Frekvence průchodu lopatky (BPF) ve vibrační analýze

Definice: Co je frekvence průchodu lopatky?

Frekvence průchodu lopatky (BPF) je významná frekvenční složka nacházející se ve vibračním podpisu aerodynamických a hydrodynamických strojů, jako jsou ventilátory, čerpadla, dmychadla a kompresory. Představuje rychlost, s jakou rotující lopatky nebo lopatky oběžného kola procházejí stacionárním bodem, jako je například uzavírací lopatka, difuzor nebo místo senzoru. Tato interakce vytváří zřetelné tlakové pulzace pro každý průchod lopatky, což má za následek vibrační signál s předvídatelnou frekvencí.

Jak vypočítat frekvenci průchodu lopatky

BPF se snadno vypočítává a je funkcí otáček stroje a počtu lopatek na jeho oběžném kole nebo rotoru.

Vzorec je:

BPF = Počet lopatek × Rychlost otáčení

Například ventilátor se 7 lopatkami otáčejícími se rychlostí 1 800 ot./min by měl BPF:

BPF = 7 lopatek × 1 800 ot./min = 12 600 cyklů za minutu

Chcete-li to převést na hertzy (Hz), jednoduše to vydělte číslem 60:

BPF = 12 600 CPM / 60 = 210 Hz

Proč je BPF důležitý v diagnostice strojů?

Vibrace na frekvenci průchodu lopatek jsou normální a očekávanou charakteristikou jakéhokoli stroje, který pohybuje vzduchem nebo kapalinou pomocí lopatek. *Amplituda* vibrací na této frekvenci je však kritickým ukazatelem mechanického a aerodynamického stavu stroje. Významný nárůst amplitudy BPF nebo výskyt jejích harmonických složek často poukazuje na vznikající problémy.

Běžné problémy indikované vysokou amplitudou BPF

Zvýšené vibrace při 1xBPF nebo jeho násobcích (2xBPF, 3xBPF atd.) mohou být příznakem různých problémů:

• Aerodynamické nebo hydraulické problémy: Nerovnoměrné nebo turbulentní proudění na vstupu nebo výstupu ze stroje je primární příčinou. Může to být způsobeno ucpáním, nesprávným potrubím nebo provozem stroje daleko od bodu jeho nejlepší účinnosti (BEP).
• Nevyváženost rotoru nebo oběžného kola: I když se nevyváženost projevuje především při 1x rychlosti otáčení, nerovnoměrné rozložení hmotnosti může také vést k nerovnoměrnému zatížení lopatek a zvýšenému BPF.
• Poškození nebo opotřebení čepele: Prasklá, ohnutá, odštípnutá nebo erodovaná čepel naruší rovnoměrné pulzace tlaku, což způsobí výrazné zvýšení vibrací BPF.
• Nesprávné mezery: Excentrická poloha rotoru v jeho pouzdře nebo nesprávná vůle mezi špičkami lopatek a pouzdrem může způsobit velké tlakové pulzace, když lopatky procházejí nejtěsnějším bodem.
• Strukturní rezonance: Pokud BPF nebo jedna z jeho harmonických vybuzuje vlastní frekvenci konstrukce, potrubí nebo základů stroje, vibrace budou silně zesíleny.

Harmonické frekvence průchodu lopatky (2xBPF, 3xBPF)

Přítomnost silných harmonických v BPF často naznačuje závažnější problém nebo výraznější a ostré pulzace v proudění kapaliny. Například silně ohnutá lopatka nebo významná překážka v blízkosti oběžného kola může vytvořit ostřejší, méně sinusový tlakový puls, který se ve spektru FFT projeví jako více harmonických.

Analytické techniky

Diagnostika problémů souvisejících s BPF zahrnuje:

1. Výpočet BPF: Nejprve určete teoretický BPF na základě známého počtu lopatek a rychlosti.
2. Spektrální analýza: Prozkoumejte spektrum FFT a identifikujte vrcholy na 1xBPF a jeho harmonické.
3. Trendy: Porovnejte aktuální amplitudu BPF s historickými daty. Náhlý nebo postupný nárůst je jasným znakem zhoršení.
4. Fázová analýza: Pomocí dvoukanálového analyzátoru mohou fázové odečty pomoci určit, zda problém souvisí s pohybem rotoru nebo se strukturálním problémem.

Monitorováním frekvence průchodů lopatek mohou týmy údržby získat cenné informace o stavu svých kritických rotačních zařízení a identifikovat potenciální poruchy dříve, než k nim dojde.

← Zpět na hlavní index