Какво е водопадна диаграма (каскадна диаграма)?
A водопадна графика, също наречен(а) каскадна диаграма, е триизмерна графика, която показва как една вибрация спектър се променя във времето или в зависимост от друга променлива — най-често скоростта на машината. Тя се изгражда чрез наслагване на поредица от отделни FFT спектри, разположени един зад друг, образуват триизмерна повърхност, наподобяваща каскада от вода. Тази единствена картина позволява на анализатора да наблюдава всеки вибрационен компонент да се увеличават, намаляват, появяват или изчезват при промяна на работните условия на машината, което е нещо, което едно-единствено статично спектрално изображение никога не би могло да разкрие.
1. Определение: Трите оси на диаграмата „Водопад“
Силата на каскадната диаграма се състои в добавянето на трето измерение към познатия двуосен спектър. При обичайната FFT се изчертава амплитуда срещу честота за миг; графиката тип „водопад“ добавя времето или скоростта като трета ос, така че цялата поредица от спектри може да се разгледа с един поглед.
- Ос Х — Честота: спектралното съдържание, в херци или, когато проследяване на поръчката се използва по редовете на честотата на въртене.
- Ос Y — Амплитуда: амплитудата на всеки спектрален компонент, изразена като скорост, ускорение или преместване.
- Ос Z — Време или обороти в минута: променливата, по която се наслагват спектрите. Скоростта (об./мин.) е безспорно най-често срещаната и най-полезна от диагностична гледна точка.
Близък роднина е cascade plot, като тези термини често се използват като синоними; някои анализатори запазват термина „водопад“ за подреждане, базирано на време, а „каскада“ – за подреждане, базирано на скорост, но основната структура е една и съща.
Основно приложение: Тестване на разгръщане и движение по инерция
Основното приложение на диаграмата тип „водопад“ е да се анализират вибрациите, регистрирани по време на пускането на машината (Разбег) или спиране (Свободно спиране). По време на тези преходни състояния скоростта преминава през целия работен диапазон, а графиката от типа „водопад“ изчертава пълна картина на динамичната реакция на машината в този диапазон. Вместо да се опитва да предположи как се държи роторът при междинни скорости, анализаторът вижда всички скорости представени на една повърхност.
Това прави този участък незаменим за редица задачи:
- Определяне на критичните скорости и резонансите: а резонанс се вижда като хребет, който остава на фиксирана честота независимо от скоростта. Когато редиците от скорости на движение (1×, 2×, …) преминават през тази фиксирана честота, амплитудата им рязко се увеличава, което отбелязва критична скорост на кръстовището.
- Отделяне на принудителните вибрации от резонанса: графиката ясно разграничава пиковете, зависещи от скоростта — принудителни вибрации such as дисбаланс които следват линиите на редовете — от върхове с фиксирана честота (резонанси), които образуват права линия по оста на скоростта.
- Наблюдение на промените в стабилността на ротора: това разкрива скоростта, с която възникват субсинхронни нестабилности като маслен вихър и камшик появяват се и изчезват, което е от основно значение за всяко роторна динамика investigation.
3. Как да се интерпретира диаграма тип „водопад“
Разчитането на каскадна диаграма се свежда до разпознаването на две групи гребени и начина, по който те взаимодействат.
Редове (диагонални ребра)
Тези ребра са пряко свързани със скоростта на работа на машината и затова се виждат като диагонални линии, чиято честота нараства с увеличаването на скоростта.
- Най-изразената диагонал обикновено е 1st order (1×), реакцията при дисбаланс на ротора и работна скорост компонент.
- Допълнителни диагонали се появяват при 2nd order (2×) — често свързвани с несъосност — и при по-високите хармоници, всяка от които е точно кратно число на скоростта.
Резонанси (хоризонтални ребра)
Тези хребети се намират на постоянна честота, независимо от скоростта, така че те се простират хоризонтално по графиката. Те отбелязват системата ротор-лагер собствени честоти.
- Когато дадена линия на ред (като например реакцията при 1× небаланс) пресече резонансен връх, амплитудата се повишава рязко, образувайки голям пик при една конкретна скорост.
- Тази скорост е критичната скорост на системата, а степента на усилване при преминаването показва колко затихване която системата поддържа.
4. Събиране на данни: проследяване на поръчки и тахометър
За да се получи ясен график от типа „водопад“, данните обикновено се събират чрез проследяване на поръчките. Това изисква тахометър импулс, така че всеки спектър да бъде синхронизиран с ъгъла на вала и спектралните линии да не се „размазват“ между отделните бинове при промяна на скоростта между отделните измервания. Без това фаза за сравнение, преходните спектри се размиват и линиите на резонанс губят яснота. Докато водопадът може да се начертае върху фиксирана честотна ос, order-based водопадът — при който по ос Х са отбелязани порядките, а не честотата в херци — запазва линиите на порядките напълно вертикални и често е по-лесен за разчитане при машини с променлива скорост.
На място същият уред, който записва спектрите, обикновено служи и за еталон за скоростта. Преносим двуканален анализатор като например Balanset-1A, снабден с оптичен лазерен тахометър, задействащ се от лента от светлоотразителна лента, записва синхронизирани спектри и 1× амплитуда и фаза по време на ускорение или забавяне — суровият материал, от който се съставя каскадната диаграма. Тъй като измерването се извършва в самите лагери на машината при работна скорост, получената графика отразява действителното поведение на ротора в експлоатационни условия.
5. Графики за ускорение/забавяне
Един и същ набор от временни данни захранва няколко допълващи се екрана, а опитни анализатори преминават свободно от един към друг:
- Диаграма на Боде: амплитуда и фаза на един ред, изобразени в зависимост от скоростта върху декартови оси — идеално за отчитане на точния брой обороти в минута на даден пик.
- Диаграма на Найкуист: реалната и имагинерната компонента на вектора на една орбита, която образува затворена крива при всяка критична скорост.
- Диаграма на Кембъл: съответна диаграма „честота срещу скорост“, в която линиите на естествените честоти са наложени върху линиите на поръчките, за да се предвидят възможни конфликти.
Докато диаграмите на Боде и Найквист се фокусират върху един ред наведнъж, диаграмата „водопад“ запазва entire спектър при всяка скорост. Именно тази широта го прави незаменим инструмент за задълбочен ротординамичен анализ, като предоставя пълна картина на поведението на машината в целия ѝ работен диапазон.
