Mikä on vesiputousdiagrammi (kaskadidiagrammi)?
A vesiputousjuoni, jota kutsutaan myös kaskadikaavio, on kolmiulotteinen kuvaaja, joka osoittaa, miten värähtelyä spektri kehittyy ajan myötä tai suhteessa toiseen muuttujaan - useimmiten koneen nopeuteen. Se rakennetaan pinoamalla sarja yksittäisiä komponentteja. FFT spektrit peräkkäin muodostaen 3D-pinnan, joka muistuttaa vesiputousta. Tämän yhden kuvan avulla analyytikko voi tarkastella jokaista värähtelykomponentti kasvaa, kutistuu, ilmestyy tai katoaa koneen käyttöolosuhteiden muuttuessa, mitä yksittäinen staattinen spektri ei voi koskaan paljastaa.
1. Määritelmä: Vesiputouskuvion kolme akselia: Vesiputouskuvion kolme akselia
Kaskadikaavion teho piilee siinä, että se lisää tutun kaksiakselisen spektrin kolmannen ulottuvuuden. Perinteinen FFT esittää amplitudi vastaan taajuus vesiputousdiagrammi lisää ajan tai nopeuden kolmanneksi akseliksi, jolloin koko spektriketju voidaan lukea yhdellä silmäyksellä.
- X-akseli - taajuus: spektrisisältö Hz:nä tai, kun kyseessä on tilauksen seuranta käytetään ajonopeuden mukaisessa järjestyksessä.
- Y-akseli - Amplitudi: kunkin spektrikomponentin suuruus nopeutena, kiihtyvyytenä tai siirtymänä.
- Z-akseli - aika tai kierrosluku: muuttuja, jota pitkin spektrit pinotaan. Nopeus (RPM) on ylivoimaisesti yleisin ja diagnostisesti hyödyllisin.
Lähisukulainen on kaskadikaavio, ja termejä pidetään usein synonyymeinä; jotkut analyytikot käyttävät termiä “vesiputous” aikapohjaiselle pinolle ja termiä “kaskadi” nopeuspohjaiselle pinolle, mutta taustalla oleva näyttö on identtinen.
Ensisijainen sovellus: Kierrosluku- ja rullaustestaus
Vesiputousdiagrammin tärkein käyttötapa on analysoida koneen käynnistyksen aikana mitattua tärinää (run-up) tai sammuttaa (coast-down). Näiden transienttitapahtumien aikana nopeus pyyhkäisee koko toiminta-alueen läpi, ja vesiputouskaavio piirtää täydellisen kartan koneen dynaamisesta vasteesta koko tällä alueella. Sen sijaan, että analyytikko arvaisi, miten roottori käyttäytyy eri nopeuksilla, hän näkee kaikki nopeudet yhdellä pinnalla.
Tämä tekee tontista välttämättömän useissa tehtävissä:
- Kriittisten nopeuksien ja resonanssien tunnistaminen: a resonanssi näkyy harjanteena, joka pysyttelee - kiinteä taajuus nopeudesta riippumatta. Kun ajonopeusjärjestykset (1×, 2×, ...) pyyhkäisevät kyseisen kiinteän taajuuden yli, niiden amplitudi nousee jyrkästi, mikä merkitsee, että kriittinen nopeus risteyksessä.
- Pakotetun värähtelyn erottaminen resonanssista: kuvaajassa erottuvat selvästi nopeudesta riippuvat piikit - pakotetut värähtelyt kuten epätasapaino jotka noudattavat järjestysviivoja - kiinteän taajuuden huipuista (resonansseista), jotka muodostavat suoran harjan nopeusakselin poikki.
- Roottorin vakauden muutosten tarkkailu: se paljastaa nopeuden, jolla alisynkroniset epävakaudet, kuten esim. öljypyörre ja piiskata ilmestyvät ja katoavat, mikä on keskeistä kaikissa mahdollisissa roottorin dynamiikka tutkimus.
3. Kuinka tulkita vesiputousdiagrammia
Kaskadikaavion lukemisessa on kyse kahden harjujen perheen ja niiden vuorovaikutuksen tunnistamisesta.
