مخطط الشلال (مخطط الشلال) في تحليل الاهتزاز

التعريف: ما هي قطعة الشلال؟

A قطعة أرض الشلال، والمعروفة أيضًا باسم مخطط الشلال، هو رسم بياني ثلاثي الأبعاد يُستخدم لتصوير كيفية تغير طيف الاهتزاز بمرور الوقت أو مع متغير آخر، وهو عادةً سرعة الآلة. يتكون الرسم البياني من سلسلة من أطياف تحويل فورييه السريع الفردية "متراصة" واحدة تلو الأخرى، مما يُنشئ سطحًا ثلاثي الأبعاد يشبه شلالًا متدفقًا. يُسهّل هذا العرض توضيح كيفية تغير سعات مكونات الاهتزاز المختلفة باختلاف ظروف تشغيل الآلة.

المحاور الثلاثة لمخطط الشلال النموذجي هي:

• المحور السيني: تكرار
• المحور Y: السعة
• المحور Z: الوقت أو بشكل أكثر شيوعًا، RPM (سرعة الماكينة)

التطبيق الأساسي: اختبار التشغيل والتباطؤ

أهم استخدام لمخطط الشلال هو تحليل بيانات الاهتزاز المُجمعة أثناء تشغيل الآلة (التشغيل) أو إيقافها (التباطؤ). خلال هذه الأحداث العابرة، تجتاز سرعة الآلة نطاق تشغيلها بالكامل. يوفر مخطط الشلال خريطة كاملة ومفصلة للاستجابة الديناميكية للآلة عبر هذا النطاق الكامل للسرعة.

يعد هذا التحليل أمرًا بالغ الأهمية لـ:

• تحديد الهوية السرعات الحرجة والرنينات: يُعرَّف الرنين على أنه "حدبة" في مخطط الشلال، تحدث عند تردد ثابت، بغض النظر عن سرعة الآلة. مع مرور تسلسلات سرعات التشغيل المختلفة (1x، 2x، إلخ) عبر هذا التردد الثابت، تزداد سعتها بشكل كبير، مما يُنشئ ذروة واضحة في المخطط.
• فصل الاهتزاز القسري عن الرنين: يميز الرسم البياني بوضوح بين القمم المعتمدة على السرعة (الاهتزازات القسرية مثل عدم التوازن، والتي تتبع خطوط الترتيب) والقمم ذات التردد الثابت (الرنينات، والتي تشكل سلسلة مستقيمة عبر محور السرعة).

– مراقبة التغيرات في استقرار الدوار: يمكن استخدامه لمعرفة السرعة التي تتطور بها حالات عدم الاستقرار دون التزامن مثل دوامة زيتية أو السوط يظهر ويختفي.

كيفية تفسير مخطط الشلال

يتضمن تحليل مخطط الشلال البحث عن ميزتين رئيسيتين:

1. خطوط الترتيب (التلال القطرية)

هذه هي خطوط الاهتزاز المرتبطة مباشرةً بسرعة تشغيل الآلة. تظهر كخطوط قطرية في الرسم البياني.

• الخط القطري الأكثر بروزًا هو عادةً الترتيب الأول (1x)، والذي يمثل الاستجابة لعدم توازن الدوار.
• يمكن رؤية خطوط قطرية أخرى لـ الترتيب الثاني (2x)، والتي غالبًا ما تكون مرتبطة بعدم المحاذاة والتوافقيات الأخرى.

2. الرنينات (التلال الأفقية)

هذه هي التلال ذات الاهتزازات العالية التي تحدث في تردد ثابتبغض النظر عن سرعة الآلة، تظهر كخطوط أفقية تمتد عبر الرسم البياني.

• عندما يتقاطع خط الترتيب (مثل استجابة عدم التوازن 1x) مع خط الرنين، فإن سعته ستزداد بشكل كبير، مما يشكل ذروة كبيرة عند تلك السرعة المحددة.
• السرعة التي يحدث بها هذا التقاطع هي السرعة الحرجة من النظام.

اكتساب البيانات وعرضها

لإنشاء رسم تخطيطي واضح للشلال، يتم عادةً الحصول على البيانات باستخدام تتبع الطلبيتطلب هذا إشارة مقياس سرعة الدوران لضمان خلو البيانات الطيفية من أي تشوهات مع تغير السرعة. وبينما يُمكن عرض مخطط الشلال بمحور تردد ثابت، إلا أنه غالبًا ما يكون من الأنسب عرضه كشلال "مبني على الترتيب"، حيث يكون المحور السيني بالترتيب وليس بالهرتز.

بالإضافة إلى عرض الشلال ثلاثي الأبعاد، تُستخدم نفس البيانات أيضًا لإنشاء مخططات مهمة أخرى للارتفاع/الانخفاض على الساحل، مثل قطعة أرض بود (الذي يرسم سعة وطور ترتيب واحد مقابل السرعة) و مخطط نيكويست (الذي يرسم الجزء الحقيقي مقابل الجزء التخيلي لمتجه الترتيب).

يعد رسم الشلال أداة لا غنى عنها لأي تحليل ديناميكي دوار متعمق، حيث يوفر صورة كاملة لسلوك الآلة عبر نطاق سرعتها بالكامل.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي