Diagramme en cascade dans l'analyse des vibrations

Définition : Qu'est-ce qu'un graphique en cascade ?

A parcelle de cascade, également connu sous le nom de diagramme en cascade, est un graphique tridimensionnel permettant de visualiser l'évolution d'un spectre vibratoire au fil du temps ou en fonction d'une autre variable, généralement la vitesse d'une machine. Le tracé est constitué d'une série de spectres FFT individuels empilés les uns derrière les autres, créant une surface 3D semblable à une cascade. Cette représentation permet de visualiser facilement l'évolution des amplitudes des différentes composantes vibratoires en fonction des conditions de fonctionnement de la machine.

Les trois axes d’un graphique en cascade typique sont :

• Axe des X : Fréquence
• Axe Y : Amplitude
• Axe Z : Temps ou, plus communément, RPM (vitesse de la machine)

L'application principale : les tests de démarrage et de décélération

L'application la plus importante d'un diagramme en cascade est l'analyse des données vibratoires collectées lors du démarrage (accélération) ou de l'arrêt (ralentissement) d'une machine. Lors de ces événements transitoires, la vitesse de la machine varie sur toute sa plage de fonctionnement. Le diagramme en cascade fournit une cartographie complète et détaillée de la réponse dynamique de la machine sur toute cette plage de vitesse.

Cette analyse est cruciale pour :

• Identifier Vitesses critiques et Résonances : Une résonance est identifiée comme une « crête » sur le tracé en cascade, qui se produit à une fréquence fixe, quelle que soit la vitesse de la machine. Lorsque les différents ordres de vitesse de rotation (1x, 2x, etc.) balayent cette fréquence fixe, leur amplitude augmente considérablement, créant un pic net sur le tracé.
• Séparer la vibration forcée de la résonance : Le graphique distingue clairement les pics dépendants de la vitesse (vibrations forcées comme le déséquilibre, qui suivent les lignes d'ordre) et les pics à fréquence fixe (résonances, qui forment une crête droite sur l'axe de vitesse).

– Observation des changements dans la stabilité du rotor : Il peut être utilisé pour voir la vitesse à laquelle les instabilités sous-synchrones comme tourbillon d'huile ou le fouet apparaît et disparaît.

Comment interpréter un graphique en cascade

L'analyse d'un graphique en cascade implique la recherche de deux caractéristiques principales :

1. Lignes d'ordre (crêtes diagonales)

Il s'agit des crêtes de vibration directement liées à la vitesse de rotation de la machine. Elles apparaissent sous forme de lignes diagonales sur le graphique.

• La ligne diagonale la plus proéminente est généralement la 1ère commande (1x), qui représente la réponse au déséquilibre du rotor.
• D’autres lignes diagonales peuvent être vues pour le 2e ordre (2x), qui est souvent lié à un désalignement et à d'autres harmoniques.

2. Résonances (crêtes horizontales)

Ce sont des crêtes de vibrations élevées qui se produisent à un fréquence constante, indépendamment de la vitesse de la machine. Elles apparaissent sous forme de lignes horizontales traversant le tracé.

• Lorsqu'une ligne d'ordre (comme la réponse de déséquilibre 1x) croise une ligne de résonance, son amplitude augmente considérablement, formant un pic important à cette vitesse spécifique.
• La vitesse à laquelle cette intersection se produit est une vitesse critique du système.

Acquisition et affichage des données

Pour créer un graphique en cascade clair, les données sont généralement acquises à l’aide suivi de commandeCela nécessite un signal tachymétrique pour garantir que les données spectrales ne s'estompent pas lorsque la vitesse varie. Bien qu'un graphique en cascade puisse être affiché avec un axe de fréquence fixe, il est souvent plus utile de le représenter sous forme de cascade ordonnée, où l'axe des abscisses est en ordres plutôt qu'en Hz.

En plus de la vue 3D de la cascade, ces mêmes données sont également utilisées pour créer d'autres tracés importants de montée/descente, tels que Diagramme de Bode (qui trace l'amplitude et la phase d'un seul ordre en fonction de la vitesse) et le Diagramme de Nyquist (qui trace la partie réelle par rapport à la partie imaginaire du vecteur d'un ordre).

Le graphique en cascade est un outil indispensable pour toute analyse rotorique approfondie, fournissant une image complète du comportement d'une machine sur toute sa plage de vitesse.

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