BISOPE series 98- Campbell Diagram----------------------------------

Among the various graph types used to analyze vibration, spectra and time-domain waveforms are represented along two axes (time and amplitude or frequency and amplitude). Spatial graphs that additionally represent three axes include the Nyquist, Orbit, Waterfall, and Campbell diagrams.

However, since the orbit diagram represents the trajectory using two sensors, and the Nyquist diagram represents the resonant region in the real and imaginary domains, there is no third axis; rather, it represents the magnitude in space. Therefore, the Campbell diagram, which truly represents three axes, is a representative spatial order-related amplitude representation of RPM, Hz, order, and the relationship between natural frequency and amplitude.

 

Order Analysis Using Campbell Diagrams

The Campbell Diagram is a graph widely used for the rotor dynamics analysis of large rotating machines that slowly and gradually increase in speed. One of the X and Y axes represents ..........................................................

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136 캠벨선도Campbell diagram



캠벨선도(Campbell diagram)

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진동을 분석하는 여러 가지 형태의 그래프 중에서 스펙트럼과 시간파형은 2개의 축(시간과 진폭 또는 주파수와 진폭)에서 표기되는 반면, 여기에 3축이 추가로 표현되는 공간그래프로는 ‘Nyquist, Orbit, Waterfall, 그리고 Campbell선도가 있다.

그런데 orbit은 두 개의 센서를 이용한 궤적을 표현하고 Nyquist는 실수와 허수영역에 대한 공진영역의 표기이므로 정확히 말하면 3번째 축이 있는 것은 아니며 공간에서 크기를 표현한 것이라고 할 수 있다. 그래서 진정한 3축을 표현한 Campbell선도는 RPM, Hz, order그리고 고유주파수와 진폭의 크기의 관계에 대한 대표적인 공간적 order연관 진폭 표현법이라고 할 수 있다.

캠벨선도를 통한 order분석

캠벨선도는 천천히 점차 증속되는 대형 회전기계의 회전동력학적 분석....

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캠벨선도(Campbell diagram)

 캠벨선도(Campbell diagram)

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진동을 분석하는 여러 가지 형태의 그래프 중에서 스펙트럼과 시간파형은 2개의 축(시간과 진폭 또는 주파수와 진폭)에서 표기되는 반면, 여기에 3축이 추가로 표현되는 공간그래프로는 ‘Nyquist, Orbit, Waterfall, 그리고 Campbell선도가 있다. 그런데 orbit은 두 개의 센서를 이용한 궤적을 표현하는 Nyquist는 실수와 허수영역에 대한 공진영역의 표기이므로 정확히 말하면 3번째 축이 있는 것은 아니며 공간에서 크기를 표현한 것이라고 할 수 있다. 그래서 진정한 3축을 표현한 Campbell선도는 RPM, Hz, order그리고 고유주파수와 진폭의 크기의 관계에 대한 대표적인 공간적 order연관 진폭 표현법이라고 할 수 있다. 

 

캠벨선도를 통한 order분석

캠벨선도는 천천히 점차 증속되는 대형 회전기계의 회전동력학적 분석(Rotor dynamics)에 많이 활용되는 그래프로 X, Y축 중 하나는 회전속도(speed, RPM), 또 하나는 주파수(Hz)로 구성되어 있으며 제 3의 축으로 회전수 기준대비 Order(1X, 2X, 3X, …)의 사선을 그리되 진폭의 크기를 동그라미의 지름, 색의 표시, 피크 등의 크기로 표현한 그래프를 말한다.

이 캠벨선도의 그림형상은 그 공간적 표현이 Waterfall, Cascade와 유사하나 Order의 선도와 진폭의 크기가 도형, 색 등으로 표기되었다는 특이성이 있다. 즉, 회전수 RPM이 증가할 때 진폭이 커지는 주파수대역과 회전Order와의 연관성(위험속도, Critical speed), 그리고 회전속도가 올라갈 때 축의 고유주파수도 상승하는 대형 Rotor의 Mode선도를 같이 검토할 수 있는 특장점이 있다는 것이다.

만약, 특정 Order에 동그라미 크기가 커지는 주파수 대역이 있다면 그 구역이 바로 위험속도일 가능성이 있는 것이다. 주로 회전성분이 전체 진동량을 좌우하는 터빈 및 대형 회전기계의 회전체 동력학에서 아주 유용하게 사용할 수 있고 설비진단분야에서는 이를 아주 잘 설명할 수 있는 자료로 사용된다 또한 Waterfall이 화면이 복잡하여 분석하기 힘든 경우에 진폭증가 또는 감소영역을 확연하게 구분할 수 있으며 고유mode선도와 일치하는 구간, 고유mode가 변동되는 상태를 잘 파악할 수 있도록 한다. 다음은 캠벨선도를 읽는 규칙을 정리하였다.

 

-원의 지름이 크면 진폭이 큰 것이다.

-일정 주파수에 원이 나열되었다면 그 구역은 고유주파수(고유모드)일 가능성이 크다.

-일정 주파수와 Order사선의 중복되는 지점에 원이 더 커진다면 위험속도이다.

-일정 RPM에 원이 나열되었다면 구조공진으로 볼 수 있다.

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키워드	orbit, spectrum, Campbell, 공간분석, 진동분석, 캠벨선도,order분석

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