Vattenfallsdiagrammet (kaskaddiagram) i vibrationsanalys

Definition: Vad är en vattenfallsdiagram?

A vattenfallstomt, även känd som en kaskaddiagram, är ett tredimensionellt diagram som används för att visualisera hur ett vibrationsspektrum förändras över tid eller med en annan variabel, oftast maskinhastighet. Diagrammet består av en serie individuella FFT-spektra som är "staplade" efter varandra, vilket skapar en 3D-yta som liknar ett forsande vattenfall. Denna presentation gör det enkelt att se hur amplituderna för olika vibrationskomponenter förändras när maskinens driftsförhållanden varierar.

De tre axlarna i en typisk vattenfallsdiagram är:

• X-axel: Frekvens
• Y-axel: Amplitud
• Z-axel: Tid eller, mer vanligt, RPM (maskinhastighet)

Den primära tillämpningen: Uppkörnings- och utrullningstestning

Den viktigaste tillämpningen av ett vattenfallsdiagram är för att analysera vibrationsdata som samlats in under en maskins start (uppkörning) eller avstängning (utrullning). Under dessa övergående händelser sveper maskinens hastighet genom hela dess driftsområde. Vattenfallsdiagrammet ger en komplett och detaljerad karta över maskinens dynamiska respons över hela detta hastighetsområde.

Denna analys är avgörande för:

• Identifiera Kritiska hastigheter och resonanser: En resonans identifieras som en "ås" på vattenfallsdiagrammet som uppstår vid en fast *frekvens*, oavsett maskinens hastighet. När de olika körhastighetsordningarna (1x, 2x, etc.) sveper över denna fasta frekvens, kommer deras amplitud att öka dramatiskt, vilket skapar en tydlig topp på diagrammet.
• Att separera forcerad vibration från resonans: Diagrammet skiljer tydligt mellan hastighetsberoende toppar (påtvingade vibrationer som obalans, som följer ordningslinjerna) och toppar med fast frekvens (resonanser, som bildar en rak ås tvärs över hastighetsaxeln).

– Observera förändringar i rotorns stabilitet: Den kan användas för att se hastigheten med vilken subsynkrona instabiliteter som oljevirvel eller piska dyker upp och försvinner.

Hur man tolkar ett vattenfallsdiagram

Att analysera ett vattenfallsdiagram innebär att man letar efter två huvudfunktioner:

1. Ordningslinjer (diagonala åsar)

Det här är vibrationsryggarna som är direkt kopplade till maskinens körhastighet. De visas som diagonala linjer på ritningen.

• Den mest framträdande diagonala linjen är vanligtvis 1:a beställningen (1x), vilket representerar svaret på rotorns obalans.
• Andra diagonala linjer kan ses för 2:a ordningen (2x), vilket ofta är relaterat till feljustering och andra övertoner.

2. Resonanser (horisontella åsar)

Dessa är åsar med hög vibration som uppstår vid en konstant frekvens, oberoende av maskinens hastighet. De visas som horisontella linjer som löper över plotten.

• När en orderlinje (som 1x obalansresponsen) skär en resonanslinje, kommer dess amplitud att öka avsevärt och bilda en stor topp vid den specifika hastigheten.
• Hastigheten med vilken denna korsning sker är en kritisk hastighet av systemet.

Datainsamling och visning

För att skapa ett tydligt vattenfallsdiagram samlas data vanligtvis in med hjälp av orderspårningDetta kräver en varvräknarsignal för att säkerställa att spektraldata är fri från "smearing" när hastigheten ändras. Även om ett vattenfallsdiagram kan visas med en fast frekvensaxel är det ofta mer användbart att visa det som ett "ordningsbaserat" vattenfall, där x-axeln är i ordningar snarare än Hz.

Förutom 3D-vattenfallsvyn används samma data även för att skapa andra viktiga uppkörnings-/utrullningsdiagram, såsom Bode-diagrammet (som plottar amplituden och fasen för en enskild ordning kontra hastighet) och Nyquist-intrigen (som plottar den reella kontra imaginära delen av en ordnings vektor).

Vattenfallsdiagrammet är ett oumbärligt verktyg för all djupgående rotordynamisk analys, vilket ger en komplett bild av en maskins beteende över hela dess hastighetsområde.

← Tillbaka till huvudmenyn