振動解析におけるウォーターフォールプロット（カスケードダイアグラム）

定義: ウォーターフォール プロットとは何ですか?

A 滝プロット、または カスケード図は、振動スペクトルが時間経過や、最も一般的には機械速度などの他の変数によってどのように変化するかを視覚化するために使用される3次元グラフです。このグラフは、個々のFFTスペクトルを次々に「積み重ね」たものであり、滝のような3次元面を形成します。この表示により、機械の運転条件の変化に応じて、さまざまな振動成分の振幅がどのように変化するかを容易に確認できます。

典型的なウォーターフォール プロットの 3 つの軸は次のとおりです。

• X軸: 頻度
• Y軸: 振幅
• Z軸: 時間、またはより一般的にはRPM（機械速度）

主な用途: ランアップおよびコーストダウンテスト

ウォーターフォールプロットの最も重要な用途は、機械の起動（ランアップ）時または停止（コーストダウン）時に収集された振動データの解析です。これらの過渡現象の間、機械の速度は動作範囲全体にわたって変化します。ウォーターフォールプロットは、この全速度範囲にわたる機械の動的応答の完全かつ詳細なマップを提供します。

この分析は次の点で重要です。

• 識別 臨界速度 そして共鳴： 共振は、機械の速度に関係なく、一定の*周波数*で発生するウォーターフォールプロット上の「尾根」として識別されます。様々な運転速度（1倍、2倍など）がこの固定周波数を横切ると、その振幅は劇的に増加し、プロット上に明確なピークを形成します。
• 強制振動と共振を分離する： プロットでは、速度依存のピーク (秩序線に従う不均衡などの強制振動) と固定周波数のピーク (速度軸を横切る直線の尾根を形成する共振) が明確に区別されています。

– ローターの安定性の変化の観察: これは、次のような亜同期不安定性の速度を見るために使用できます。 オイルワール または鞭が現れて消えます。

ウォーターフォールプロットの解釈方法

ウォーターフォール プロットを分析するには、主に次の 2 つの特徴を探します。

1. 注文線（斜めの尾根）

これらは機械の運転速度に直接関係する振動の隆起であり、グラフ上では斜めの線として表示されます。

• 最も目立つ対角線は通常 1回目の注文（1倍）これはローターのアンバランスに対する応答を表します。
• 他の斜線は、 2次（2倍）これは多くの場合、ずれやその他の高調波に関連しています。

2. 共鳴（水平尾根）

これらは、 一定周波数機械の速度とは無関係に、グラフ上で水平に走る線として表示されます。

• 秩序線（1 倍不平衡応答など）が共振線と交差すると、その振幅が大幅に増加し、その特定の速度で大きなピークが形成されます。
• この交差点が発生する速度は 臨界速度 システムの。

データの取得と表示

明確なウォーターフォール図を作成するには、通常、次のようなデータを取得します。 注文追跡速度変化に伴うスペクトルデータの「スミアリング」を防ぐために、タコメータ信号が必要です。ウォーターフォール図は固定周波数軸で表示することもできますが、X軸をHzではなく次数で表す「次数ベース」のウォーターフォール図で表示する方が便利な場合が多くあります。

3Dウォーターフォールビューに加えて、この同じデータは、次のような他の重要な上昇/下降プロットの作成にも使用されます。 ボード線図 （これは単一オーダーの振幅と位相を速度に対してプロットする）そして ナイキスト線図 (これは、順序のベクトルの実部と虚部をプロットします)。

ウォーターフォール プロットは、あらゆる詳細なローターダイナミクス解析に欠かせないツールであり、速度範囲全体にわたる機械の動作の完全な画像を提供します。

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