Fréquence de passage de la lame (BPF) dans l'analyse des vibrations

Définition : Qu'est-ce que la fréquence de passage de la lame ?

Fréquence de passage de la lame (BPF) Il s'agit d'une composante fréquentielle importante de la signature vibratoire des machines aérodynamiques et hydrodynamiques telles que les ventilateurs, les pompes, les soufflantes et les compresseurs. Elle représente la vitesse à laquelle les pales ou aubes rotatives d'une turbine franchissent un point fixe, tel qu'une aube de coupure, un diffuseur ou l'emplacement d'un capteur. Cette interaction crée une pulsation de pression distincte à chaque passage de pale, produisant un signal vibratoire à une fréquence prévisible.

Comment calculer la fréquence de passage des lames

Le BPF est simple à calculer et est une fonction de la vitesse de rotation de la machine et du nombre de pales de sa turbine ou de son rotor.

La formule est :

BPF = Nombre de pales × Vitesse de rotation

Par exemple, un ventilateur à 7 pales tournant à 1 800 tr/min aurait un BPF de :

BPF = 7 lames × 1 800 tr/min = 12 600 cycles par minute (CPM)

Pour convertir cela en Hertz (Hz), divisez simplement par 60 :

BPF = 12 600 CPM / 60 = 210 Hz

Pourquoi le BPF est-il important dans le diagnostic des machines ?

Les vibrations à la fréquence de passage des pales sont une caractéristique normale et attendue de toute machine déplaçant de l'air ou un fluide à l'aide de pales. Cependant, l'amplitude des vibrations à cette fréquence est un indicateur critique de l'état mécanique et aérodynamique de la machine. Une augmentation significative de l'amplitude de la fréquence de passage des pales, ou l'apparition de ses harmoniques, indique souvent l'apparition de problèmes.

Problèmes courants indiqués par une amplitude BPF élevée

Des vibrations élevées à 1xBPF ou ses multiples (2xBPF, 3xBPF, etc.) peuvent être le symptôme de divers problèmes :

• Problèmes aérodynamiques ou hydrauliques : Un écoulement irrégulier ou turbulent à l'entrée ou à la sortie de la machine est une cause principale. Cela peut être dû à des blocages, à une mauvaise installation des conduits ou à un fonctionnement de la machine loin de son point de rendement optimal (BEP).
• Déséquilibre du rotor ou de la turbine : Bien que le déséquilibre se manifeste principalement à une vitesse de rotation de 1x, une répartition de masse non uniforme peut également entraîner une charge inégale de la lame et une augmentation du BPF.
• Dommages ou usure de la lame : Une lame fissurée, pliée, ébréchée ou érodée perturbera les pulsations de pression uniformes, provoquant une augmentation significative des vibrations du BPF.
• Dégagements inappropriés : Une position excentrique du rotor dans son boîtier, ou un jeu incorrect entre les extrémités des pales et le boîtier, peut provoquer de fortes pulsations de pression lorsque les pales passent le point le plus serré.
• Résonance structurelle : Si le BPF ou l'une de ses harmoniques excite une fréquence naturelle de la structure, de la tuyauterie ou des fondations de la machine, la vibration sera fortement amplifiée.

Harmoniques de la fréquence de passage de la lame (2xBPF, 3xBPF)

La présence d'harmoniques fortes du BPF indique souvent un problème plus grave ou une pulsation plus marquée et plus prononcée dans l'écoulement du fluide. Par exemple, une aube fortement pliée ou une obstruction importante à proximité de la turbine peut créer une impulsion de pression plus prononcée et moins sinusoïdale, qui se manifestera par de multiples harmoniques dans le spectre FFT.

Techniques d'analyse

Le diagnostic des problèmes liés au BPF implique :

1. Calcul du BPF : Tout d’abord, déterminez le BPF théorique en fonction du nombre de lames et de la vitesse connus.
2. Analyse du spectre : Examinez le spectre FFT pour identifier les pics à 1xBPF et ses harmoniques.
3. Tendance: Comparez l'amplitude actuelle du BPF aux données historiques. Une augmentation soudaine ou progressive est un signe évident de détérioration.
4. Analyse de phase : À l’aide d’un analyseur à double canal, les lectures de phase peuvent aider à déterminer si le problème est lié au mouvement du rotor ou à un problème structurel.

En surveillant la fréquence de passage des lames, les équipes de maintenance peuvent obtenir des informations précieuses sur l'état de santé de leurs équipements rotatifs critiques et identifier les pannes potentielles avant qu'elles ne se produisent.

← Retour à l'index principal