Kas yra krioklio diagrama (kaskadinė diagrama)?
A krioklio sklypas, dar vadinamas kaskadinė diagrama, yra trimatis grafikas, rodantis, kaip vibracijos spektras kinta laikui bėgant arba priklausomai nuo kito kintamojo — dažniausiai mašinos greičio. Jis sudaromas sudedant eilę atskirų FFT spektrų vieną po kito, suformuojant trimatį paviršių, primenantį krintančio vandens sluoksnį. Tas vienas paveikslėlis leidžia analitikui stebėti kiekvieną vibracijos komponentas augimą, mažėjimą, atsiradimą ar išnykimą kintant mašinos darbo sąlygoms — to vienas statinis spektras niekada neatskleistų.
1. Apibrėžimas: trijų ašių krioklio grafikas
Krioklio diagramos privalumas slypi trečiojo matmens pridėjime prie įprastinio dviejų ašių spektro. Įprastas FFT atvaizduoja amplitudė against dažnis vienam momentui; krioklio grafikas prideda laiką arba greitį kaip trečiąją ašį, kad visą spektrų seką būtų galima perskaityti vienu žvilgsniu.
- X ašis — Dažnis: spektrinį turinį Hz arba, kai eilių sekimas naudojamas, darbo greičio eilučių vienetais.
- Y ašis — Amplitudė: kiekvieno spektrinio komponento amplitudė – greičiu, pagreičiu arba poslinkiu.
- Z ašis — Laikas arba RPM: kintamasis, pagal kurį spektrai išdėstomi eilėje. Greitis (RPM) yra kur kas dažniausiai naudojamas ir diagnostiškai naudingiausias.
Artimas atitikmuo yra cascade plot, ir šie terminai dažnai vartojami kaip sinonimai; kai kurie analitikai terminą “waterfall” priskiria laiko pagrindu sudarytiems grafikams, o “cascade” – greičiu pagrįstiems, tačiau vizualizacijos principas yra identiškas.
Pagrindinis pritaikymas: įsibėgėjimo ir lėtėjimo bandymai
Svarbiausias krioklio diagramos panaudojimas – vibracijos, užfiksuotos mašinos paleidimo (paleidimas) arba sustabdymas (pakrantės žemyn). Per šiuos pereinamuosius įvykius greitis nušluoja visą darbinį dažnių diapazoną, o krioklio diagrama sudaro išsamų mašinos dinaminės reakcijos žemėlapį visame tame diapazone. Užuot spėjus, kaip rotorius elgiasi tarpiniais greičiais, analitikas mato kiekvieną greitį atvaizduotą viename paviršiuje.
Tai diagrama daro nepakeičiama kelioms užduotims:
- Kritinių greičių ir rezonansų nustatymas: a rezonansas pasireiškia kaip keterinis atbrailas, kuris išlieka ties pastoviu fiksuotas dažnis nepriklausomai nuo greičio. Kai veikimo greičio eilutės (1×, 2×, …) kerta tą pastovų dažnį, jų amplitudė staigiai auga, žymint kritinis greitis sankirtos taške.
- Priverstinės vibracijos ir rezonanso atskyrimas: diagrama aiškiai atskiria nuo greičio priklausančius smailius – priverstiniai virpesiai such as disbalansas kurie seka eilučių linijas – nuo pastovaus dažnio smailių (rezonansų), sudarančių tiesų atbrailą per greičio ašį.
- Rotoriaus stabilumo pokyčių stebėjimas: ji atskleidžia greitį, kuriuo atsiranda ir išnyksta subsincroniniai nestabilumai, pavyzdžiui, naftos sūkurys ir whip kurie atsiranda ir išnyksta – tai esminis elementas bet kurioje rotoriaus dinamika investigation.
3. Kaip interpretuoti krioklio diagramą
Kaskadų diagramos skaitymas grindžiamas dviejų keterų šeimų atpažinimu ir jų tarpusavio sąveika.
