Vesiputousdiagrammi (kaskadidiagrammi) värähtelyanalyysissä

Määritelmä: Mikä on vesiputouskaavio?

A vesiputousjuoni, joka tunnetaan myös nimellä kaskadikaavio, on kolmiulotteinen kaavio, jota käytetään havainnollistamaan värähtelyspektrin muutoksia ajan kuluessa tai jonkin toisen muuttujan, useimmiten koneen nopeuden, vaikutuksesta. Kaavio koostuu sarjasta yksittäisiä FFT-spektrejä, jotka on "pinottu" päällekkäin, jolloin muodostuu kolmiulotteinen pinta, joka muistuttaa putoavaa vesiputousta. Tästä esityksestä on helppo nähdä, miten eri värähtelykomponenttien amplitudit muuttuvat koneen käyttöolosuhteiden vaihdellessa.

Tyypillisen vesiputouskartan kolme akselia ovat:

• X-akseli: Taajuus
• Y-akseli: Amplitudi
• Z-akseli: Aika tai yleisemmin RPM (koneen nopeus)

Ensisijainen sovellus: Kierrosluku- ja rullaustestaus

Vesiputousdiagrammin tärkein sovellus on koneen käynnistyksen (kiihdytys) tai sammutuksen (rullaus alas) aikana kerätyn värähtelydatan analysointi. Näiden ohimenevien tapahtumien aikana koneen nopeus pyyhkäisee läpi koko sen toiminta-alueen. Vesiputousdiagrammi tarjoaa täydellisen ja yksityiskohtaisen kartan koneen dynaamisesta vasteesta koko tällä nopeusalueella.

Tämä analyysi on ratkaisevan tärkeä seuraaville:

• Tunnistaminen Kriittiset nopeudet ja resonanssit: Resonanssi tunnistetaan vesiputouskuvaajassa "harjana", joka esiintyy kiinteällä *taajuudella* koneen nopeudesta riippumatta. Kun eri nopeusluokat (1x, 2x jne.) pyyhkäisevät tämän kiinteän taajuuden poikki, niiden amplitudi kasvaa dramaattisesti, mikä luo selkeän piikin kuvaajaan.
• Pakotetun värähtelyn erottaminen resonanssista: Kaavio erottaa selvästi nopeudesta riippuvat piikit (pakotetut värähtelyt, kuten epätasapaino, jotka seuraavat järjestysviivoja) ja kiinteätaajuiset piikit (resonanssit, jotka muodostavat suoran harjanteen nopeusakselin poikki).

– Roottorin vakauden muutosten havainnointi: Sitä voidaan käyttää näkemään nopeus, jolla subsynkroniset epävakaudet, kuten öljypyörre tai ruoska ilmestyy ja katoaa.

Kuinka tulkita vesiputouskaaviota

Vesiputouskaavion analysointiin kuuluu kahden pääominaisuuden etsiminen:

1. Järjestysviivat (vinottaiset harjanteet)

Nämä ovat värähtelyharjanteita, jotka ovat suoraan yhteydessä koneen käyntinopeuteen. Ne näkyvät kaaviossa vinoviivoina.

• Näkyvin diagonaaliviiva on yleensä 1. tilaus (1x), joka edustaa roottorin epätasapainon vastetta.
• Muita vinoviivoja voidaan nähdä 2. kertaluku (2x), joka usein liittyy virheelliseen linjaukseen, ja muihin harmonisiin yliaaltoihin.

2. Resonanssit (vaakasuorat harjanteet)

Nämä ovat voimakkaasti värähteleviä harjanteita, jotka esiintyvät kohdassa vakiotaajuus, koneen nopeudesta riippumatta. Ne näkyvät vaakasuorina viivoina, jotka kulkevat kuvaajan poikki.

• Kun järjestysviiva (kuten 1x epäsymmetriavasteen vaste) leikkaa resonanssiviivan, sen amplitudi kasvaa merkittävästi muodostaen suuren piikin kyseisellä nopeudella.
• Nopeus, jolla tämä risteys tapahtuu, on kriittinen nopeus järjestelmän.

Tiedonkeruu ja näyttö

Selkeän vesiputouskuvion luomiseksi tiedot hankitaan tyypillisesti käyttämällä tilauksen seurantaTämä vaatii kierroslukumittarin signaalin sen varmistamiseksi, että spektritiedot eivät "sattu" nopeuden muuttuessa. Vaikka vesiputouskaavio voidaan näyttää kiinteällä taajuusakselilla, on usein hyödyllisempää näyttää se "kertauspohjaisena" vesiputouksena, jossa x-akseli on kertaluokissa eikä hertseissä.

3D-vesiputousnäkymän lisäksi tätä samaa dataa käytetään myös muiden tärkeiden nousu-/laskukaavioiden luomiseen, kuten Bode-juoni (joka kuvaa yhden kertaluvun amplitudin ja vaiheen nopeuden funktiona) ja Nyquistin juoni (joka piirtää järjestysvektorin reaaliosan vs. imaginaarisen osan).

Vesiputousdiagrammi on välttämätön työkalu perusteelliseen roottorin dynamiikkaan, sillä se tarjoaa täydellisen kuvan koneen käyttäytymisestä koko nopeusalueella.

← Takaisin päähakemistoon