beter in het weergeven van de hoeveelheid demping (lusgrootte) en het identificeren van gesplitste kritische waarden (overlappende lussen) dan een Bode-diagram.

De meeste moderne trillingsanalysesoftware kan beide plottypen weergeven en ervaren analisten gebruiken ze vaak samen voor een uitgebreide diagnose.

← Terug naar hoofdindex