แผนภาพน้ำตก (Cascade Diagram) ในการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน

คำจำกัดความ: Waterfall Plot คืออะไร?

ก แปลงน้ำตกเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า แผนภาพน้ำตกเป็นกราฟสามมิติที่ใช้แสดงภาพการเปลี่ยนแปลงของสเปกตรัมการสั่นสะเทือนเมื่อเวลาผ่านไปหรือตามตัวแปรอื่นๆ ซึ่งโดยทั่วไปคือความเร็วของเครื่องจักร กราฟนี้ประกอบด้วยสเปกตรัม FFT แต่ละชุดที่ “ซ้อนกัน” ทำให้เกิดพื้นผิวสามมิติที่คล้ายกับน้ำตกที่ไหลลดหลั่นกัน การนำเสนอนี้ทำให้เห็นได้ง่ายว่าแอมพลิจูดขององค์ประกอบการสั่นสะเทือนต่างๆ เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อสภาวะการทำงานของเครื่องจักรเปลี่ยนแปลงไป

แกนทั้งสามของแปลงน้ำตกทั่วไปมีดังนี้:

• แกน X: ความถี่
• แกน Y: แอมพลิจูด
• แกน Z: เวลาหรือโดยทั่วไปคือ RPM (ความเร็วเครื่องจักร)

การใช้งานหลัก: การทดสอบแบบวิ่งขึ้นและแบบไหลลง

การประยุกต์ใช้กราฟน้ำตกที่สำคัญที่สุดคือการวิเคราะห์ข้อมูลการสั่นสะเทือนที่เก็บรวบรวมระหว่างการสตาร์ทเครื่อง (run-up) หรือการปิดเครื่อง (coast-down) ระหว่างเหตุการณ์ชั่วคราวเหล่านี้ ความเร็วของเครื่องจักรจะเคลื่อนที่ผ่านช่วงการทำงานทั้งหมด กราฟน้ำตกจะแสดงแผนที่การตอบสนองแบบไดนามิกของเครื่องจักรที่สมบูรณ์และละเอียดตลอดช่วงความเร็วนี้

การวิเคราะห์นี้มีความสำคัญสำหรับ:

• การระบุตัวตน ความเร็วที่สำคัญ และเสียงสะท้อน: เรโซแนนซ์จะถูกระบุว่าเป็น "สันเขา" บนพล็อตน้ำตก ซึ่งเกิดขึ้นที่ *ความถี่* คงที่ โดยไม่คำนึงถึงความเร็วของเครื่องจักร เมื่อลำดับความเร็วในการทำงานต่างๆ (1x, 2x เป็นต้น) เคลื่อนที่ผ่านความถี่คงที่นี้ แอมพลิจูดของเรโซแนนซ์จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ทำให้เกิดจุดสูงสุดที่ชัดเจนบนพล็อต
• การแยกการสั่นสะเทือนแบบบังคับจากเสียงสะท้อน: พล็อตเรื่องได้แยกความแตกต่างอย่างชัดเจนระหว่างจุดสูงสุดที่ขึ้นอยู่กับความเร็ว (การสั่นสะเทือนที่ถูกบังคับ เช่น ความไม่สมดุล ซึ่งเป็นไปตามเส้นลำดับ) และจุดสูงสุดที่มีความถี่คงที่ (การสั่นพ้อง ซึ่งสร้างสันตรงขวางแกนความเร็ว)

– การสังเกตการเปลี่ยนแปลงในเสถียรภาพของโรเตอร์: สามารถใช้เพื่อดูความเร็วของความไม่เสถียรแบบซับซิงโครนัส เช่น กระแสน้ำวนน้ำมัน หรือแส้ปรากฏและหายไป

วิธีการตีความแผนผังน้ำตก

การวิเคราะห์พล็อตน้ำตกเกี่ยวข้องกับการค้นหาคุณลักษณะหลักสองประการ:

1. เส้นลำดับ (สันทแยงมุม)

สิ่งเหล่านี้คือสันของการสั่นสะเทือนที่เชื่อมโยงโดยตรงกับความเร็วในการทำงานของเครื่องจักร พวกมันปรากฏเป็นเส้นทแยงมุมบนกราฟ

• เส้นทแยงมุมที่เด่นชัดที่สุดมักจะเป็น ลำดับที่ 1 (1x)ซึ่งแสดงถึงการตอบสนองต่อความไม่สมดุลของโรเตอร์
• เส้นทแยงมุมอื่น ๆ สามารถมองเห็นได้ ลำดับที่ 2 (2x)ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับความไม่ตรงแนวและฮาร์มอนิกอื่นๆ

2. เสียงสะท้อน (สันแนวนอน)

เหล่านี้เป็นสันของการสั่นสะเทือนสูงที่เกิดขึ้นที่ ความถี่คงที่โดยไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วของเครื่องจักร พวกมันปรากฏเป็นเส้นแนวนอนที่วิ่งข้ามพล็อต

• เมื่อเส้นคำสั่ง (เช่น การตอบสนองความไม่สมดุล 1x) ตัดกับเส้นเรโซแนนซ์ แอมพลิจูดของเส้นจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ก่อให้เกิดจุดสูงสุดขนาดใหญ่ที่ความเร็วเฉพาะนั้น
• ความเร็วที่จุดตัดนี้เกิดขึ้นคือ ความเร็ววิกฤต ของระบบ

การรวบรวมและแสดงข้อมูล

เพื่อสร้างพล็อตน้ำตกที่ชัดเจน โดยทั่วไปข้อมูลจะถูกรับโดยใช้ การติดตามคำสั่งซื้อการดำเนินการนี้จำเป็นต้องใช้สัญญาณเครื่องวัดความเร็วรอบ (tachometer) เพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลสเปกตรัมจะไม่ “เลอะเลือน” เมื่อความเร็วเปลี่ยนแปลง แม้ว่ากราฟน้ำตกจะสามารถแสดงด้วยแกนความถี่คงที่ได้ แต่การแสดงเป็นน้ำตกแบบ “เรียงตามลำดับ” มักจะมีประโยชน์มากกว่า โดยที่แกน x เรียงตามลำดับแทนที่จะเป็นเฮิรตซ์

นอกเหนือจากมุมมองน้ำตก 3 มิติแล้ว ข้อมูลเดียวกันนี้ยังใช้เพื่อสร้างพล็อตการวิ่งขึ้น/ลงที่สำคัญอื่นๆ เช่น พล็อตโบด (ซึ่งพล็อตแอมพลิจูดและเฟสของลำดับเดียวเทียบกับความเร็ว) และ พล็อตเรื่องไนควิสต์ (ซึ่งพล็อตส่วนจริงกับส่วนจินตภาพของเวกเตอร์คำสั่งซื้อ)

กราฟน้ำตกเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้สำหรับการวิเคราะห์โรเตอร์ไดนามิกเชิงลึก โดยให้ภาพรวมของพฤติกรรมของเครื่องจักรตลอดช่วงความเร็วทั้งหมด

← กลับสู่ดัชนีหลัก