Apa itu Resonansi Blade? Getaran Kipas dan Turbin • Penyeimbang portabel, penganalisis getaran "Balanset" untuk penghancur penyeimbang dinamis, kipas, mulcher, auger pada mesin pemanen, poros, sentrifus, turbin, dan banyak rotor lainnya. Apa itu Resonansi Blade? Getaran Kipas dan Turbin • Penyeimbang portabel, penganalisis getaran "Balanset" untuk penghancur penyeimbang dinamis, kipas, mulcher, auger pada mesin pemanen, poros, sentrifus, turbin, dan banyak rotor lainnya.

Apa itu Resonansi Bilah? Getaran Kipas dan Turbin

Diterbitkan oleh admin pada

Memahami Resonansi Bilah

Definisi: Apa itu Blade Resonance?

Resonansi bilah adalah sebuah resonansi kondisi dimana bilah atau baling-baling pada kipas, kompresor, turbin, atau pompa bergetar pada salah satu kecepatannya frekuensi alami sebagai respons terhadap eksitasi dari gaya aerodinamis, getaran mekanis, atau efek elektromagnetik. Ketika frekuensi eksitasi sesuai dengan frekuensi alami bilah, bilah mengalami osilasi yang sangat kuat, menciptakan tegangan bolak-balik tinggi yang dapat menyebabkan siklus tinggi. kelelahan retakan dan akhirnya kerusakan bilah.

Resonansi bilah sangat berbahaya karena getaran bilah individual mungkin tidak terdeteksi melalui pengukuran getaran rumah bantalan standar, padahal bilah itu sendiri mengalami tingkat tegangan yang merusak. Hal ini merupakan pertimbangan desain yang krusial dalam turbomachinery dan dapat terjadi pada kipas industri jika kondisi operasi berubah dari tujuan desain.

Frekuensi Alami Blade

Mode Fundamental

Setiap bilah memiliki beberapa mode getaran:

Mode Pembengkokan Pertama

  • Pembengkokan kantilever sederhana (perpindahan ujung bilah)
  • Frekuensi alami terendah
  • Paling mudah bersemangat
  • Rentang tipikal: 100-2000 Hz tergantung pada ukuran dan kekakuan bilah

Mode Pembengkokan Kedua

  • Pembengkokan kurva S dengan titik simpul
  • Frekuensi yang lebih tinggi (biasanya 3-5× mode pertama)
  • Kurang umum bersemangat tetapi mungkin

Mode Torsi

  • Pisau berputar pada porosnya
  • Frekuensi tergantung pada geometri bilah dan pemasangan
  • Dapat dipicu oleh gaya aerodinamis yang tidak stabil

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Frekuensi Alami Sudu

  • Panjang Bilah: Bilah yang lebih panjang memiliki frekuensi yang lebih rendah
  • Ketebalan: Pisau yang lebih tebal, lebih kaku, frekuensi lebih tinggi
  • Bahan: Kekakuan dan kepadatan mempengaruhi frekuensi
  • Pemasangan: Kekakuan ikatan mempengaruhi kondisi batas
  • Pengakuan Sentrifugal: Pada kecepatan tinggi, gaya sentrifugal meningkatkan kekakuan yang tampak

Sumber Eksitasi

Eksitasi Aerodinamis

Gangguan Hulu

  • Mendukung penyangga atau bilah pemandu di hulu yang menciptakan bangun
  • Jumlah gangguan × kecepatan rotor = frekuensi eksitasi
  • Jika cocok dengan frekuensi bilah → resonansi

Turbulensi Aliran

  • Aliran tidak stabil yang menciptakan eksitasi acak
  • Dapat membangkitkan mode bilah jika energi pada frekuensi yang tepat
  • Umum dalam operasi off-design

Resonansi Akustik

  • Gelombang berdiri di saluran udara
  • Pulsasi tekanan akustik menggairahkan bilah
  • Kopling antara mode akustik dan struktural

Eksitasi Mekanis

  • Rotor ketidakseimbangan menciptakan getaran 1× yang ditransmisikan ke bilah
  • Ketidakselarasan menciptakan eksitasi 2×
  • Cacat bantalan yang mentransmisikan getaran frekuensi tinggi
  • Getaran pondasi atau casing yang terhubung ke bilah

Eksitasi Elektromagnetik (Kipas Berpenggerak Motor)

  • Frekuensi saluran 2× dari motor
  • Frekuensi melewati tiang
  • Jika frekuensi ini mendekati frekuensi alami bilah → resonansi mungkin terjadi

Gejala dan Deteksi

Karakteristik Getaran

  • Komponen Frekuensi Tinggi: Pada frekuensi alami bilah (seringkali 200-2000 Hz)
  • Tergantung Kecepatan: Hanya muncul pada kecepatan operasi tertentu
  • Mungkin Tidak Parah: Pada pengukuran bantalan (getaran bilah terlokalisasi)
  • Arah: Mungkin lebih kuat dalam arah pengukuran tertentu

