Terän läpivirtaustaajuus (BPF) värähtelyanalyysissä

Määritelmä: Mikä on terän läpivirtaustaajuus?

Terän läpivirtaustaajuus (BPF) on merkittävä taajuuskomponentti, jota esiintyy aerodynaamisten ja hydrodynaamisten koneiden, kuten tuulettimien, pumppujen, puhaltimien ja kompressorien, värähtelykäyrässä. Se edustaa nopeutta, jolla juoksupyörän pyörivät lavat tai siivet ohittavat kiinteän pisteen, kuten sulkusiiven, hajottimen tai anturin sijainnin. Tämä vuorovaikutus luo erillisen painepulssin jokaiselle lavan ohituskohdalle, mikä johtaa värähtelysignaaliin ennustettavalla taajuudella.

Terän läpivirtaustaajuuden laskeminen

BPF on helppo laskea, ja se on koneen pyörimisnopeuden ja sen juoksupyörän tai roottorin lapojen lukumäärän funktio.

Kaava on:

BPF = Terien lukumäärä × Pyörimisnopeus

Esimerkiksi tuulettimella, jossa on 7 lapaa ja joka pyörii nopeudella 1 800 rpm, BPF olisi:

BPF = 7 terää × 1 800 RPM = 12 600 CPM (sykliä minuutissa)

Muuntaaksesi tämän hertseiksi (Hz), jaa se yksinkertaisesti 60:llä:

BPF = 12 600 CPM / 60 = 210 Hz

Miksi BPF on tärkeä konediagnostiikassa?

Tärinä lavan ohitustaajuudella on normaali ja odotettu ominaisuus kaikissa koneissa, jotka liikuttavat ilmaa tai nestettä lapojen avulla. Tärinän *amplitudi* tällä taajuudella on kuitenkin kriittinen osoitin koneen mekaanisesta ja aerodynaamisesta kunnosta. Merkittävä BPF-amplitudin kasvu tai sen harmonisten yliaaltojen esiintyminen viittaa usein kehittyviin ongelmiin.

Yleisiä ongelmia, joita korkea BPF-amplitudi osoittaa

Kohonnut tärinä arvolla 1xBPF tai sen kerrannaisilla (2xBPF, 3xBPF jne.) voi olla oire useista ongelmista:

• Aerodynaamiset tai hydrauliset ongelmat: Epätasainen tai turbulentti virtaus koneen tulo- tai lähtöaukolla on ensisijainen syy. Tämä voi johtua tukoksista, virheellisestä kanavistosta tai koneen käyttämisestä kaukana sen parhaasta hyötysuhteesta (BEP).
• Roottorin tai juoksupyörän epätasapaino: Vaikka epätasapaino ilmenee ensisijaisesti 1x pyörimisnopeudella, epätasainen massan jakautuminen voi myös johtaa epätasaiseen lapojen kuormitukseen ja lisääntyneeseen BPF:ään.
• Terän vauriot tai kuluminen: Haljennut, taipunut, lohjennut tai syöpynyt terä häiritsee tasaisia painepulsseja, mikä aiheuttaa merkittävän BPF-värähtelyn lisääntymisen.
• Virheelliset välykset: Roottorin epäkeskinen asento kotelossaan tai väärä välys lapojen kärkien ja kotelon välillä voi aiheuttaa suuria painepulsseja, kun lapojen väistyminen tiukimman kohdan ohittaa.
• Rakenteellinen resonanssi: Jos BPF tai jokin sen harmonisista aalloista herättää koneen rakenteen, putkiston tai perustuksen luonnollisen taajuuden, värähtely voimistuu voimakkaasti.

Terän läpäisytaajuuden harmoniset yliaallot (2xBPF, 3xBPF)

Voimakkaiden BPF-harmonisten esiintyminen viittaa usein vakavampaan ongelmaan tai selkeämpään, terävämpään pulsaatioon nestevirtauksessa. Esimerkiksi voimakkaasti taipunut siipi tai merkittävä tukos lähellä juoksupyörää voi luoda terävämmän, vähemmän sinimuotoisen painepulssin, joka ilmenee useina harmonisina yliaalloina FFT-spektrissä.

Analyysitekniikat

BPF:ään liittyvien ongelmien diagnosointiin kuuluu:

1. BPF:n laskeminen: Määritä ensin teoreettinen BPF tunnetun terien lukumäärän ja nopeuden perusteella.
2. Spektrianalyysi: Tutki FFT-spektriä tunnistaaksesi piikit 1xBPF:llä ja sen harmoniset aallot.
3. Trendikäs: Vertaa nykyistä BPF-amplitudia historiallisiin tietoihin. Äkillinen tai asteittainen kasvu on selvä merkki heikkenemisestä.
4. Vaiheanalyysi: Kaksikanavaisen analysaattorin avulla vaihelukemat voivat auttaa määrittämään, liittyykö ongelma roottorin liikkeeseen vai rakenteelliseen ongelmaan.

Terän ylitystiheyden seurannalla huoltotiimit voivat saada arvokasta tietoa kriittisten pyörivien laitteidensa kunnosta ja tunnistaa mahdolliset viat ennen niiden ilmenemistä.

← Takaisin päähakemistoon