O diagrama em cascata (diagrama em cascata) na análise de vibração

Definição: O que é um gráfico em cascata?

A enredo de cachoeira, também conhecido como diagrama em cascata, é um gráfico tridimensional usado para visualizar como um espectro de vibração muda ao longo do tempo ou com outra variável, mais comumente a velocidade da máquina. O gráfico consiste em uma série de espectros FFT individuais "empilhados" uns atrás dos outros, criando uma superfície tridimensional que se assemelha a uma cascata. Esta apresentação facilita a visualização de como as amplitudes dos diferentes componentes de vibração mudam conforme as condições operacionais da máquina variam.

Os três eixos de um gráfico típico de cachoeira são:

• Eixo X: Freqüência
• Eixo Y: Amplitude
• Eixo Z: Tempo ou, mais comumente, RPM (velocidade da máquina)

A aplicação principal: testes de aceleração e desaceleração

A aplicação mais importante de um diagrama em cascata é a análise de dados de vibração coletados durante a partida (aceleração) ou parada (parada por inércia) de uma máquina. Durante esses eventos transitórios, a velocidade da máquina percorre toda a sua faixa de operação. O diagrama em cascata fornece um mapa completo e detalhado da resposta dinâmica da máquina em toda essa faixa de velocidade.

Esta análise é crucial para:

• Identificando Velocidades Críticas e Ressonâncias: Uma ressonância é identificada como uma "crista" no gráfico em cascata que ocorre em uma *frequência* fixa, independentemente da velocidade da máquina. À medida que as diferentes ordens de velocidade de execução (1x, 2x, etc.) percorrem essa frequência fixa, sua amplitude aumenta drasticamente, criando um pico nítido no gráfico.
• Separando a vibração forçada da ressonância: O gráfico distingue claramente entre picos dependentes da velocidade (vibrações forçadas, como desequilíbrio, que seguem as linhas de ordem) e picos de frequência fixa (ressonâncias, que formam uma crista reta no eixo da velocidade).

– Observando mudanças na estabilidade do rotor: Pode ser usado para ver a velocidade com que instabilidades subsíncronas como redemoinho de óleo ou chicote aparecem e desaparecem.

Como interpretar um gráfico de cascata

Analisar um gráfico de cascata envolve procurar duas características principais:

1. Linhas de Ordem (Cristas Diagonais)

Essas são as cristas de vibração diretamente ligadas à velocidade de operação da máquina. Elas aparecem como linhas diagonais no gráfico.

• A linha diagonal mais proeminente é geralmente a 1ª ordem (1x), que representa a resposta ao desequilíbrio do rotor.
• Outras linhas diagonais podem ser vistas para o 2ª ordem (2x), que geralmente está relacionado ao desalinhamento e outros harmônicos.

2. Ressonâncias (Cristas Horizontais)

São cristas de alta vibração que ocorrem em um frequência constante, independentemente da velocidade da máquina. Elas aparecem como linhas horizontais que atravessam o gráfico.

• Quando uma linha de ordem (como a resposta de desequilíbrio 1x) cruza com uma linha de ressonância, sua amplitude aumentará significativamente, formando um grande pico nessa velocidade específica.
• A velocidade com que esta intersecção ocorre é uma velocidade crítica do sistema.

Aquisição e exibição de dados

Para criar um gráfico de cascata claro, os dados são normalmente adquiridos usando rastreamento de pedidos. Isso requer um sinal de tacômetro para garantir que os dados espectrais estejam livres de "manchas" à medida que a velocidade muda. Embora um gráfico em cascata possa ser exibido com um eixo de frequência fixo, geralmente é mais útil exibi-lo como uma cascata "baseada em ordem", onde o eixo x está em ordens em vez de Hz.

Além da visualização em cascata 3D, esses mesmos dados também são usados para criar outros gráficos importantes de subida/descida, como o Diagrama de Bode (que representa a amplitude e a fase de uma única ordem em função da velocidade) e a Diagrama de Nyquist (que plota a parte real versus a parte imaginária do vetor de uma ordem).

O gráfico em cascata é uma ferramenta indispensável para qualquer análise rotordinâmica aprofundada, fornecendo uma imagem completa do comportamento de uma máquina em toda a sua faixa de velocidade.

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