진동 분석의 폭포수 플롯(캐스케이드 다이어그램)

정의: 폭포수 플롯이란 무엇인가?

A 폭포 플롯, 또한 ~로 알려짐 계단식 다이어그램는 진동 스펙트럼이 시간 또는 다른 변수(가장 일반적으로 기계 속도)에 따라 어떻게 변하는지 시각화하는 데 사용되는 3차원 그래프입니다. 이 그래프는 일련의 개별 FFT 스펙트럼을 서로 "겹쳐" 폭포처럼 쏟아지는 3D 표면을 형성합니다. 이 그래프를 통해 기계의 작동 조건에 따라 다양한 진동 요소의 진폭이 어떻게 변하는지 쉽게 확인할 수 있습니다.

일반적인 폭포형 플롯의 세 가지 축은 다음과 같습니다.

• X축: 빈도
• Y축: 진폭
• Z축: 시간 또는 보다 일반적으로 RPM(기계 속도)

주요 응용 분야: 런업 및 코스트다운 테스트

워터폴 플롯의 가장 중요한 활용 분야는 기계의 시동(런업) 또는 정지(타력 주행) 중에 수집된 진동 데이터를 분석하는 것입니다. 이러한 과도 현상 동안 기계의 속도는 전체 작동 범위에 걸쳐 변화합니다. 워터폴 플롯은 이 전체 속도 범위에 걸쳐 기계의 동적 응답에 대한 완전하고 상세한 지도를 제공합니다.

이 분석은 다음과 같은 경우에 중요합니다.

• 식별 임계 속도 그리고 공명: 공진은 기계의 속도와 관계없이 고정된 *주파수*에서 발생하는 폭포수 플롯의 "능선"으로 식별됩니다. 다양한 작동 속도 차수(1배, 2배 등)가 이 고정된 주파수를 통과함에 따라 진폭이 급격히 증가하여 플롯에 명확한 피크가 생성됩니다.
• 강제 진동과 공진 분리: 이 그래프는 속도 의존적 피크(불균형과 같은 강제 진동, 순서선을 따라 발생)와 고정 주파수 피크(속도 축을 가로지르는 직선 융기를 형성하는 공진)를 명확히 구분합니다.

– 로터 안정성의 변화 관찰: 이는 다음과 같은 비동기 불안정성의 속도를 확인하는 데 사용할 수 있습니다. 오일 소용돌이 또는 채찍이 나타나 사라지기도 합니다.

폭포 플롯을 해석하는 방법

폭포형 플롯을 분석하려면 두 가지 주요 특징을 찾아야 합니다.

1. 순서선(대각선)

이는 기계의 작동 속도와 직접적으로 관련된 진동 융기입니다. 그래프에서 대각선으로 나타납니다.

• 가장 눈에 띄는 대각선은 일반적으로 다음과 같습니다. 1차 주문(1x)이는 로터 불균형에 대한 응답을 나타냅니다.
• 다른 대각선도 볼 수 있습니다. 2차 (2x)이는 종종 정렬 불량 및 기타 고조파와 관련이 있습니다.

2. 공명(수평 릿지)

이것은 높은 진동의 능선으로 발생합니다. 일정 주파수기계의 속도와 무관하게, 플롯을 가로지르는 수평선으로 나타납니다.

• 순서선(1x 불균형 응답과 같은)이 공진선과 교차하면 진폭이 크게 증가하여 해당 속도에서 큰 피크를 형성합니다.
• 이 교차로가 발생하는 속도는 다음과 같습니다. 임계 속도 시스템의.

데이터 수집 및 표시

명확한 폭포 플롯을 생성하려면 일반적으로 다음을 사용하여 데이터를 수집합니다. 주문 추적. 이를 위해서는 속도 변화에 따른 스펙트럼 데이터의 "번짐"을 방지하기 위해 타코미터 신호가 필요합니다. 워터폴 플롯은 고정 주파수 축으로 표시할 수 있지만, x축이 Hz가 아닌 차수 단위인 "차수 기반" 워터폴 플롯으로 표시하는 것이 더 유용한 경우가 많습니다.

3D 폭포 뷰 외에도 이 동일한 데이터는 다음과 같은 다른 중요한 상승/하강 플롯을 생성하는 데에도 사용됩니다. 보드 플롯 (단일 주문의 진폭과 위상을 속도에 따라 표시) 및 나이퀴스트 플롯 (주문 벡터의 실수 부분과 허수 부분을 표시합니다).

폭포수 플롯은 심층적인 회전 동역학 분석에 없어서는 안 될 도구로, 전체 속도 범위에 걸쳐 기계의 동작에 대한 완벽한 그림을 제공합니다.

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