Indikator Akustik

  • Suara bernada tinggi atau siulan pada frekuensi resonansi
  • Kebisingan nada yang berbeda dari operasi normal
  • Hanya hadir pada kecepatan atau kondisi aliran tertentu
  • Kenyaringan bisa terasa parah bahkan dengan getaran sedang

Bukti Fisik

  • Gerakan Bilah yang Terlihat: Getaran atau getaran bilah individual
  • Retakan Kelelahan: Retakan pada akar bilah atau titik tegangan
  • Kekhawatiran: Tanda keausan pada pemasangan bilah yang menunjukkan gerakan
  • Pisau Patah: Hasil akhir jika resonansi tidak dikoreksi

Tantangan Deteksi

Mengapa Resonansi Bilah Sulit Dideteksi

  • Gerakan bilah tidak terhubung kuat dengan rumah bantalan
  • Akselerometer standar pada bantalan mungkin tidak mendeteksi getaran bilah
  • Dilokalisasi ke bilah masing-masing
  • Mungkin memerlukan teknik pengukuran khusus

Metode Deteksi Lanjutan

  • Waktu Ujung Bilah: Pengukuran non-kontak pada setiap lintasan bilah
  • Pengukur Regangan: Dipasang pada bilah untuk mengukur tegangan (memerlukan telemetri)
  • Vibrometri Laser: Pengukuran optik non-kontak terhadap gerakan bilah
  • Pemantauan Akustik: Mikrofon atau akselerometer pada casing dekat bilah

Konsekuensi Resonansi Bilah

Kelelahan Siklus Tinggi

  • Tegangan bolak-balik pada akar bilah
  • Jutaan siklus dalam jam atau hari
  • Retakan kelelahan dimulai dan menyebar
  • Dapat menyebabkan kegagalan bilah secara tiba-tiba tanpa peringatan

Pembebasan Pedang

  • Pemisahan bilah secara menyeluruh akibat kegagalan kelelahan
  • Ketidakseimbangan parah akibat kehilangan massa
  • Bahaya proyektil (pecahan bilah)
  • Kerusakan sekunder yang luas pada peralatan
  • Risiko keselamatan bagi personel

Pencegahan dan Mitigasi

Tahap Desain

  • Analisis Diagram Campbell: Memprediksi interferensi antara frekuensi blade dan eksitasi
  • Pemisahan yang Memadai: Pastikan frekuensi alami bilah tidak sesuai dengan sumber eksitasi
  • Penyetelan Bilah: Sesuaikan kekakuan bilah untuk menggeser frekuensi alami
  • Pembasahan: Fitur peredam yang dirancang (peredam gesekan, pelapis)

Solusi Operasional

  • Perubahan Kecepatan: Beroperasi pada kecepatan menghindari resonansi
  • Kontrol Aliran: Sesuaikan titik operasi untuk mengurangi eksitasi
  • Hindari Kecepatan Terlarang: Tetapkan rentang kecepatan yang harus dihindari jika resonansi teridentifikasi

Solusi Modifikasi

  • Pengakuan Bilah: Tambahkan material, tulang rusuk, atau ikatan di antara bilah
  • Ubah Jumlah Bilah: Mengubah frekuensi bilah dan pola eksitasi
  • Perawatan Peredam: Terapkan peredaman lapisan terbatas pada bilah
  • Hapus Sumber Eksitasi: Memodifikasi gangguan aliran hulu

Contoh Industri

Kipas Angin Induksi (Pembangkit Listrik)

  • Kipas besar (diameter 10-20 kaki) dengan bilah panjang
  • Frekuensi alami bilah 50-200 Hz
  • Dapat mencocokkan frekuensi elektromagnetik blade atau motor
  • Telah menyebabkan kegagalan bilah yang dahsyat secara historis

Turbin Gas

  • Kompresor dan bilah turbin berkecepatan tinggi
  • Frekuensi bilah 500-5000 Hz
  • Analisis yang canggih diperlukan selama desain
  • Pemantauan waktu ujung bilah dalam aplikasi kritis

Kipas HVAC

  • Biasanya kurang kritis karena kecepatan dan tekanan yang lebih rendah
  • Resonansi dapat menyebabkan masalah kebisingan
  • Biasanya diperbaiki melalui perubahan kecepatan atau pengerasan bilah

Resonansi bilah merupakan fenomena getaran khusus yang membutuhkan pemahaman tentang dinamika struktur dan interaksi fluida-struktur. Meskipun berpotensi menimbulkan bencana, resonansi bilah dapat dicegah melalui analisis desain yang tepat, dihindari melalui pembatasan operasional, atau dimitigasi melalui modifikasi struktural, sehingga memastikan pengoperasian mesin berbilah yang aman dan andal.

← Kembali ke Indeks Utama

Kategori:
WhatsApp