Что такое каскадная диаграмма (диаграмма водопада)?
A водопадная диаграмма, также называемый каскадная диаграмма, это трёхмерный график, который показывает, как вибрация спектр изменяется с течением времени или в зависимости от другой переменной - чаще всего скорости станка. Он строится путем укладки ряда отдельных БПФ спектры один за другим, образуя трехмерную поверхность, напоминающую каскад воды. Эта единая картина позволяет аналитику наблюдать за каждым компонент вибрации Они увеличиваются, уменьшаются, появляются или исчезают при изменении условий работы машины, чего никогда не сможет показать один статический спектр.
1. Определение: Три оси водопадного графика
Сила каскадной диаграммы заключается в добавлении третьего измерения к привычному двухосевому спектру. Обычное БПФ строит график амплитуда против частота для одного мгновения; график водопада добавляет время или скорость в качестве третьей оси, чтобы можно было сразу прочесть всю последовательность спектров.
- Ось X - частота: спектральное содержание, в Гц или, если анализ по порядкам используется, в порядках рабочей скорости.
- Ось Y - Амплитуда: величина каждого спектрального компонента в виде скорости, ускорения или перемещения.
- Ось Z - время или число оборотов в минуту: переменная, по которой складываются спектры. Скорость (RPM) является наиболее распространенной и диагностически полезной.
Близкий родственник - это каскадная диаграмма, некоторые аналитики используют термин “водопад” для обозначения стека, основанного на времени, и “каскад” - для стека, основанного на скорости, но суть отображения идентична.
Основное применение: испытания на разгон и замедление.
Наиболее часто водопадный график используется для анализа вибрации, регистрируемой во время запуска машины (разгон) или отключение (выбег). Во время этих переходных процессов скорость проходит через весь рабочий диапазон, и график водопада рисует полную карту динамической реакции машины в этом диапазоне. Вместо того чтобы гадать, как поведет себя ротор на промежуточных скоростях, аналитик видит все скорости, представленные на одной поверхности.
Это делает сюжет незаменимым для решения нескольких задач:
- Определение критических скоростей и резонансов: a резонанс показывает как хребет, который остается на фиксированная частота независимо от скорости. По мере того как порядки рабочей скорости (1×, 2×, ...) проносятся через эту фиксированную частоту, их амплитуда резко возрастает, отмечая критическая скорость на перекрестке.
- Отделение вынужденной вибрации от резонанса: на графике четко выделяются пики, зависящие от скорости - вынужденные колебания такие как дисбаланс которые следуют за линиями порядка - от пиков фиксированной частоты (резонансов), которые образуют прямой гребень поперек оси скорости.
- Наблюдение за изменениями в устойчивости ротора: он показывает скорость, с которой субсинхронные нестабильности, такие как масляный вихрь и вихрь появляются и исчезают, что является центральным моментом в любой динамика ротора расследование.
3. Как интерпретировать график водопада
Чтение каскадной диаграммы сводится к распознаванию двух семейств хребтов и их взаимодействия.
Ордерные линии (диагональные гребни)
Эти гребни напрямую связаны со скоростью вращения машины и выглядят как диагональные линии, которые растут по частоте с увеличением скорости.
- Наиболее заметной диагональю обычно является 1-й порядок (1×), реакция на дисбаланс ротора и фактическая частота вращения компонент.
- Дальние диагонали появляются на 2-й порядок (2×) - часто связаны с Перекос - и на высших гармониках, каждая из которых фиксированно кратна скорости.
Резонансы (горизонтальные гребни)
Эти хребты расположены на постоянной частоте, независимо от скорости, поэтому они проходят горизонтально по диаграмме. Они отмечают, что роторно-подшипниковая система собственных частот.
- Там, где линия порядка (например, отклик дисбаланса 1×) пересекает резонансный гребень, амплитуда круто возрастает, образуя большой пик на одной определенной скорости.
- Эта скорость является критической скоростью системы, а величина усиления на переходе показывает, насколько демпфирование которую несет система.
4. Сбор данных: Отслеживание порядка и тахометр
Чтобы получить четкий график водопада, данные обычно собираются с помощью отслеживания порядков. Для этого требуется тахометр импульса, чтобы каждый спектр был синхронизирован с углом поворота вала, а спектральные линии не “размазывались” по диапазонам при изменении скорости между выборками. Без этого фаза В этом случае спектры переходных процессов размываются, а линии порядка теряют четкость. В то время как водопад можно нарисовать на фиксированной оси частот, порядковая водопадная диаграмма на основе порядков — с порядками, а не с Гц на оси X — сохраняет линии порядков идеально вертикальными и часто легче читается на станках с переменной скоростью.
В полевых условиях тот же прибор, который снимает спектры, обычно служит эталоном скорости. Портативный двухканальный анализатор, такой как Balanset-1A, оснащенный оптическим лазерным тахометром, срабатывающим от полосы светоотражающая лента, записывает синхронизированные спектры и амплитудно-фазовые показатели 1× во время разгона или выбега — исходный материал, из которого собирается каскадная диаграмма. Поскольку измерения проводятся в собственных подшипниках машины на рабочей скорости, полученная диаграмма отражает истинное поведение ротора в установленном состоянии.
5. Связанные графики разгона/выбега
Один и тот же набор переходных данных используется для нескольких дополнительных дисплеев, и опытные аналитики свободно перемещаются между ними:
- График Боде: Амплитуда и фаза одного порядка, построенные в зависимости от скорости по декартовым осям - идеальное решение для точного определения числа оборотов пика.
- Диаграмма Найквиста: вещественный и мнимый след вектора одного порядка, который образует петлю на каждой критической скорости.
- Диаграмма Кэмпбелла: соответствующая карта "частота против скорости", которая накладывает линии порядка на линии естественных частот для прогнозирования помех.
Если графики Боде и Найквиста фокусируются на одном порядке за раз, то график водопада сохраняет весь спектр на любой скорости. Именно поэтому он остается незаменимым инструментом для углубленного роторно-динамического анализа, дающего полное представление о поведении машины во всем рабочем диапазоне.
