Wykres kaskadowy (diagram kaskadowy) w analizie drgań

Definicja: Czym jest wykres kaskadowy?

A działka wodospadowa, znany również jako diagram kaskadowy, to trójwymiarowy wykres służący do wizualizacji zmian widma drgań w czasie lub w zależności od innej zmiennej, najczęściej prędkości maszyny. Wykres składa się z serii pojedynczych widm FFT „ułożonych” jedno za drugim, tworząc trójwymiarową powierzchnię przypominającą kaskadę wodospadu. Ta prezentacja ułatwia zrozumienie, jak amplitudy różnych składowych drgań zmieniają się wraz ze zmianami warunków pracy maszyny.

Trzy osie typowego wykresu wodospadowego to:

• Oś X: Częstotliwość
• Oś Y: Amplituda
• Oś Z: Czas lub, częściej, RPM (prędkość maszyny)

Główne zastosowanie: testy rozruchowe i wybiegowe

Najważniejszym zastosowaniem wykresu kaskadowego jest analiza danych o drganiach zebranych podczas rozruchu (rozbiegu) lub wybiegu (hamowania). Podczas tych przejściowych zdarzeń prędkość maszyny zmienia się w całym zakresie jej pracy. Wykres kaskadowy zapewnia pełną i szczegółową mapę dynamicznej odpowiedzi maszyny w całym zakresie prędkości.

Analiza ta jest kluczowa dla:

• Identyfikowanie Prędkości krytyczne i rezonanse: Rezonans jest identyfikowany jako „grzbiet” na wykresie wodospadu, który występuje ze stałą *częstotliwością*, niezależnie od prędkości maszyny. W miarę jak różne rzędy prędkości biegu (1x, 2x itd.) przesuwają się wzdłuż tej stałej częstotliwości, ich amplituda gwałtownie rośnie, tworząc wyraźny szczyt na wykresie.
• Oddzielenie drgań wymuszonych od rezonansu: Na wykresie wyraźnie widać rozróżnienie między szczytami zależnymi od prędkości (wymuszone drgania, takie jak niewyważenie, które podążają za liniami porządku) i szczytami o stałej częstotliwości (rezonanse, które tworzą prosty grzbiet na osi prędkości).

– Obserwacja zmian stabilności wirnika: Można go użyć do sprawdzenia prędkości, z jaką występują niestabilności subsynchroniczne, takie jak wir olejowy lub bicz pojawiają się i znikają.

Jak interpretować wykres wodospadu

Analiza wykresu wodospadowego polega na zwróceniu uwagi na dwie główne cechy:

1. Linie zamówienia (przekątne)

Są to grzbiety drgań, które są bezpośrednio związane z prędkością obrotową maszyny. Pojawiają się one na wykresie jako linie ukośne.

• Najbardziej widoczna linia przekątna to zwykle 1. rzędu (1x), która przedstawia reakcję na niewyważenie wirnika.
• Można zobaczyć inne linie przekątne 2. rzędu (2x), co często jest związane z brakiem współosiowości i innymi harmonicznymi.

2. Rezonanse (grzbiety poziome)

Są to grzbiety o wysokich wibracjach, które występują w stała częstotliwość, niezależnie od prędkości maszyny. Pojawiają się jako poziome linie biegnące przez działkę.

• Gdy linia porządku (np. odpowiedź niezrównoważenia 1x) przecina się z linią rezonansową, jej amplituda znacznie wzrasta, tworząc duży szczyt przy określonej prędkości.
• Prędkość, z jaką następuje to skrzyżowanie, to prędkość krytyczna systemu.

Gromadzenie i wyświetlanie danych

Aby utworzyć przejrzysty wykres wodospadowy, dane są zazwyczaj pozyskiwane za pomocą śledzenie zamówieniaWymaga to sygnału tachometru, aby zapewnić, że dane widmowe nie będą „rozmywane” podczas zmian prędkości. Chociaż wykres wodospadu można wyświetlić ze stałą osią częstotliwości, często bardziej przydatne jest przedstawienie go jako wodospadu „opartego na rzędach”, gdzie oś x jest wyrażona w rzędach, a nie w Hz.

Oprócz widoku wodospadu 3D, te same dane służą również do tworzenia innych ważnych wykresów rozbiegu/spadku, takich jak Wykres Bodego (który przedstawia amplitudę i fazę pojedynczego rzędu w funkcji prędkości) i Wykres Nyquista (który wykreśla rzeczywistą i urojoną część wektora zamówienia).

Wykres wodospadowy jest niezbędnym narzędziem do szczegółowej analizy dynamiki wirnika, ponieważ zapewnia pełny obraz zachowania maszyny w całym zakresie prędkości.

← Powrót do indeksu głównego