Το Διάγραμμα Καταρράκτη (Διάγραμμα Καταρράκτη) στην Ανάλυση Δονήσεων

Ορισμός: Τι είναι ένα διάγραμμα καταρράκτη;

A οικόπεδο καταρράκτη, γνωστό και ως διάγραμμα καταρράκτη, είναι ένα τρισδιάστατο γράφημα που χρησιμοποιείται για την απεικόνιση του πώς αλλάζει ένα φάσμα δόνησης με την πάροδο του χρόνου ή με μια άλλη μεταβλητή, συνήθως την ταχύτητα της μηχανής. Το γράφημα αποτελείται από μια σειρά μεμονωμένων φασμάτων FFT «στοιβαγμένων» το ένα πίσω από το άλλο, δημιουργώντας μια τρισδιάστατη επιφάνεια που μοιάζει με καταρράκτη. Αυτή η παρουσίαση διευκολύνει την απεικόνιση του πώς αλλάζουν τα πλάτη των διαφορετικών συνιστωσών δόνησης καθώς ποικίλλουν οι συνθήκες λειτουργίας της μηχανής.

Οι τρεις άξονες ενός τυπικού οικοπέδου καταρράκτη είναι:

• Άξονας Χ: Συχνότητα
• Άξονας Υ: Πλάτος
• Άξονας Z: Χρόνος ή, πιο συχνά, RPM (ταχύτητα μηχανής)

Η κύρια εφαρμογή: Δοκιμές επιτάχυνσης και επιβράδυνσης με νεκρά

Η πιο σημαντική εφαρμογή ενός διαγράμματος καταρράκτη είναι η ανάλυση δεδομένων κραδασμών που συλλέγονται κατά την εκκίνηση (run-up) ή την απενεργοποίηση (coast-down) ενός μηχανήματος. Κατά τη διάρκεια αυτών των παροδικών συμβάντων, η ταχύτητα του μηχανήματος σαρώνει ολόκληρο το εύρος λειτουργίας του. Το διάγραμμα καταρράκτη παρέχει έναν πλήρη και λεπτομερή χάρτη της δυναμικής απόκρισης του μηχανήματος σε αυτό το πλήρες εύρος ταχύτητας.

Αυτή η ανάλυση είναι κρίσιμη για:

• Αναγνώριση Κρίσιμες ταχύτητες και Συντονισμοί: Ένας συντονισμός αναγνωρίζεται ως μια «κορυφογραμμή» στο διάγραμμα καταρράκτη που εμφανίζεται σε μια σταθερή *συχνότητα*, ανεξάρτητα από την ταχύτητα του μηχανήματος. Καθώς οι διάφορες τάξεις ταχύτητας λειτουργίας (1x, 2x, κ.λπ.) σαρώνουν αυτήν τη σταθερή συχνότητα, το πλάτος τους θα αυξηθεί δραματικά, δημιουργώντας μια σαφή κορυφή στο διάγραμμα.
• Διαχωρισμός της εξαναγκασμένης δόνησης από τον συντονισμό: Το διάγραμμα διακρίνει σαφώς μεταξύ κορυφών που εξαρτώνται από την ταχύτητα (εξαναγκασμένες δονήσεις όπως η ανισορροπία, οι οποίες ακολουθούν τις γραμμές τάξης) και κορυφών σταθερής συχνότητας (συντονισμοί, οι οποίοι σχηματίζουν μια ευθεία κορυφογραμμή κατά μήκος του άξονα ταχύτητας).

– Παρατήρηση αλλαγών στη σταθερότητα του ρότορα: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δούμε την ταχύτητα με την οποία εμφανίζονται υποσύγχρονες αστάθειες όπως στροβιλισμός λαδιού ή μαστίγιο εμφανίζονται και εξαφανίζονται.

Πώς να ερμηνεύσετε ένα διάγραμμα καταρράκτη

Η ανάλυση ενός γραφήματος καταρράκτη περιλαμβάνει την αναζήτηση δύο κύριων χαρακτηριστικών:

1. Γραμμές Τάξης (Διαγώνιες Ραβδώσεις)

Αυτές είναι οι κορυφογραμμές δόνησης που συνδέονται άμεσα με την ταχύτητα λειτουργίας του μηχανήματος. Εμφανίζονται ως διαγώνιες γραμμές στο γράφημα.

• Η πιο εμφανής διαγώνια γραμμή είναι συνήθως η 1η παραγγελία (1x), το οποίο αντιπροσωπεύει την απόκριση στην ανισορροπία του ρότορα.
• Άλλες διαγώνιες γραμμές μπορούν να φανούν για το 2η παραγγελία (2x), η οποία συχνά σχετίζεται με κακή ευθυγράμμιση και άλλες αρμονικές.

2. Συντονισμοί (Οριζόντιες Κορυφογραμμές)

Αυτές είναι κορυφογραμμές υψηλής δόνησης που εμφανίζονται σε ένα σταθερή συχνότητα, ανεξάρτητα από την ταχύτητα του μηχανήματος. Εμφανίζονται ως οριζόντιες γραμμές που διατρέχουν το γράφημα.

• Όταν μια γραμμή τάξης (όπως η απόκριση ανισορροπίας 1x) τέμνει μια γραμμή συντονισμού, το πλάτος της θα αυξηθεί σημαντικά, σχηματίζοντας μια μεγάλη κορυφή σε αυτή τη συγκεκριμένη ταχύτητα.
• Η ταχύτητα με την οποία συμβαίνει αυτή η διασταύρωση είναι κρίσιμη ταχύτητα του συστήματος.

Συλλογή και Εμφάνιση Δεδομένων

Για να δημιουργηθεί ένα σαφές διάγραμμα καταρράκτη, τα δεδομένα συνήθως λαμβάνονται χρησιμοποιώντας παρακολούθηση παραγγελιώνΑυτό απαιτεί ένα σήμα στροφόμετρου για να διασφαλιστεί ότι τα φασματικά δεδομένα δεν «μουτζουρώνουν» καθώς αλλάζει η ταχύτητα. Ενώ ένα διάγραμμα καταρράκτη μπορεί να εμφανιστεί με σταθερό άξονα συχνότητας, είναι συχνά πιο χρήσιμο να εμφανίζεται ως καταρράκτη «βασισμένο σε τάξη», όπου ο άξονας x είναι σε τάξη και όχι σε Hz.

Εκτός από την τρισδιάστατη προβολή καταρράκτη, τα ίδια δεδομένα χρησιμοποιούνται επίσης για τη δημιουργία άλλων σημαντικών διαγραμμάτων ανόδου/καθόδου με το γκάζι, όπως το Οικόπεδο Bode (το οποίο απεικονίζει το πλάτος και τη φάση μιας ενιαίας τάξης σε σχέση με την ταχύτητα) και το Οικόπεδο Nyquist (η οποία απεικονίζει το πραγματικό έναντι του φανταστικού μέρους του διανύσματος μιας τάξης).

Το διάγραμμα καταρράκτη είναι ένα απαραίτητο εργαλείο για οποιαδήποτε εις βάθος ανάλυση στροφοδυναμικής, παρέχοντας μια πλήρη εικόνα της συμπεριφοράς μιας μηχανής σε όλο το εύρος στροφών της.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο