ウォーターフォールプロット（カスケードダイアグラム）とは何ですか？
A 滝プロット、別名 カスケード図は、振動がどのように伝わるかを示す3次元グラフです スペクトラム 時間の経過とともに、あるいは別の変数（多くの場合、機械の速度）に応じて変化します。これは、一連の個別の要素を積み重ねることで構成されています FFT スペクトルが次々と重なり合い、滝のように流れ落ちる水のシートを思わせる3Dの表面を形成している。この一枚の画像を見るだけで、分析担当者はそれぞれの 振動成分 機械の稼働条件の変化に応じて、そのスペクトルは拡大したり縮小したり、現れたり消えたりするが、これは単一の静的なスペクトルでは決して明らかにできないことである。
1. 定義：ウォーターフォール図の3つの軸
カスケード図の真価は、おなじみの2軸スペクトルに第3の次元を加える点にあります。従来のFFTでは、 振幅 に対して 周波数 ほんの一瞬の間、ウォーターフォール・プロットは時間または速度を第3の軸として追加するため、スペクトルの全系列を一目で把握することができます。
- X軸 — 周波数： スペクトル成分（Hz単位、または、 注文追跡 は、走行速度の順序で使用されます。
- Y軸 — 振幅： 各スペクトル成分の大きさ（速度、加速度、または変位）。
- Z軸 — 時間または回転数： スペクトルをスタックする基準となる変数。回転数（RPM）は、圧倒的に一般的であり、診断上も最も有用である。
近縁種は カスケード・プロット、また、これらの用語はしばしば同義語として扱われる。一部のアナリストは、「ウォーターフォール」を時間軸に基づくスタックに、「カスケード」を速度軸に基づくスタックに限定して用いるが、その根本的な表示形式は同一である。
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、機械の起動時に検出された振動を分析することです（ランナップ）または停止（コーストダウン). こうした過渡現象の発生中、回転数は動作範囲全体にわたって変化し、ウォーターフォールプロットはその範囲全体にわたる機械の動的応答の全体像を描き出します。解析担当者は、中間回転数におけるロータの挙動を推測するのではなく、あらゆる回転数が一つの図面に示されているのを確認することができます。
このため、プロットは以下のいくつかのタスクにおいて不可欠なものとなります：
- 臨界速度と共振の特定： 1つの 共振 …として現れ、その高さは 固定周波数 速度にかかわらず。走速度の順序（1×、2×、…）がその固定周波数を通過するにつれて、その振幅は急激に上昇し、 臨界速度 交差点で。
- 強制振動と共振の区別： このプロットでは、速度に依存するピークが明確に区別されている―― 強制振動 such as アンバランス 速度軸に沿って直線状の隆起を形成する定周波数のピーク（共振）に続くもの――
- ローターの安定性の変化の観察： これは、以下のようなサブシンクロナス不安定性が オイルワール そして whip 現れたり消えたりすること、これはあらゆるものにおいて核心をなす ローターダイナミクス investigation.
3. ウォーターフォール・プロットの読み方
カスケード図を読み解くには、2つの種類の隆起帯を認識し、それらがどのように相互作用しているかを把握することが重要である。
オーダーライン（斜めの稜線）
これらの稜線は機械の回転速度と直接関連しているため、速度が上がるにつれて周波数が高くなる斜めの線として現れます。
- 最も目立つ対角線は通常、 1st order (1×)、ローターの不均衡に対する応答と、 運転速度 コンポーネント。
- さらに、対角線が 2nd order (2×) — よく関連付けられる ずれ — そして、より高い高調波では、それぞれが速度の一定の倍数となる。
共鳴（水平稜）
これらの稜線は一定の周波数に位置し 一定周波数…は速度に依存しないため、グラフ上で水平方向に伸びています。これらはローター・ベアリング系の 固有振動数.
- あるオーダーライン（例えば1×不平衡応答）が共振ピークと交差する箇所では、振幅が急激に上昇し、特定の回転数において大きなピークを形成する。
- その速度はシステムの臨界速度であり、その交差点における増幅の度合いは、どれほどの 減衰 システムが備えている。
4. データ収集：オーダートラッキングとタコメーター
鮮明なウォーターフォール・プロットを作成するには、通常、オーダー追跡機能を使用してデータを取得します。これには、 タコメーター パルスを調整し、各スペクトルがシャフトの角度に同期するようにし、サンプリング間の速度変化によってスペクトル線がビン間で「にじむ」ことがないようにする。そうしなければ 位相 参照すると、過渡スペクトルがぼやけ、各次数のピークが不明瞭になる。ウォーターフォールは固定された周波数軸に対して描画できるが、 order-based X軸にHzではなく順序をプロットした「ウォーターフォール」グラフは、順序線が完全に垂直に保たれるため、可変速の機械では読み取りやすいことが多い。
現場では、スペクトルを測定する装置が、通常、速度基準も提供します。例えば、次のような携帯型2チャンネル分析装置は、 バランセット-1A、光学式レーザータコメーターが、あるストリップをトリガーとして作動する 反射テープ、ランアップまたはコーストダウン中に同期スペクトルおよび1×振幅・位相を記録します。これらは、カスケード図を作成するための基礎データとなります。測定は運転速度で機械自身の軸受において行われるため、得られたプロットはロータの実際の設置状態における挙動を反映しています。
5. 関連する加速／減速プロット
この一時的なデータセットは、いくつかの補完的な表示画面に同時に反映され、経験豊富なアナリストたちはそれらを自在に行き来する：
- ボード線図: 単一次数の振幅と位相を直交座標軸上の速度に対してプロットしたもの — ピークの正確な回転数（RPM）を読み取るのに最適です。
- ナイキスト線図: ある次数のベクトルの実部と虚部のトレースは、各臨界速度においてループを形成する。
- キャンベル図: 干渉を予測するために、固有振動数の曲線上にオーダーラインを重ね合わせた、周波数対速度の関連図。
ボーデ線図やナイキスト線図が一度に1つの次数に焦点を当てるのに対し、ウォーターフォール線図は entire あらゆる回転速度においてスペクトル全体を視野に収めています。この広範さこそが、それが詳細なローターダイナミクス解析において不可欠なツールであり続ける理由であり、機械の全運転範囲にわたる挙動を包括的に把握することを可能にします。
