Kaskádový diagram (vodopádový graf) ve vibrační analýze

Definice: Co je to vodopádový graf?

A vodopádový pozemek, také známý jako kaskádový diagram, je trojrozměrný graf používaný k vizualizaci toho, jak se vibrační spektrum mění v čase nebo s jinou proměnnou, nejčastěji rychlostí stroje. Graf se skládá ze série jednotlivých FFT spekter „naskládaných“ za sebou, čímž vzniká 3D povrch připomínající kaskádovitý vodopád. Tato prezentace umožňuje snadno vidět, jak se amplitudy různých vibračních složek mění s měnícími se provozními podmínkami stroje.

Tři osy typického vodopádového grafu jsou:

• Osa X: Frekvence
• Osa Y: Amplituda
• Osa Z: Čas nebo častěji otáčky (rpm)

Primární aplikace: Zkoušky rozjezdu a doběhu

Nejdůležitější aplikací vodopádového grafu je analýza vibračních dat shromážděných během spouštění (rozběhu) nebo vypínání (doběhu) stroje. Během těchto přechodových dějů se rychlost stroje pohybuje v celém jeho provozním rozsahu. Vodopádový graf poskytuje kompletní a podrobnou mapu dynamické odezvy stroje v celém tomto rozsahu rychlostí.

Tato analýza je klíčová pro:

• Identifikace Kritické rychlosti a rezonance: Rezonance je na vodopádovém grafu identifikována jako „hřeben“, který se vyskytuje na pevné *frekvenci* bez ohledu na rychlost stroje. Jak různé příkazy rychlosti chodu (1x, 2x atd.) procházejí touto pevnou frekvencí, jejich amplituda se dramaticky zvyšuje a na grafu vytváří jasný vrchol.
• Oddělení vynucených vibrací od rezonance: Graf jasně rozlišuje mezi vrcholy závislými na rychlosti (vynucené vibrace, jako je nevyváženost, které sledují čáry uspořádání) a vrcholy s pevnou frekvencí (rezonance, které tvoří přímý hřeben napříč osou rychlosti).

– Pozorování změn stability rotoru: Lze jej použít k zobrazení rychlosti, s jakou se projevují subsynchronní nestability, jako například olejový vír nebo bič se objeví a zmizí.

Jak interpretovat vodopádový graf

Analýza vodopádového grafu zahrnuje hledání dvou hlavních rysů:

1. Řádkové čáry (diagonální hřebeny)

Jedná se o vibrační vlny, které přímo souvisejí s rychlostí chodu stroje. Na grafu se zobrazují jako diagonální čáry.

• Nejvýraznější diagonální čára je obvykle 1. objednávka (1x), což představuje reakci na nevyváženost rotoru.
• Lze vidět i další diagonální čáry pro 2. objednávka (2x), což často souvisí s nesprávným zarovnáním a dalšími harmonickými.

2. Rezonance (horizontální hřebeny)

Jedná se o hřebeny s vysokou vibrací, které se vyskytují na konstantní frekvence, nezávisle na rychlosti stroje. Zobrazují se jako vodorovné čáry probíhající přes graf.

• Když se čára uspořádání (jako je odezva nevyváženosti 1x) protne s rezonanční čárou, její amplituda se výrazně zvýší a při dané rychlosti vytvoří velký vrchol.
• Rychlost, s jakou se tato křižovatka odehrává, je kritická rychlost systému.

Sběr a zobrazení dat

Pro vytvoření jasného vodopádového grafu se data obvykle získávají pomocí sledování objednávkyTo vyžaduje signál otáčkoměru, aby se zajistilo, že spektrální data nebudou při změně rychlosti „rozmazávána“. I když lze vodopádový graf zobrazit s pevnou frekvenční osou, často je užitečnější zobrazit jej jako „řádový“ vodopád, kde osa x je v řádech, nikoli v Hz.

Kromě 3D zobrazení vodopádu se tato data používají také k vytvoření dalších důležitých grafů náběhu/dojezdu, jako například Bodeho graf (který vykresluje amplitudu a fázi jednoho řádu v závislosti na rychlosti) a Nyquistův graf (který vykresluje reálnou vs. imaginární část vektoru řádu).

Vodopádový graf je nepostradatelným nástrojem pro jakoukoli hloubkovou analýzu dynamiky rotoru, který poskytuje kompletní obraz chování stroje v celém rozsahu jeho otáček.

← Zpět na hlavní index