Eilės linijos (įstrižos keterės)
Šios keterinės linijos yra tiesiogiai susijusios su mašinos darbinio greičio dažniu ir todėl pasireiškia kaip įstrižos linijos, kurių dažnis didėja augant greičiui.
- Ryškiausia įstriža linija paprastai yra 1st order (1×), atsakas į rotoriaus disbalansą ir bėgimo greitis komponentas.
- Toliau įstrižainės atsiranda prie 2nd order (2×) — dažnai susiję su nesuderinimas — ir aukštesnėse harmonikose, kiekviena yra fiksuotas greičio kartotinis.
Rezonansinės smailės (horizontalios keterės)
Šios keterės yra esančios pastovus dažnis, nepriklausomai nuo greičio, todėl jos eina horizontaliai per grafiką. Jos žymi rotoriaus-guolių sistemos savieji dažniai.
- Ten, kur eilės linija (pvz., 1× disbalanso atsakas) kerta rezonanso ketą, amplitudė staigiai auga, sudarydama didelį smailę ties vienu konkrečiu greičiu.
- Tas greitis yra sistemos kritinis greitis, o stiprinimo kiekis ties sankirta parodo, kiek slopinimas neša sistema.
4. Duomenų rinkimas: eilės sekimas ir tachometras
Norint gauti aiškų krioklio grafiką, duomenys paprastai renkami naudojant eilės sekimą. Tam reikalingas tachometras impulsas, kad kiekvienas spektras būtų sinchronizuotas su veleno kampu ir spektrinės linijos “neišsimėtytų” per juostas, kai tarp imčių keičiasi greitis. Be to fazė etaloninio signalo, pereinamieji spektrai susilpnėja ir eilės linijos praranda aiškumą. Nors krioklio grafiką galima braižyti pagal fiksuotą dažnio ašį, order-based krioklio grafikas — su eilėmis, o ne Hz X ašyje — išlaiko eilės linijas tobulai vertikalias ir dažnai yra lengviau skaitomas kintamo greičio mašinose.
Lauko sąlygomis tas pats prietaisas, kuris fiksuoja spektrus, paprastai teikia greičio etaloną. Nešiojamasis dviejų kanalų analizatorius, toks kaip Balanset-1A, su optiniu lazerio tachometru, suaktyvinamu nuo juostelės atspindinti juosta, įrašo sinchronizuotus spektrus ir 1× amplitudę bei fazę paleidimo arba stabdymo metu — pirminę medžiagą, iš kurios sudaromas kaskadinis grafikas. Kadangi matavimai atliekami pačioje mašinos guolių sistemoje veikimo greičiu, gautas grafikas atspindi tikrąją rotoriaus elgseną įmontuotoje padėtyje.
5. Susijusi paleidimo / stabdymo diagrama
Tas pats pereinamųjų duomenų rinkinys maitina kelis papildomus rodinius, ir patyrusieji analitikai laisvai juda tarp jų:
- Bode'o sklypas: vienos eilės amplitudė ir fazė, nubraižytos prieš greitį Dekarto ašyse — idealiai tinka tiksliam smailės RPM nuskaityti.
- Nyquisto diagrama: tikrosios ir įsivaizduojamosios dalių vienos eilės’ vektoriaus pėdsakas, kuris sudaro kilpą ties kiekvienu kritiniu greičiu.
- Campbello diagrama: susijęs dažnio ir greičio žemėlapis, kuriame eilės linijos persidengia su savųjų dažnių linijomis, siekiant numatyti interferencijas.
Ten, kur Bode ir Nyquist grafikai orientuojasi į vieną eilę vienu metu, krioklio grafikas išlaiko entire spektrą kiekvienu greičiu. Būtent ši platuma lemia, kodėl jis išlieka nepakeičiamu įrankiu išsamiai rotorių dinamikos analizei, suteikdamas išsamų mašinos elgsenos vaizdą visame jos darbiniame diapazone.
