Şelale Grafiği (Kademeli Diyagram) Nedir?
A şelale grafiği, diğer adıyla kademeli diyagram, üç boyutlu bir grafiktir; bir titreşim spektrum zaman içinde veya başka bir değişkene (çoğunlukla makine hızı) karşı nasıl geliştiğini gösterir. Ardışık bireysel FFT spektrumları art arda istifleyerek oluşturulur ve basamaklı bir su tabakasını andıran 3 boyutlu bir yüzey meydana getirir. Bu tek görüntü, bir analistin her bir titreşim bileşeni makine'nin çalışma koşulları değiştikçe büyürken, küçülürken, ortaya çıkarken veya kaybolurken izlemesine olanak tanır; bunu tek bir statik spektrum asla gösteremez.
1. Tanım: Bir Şelale Çiziminin Üç Ekseni
Kademeli diyagramın gücü, bilinen iki eksenli spektruma üçüncü bir boyut eklemesinde yatmaktadır. Geleneksel bir FFT grafiği genlik karşı frekans Bir an için; şelale grafiği üçüncü bir eksen olarak zaman veya hız ekler, böylece tüm spektrum dizisi bir bakışta okunabilir.
- X ekseni - Frekans: Hz cinsinden spektral içerik veya mertebe takibi çalışma hızı sırasına göre kullanılır.
- Y ekseni - Genlik: Her bir spektral bileşenin hız, ivme veya yer değiştirme cinsinden büyüklüğü.
- Z ekseni - Zaman veya RPM: spektrumların istiflendiği değişken. Hız (RPM) açık ara en yaygın ve teşhis açısından en kullanışlı olanıdır.
Yakın bir akraba basamaklı grafik tir ve bu terimler çoğu zaman eş anlamlı kabul edilir; bazı analistler zamana dayalı yığın için “waterfall”, hıza dayalı yığın için ise “cascade” der, ancak alttaki gösterim aynıdır.
Birincil Uygulama: Başlatma ve Yavaşlama Testi
Bir şelale grafiğinin en önemli kullanımı, bir makine'nin başlatılması sırasında kaydedilen titreşimi analiz etmektir (hızlanma) veya kapatma (serbest yavaşlama). Bu geçici olaylar sırasında hız tüm çalışma aralığını tarar ve şelale grafiği makinenin bu aralıktaki dinamik tepkisinin tam bir haritasını çizer. Rotorun ara hızlarda nasıl davrandığını tahmin etmek yerine, analist her hızın tek bir yüzeyde temsil edildiğini görür.
Bu da arsayı çeşitli görevler için vazgeçilmez kılmaktadır:
- Kritik hızların ve rezonansların belirlenmesi: a rezonans bir sırt olarak ortaya çıkar; bu sırt sabit frekans düzeyinde, hızdan bağımsız olarak sabit kalır. Çalışma hızı sıraları (1×, 2×, ...) bu sabit frekansı taradıkça, genlikleri keskin bir şekilde tırmanır ve kritik hız kavşakta işaretler.
- Zorlanmış titreşimi rezonanstan ayırma: grafik hıza bağlı zirveleri net bir şekilde ayırt eder - zorlanmış titreşimler gibi balanssızlık sipariş çizgilerini takip eden — hız ekseni boyunca düz bir sırt oluşturan sabit frekanslı tepe noktalarından (rezonanslar).
- Rotor stabilitesindeki değişikliklerin gözlemlenmesi: eşzamanlı olmayan kararsızlıkların (örneğin yağ girdabı ve kamçılanma ) göründüğü ve kaybolduğu hızı ortaya koymaktadır; bu da herhangi bir rotor dinamiği araştırması için son derece önemlidir.
3. Bir Şelale Grafiği Nasıl Yorumlanır
Bir basamaklı diyagramı okumak, iki sırt ailesini ve bunların nasıl etkileşime girdiğini tanımaya bağlıdır.
Düzen çizgileri (diyagonal sırtlar)
Bu çıkıntılar doğrudan makinenin çalışma hızına bağlıdır ve bu nedenle hız arttıkça frekansı artan diyagonal çizgiler olarak görünür.
- En belirgin diyagonal normalde 1. sıra (1×), rotor dengesizliğine tepki ve koşu hızı bileşen.
- Daha fazla köşegen 2. derece (2×) - sıklıkla bağlantılı hizasızlık - ve her biri hızın sabit bir katı olan daha yüksek harmoniklerde.
Rezonanslar (yatay çıkıntılar)
Bu sırtlar bir sabit frekans, hızdan bağımsızdır; bu nedenle grafik boyunca yatay uzanırlar. Bunlar rotor-yatak sistemi'nin doğal frekanslar.
- Bir düzen çizgisinin (1× dengesizlik yanıtı gibi) bir rezonans sırtını geçtiği yerde, genlik dik bir şekilde yükselir ve belirli bir hızda büyük bir tepe oluşturur.
- Bu hız, sistemin kritik bir hızıdır ve geçişteki amplifikasyon miktarı, sistemin ne kadar sönümleme taşıdığını ortaya koyar.
4. Veri Toplama: Sipariş Takibi ve Takometre
Net bir şelale grafiği oluşturmak için veriler genellikle sipariş takibi ile elde edilir. Bunun için bir takometre darbesi; böylece her spektrum şaft açısına senkronize edilir ve örnekler arasında hız değiştikçe spektral çizgiler kutulara “yayılmaz”. Bu olmadan faz referans, geçici spektrumlar bulanıklaşır ve sıra çizgileri tanımını kaybeder. Bir şelale sabit bir frekans eksenine karşı çizilebilirken, bir sipariş bazlı X ekseninde Hz yerine siparişlerin bulunduğu şelale, sipariş çizgilerini tamamen dikey tutar ve değişken hızlı makinelerde genellikle daha kolay okunur.
Sahada, spektrumları yakalayan aynı cihaz genellikle hız referansını sağlar. Şu gibi taşınabilir iki kanallı bir analizör: Balanset-1A, optik lazer takometresi ile donatılmış bir şeritten tetikleniyor. yansıtıcı bant, hızlanma veya coast-down boyunca senkronize spektrumları ve 1× genlik-ve-fazı kaydeder - bunlar kaskad diyagramının ham malzemesidir. Ölçüm makine'nin kendi yataklarında ve çalışma hızında alındığı için, ortaya çıkan grafik rotor'un gerçek montajlı davranışını yansıtır.
5. İlgili Hızlanma / Yavaşlama Grafikleri
Aynı geçici veri seti birkaç tamamlayıcı ekranı besler ve deneyimli analistler bunlar arasında serbestçe hareket eder:
- Bode grafiği: Kartezyen eksenlerde hıza karşı çizilen tek bir düzenin genliği ve fazı - bir tepe noktasının tam RPM'sini okumak için idealdir.
- Nyquist grafiği: bir mertebe vektörünün reel ve imajiner bileşen izi; bu iz her kritik hızda bir döngü oluşturur.
- Campbell diyagramı: Girişimleri tahmin etmek için düzen çizgilerini doğal frekans çizgileri üzerine bindiren ilgili bir frekansa karşı hız haritası.
Bode ve Nyquist grafikleri her seferinde bir mertebeye odaklanırken, şelale grafiği tüm her hızda spektrumu görünürde tutar. Bu genişlik, onu derinlemesine rotordinamik analiz için vazgeçilmez kılar; makine'nin tüm çalışma aralığındaki davranışının tam resmini verir.
