Förstå kaskaddiagram
Definition: Vad är en kaskadplott?
Kaskadplott (även kallad vattenfallsdiagram, 3D-spektrum eller spektralkarta) är en tredimensionell grafisk visning som visar hur vibration frekvensspektra förändring över tid, hastighet eller annan variabel. Diagrammet har frekvens på X-axeln, tid eller hastighet på Y-axeln och vibration amplitud på Z-axeln (vanligtvis visad som höjd och/eller färgintensitet). Flera spektra staplas bakom varandra likt forsande vattenfall, vilket skapar en 3D-visualisering som avslöjar mönster som är osynliga i enskilda 2D-spektra.
Kaskaddiagram är särskilt kraftfulla för rotordynamik analys (identifiera kritiska hastigheter under uppstart/utrullning) och för att övervaka felprogression över tid (att titta på hur lagerfelfrekvensen uppstår och ökar). De är också kända som vattenfallstomter, med termerna använda omväxlande.
Kaskadtomtbyggnation
Axlar och dimensioner
- X-axel (horisontell): Frekvens (Hz, CPM eller order)
- Y-axel (djup): Tid, hastighet eller parameter som varieras
- Z-axel (vertikal/färgad): Vibrationsamplitud
- Perspektiv: Vanligtvis sett från framifrån-toppvinkel för tydlighetens skull
Typer baserade på Y-axelvariabel
Hastighetsbaserad kaskad (uppstart/utrullning)
- Y-axeln representerar rotationshastighet (RPM)
- Genererad under uppstart eller kustnedgång
- Vanligast för identifiering av kritisk hastighet
- Hastigheten ökar vanligtvis framifrån och bakifrån
Tidsbaserad kaskad
- Y-axeln representerar kalendertid
- Visar felutveckling över dagar, veckor, månader
- Användbart för att övervaka progressiva fel
- Nya mått bak, gamla fram
Lastbaserad kaskad
- Y-axeln representerar belastning eller effekt
- Visar hur vibrationer förändras med belastning
- Användbar för utrustning med variabel belastning
- Identifierar lastberoende fenomen
Läsa och tolka kaskaddiagram
Viktiga funktioner att identifiera
Hastighetsmätningskomponenter
- Visas som diagonala linjer (frekvensen ökar/minskar med hastigheten)
- 1× Linje: Rak diagonal från origo (obalans)
- 2× Linje: Brantare diagonal (feljustering)
- Högre order: Ännu brantare diagonaler
Komponenter med fast frekvens
- Visas som vertikala linjer (konstant frekvens oavsett hastighet)
- Naturliga frekvenser: Vertikala funktioner vid kritiska hastigheter
- Elektriska frekvenser: 2× linjefrekvens (120/100 Hz) visas vertikalt
- Extern vibration: Konstanta frekvenser från närliggande utrustning
Identifiering av kritisk hastighet
- Där den diagonala 1×-linjen korsar den vertikala naturliga frekvensfunktionen
- Visas som "bergstopp" vid korsningen
- Maximal amplitud vid kritisk hastighet
- Resonansförstärkning synlig
Applikationer
Kritisk hastighetsanalys
- Identifiera alla kritiska hastigheter inom driftsområdet
- Verifiera separationsmarginaler från driftshastighet
- Bedöm dämpning från maximal skärpa
- Jämför experimentella med förutspådda kritiska hastigheter
- Vanligaste användningen vid driftsättning och felsökning
Övervakning av lagerfel
- Tidsbaserad kaskad som visar lagerfrekvensens uppkomst
- Titta BPFO, BPFI, BSF topparna växer med tiden
- Harmonisk utveckling indikerar progression
- Förutsäg tidslinjen för misslyckanden utifrån tillväxttakt
Orderanalys
- Frekvensaxel i ordningar (multiplar av körhastighet) snarare än Hz
- Hastighetssynkrona komponenter visas som vertikala linjer
- Icke-synkrona komponenter visas diagonalt
- Användbar för utrustning med variabel hastighet
Visualisering av felutveckling
- Se nya frekvenstoppar uppstå
- Se befintliga toppar växa i amplitud
- Observera harmonisk utveckling
- Visualisera sidbandsuppkomsten
Skapa effektiva kaskaddiagram
Datainsamling
- Tillräckligt antal skivor: Minst 10–20 spektra för tydlig visualisering
- Konsekvent ökning: Jämnt avstånd i Y-axelvariabeln
- Tillräcklig upplösning: Frekvensupplösning tillräcklig för att identifiera toppar
- Fullständigt sortiment: Täck hela driftområdet eller trendperioden
Skärminställningar
- Amplitudskala: Linjär eller logaritmisk baserat på dataintervall
- Färgkarta: Välj färger som förbättrar funktionernas synlighet
- Perspektivvinkel: Justera för tydlighet (vanligtvis 20–30° höjd)
- Maximal retention: Viss programvara visar toppkurva för tydlighetens skull
Fördelar och begränsningar
Fördelar
- Visualiserar flerdimensionell data i ett lättförståeligt format
- Visar mönster som är osynliga i 2D-diagram
- Skiljer hastighetsberoende från hastighetsoberoende komponenter
- Omfattande vy över dynamiskt beteende
- Utmärkt för presentationer och rapporter
Begränsningar
- Kan bli rörigt om det finns för många komponenter
- Kräver erfarenhet för att tolka korrekt
- Detaljer kan döljas i 3D-vyn
- Svårt att utvinna exakta numeriska värden
- Kompletterar men ersätter inte 2D-analys
Kaskaddiagram är kraftfulla visualiseringsverktyg som lägger till dimensionen tid eller hastighet till frekvensanalys, vilket avslöjar dynamiska mönster och progressioner som skulle missas i statiska spektralvyer. Att behärska tolkningen av kaskaddiagram – att känna igen diagonala kontra vertikala egenskaper, identifiera kritiska hastighetsskärningar och spåra felprogression – är avgörande för avancerad vibrationsanalys och bedömning av rotordynamik.