فرکانس عبور تیغه (BPF) در تحلیل ارتعاشات

تعریف: فرکانس عبور تیغه چیست؟

فرکانس عبور تیغه (BPF) یک مولفه فرکانسی برجسته است که در امضای ارتعاش ماشین‌های آیرودینامیکی و هیدرودینامیکی مانند فن‌ها، پمپ‌ها، دمنده‌ها و کمپرسورها یافت می‌شود. این مولفه نشان‌دهنده نرخی است که پره‌های چرخان یا پره‌های یک پروانه از یک نقطه ثابت، مانند یک پره قطع کننده، دیفیوزر یا محل حسگر، عبور می‌کنند. این تعامل، یک ضربان فشار متمایز برای هر مسیر پره ایجاد می‌کند و در نتیجه یک سیگنال ارتعاشی با فرکانس قابل پیش‌بینی ایجاد می‌شود.

نحوه محاسبه فرکانس عبور تیغه

محاسبه BPF ساده است و تابعی از سرعت چرخش دستگاه و تعداد پره‌های روی پروانه یا روتور آن است.

فرمول این است:

BPF = تعداد پره‌ها × سرعت دورانی

برای مثال، یک فن با ۷ پره که با سرعت ۱۸۰۰ دور در دقیقه می‌چرخد، BPF برابر با:

BPF = 7 پره × 1800 دور در دقیقه = 12600 CPM (چرخه در دقیقه)

برای تبدیل این به هرتز (Hz)، کافیست آن را بر ۶۰ تقسیم کنید:

BPF = 12600 CPM / 60 = 210 هرتز

چرا BPF در تشخیص ماشین مهم است؟

ارتعاش در فرکانس عبور پره، یک ویژگی طبیعی و مورد انتظار هر دستگاهی است که هوا یا سیال را با پره‌ها جابجا می‌کند. با این حال، *دامنه* ارتعاش در این فرکانس، شاخص مهمی از وضعیت مکانیکی و آیرودینامیکی دستگاه است. افزایش قابل توجه در دامنه BPF یا ظهور هارمونیک‌های آن، اغلب به مشکلات در حال توسعه اشاره دارد.

مشکلات رایج ناشی از دامنه بالای BPF

لرزش بالا در ۱xBPF یا مضرب‌های آن (۲xBPF، ۳xBPF و غیره) می‌تواند نشانه‌ای از مشکلات مختلف باشد:

• مشکلات آیرودینامیکی یا هیدرولیکی: جریان ناهموار یا آشفته در ورودی یا خروجی دستگاه، دلیل اصلی است. این می‌تواند به دلیل انسداد، کانال‌کشی نامناسب یا کارکرد دستگاه دور از نقطه بهترین راندمان (BEP) باشد.
• عدم تعادل روتور یا پروانه: اگرچه عدم تعادل در درجه اول با سرعت چرخشی ۱ برابر خود را نشان می‌دهد، توزیع جرم غیر یکنواخت نیز می‌تواند منجر به بارگذاری ناهموار تیغه و افزایش BPF شود.
• آسیب یا فرسودگی تیغه: تیغه ترک خورده، خم شده، لب پریده یا فرسایش یافته، ضربان‌های فشار یکنواخت را مختل می‌کند و باعث افزایش قابل توجه ارتعاش BPF می‌شود.
• فواصل نامناسب: موقعیت خارج از مرکز روتور در محفظه آن، یا فاصله نادرست بین نوک تیغه‌ها و محفظه، می‌تواند باعث ایجاد نوسانات فشار زیاد هنگام عبور تیغه‌ها از تنگ‌ترین نقطه شود.
• Structural Resonance: اگر BPF یا یکی از هارمونیک‌های آن، فرکانس طبیعی سازه، لوله‌کشی یا فونداسیون ماشین را تحریک کند، ارتعاش به شدت تقویت خواهد شد.

هارمونیک‌های فرکانس عبور پره (۲xBPF، ۳xBPF)

وجود هارمونیک‌های قوی BPF اغلب نشان‌دهنده‌ی یک مشکل شدیدتر یا یک ضربان تیز و متمایزتر در جریان سیال است. به عنوان مثال، یک تیغه به شدت خمیده یا یک مانع قابل توجه نزدیک به پروانه می‌تواند یک پالس فشار تیزتر و با سینوسی کمتر ایجاد کند که به صورت هارمونیک‌های متعدد در طیف FFT ظاهر می‌شود.

تکنیک‌های تحلیل

تشخیص مشکلات مرتبط با BPF شامل موارد زیر است:

1. محاسبه BPF: ابتدا، BPF نظری را بر اساس تعداد و سرعت تیغه‌های معلوم تعیین کنید.
2. تحلیل طیف: طیف FFT را بررسی کنید تا پیک‌ها را در 1xBPF و هارمونیک‌های آن شناسایی کنید.
3. پرطرفدار: دامنه فعلی BPF را با داده‌های تاریخی مقایسه کنید. افزایش ناگهانی یا تدریجی، نشانه واضحی از وخامت اوضاع است.
4. تحلیل فازی: با استفاده از یک آنالایزر دو کاناله، خوانش فاز می‌تواند به تعیین اینکه آیا مشکل مربوط به حرکت روتور است یا یک مسئله ساختاری، کمک کند.

با نظارت بر فرکانس عبور تیغه، تیم‌های تعمیر و نگهداری می‌توانند بینش‌های ارزشمندی در مورد سلامت تجهیزات چرخشی حیاتی خود به دست آورند و خرابی‌های احتمالی را قبل از وقوع شناسایی کنند.

← بازگشت به فهرست اصلی