Järjestysviivat (diagonaaliset harjanteet)
Nämä harjanteet ovat suoraan sidoksissa koneen käyntinopeuteen, joten ne näkyvät vinoviivoina, joiden taajuus kasvaa nopeuden kasvaessa.
- Merkittävin lävistäjä on yleensä lävistäjä. 1. järjestys (1×), vaste roottorin epätasapainoon ja ajonopeus komponentti.
- Muita lävistäjiä ilmestyy 2. järjestys (2×) - liittyy usein virheasento - ja korkeammilla harmonisilla, joista kukin on nopeuden kiinteä kerrannainen.
Resonanssit (vaakasuorat harjanteet)
Nämä harjanteet sijaitsevat vakiotaajuus, nopeudesta riippumatta, joten ne kulkevat vaakasuoraan tontin poikki. Ne merkitsevät roottorilaakerointijärjestelmän ominaistaajuudet.
- Kun järjestysviiva (kuten 1 × epätasapainovaste) ylittää resonanssiharjan, amplitudi nousee jyrkästi muodostaen suuren piikin tietyllä nopeudella.
- Kyseinen nopeus on järjestelmän kriittinen nopeus, ja vahvistuksen määrä risteyksessä paljastaa, kuinka paljon vaimennus järjestelmässä.
4. Tiedonkeruu: Tahtimittari: Järjestyksen seuranta ja takometri
Terävän vesiputouskaavion tuottamiseksi tiedot hankitaan yleensä tilausseurannan avulla. Tämä edellyttää kierroslukumittari pulssi niin, että jokainen spektri on synkronoitu akselikulman kanssa ja että spektriviivat eivät “sotkeudu” näytteiden välillä, kun nopeus muuttuu näytteiden välillä. Ilman tätä vaihe viitteessä, ohimenevät spektrit hämärtyvät ja järjestysviivat menettävät määrittelynsä. Vaikka vesiputous voidaan piirtää kiinteää taajuusakselia vasten, on tilausperusteinen vesiputous - jossa X-akselilla on tilaukset eikä Hz - pitää tilausrivit täysin pystysuorassa ja on usein helpompi lukea muuttuvanopeuksisilla koneilla.
Kentällä sama laite, joka tallentaa spektrit, toimii yleensä nopeusreferenssinä. Kannettava kaksikanavainen analysaattori, esimerkiksi Balanset-1A, joka on varustettu optisella lasertakymetrillä, joka laukaisee kaistaleen, jossa on heijastava teippi, tallentaa synkronoituja spektrejä ja 1 × amplitudi- ja vaiheita ylös- tai alasajon aikana - raaka-aine, josta kaskadikaavio kootaan. Koska mittaus tehdään koneen omissa laakereissa käyntinopeudella, tuloksena saatava kuvaaja kuvastaa roottorin todellista asennettua käyttäytymistä.
5. Liittyvät run-up / Coast-down Plotit
Samasta siirtymäkauden datasarjasta syötetään useita toisiaan täydentäviä näyttöjä, ja kokeneet analyytikot voivat liikkua niiden välillä vapaasti:
- Bode-juoni: yksittäisen järjestyksen amplitudi ja vaihe piirrettynä nopeuden suhteen kartesijaakselilla - ihanteellinen huippujen tarkan kierrosluvun lukemiseen.
- Nyquistin juoni: yhden kertaluvun vektorin reaali- vs. imaginaarijälki, joka muodostaa silmukan kullakin kriittisellä nopeudella.
- Campbellin kaavio: siihen liittyvä taajuus-nopeus-kartta, jossa järjestysviivat asetetaan luonnontaajuusviivojen päälle interferenssien ennustamiseksi.
Siinä missä Bode- ja Nyquist-diagrammit keskittyvät yhteen järjestykseen kerrallaan, vesiputousdiagrammi pitää yllä koko spektri näkyvissä kaikilla nopeuksilla. Juuri tämän laajuuden vuoksi se on edelleen välttämätön työkalu syvälliseen roottoridynaamiseen analyysiin, joka antaa täydellisen kuvan koneen käyttäytymisestä koko sen toiminta-alueella.
