Comprensione dei grafici a cascata
Definizione: Che cos'è un diagramma a cascata?
Grafico a cascata (chiamato anche grafico a cascata, spettro 3D o mappa spettrale) è una visualizzazione grafica tridimensionale che mostra come vibrazione spettri di frequenza variazione nel tempo, velocità o un'altra variabile. Il grafico ha la frequenza sull'asse X, il tempo o la velocità sull'asse Y e la vibrazione ampiezza sull'asse Z (tipicamente mostrato come altezza e/o intensità del colore). Più spettri sono sovrapposti uno dietro l'altro come cascate, creando una visualizzazione 3D che rivela schemi invisibili nei singoli spettri 2D.
I grafici a cascata sono particolarmente potenti per dinamica del rotore analisi (identificazione velocità critiche durante l'avvio/arresto per inerzia) e per monitorare la progressione dei guasti nel tempo (osservando l'emergere e l'aumento delle frequenze dei difetti dei cuscinetti). Sono anche noti come grafici a cascata, con i termini usati in modo intercambiabile.
Costruzione di lotti a cascata
Assi e dimensioni
- Asse X (orizzontale): Frequenza (Hz, CPM o ordini)
- Asse Y (profondità): Tempo, velocità o parametro variati
- Asse Z (verticale/colore): Ampiezza di vibrazione
- Prospettiva: In genere, per chiarezza, si osserva dall'angolazione frontale-superiore
Tipi basati sulla variabile dell'asse Y
Cascata basata sulla velocità (avvio/decelerazione)
- L'asse Y rappresenta la velocità di rotazione (RPM)
- Generato durante avvio o discesa in costa
- Più comune per l'identificazione della velocità critica
- La velocità in genere aumenta da davanti a dietro
Cascata basata sul tempo
- L'asse Y rappresenta il tempo del calendario
- Mostra lo sviluppo del guasto nel corso di giorni, settimane, mesi
- Utile per monitorare i guasti progressivi
- Misure recenti sul retro, vecchie sul davanti
Cascata basata sul carico
- L'asse Y rappresenta il carico o la potenza
- Mostra come la vibrazione cambia con il carico
- Utile per apparecchiature a carico variabile
- Identifica fenomeni dipendenti dal carico
Lettura e interpretazione dei grafici a cascata
Caratteristiche principali da identificare
Componenti di monitoraggio della velocità
- Appaiono come linee diagonali (la frequenza aumenta/diminuisce con la velocità)
- 1× Linea: Diagonale retta dall'origine (squilibrio)
- 2× Linea: Diagonale più ripida (disallineamento)
- Ordini superiori: Diagonali ancora più ripide
Componenti a frequenza fissa
- Appaiono come linee verticali (frequenza costante indipendentemente dalla velocità)
- Frequenze naturali: Caratteristiche verticali a velocità critiche
- Frequenze elettriche: La frequenza di linea 2× (120/100 Hz) appare verticale
- Vibrazione esterna: Frequenze costanti provenienti da apparecchiature vicine
Identificazione della velocità critica
- Dove la linea diagonale 1× attraversa la caratteristica di frequenza naturale verticale
- Mostra come "cima di montagna" all'incrocio
- Ampiezza massima alla velocità critica
- Amplificazione della risonanza visibile
Applicazioni
Analisi della velocità critica
- Identificare tutte le velocità critiche nell'intervallo operativo
- Verificare i margini di separazione dalla velocità operativa
- Valutare lo smorzamento dalla nitidezza del picco
- Confronta le velocità critiche sperimentali con quelle previste
- Utilizzo più comune nella messa in servizio e nella risoluzione dei problemi
Monitoraggio dei difetti dei cuscinetti
- Cascata basata sul tempo che mostra l'emergenza della frequenza dei cuscinetti
- Orologio BPFO, BPFI, BSF i picchi crescono nel tempo
- Lo sviluppo armonico indica la progressione
- Prevedere la sequenza temporale del fallimento in base al tasso di crescita
Analisi degli ordini
- Asse delle frequenze in ordini (multipli della velocità di corsa) anziché Hz
- I componenti sincronizzati alla velocità appaiono come linee verticali
- I componenti non sincroni appaiono diagonali
- Utile per apparecchiature a velocità variabile
Visualizzazione dello sviluppo dei guasti
- Guarda emergere nuovi picchi di frequenza
- Guarda i picchi esistenti crescere in ampiezza
- Osservare lo sviluppo armonico
- Visualizza l'emergenza della banda laterale
Creazione di grafici a cascata efficaci
Raccolta dati
- Fette sufficienti: Minimo 10-20 spettri per una visualizzazione chiara
- Incremento costante: Spaziatura uniforme nella variabile dell'asse Y
- Risoluzione adeguata: Risoluzione di frequenza sufficiente per identificare i picchi
- Gamma completa: Copre l'intero intervallo operativo o il periodo di tendenza
Impostazioni di visualizzazione
- Scala di ampiezza: Lineare o logaritmico in base all'intervallo di dati
- Mappa dei colori: Scegli i colori che migliorano la visibilità delle funzionalità
- Angolo di prospettiva: Regolare per la chiarezza (in genere 20-30° di elevazione)
- Ritenzione di picco: Alcuni software mostrano l'inviluppo di picco per chiarezza
Vantaggi e limitazioni
Vantaggi
- Visualizza i dati multidimensionali in un formato comprensibile
- Rivela modelli invisibili nei grafici 2D
- Distingue i componenti dipendenti dalla velocità da quelli indipendenti dalla velocità
- Visione completa del comportamento dinamico
- Ottimo per presentazioni e report
Limitazioni
- Può essere disordinato se sono presenti troppi componenti
- Richiede esperienza per interpretare correttamente
- I dettagli possono essere oscurati nella vista 3D
- Difficile estrarre valori numerici precisi
- Completa ma non sostituisce l'analisi 2D
I grafici a cascata sono potenti strumenti di visualizzazione che aggiungono la dimensione temporale o di velocità all'analisi in frequenza, rivelando modelli e progressioni dinamiche che verrebbero trascurati nelle viste spettrali statiche. Padroneggiare l'interpretazione dei grafici a cascata, riconoscendo le caratteristiche diagonali rispetto a quelle verticali, identificando le intersezioni di velocità critiche e tracciando la progressione delle faglie, è essenziale per l'analisi avanzata delle vibrazioni e la valutazione della dinamica dei rotori.
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