Biểu đồ thác nước (Biểu đồ thác nước) trong phân tích rung động

Định nghĩa: Biểu đồ thác nước là gì?

A lô đất thác nước, còn được gọi là sơ đồ tầng, là một đồ thị ba chiều được sử dụng để trực quan hóa sự thay đổi của phổ rung động theo thời gian hoặc theo một biến số khác, thường gặp nhất là tốc độ máy. Đồ thị bao gồm một chuỗi các phổ FFT riêng lẻ được "xếp chồng" lên nhau, tạo thành một bề mặt 3D giống như một thác nước đổ xuống. Cách trình bày này giúp dễ dàng quan sát sự thay đổi biên độ của các thành phần rung động khác nhau khi điều kiện vận hành của máy thay đổi.

Ba trục của một sơ đồ thác nước điển hình là:

• Trục X: Tính thường xuyên
• Trục Y: Biên độ
• Trục Z: Thời gian hoặc phổ biến hơn là RPM (tốc độ máy)

Ứng dụng chính: Kiểm tra chạy đà và chạy đà

Ứng dụng quan trọng nhất của biểu đồ thác nước là phân tích dữ liệu rung động thu thập được trong quá trình khởi động (run-up) hoặc tắt máy (coast-down). Trong những sự kiện thoáng qua này, tốc độ của máy sẽ quét qua toàn bộ dải vận hành. Biểu đồ thác nước cung cấp một bản đồ đầy đủ và chi tiết về phản ứng động của máy trên toàn dải tốc độ này.

Phân tích này rất quan trọng đối với:

• Xác định Tốc độ quan trọng và cộng hưởng: Cộng hưởng được xác định là một "đường gờ" trên biểu đồ thác nước xuất hiện ở một *tần số* cố định, bất kể tốc độ của máy. Khi các bậc tốc độ chạy khác nhau (1x, 2x, v.v.) quét qua tần số cố định này, biên độ của chúng sẽ tăng đáng kể, tạo ra một đỉnh rõ ràng trên biểu đồ.
• Phân biệt rung động cưỡng bức với cộng hưởng: Biểu đồ phân biệt rõ ràng giữa các đỉnh phụ thuộc vào tốc độ (dao động cưỡng bức như mất cân bằng, tuân theo các đường trật tự) và các đỉnh tần số cố định (cộng hưởng, tạo thành một đường thẳng trên trục tốc độ).

– Quan sát những thay đổi về độ ổn định của rotor: Nó có thể được sử dụng để xem tốc độ mà sự bất ổn định dưới đồng bộ như xoáy dầu hoặc roi xuất hiện và biến mất.

Cách diễn giải biểu đồ thác nước

Phân tích biểu đồ thác nước bao gồm việc tìm kiếm hai đặc điểm chính:

1. Đường thứ tự (Đường chéo)

Đây là các đường dao động liên quan trực tiếp đến tốc độ chạy của máy. Chúng xuất hiện dưới dạng các đường chéo trên biểu đồ.

• Đường chéo nổi bật nhất thường là Đơn hàng thứ nhất (1x), biểu thị phản ứng với sự mất cân bằng của rôto.
• Các đường chéo khác có thể được nhìn thấy cho Bậc 2 (2x), thường liên quan đến sự sai lệch và các sóng hài khác.

2. Cộng hưởng (Sườn ngang)

Đây là những gờ rung động cao xảy ra ở một tần số không đổi, không phụ thuộc vào tốc độ của máy. Chúng xuất hiện dưới dạng các đường ngang chạy ngang qua biểu đồ.

• Khi một đường trật tự (như phản ứng mất cân bằng 1x) giao với một đường cộng hưởng, biên độ của nó sẽ tăng đáng kể, tạo thành một đỉnh lớn ở tốc độ cụ thể đó.
• Tốc độ mà giao lộ này xảy ra là một tốc độ tới hạn của hệ thống.

Thu thập và hiển thị dữ liệu

Để tạo ra một biểu đồ thác nước rõ ràng, dữ liệu thường được thu thập bằng cách sử dụng theo dõi đơn hàngĐiều này đòi hỏi tín hiệu đo tốc độ để đảm bảo dữ liệu phổ không bị "nhiễu" khi tốc độ thay đổi. Mặc dù biểu đồ thác nước có thể được hiển thị với trục tần số cố định, nhưng thường hữu ích hơn khi hiển thị nó dưới dạng thác nước "theo thứ tự", trong đó trục x được tính theo thứ tự thay vì Hz.

Ngoài chế độ xem thác nước 3D, dữ liệu tương tự này cũng được sử dụng để tạo các biểu đồ chạy lên/dọc xuống quan trọng khác, chẳng hạn như Biểu đồ Bode (biểu thị biên độ và pha của một bậc duy nhất so với tốc độ) và Biểu đồ Nyquist (biểu diễn phần thực so với phần ảo của vectơ thứ tự).

Biểu đồ thác nước là một công cụ không thể thiếu cho bất kỳ phân tích động lực học rôto chuyên sâu nào, cung cấp bức tranh hoàn chỉnh về hành vi của máy trên toàn bộ phạm vi tốc độ của nó.

← Quay lại Mục lục chính