Pochopenie Nyquistovho grafu (polárny graf)
A Nyquistov graf — všeobecne nazývaný polárny graf v oblasti vibračnej analýzy — je graf, ktorý znázorňuje meniaci sa vibračný vektor v polárnom súradnicovom systéme. Na rozdiel od Bodeho graf, ktorý sa rozširuje amplitúda a fáza Zatiaľ čo sú tieto údaje zobrazené na dvoch samostatných kartézskych grafoch, Nyquistov diagram ich spája do jedného celku. Vzdialenosť od počiatku predstavuje amplitúdu kmitania a uhol okolo grafu je jeho fázový uhol, takže každý bod na krivke predstavuje jeden kompletný vektor kmitania.
1. Definícia: Amplitúda a fáza na jednom grafe
Graf znázorňuje dráhu, ktorú opisuje špička vektora 1× (synchrónneho) kmitania pri zmene otáčok stroja, typicky počas spúšťania alebo vypínania. Otáčky sú na krivke označené meniacimi sa farbami alebo symbolmi, takže analytik môže zistiť nielen veľkosť a smer vektora, ale aj otáčky, pri ktorých bol každý bod zaznamenaný.
- Stránka vzdialenosť od počiatku (stredu) predstavuje amplitúdu kmitania – čím ďalej, tým väčšia je odozva.
- Stránka uhol okolo grafu represents the fázový uhol vibrácií vo vzťahu k tachometer reference.
Keďže obe osi opisujú jediný rotujúci komponent, Nyquistov diagram sa interpretuje ako oblasť vektora, a nie ako pár trendových čiar, a práve táto kompaktnosť ho robí takým výpovedným v blízkosti rezonancie.
2. Prečo je Nyquistov diagram dôležitý?
Nyquistov diagram poskytuje jedinečný prehľad o dynamickej odozve stroja. Jeho hlavným účelom je, podobne ako v prípade Bodeho diagramu, identifikovať a analyzovať kritické rýchlosti - na rezonancie systému rotora a ložiska.
Klasickým indikátorom kritickej rýchlosti na Nyquistovom grafe je slučka. Ako sa rýchlosť blíži k prirodzená frekvencia... amplitúda stúpa a krivka sa vzďaľuje od počiatku. Keď rýchlosť prekročí kritickú rýchlosť, fáza sa posunie o 180 stupňov, čím sa špička vektora otočí a vytvorí kruh alebo slučku. Bod s maximálnou amplitúdou sa nachádza na vrchole slučky a samotná kritická rýchlosť leží v bode s fázovým posunom 90 stupňov na tejto slučke – čo je oveľa zreteľnejší orientačný bod než postupný fázový nábeh na Bodeho grafe.
3. Interpretácia Nyquistovho diagramu
Tvar, veľkosť a orientácia slučky poskytujú množstvo diagnostických informácií o stave rotora a jeho dynamických vlastnostiach.
- Tlmenie: priemer slučky je nepriamo úmerný systému tlmenie. Veľký, pekne tvarovaný kruh naznačuje nízke tlmenie a vysoké zosilnenie; malá, tesná slučka naznačuje dobre tlmený systém.
- Anizotropia (rozdelené kritické body): ak má systém rotora odlišnú tuhosť v horizontálnom a vertikálnom smere, graf môže vykazovať dve odlišné, prekrývajúce sa slučky – jasný prípad „rozdielnej kritickej hodnoty“ spôsobený smerovou tuhosť.
- Umiestnenie ťažkého miesta: orientácia slučky pomáha lokalizovať ťažisko rotora — nevyváženosť — vzhľadom na referenčnú značku fázy na hriadeli, ktorá určuje, kde sa korekčná hmotnosť should go.
- Zmeny v systéme: Porovnaním Nyquistových diagramov v čase možno zistiť zmeny v stave stroja. Zmena veľkosti alebo tvaru slučky signalizuje zmenu tlmenia alebo tuhosti, čo môže naznačovať prasknutý rotor, a loose základalebo meniace sa vlastnosti ložísk.
- Vyvažovanie: graf sa využíva na pokročilé flexible-rotor vyvažovanie. Pozorovaním toho, ako sa slučka pohybuje po skúšobná hmotnosť sa pridá, analytik odvodí koeficienty vplyvu potrebné na výpočet vyrovnávacieho riešenia.
4. Získavanie údajov v teréne
Kvalita Nyquistovho grafu závisí od kvality synchronizovaných údajov o amplitúde a fáze, na ktorých je založený, a tieto údaje závisia od čistého fázového referenčného signálu zaznamenaného raz za otáčku počas prebehu rýchlosti. V teréne sa na tento účel používa prenosný dvojkanálový analyzátor, ako napríklad Balanset-1A meria 1× amplitúdu a fázu voči impulzu optického tachometra počas nábeh alebo dobeh, čím poskytuje záznam vektorovej hodnoty v závislosti od rýchlosti, na základe ktorého sa vytvorí polárny graf. To isté meranie amplitúdy a fázy tvorí základ vyvažovanie na mieste, takže jeden prístroj slúži jednak na charakterizovanie rezonancie a jednak na korekciu nerovnováhy, ktorá ju vyvoláva. Ak chce analytik overiť, či sa riadiaca krivka skutočne pretne s vlastnou frekvenciou v prevádzkovom rozsahu, môže najprv nakresliť interferenciu s Kalkulačka Campbellovho diagramu.
5. Nyquistov diagram verzus Bodeho diagram
Nyquistove a Bodeho diagramy zobrazujú presne tie isté údaje – 1× amplitúdu a fázu v závislosti od rýchlosti – v rôznych formátoch, a voľba medzi nimi závisí často od preferencií analytika a od toho, na ktorú vlastnosť sa kladie dôraz.
- Bode plot: je vhodnejší na odčítanie presných otáčok pri maximálnej amplitúde a presného začiatku a konca fázového posunu o 180 stupňov, pretože jeho os otáčok je lineárna a ľahko sa na nej vykonáva meranie.
- Nyquist plot: je vhodnejší na to, aby ste na prvý pohľad zachytili celú dynamickú odozvu. Vyniká v znázornení miery tlmenia prostredníctvom veľkosti slučky a v odhalení kritických bodov rozdelenia ako prekrývajúcich sa slučiek, a to v oboch prípadoch intuitívnejšie než Bodeho diagram.
Veľmi podobným zobrazením je obežná dráha hriadeľa, ktorý znázorňuje pohyb v rovine ložiska namiesto jedného vektora v závislosti od rýchlosti. Väčšina moderných analyzátory vibrácií môžu nakresliť všetky tri a skúsení analytici ich využívajú spoločne na komplexnú rotorová dynamika diagnosis.
