理解级联图
定义：什么是级联图？
级联图 （也称为瀑布图、3D光谱图或光谱图）是一种三维图形显示，它展示了如何 振动 频谱 随时间、速度或其他变量的变化。该图的 X 轴表示频率，Y 轴表示时间或速度，振动表示振动。 振幅 在 Z 轴上（通常以高度和/或颜色强度表示），多个光谱像层叠的瀑布一样层层堆叠，形成三维可视化效果，从而揭示出在单个二维光谱中不可见的图案。.
级联图对于以下情况尤其有效： 转子动力学 分析（识别） 临界速度 在启动/滑行过程中）以及用于监测故障随时间的演变（观察轴承缺陷频率的出现和增长）。它们也被称为 瀑布图, 这两个术语可以互换使用。.
级联地块建设
坐标轴和尺寸
- X轴（水平）： 频率（赫兹、CPM 或数量级）
- Y轴（深度）： 时间、速度或参数发生变化
- Z轴（垂直/颜色）： 振幅
- 看法： 通常从正上方视角观察，以便清晰观看。
基于Y轴变量的类型
基于速度的级联（启动/滑行）
基于时间的级联
- Y轴代表日历时间
- 显示故障在数天、数周、数月内的发展情况
- 可用于监测渐进性故障
- 背面是近期测量数据，正面是旧数据。
基于负荷的级联
- Y轴代表负载或功率
- 显示振动如何随载荷变化
- 适用于可变负载设备
- 识别与负荷相关的现象
阅读和解释级联图
识别的关键特征
速度跟踪组件
- 呈现为对角线（频率随速度增加/减少）
- 1×线： 从原点出发的直线对角线（不平衡）
- 2×线： 更陡峭的对角线（错位）
- 更高阶： 更陡峭的对角线
固定频率分量
- 呈现为垂直线（频率恒定，与速度无关）
- 自然频率: 临界速度下的垂直特征
- 电频率： 2倍线路频率（120/100 Hz）显示为垂直方向
- 外部振动： 来自附近设备的恒定频率
临界速度识别
- 斜线 1× 与垂直固有频率特征相交处
- 在交叉路口显示为“山峰”。
- 临界速度下的振幅最大值
- 可见的共振放大
应用
临界速度分析
- 确定运行范围内的所有关键速度
- 根据运行速度验证分离裕度
- 从峰值锐度评估阻尼
- 比较实验临界速度和预测临界速度。
- 最常用于调试和故障排除
轴承缺陷监测
- 基于时间的级联显示轴承频率的出现
- 手表 BPFO、BPFI、BSF 峰值会随着时间推移而增长
- 和谐发展表明进步
- 根据增长率预测失败时间线
阶次分析
- 频率轴以频率阶数（运行速度的倍数）而非赫兹 (Hz) 为单位。
- 速度同步分量显示为垂直线
- 非同步分量呈对角线分布
- 适用于变速设备
故障发展可视化
- 观察新频率峰值的出现
- 观察现有峰值振幅的增长。
- 观察谐波发展
- 可视化边带出现
创建有效的级联图
数据收集
- 足够的切片： 至少需要 10-20 个光谱才能清晰显示。
- 一致性增量： Y轴变量中的均匀间距
- 充分的分辨率： 频率分辨率足以识别峰值
- 全系列： 涵盖整个运行范围或趋势分析周期
显示设置
- 振幅标度： 根据数据范围选择线性或对数函数
- 颜色图： 选择能增强特征可见性的颜色
- 透视角度： 调整清晰度（通常为 20-30° 仰角）
- 峰值保留率： 一些软件会显示峰值包络线以求清晰。
优势与局限性
优势
- 以易于理解的格式可视化多维数据
- 揭示二维图中不可见的模式
- 区分速度相关成分和速度无关成分
- 对动态行为的全面观察
- 非常适合用于演示和报告
限制
- 如果组件过多，可能会显得杂乱。
- 需要经验才能正确翻译。
- 细节在3D视图中可能会被遮挡。
- 难以提取精确的数值
- 补充但不取代二维分析
级联图是一种强大的可视化工具，它将时间或速度维度添加到频率分析中，从而揭示静态频谱视图中无法显示的动态模式和演变过程。掌握级联图的解读——识别对角线和垂直特征、确定关键速度交点以及追踪故障演变——对于高级振动分析和转子动力学评估至关重要。.
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