Comprensione della frequenza di passaggio delle palette

Dispositivi

Equilibratore portatile e analizzatore di vibrazioni Balanset-1A

$2,358.31

Parti di ricambio

Sensore di vibrazioni

$107.47

Parti di ricambio

Sensore ottico (tachimetro laser)

$148.07

Dispositivi

Balanset-4

$8,123.32

Parti di ricambio

Standard magnetico Insize-60-kgf

$54.93

Parti di ricambio

Nastro riflettente

$11.94

Dispositivi

Bilanciatore dinamico "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definizione: Che cos'è la frequenza di passaggio delle palette?

Frequenza di passaggio delle palette (VPF, chiamata anche frequenza delle pale della girante o semplicemente passaggio delle pale) è la frequenza alla quale le pale (pale) di una girante di pompa rotante passano da un punto di riferimento stazionario come la chiocciola (lingua), le pale del diffusore o le caratteristiche della carcassa. Viene calcolata moltiplicando il numero di pale della girante per la frequenza di rotazione dell'albero (VPF = Numero di pale × RPM / 60). Questo è l'equivalente per la pompa di frequenza di passaggio della lama nei fan.

VPF è l'idraulico dominante vibrazione sorgente nelle pompe centrifughe, che in genere appare nell'intervallo 100-500 Hz per le pompe industriali. Monitoraggio dell'ampiezza VPF e della sua armoniche fornisce informazioni diagnostiche essenziali sulle condizioni della girante, sulle prestazioni idrauliche e sui problemi di spazio.

Calcolo e valori tipici

Formula

• VPF = Nv × N / 60
• Dove Nv = numero di pale della girante
• N = velocità dell'albero (RPM)
• Risultato in Hz

Esempi

Piccola pompa

• 5 palette a 3500 giri/min
• VPF = 5 × 3500 / 60 = 292 Hz

Pompa di processo di grandi dimensioni

• 7 palette a 1750 giri/min
• VPF = 7 × 1750 / 60 = 204 Hz

Pompa ad alta velocità

• 6 palette a 4200 giri/min
• VPF = 6 × 4200 / 60 = 420 Hz

Conteggio tipico delle palette

• Pompe centrifughe: 3-12 palette (5-7 più comuni)
• Piccole pompe: Meno palette (3-5)
• Grandi pompe: Più palette (7-12)
• Pompe ad alta prevalenza: Più palette per il trasferimento di energia

Meccanismo fisico

Pulsazioni di pressione

Il VPF deriva dalle variazioni della pressione idraulica:

1. Ogni pala della girante trasporta il fluido ad alta velocità
2. Quando la paletta passa attraverso il taglio dell'acqua della voluta, si crea un impulso di pressione
3. La differenza di pressione attraverso le palette cambia rapidamente
4. Crea un impulso di forza sulla girante e sulla carcassa
5. Con le palette Nv si verificano Nv impulsi per giro
6. Frequenza di pulsazione = velocità di passaggio delle palette = VPF

Al punto di progettazione (BEP)

• L'angolo di flusso corrisponde all'angolo delle palette
• Flusso regolare, turbolenza minima
• Ampiezza VPF moderata e stabile
• Distribuzione ottimale della pressione

Fuori dal punto di progettazione

• Angolo di flusso non corrispondente all'angolo delle palette
• Aumento della turbolenza e della separazione del flusso
• Pulsazioni di pressione più elevate
• Ampiezza VPF elevata
• Possibili componenti di frequenza aggiuntivi

Interpretazione diagnostica

Ampiezza VPF normale

• Pompa al punto di massima efficienza (BEP)
• Ampiezza VPF stabile nel tempo
• Tipicamente 10-30% di ampiezza di vibrazione 1×
• Spettro pulito con armoniche minime

Un VPF elevato indica

Funzionamento in modalità BEP

• Funzionamento a basso flusso (< 70% BEP) aumenta VPF
• Anche un flusso elevato (> 120% BEP) aumenta il VPF
• Funzionamento ottimale a 80-110% di BEP

