Vandfaldsplottet (kaskadediagram) i vibrationsanalyse

Definition: Hvad er et vandfaldsplot?

A vandfaldsgrund, også kendt som en kaskadediagram, er en tredimensionel graf, der bruges til at visualisere, hvordan et vibrationsspektrum ændrer sig over tid eller med en anden variabel, oftest maskinhastighed. Plottet består af en række individuelle FFT-spektre, der er "stablet" efter hinanden, hvilket skaber en 3D-overflade, der ligner et kaskaderende vandfald. Denne præsentation gør det nemt at se, hvordan amplituderne af forskellige vibrationskomponenter ændrer sig, efterhånden som maskinens driftsforhold varierer.

De tre akser i et typisk vandfaldsplot er:

• X-akse: Frekvens
• Y-akse: Amplitude
• Z-akse: Tid eller, mere almindeligt, RPM (maskinhastighed)

Den primære anvendelse: Opstarts- og friløbstest

Den vigtigste anvendelse af et vandfaldsplot er til analyse af vibrationsdata indsamlet under en maskines opstart (opstart) eller nedlukning (friløb). Under disse transiente hændelser fejer maskinens hastighed gennem hele dens driftsområde. Vandfaldsplottet giver et komplet og detaljeret kort over maskinens dynamiske respons på tværs af dette fulde hastighedsområde.

Denne analyse er afgørende for:

• Identificering Kritiske hastigheder og resonanser: En resonans identificeres som en "ryg" på vandfaldsplottet, der opstår ved en fast *frekvens*, uanset maskinens hastighed. Efterhånden som de forskellige kørehastighedsordrer (1x, 2x osv.) fejer hen over denne faste frekvens, vil deres amplitude stige dramatisk, hvilket skaber en tydelig top på plottet.
• Adskillelse af tvungen vibration fra resonans: Plottet skelner tydeligt mellem hastighedsafhængige toppe (tvungne vibrationer som ubalance, som følger ordenslinjerne) og toppe med fast frekvens (resonanser, som danner en lige højderyg på tværs af hastighedsaksen).

– Observation af ændringer i rotorstabilitet: Det kan bruges til at se den hastighed, hvormed subsynkrone ustabiliteter som f.eks. oliehvirvel eller pisk dukker op og forsvinder.

Sådan fortolker du et vandfaldsplot

Analyse af et vandfaldsplot involverer at se på to hovedtræk:

1. Ordenslinjer (diagonale kamme)

Dette er vibrationsryggene, der er direkte knyttet til maskinens kørehastighed. De vises som diagonale linjer på plottet.

• Den mest fremtrædende diagonale linje er normalt 1. ordre (1x), som repræsenterer reaktionen på rotorens ubalance.
• Andre diagonale linjer kan ses for 2. orden (2x), som ofte er relateret til forkert justering og andre harmoniske.

2. Resonanser (vandrette kamme)

Disse er kamme med høj vibration, der opstår ved en konstant frekvens, uafhængigt af maskinens hastighed. De vises som vandrette linjer, der løber på tværs af plottet.

• Når en ordrelinje (som 1x ubalanceresponset) skærer en resonanslinje, vil dens amplitude stige betydeligt og danne en stor top ved den specifikke hastighed.
• Hastigheden, hvormed dette kryds sker, er en kritisk hastighed af systemet.

Dataindsamling og -visning

For at skabe et tydeligt vandfaldsplot indsamles dataene typisk ved hjælp af ordresporingDette kræver et omdrejningstællersignal for at sikre, at spektraldataene er fri for "udtværing", når hastigheden ændres. Selvom et vandfaldsplot kan vises med en fast frekvensakse, er det ofte mere nyttigt at vise det som et "ordensbaseret" vandfaldsplot, hvor x-aksen er i ordner snarere end Hz.

Ud over 3D-vandfaldsvisningen bruges de samme data også til at oprette andre vigtige plots for op-/nedkøring, såsom Bode-plottet (som plotter amplituden og fasen af en enkelt orden versus hastigheden) og Nyquist-plottet (som plotter den reelle vs. imaginære del af en ordens vektor).

Vandfaldsplottet er et uundværligt værktøj til enhver dybdegående rotordynamisk analyse, der giver et komplet billede af en maskines adfærd på tværs af hele dens hastighedsområde.

← Tilbage til hovedindekset