Forstå kaskadeplott
Definisjon: Hva er et kaskadeplott?
Kaskadeplott (også kalt fosseplott, 3D-spektrum eller spektralkart) er en tredimensjonal grafisk visning som viser hvordan vibrasjon frekvensspektre endring over tid, hastighet eller en annen variabel. Plottet har frekvens på X-aksen, tid eller hastighet på Y-aksen og vibrasjon amplitude på Z-aksen (vanligvis vist som høyde og/eller fargeintensitet). Flere spektre er stablet bak hverandre som brusende fossefall, og skaper en 3D-visualisering som avslører mønstre som er usynlige i individuelle 2D-spektre.
Kaskadeplott er spesielt kraftige for rotordynamikk analyse (identifisere kritiske hastigheter under oppstart/friløp) og for å overvåke feilutvikling over tid (se på at frekvensen av lagerfeil dukker opp og øker). De er også kjent som fossefalltomter, med begrepene brukt om hverandre.
Bygging av kaskadetomter
Akser og dimensjoner
- X-akse (horisontal): Frekvens (Hz, CPM eller bestillinger)
- Y-akse (dybde): Tid, hastighet eller parameter som varieres
- Z-akse (vertikal/farge): Vibrasjonsamplitude
- Perspektiv: Vanligvis sett fra forfra-topp-vinkel for klarhet
Typer basert på Y-aksevariabel
Hastighetsbasert kaskade (oppstart/friløp)
- Y-aksen representerer rotasjonshastighet (RPM)
- Generert under oppstart eller kystned
- Vanligst for identifisering av kritisk hastighet
- Hastigheten øker vanligvis fra forsiden til baksiden
Tidsbasert kaskade
- Y-aksen representerer kalendertid
- Viser feilutvikling over dager, uker, måneder
- Nyttig for å overvåke progressive feil
- Nylige mål bak, gamle foran
Lastbasert kaskade
- Y-aksen representerer last eller effekt
- Viser hvordan vibrasjon endres med belastning
- Nyttig for utstyr med variabel belastning
- Identifiserer lastavhengige fenomener
Lese og tolke kaskadeplott
Viktige funksjoner å identifisere
Komponenter for hastighetsmåling
- Vises som diagonale linjer (frekvensen øker/minsker med hastighet)
- 1× Linje: Rett diagonal fra origo (ubalanse)
- 2× Linje: Brattere diagonal (feiljustering)
- Høyere ordrer: Enda brattere diagonaler
Komponenter med fast frekvens
- Vises som vertikale linjer (konstant frekvens uavhengig av hastighet)
- Naturlige frekvenser: Vertikale funksjoner ved kritiske hastigheter
- Elektriske frekvenser: 2× linjefrekvens (120/100 Hz) vises vertikalt
- Ekstern vibrasjon: Konstante frekvenser fra utstyr i nærheten
Identifisering av kritisk hastighet
- Der diagonal 1×-linje krysser den vertikale egenfrekvensfunksjonen
- Vises som “fjelltopp” i krysset
- Maksimal amplitude ved kritisk hastighet
- Resonansforsterkning synlig
Bruksområder
Kritisk hastighetsanalyse
- Identifiser alle kritiske hastigheter innenfor driftsområdet
- Verifiser separasjonsmarginer fra driftshastighet
- Vurder demping fra toppskarphet
- Sammenlign eksperimentelle med forventede kritiske hastigheter
- Vanligste bruksområde ved igangkjøring og feilsøking
Overvåking av lagerfeil
- Tidsbasert kaskade som viser fremveksten av lagerfrekvens
- Klokke BPFO, BPFI, BSF toppene vokser over tid
- Harmonisk utvikling indikerer progresjon
- Forutsi tidslinjen for feil ut fra vekstraten
Ordreanalyse
- Frekvensaksen i ordener (multipler av kjørehastighet) i stedet for Hz
- Hastighetssynkrone komponenter vises som vertikale linjer
- Ikke-synkrone komponenter vises diagonalt
- Nyttig for utstyr med variabel hastighet
Visualisering av feilutvikling
- Se nye frekvenstopper dukke opp
- Se eksisterende topper vokse i amplitude
- Observer harmonisk utvikling
- Visualiser fremveksten av sidebånd
Lage effektive kaskadeplott
Datainnsamling
- Tilstrekkelige skiver: Minimum 10–20 spektre for tydelig visualisering
- Konsekvent økning: Jevn avstand i Y-aksevariabel
- Tilstrekkelig oppløsning: Frekvensoppløsningen er tilstrekkelig til å identifisere topper
- Fullt utvalg: Dekk hele driftsområde eller trendperiode
Skjerminnstillinger
- Amplitudeskala: Lineær eller logaritmisk basert på dataområde
- Fargekart: Velg farger som forbedrer synligheten av funksjoner
- Perspektivvinkel: Juster for klarhet (vanligvis 20–30° høyde)
- Toppretensjon: Noe programvare viser peak envelope for klarhet
Fordeler og begrensninger
Fordeler
- Visualiserer flerdimensjonale data i et forståelig format
- Avslører mønstre som er usynlige i 2D-plott
- Skiller mellom hastighetsavhengige og hastighetsuavhengige komponenter
- Omfattende oversikt over dynamisk atferd
- Utmerket for presentasjoner og rapporter
Begrensninger
- Kan bli rotete hvis det er for mange komponenter til stede
- Krever erfaring for å tolke riktig
- Detaljer kan bli skjult i 3D-visning
- Vanskelig å utlede nøyaktige numeriske verdier
- Utfyller, men erstatter ikke, 2D-analyse
Kaskadeplott er kraftige visualiseringsverktøy som legger til dimensjonen tid eller hastighet i frekvensanalyse, og avdekker dynamiske mønstre og progresjoner som ville blitt oversett i statiske spektrale visninger. Å mestre tolkning av kaskadeplott – gjenkjenne diagonale kontra vertikale egenskaper, identifisere kritiske hastighetsskjæringspunkter og spore feilprogresjon – er avgjørende for avansert vibrasjonsanalyse og vurdering av rotordynamikk.