Problemi di gioco tra girante e carcassa

• Gli anelli di usura usurati aumentano il gioco
• Spostamento della girante dovuto all'usura dei cuscinetti
• L'ampiezza del VPF aumenta con una clearance eccessiva
• Degrado delle prestazioni (ricircolo interno)

Danni alla girante

• Le palette rotte o incrinate creano asimmetria
• Ampiezza VPF con bande laterali a velocità ±1×
• Erosione o accumulo sulle palette
• Danni da oggetti estranei

Risonanza idraulica

• VPF adatta la risonanza acustica nelle tubazioni o negli involucri
• Amplificazione drammatica dell'ampiezza
• Può causare vibrazioni strutturali e rumore
• Potrebbe richiedere modifiche al sistema

Armoniche VPF

2×VPF e superiore

Le armoniche multiple indicano problemi:

• 2×VPF presenti: Spaziatura delle palette non uniforme, eccentricità della girante
• Armoniche multiple: Grave turbolenza idraulica, danni alle pale
• Ampiezze eccessive: Potenziale di guasti per fatica

Subarmoniche

• Componenti frazionari VPF (VPF/2, VPF/3)
• Indicare instabilità del flusso
• Stallo rotante o celle di separazione
• Comune a portate molto basse

Monitoraggio e tendenze

Stabilimento di base

• Registrare il VPF quando la pompa è nuova o appena revisionata
• Documento nel punto operativo di progettazione
• Stabilire un rapporto VPF/ampiezza 1× normale
• Imposta limiti di allarme (in genere 2-3 volte l'ampiezza VPF di base)

Parametri di tendenza

• Ampiezza VPF: Traccia nel tempo, l'aumento indica lo sviluppo del problema
• Rapporto VPF/1×: Dovrebbe rimanere relativamente costante
• Contenuto armonico: Aspetto o crescita di 2×VPF, 3×VPF
• Sviluppo della banda laterale: Emersione di bande laterali ±1× attorno al VPF

Correlazione delle condizioni operative

• Traccia VPF rispetto alla portata
• Identificare la zona operativa ottimale (VPF minimo)
• Rileva quando il punto operativo si è spostato
• Correlare con il degrado delle prestazioni

Azioni correttive

Per VPF elevato

Ottimizzazione del punto operativo

• Regolare il flusso per avvicinare la pompa al BEP
• Regolare lo scarico dell'acceleratore o la resistenza del sistema
• Verificare che le condizioni di aspirazione siano adeguate

Correzione meccanica

• Sostituire gli anelli di usura usurati (ripristinare i giochi)
• Sostituire la girante usurata o danneggiata
• Correggere i problemi dei cuscinetti consentendo lo spostamento della girante
• Verificare la corretta posizione della girante (assiale e radiale)

Miglioramenti idraulici

• Migliorare la progettazione delle tubazioni di ingresso (ridurre il pre-vortice, la turbolenza)
• Se necessario, installare raddrizzatori di flusso
• Verificare il margine NPSH adeguato
• Eliminare l'intrappolamento dell'aria

Relazione con altre frequenze

VPF contro BPF

• Termini spesso usati in modo intercambiabile per pompe e ventilatori
• VPF: Termine preferito per le pompe (palette in liquido)
• BPF: Termine preferito per ventilatori (pale in aria)
• Calcolo e approccio diagnostico identici

VPF vs. velocità di corsa

• VPF = Nv × (frequenza della velocità di marcia)
• VPF sempre con frequenza superiore a 1×
• Per girante a 7 pale, VPF = 7× frequenza della velocità di funzionamento

La frequenza di passaggio delle palette è la componente fondamentale delle vibrazioni idrauliche nelle pompe centrifughe. Comprendere il calcolo del VPF, riconoscere ampiezze normali ed elevate e correlare i modelli del VPF con le condizioni operative e le condizioni della pompa consente una diagnostica efficace della pompa e guida le decisioni sull'ottimizzazione del punto di funzionamento, il ripristino del gioco e la sostituzione della girante.

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