Qu'est-ce qu'un tracé en cascade (diagramme en cascade) ?
A graphique en cascade, également appelé diagramme en cascade, est un graphique tridimensionnel qui montre comment une vibration spectre évolue dans le temps ou en fonction d'une autre variable — le plus souvent la vitesse de la machine. Il est construit par l'empilement d'une série de FFT spectres individuels les uns derrière les autres, formant une surface en 3D qui ressemble à une cascade d'eau. Cette image unique permet à l'analyste d'observer chaque composante vibratoire grandissent, rétrécissent, apparaissent ou disparaissent au fur et à mesure que les conditions de fonctionnement de la machine changent, ce qu'un spectre statique unique ne peut jamais révéler.
1. Définition : Les trois axes d'un diagramme en cascade
La puissance du diagramme en cascade réside dans l'ajout d'une troisième dimension au spectre familier à deux axes. Une FFT conventionnelle trace amplitude contre fréquence pour un instant ; le diagramme en cascade ajoute le temps ou la vitesse comme troisième axe afin qu'une séquence entière de spectres puisse être lue d'un seul coup d'œil.
- Axe X - Fréquence : le contenu spectral, en Hz ou, lorsqu'il s'agit de suivi de commande est utilisé, en ordres de la vitesse de rotation.
- Axe Y - Amplitude : l'amplitude de chaque composante spectrale, en vitesse, en accélération ou en déplacement.
- Axe Z - Temps ou RPM : la variable selon laquelle les spectres sont empilés. La vitesse (RPM) est de loin la plus courante et la plus utile pour le diagnostic.
Un proche parent est le diagramme en cascade, et les termes sont fréquemment traités comme synonymes ; certains analystes réservent “waterfall” pour une pile basée sur le temps et “cascade” pour une pile basée sur la vitesse, mais l'affichage sous-jacent est identique.
L'application principale : les tests de démarrage et de décélération
L'utilisation la plus importante d'un diagramme en cascade est l'analyse des vibrations enregistrées lors du démarrage d'une machine (montée en régime) ou l'arrêt (ralentissement). Au cours de ces événements transitoires, la vitesse balaie l'ensemble de la plage de fonctionnement, et le graphique en cascade dresse une carte complète de la réponse dynamique de la machine sur toute cette plage. Plutôt que de deviner le comportement du rotor à des vitesses intermédiaires, l'analyste voit toutes les vitesses représentées sur une seule surface.
Cela rend le tracé indispensable pour plusieurs tâches :
- Identification des vitesses critiques et des résonances : un résonance se présente sous la forme d'une crête qui se maintient à un niveau de fréquence fixe indépendamment de la vitesse. Lorsque les ordres de vitesse (1×, 2×, ...) balayent cette fréquence fixe, leur amplitude augmente brusquement, marquant la vitesse critique vitesse critique à l'intersection.
- Séparer la vibration forcée de la résonance : le tracé distingue clairement les pics dépendant de la vitesse — vibrations forcées tels que déséquilibre qui suivent les lignes d'ordre — des pics à fréquence fixe (résonances) qui forment une crête rectiligne sur l'axe de la vitesse.
- Observer les changements dans la stabilité du rotor : il révèle la vitesse à laquelle les instabilités sous-synchrones telles que les tourbillon d'huile et fouet apparaissent et disparaissent, ce qui est au cœur de toute dynamique du rotor l'enquête.
3. Comment interpréter un graphique en cascade
La lecture d'un diagramme en cascade revient à reconnaître deux familles de crêtes et leur interaction.
Lignes d'ordre (crêtes diagonales)
Ces crêtes sont directement liées à la vitesse de fonctionnement de la machine et apparaissent donc comme des lignes diagonales dont la fréquence augmente au fur et à mesure que la vitesse augmente.
- La diagonale la plus visible est normalement la 1er ordre (1×), la réponse au balourd du rotor et le vitesse de rotation de la composante.
- D'autres diagonales apparaissent au niveau des 2ème ordre (2×) - fréquemment liés à désalignement - et à des harmoniques plus élevées, chacune étant un multiple fixe de la vitesse.
Résonances (crêtes horizontales)
Ces crêtes se situent à un fréquence constante, Elles sont indépendantes de la vitesse et s'étendent donc horizontalement sur le tracé. Elles marquent les points suivants du système rotor-palier fréquences naturelles.
- Lorsqu'une ligne d'ordre (telle que la réponse de déséquilibre 1×) traverse une crête de résonance, l'amplitude augmente fortement, formant un grand pic à une vitesse spécifique.
- Cette vitesse est une vitesse critique du système, et le degré d'amplification au point de croisement révèle l'ampleur de l'amortissement que amortissement le système porte.
4. Acquisition de données : Suivi des commandes et tachymètre
Pour produire un graphique en cascade précis, les données sont généralement acquises par le biais du suivi des commandes. Cela nécessite un tachymètre afin que chaque spectre soit synchronisé avec l'angle de l'arbre et que les lignes spectrales ne s'étalent pas d'une case à l'autre lorsque la vitesse varie d'un échantillon à l'autre. Sans cette référence, phase les spectres transitoires s'estompent et les lignes d'ordre perdent leur définition. Bien qu'un diagramme en cascade puisse être tracé sur un axe de fréquence fixe, un diagramme en cascade sur la base d'une commande La cascade - avec les commandes plutôt que les Hz sur l'axe X - maintient les lignes de commande parfaitement verticales et est souvent plus facile à lire sur les machines à vitesse variable.
Sur le terrain, l'instrument qui capture les spectres fournit généralement la référence de vitesse. Un analyseur portable à deux canaux tel que le Balanset-1A, équipé de son tachymètre optique à laser se déclenchant sur une bande réfléchissante, bande réfléchissante, L'appareil enregistre des spectres synchronisés et 1× l'amplitude et la phase au cours d'une montée ou d'une descente en roue libre, ce qui constitue la matière première à partir de laquelle un diagramme en cascade est assemblé. La mesure étant prise dans les roulements de la machine à sa vitesse de fonctionnement, le tracé obtenu reflète le comportement réel du rotor installé.
5. Tracés connexes de montée en régime et de ralentissement
Le même ensemble de données transitoires alimente plusieurs affichages complémentaires, et les analystes expérimentés passent librement de l'un à l'autre :
- Diagramme de Bode: l'amplitude et la phase d'un ordre unique tracées en fonction de la vitesse sur des axes cartésiens - idéal pour lire le régime exact d'un pic.
- Diagramme de Nyquist: la trace réelle versus imaginaire du vecteur d'un ordre, qui forme une boucle à chaque vitesse critique.
- Diagramme de Campbell: une carte fréquence en fonction de la vitesse qui superpose les lignes d'ordre aux lignes de fréquence naturelle afin de prévoir les interférences.
Alors que les tracés de Bode et de Nyquist se concentrent sur un ordre à la fois, le tracé en cascade conserve le entière le spectre en vue à chaque vitesse. C'est précisément pour cette raison qu'il reste un outil indispensable pour une analyse rotodynamique approfondie, donnant une image complète du comportement d'une machine sur l'ensemble de sa plage de fonctionnement.
