Het Nyquist-diagram (polair diagram) begrijpen
A Nyquist-plot - op grote schaal een polaire plot in trillingswerk - is een grafiek die een veranderende trillingsvector weergeeft op een poolcoördinatensysteem. In tegenstelling tot een Bode-plot, die verspreidt amplitude en fase over twee afzonderlijke cartesiaanse grafieken, vouwt de Nyquist-grafiek beide in een enkele afbeelding. De afstand tot de oorsprong is de amplitude van de trilling en de hoek rond de plot is de fasehoek, dus elk punt op de curve is een volledige trillingsvector.
1. Definitie: Amplitude en fase op één diagram
De grafiek volgt het pad dat wordt afgelegd door de punt van de 1× (synchrone) trillingsvector terwijl de snelheid van de machine verandert, meestal door opstarten of uitschakelen. De snelheid wordt langs de curve gemarkeerd met veranderende kleuren of symbolen, zodat de analist niet alleen de grootte en richting van de vector kan aflezen, maar ook het toerental waarbij elk punt werd vastgelegd.
- De afstand van de oorsprong (middelpunt) vertegenwoordigt de amplitude van de trilling - hoe verder naar buiten, hoe groter de respons.
- De hoek rond de grafiek staat voor de fasehoek van de trilling ten opzichte van de toerenteller referentie.
Omdat beide assen een enkele roterende component beschrijven, wordt de Nyquist plot gelezen als de locatie van een vector in plaats van als een paar trendlijnen, en die compactheid is precies wat het zo onthullend maakt in de buurt van een resonantie.
2. Waarom is de Nyquist Plot belangrijk?
Het Nyquist diagram geeft een uniek compact beeld van de dynamische respons van een machine. Het primaire doel is, net als de Bode-plot, het identificeren en analyseren van kritische snelheden - de resonanties van het rotorlagersysteem.
De klassieke indicator van een kritische snelheid op een Nyquist-diagram is een lus. Als de snelheid een natuurlijke frequentie, neemt de amplitude toe en beweegt de kromme weg van de oorsprong. Wanneer de snelheid door de kritische snelheid gaat, ondergaat de fase een verschuiving van 180 graden, waardoor de vectorpunt een cirkel of lus vormt. Het punt van maximale amplitude is de top van de lus en de kritische snelheid zelf ligt op het 90-graden faseverschuivingspunt op de lus - een veel duidelijker oriëntatiepunt dan de geleidelijke faseverschuiving op een Bode-plot.
3. Een Nyquist-plot interpreteren
De vorm, grootte en oriëntatie van de lus bevatten veel diagnostische informatie over de gezondheid en dynamische eigenschappen van de rotor.
- Demping: de diameter van de lus omgekeerd evenredig is met het systeem demping. Een grote, goed gevormde cirkel duidt op een lage demping en een hoge versterking; een kleine, strakke lus duidt op een goed gedempt systeem.
- Anisotropie (gespleten kritieke punten): Als een rotorsysteem verschillende stijfheid heeft in de horizontale en verticale richtingen, kan de grafiek twee verschillende, overlappende lussen laten zien - een duidelijke “split critical” veroorzaakt door richtingsafhankelijke stijfheid. stijfheid.
- Zwaartepunt locatie: de oriëntatie van de lus helpt bij het lokaliseren van het zware punt van de rotor - de onevenwicht - ten opzichte van de fasereferentiemarkering op de as, die aangeeft waar een correctiegewicht moet gaan.
- Systeemwijzigingen: Het vergelijken van Nyquist-plots in de loop van de tijd laat verschuivingen in de staat van de machine zien. Een verandering in lusgrootte of -vorm duidt op een verandering in demping of stijfheid, wat kan wijzen op een gebarsten rotor, een losse fundering, of veranderende lagerkarakteristieken.
- Balanceren: de plot wordt gebruikt in geavanceerde flexibele-rotor balanceren. Door te observeren hoe de lus beweegt na een proefgewicht wordt toegevoegd, leidt een analist de invloedcoëfficiënten nodig om de evenwichtsoplossing te berekenen.
4. De gegevens in het veld vastleggen
Een Nyquist-plot is slechts zo goed als de gesynchroniseerde amplitude- en fasegegevens erachter, en die gegevens zijn afhankelijk van een zuivere fasereferentiereferentie die één keer per omwenteling door een snelheidsveeg wordt genomen. In het veld kan een draagbare tweekanaalsanalyser zoals de Balans-1a meet 1× amplitude en fase tegen zijn optische-tachometerpuls tijdens een aanloop of kust-down, en levert de vector-versus-snelheidsrecord waaruit een polaire plot wordt getrokken. Dezelfde amplitude- en fasemeting ligt ten grondslag aan veldbalancering, Een instrument karakteriseert dus zowel een resonantie als corrigeert de onbalans die de resonantie opwekt. Om te controleren of een ordeningslijn daadwerkelijk een natuurlijke frequentie binnen het werkgebied zal passeren, kan een analist de storing eerst schetsen met de Campbell-diagramcalculator.
5. Nyquist-plot vs Bode-plot
Nyquist- en Bode-plots geven exact dezelfde gegevens weer - 1× amplitude en fase versus snelheid - in verschillende formaten en de keuze tussen beide hangt vaak af van de voorkeur van de analist en de eigenschap die wordt benadrukt.
- Bode-plot: beter voor het aflezen van het precieze toerental van de piekamplitude en het precieze begin en einde van de faseverschuiving van 180 graden, omdat de snelheidsas lineair is en gemakkelijk op schaal te brengen.
- Nyquist-plot: beter om de hele dynamische respons in één keer te bekijken. Hij blinkt uit in het tonen van de mate van demping door de lusgrootte en in het tonen van gesplitste kritieke punten als overlappende lussen, beide intuïtiever dan een Bode-plot dat kan.
Een nauw verwante weergave is de schachtbaan, die beweging uitzet in het lagervlak in plaats van een enkele vector versus snelheid. De meeste moderne trillingsanalysatoren kunnen ze alle drie tekenen, en ervaren analisten gebruiken ze samen voor een uitgebreide rotordynamica diagnose.
