振動解析におけるブレード通過周波数（BPF）

定義: ブレードパス周波数とは何ですか?

ブレードパス周波数（BPF） ファン、ポンプ、ブロワー、コンプレッサーといった空力・流体機械の振動特性に見られる顕著な周波数成分です。これは、インペラの回転ブレードまたはベーンが、遮断ベーン、ディフューザー、センサー位置などの静止点を通過する速度を表します。この相互作用により、ブレード通過ごとに明確な圧力脈動が生じ、予測可能な周波数の振動信号が生成されます。

ブレードパス周波数の計算方法

BPF は計算が簡単で、機械の回転速度とインペラまたはローターのブレードの数の関数です。

式は次のとおりです。

BPF = ブレード数 × 回転速度

たとえば、7 枚のブレードが 1,800 RPM で回転するファンの BPF は次のようになります。

BPF = 7 ブレード × 1,800 RPM = 12,600 CPM (1 分あたりのサイクル数)

これをヘルツ (Hz) に変換するには、60 で割るだけです。

BPF = 12,600 CPM / 60 = 210 Hz

機械診断において BPF が重要な理由は何ですか?

ブレード通過周波数における振動は、ブレードで空気や流体を動かすあらゆる機械において正常かつ予想される特性です。しかし、この周波数における振動の*振幅*は、機械の機械的および空力的状態を示す重要な指標です。BPF振幅の大幅な増加、またはその高調波の出現は、多くの場合、問題の発生を示唆します。

BPF振幅が高い場合によく見られる問題

1xBPF またはその倍数 (2xBPF、3xBPF など) での振動の増加は、さまざまな問題の症状である可能性があります。

• 空気力学的または油圧的な問題: 機械の入口または出口における不均一な流れや乱流が主な原因です。これは、詰まり、不適切なダクト、または機械を最高効率点（BEP）から離れた場所で運転していることが原因である可能性があります。
• ローターまたはインペラーのアンバランス: アンバランスは主に 1 倍の回転速度で現れますが、質量の不均一な分布によってもブレードの負荷が不均一になり、BPF が増加する可能性があります。
• 刃の損傷または摩耗: ブレードが割れたり、曲がったり、欠けたり、侵食されたりすると、均一な圧力脈動が乱され、BPF の振動が大幅に増加します。
• 不適切なクリアランス: ハウジング内のローターの偏心位置、またはブレードの先端とケーシング間のクリアランスが正しくない場合、ブレードが最も狭いポイントを通過するときに大きな圧力脈動が発生する可能性があります。
• 構造共鳴： BPF またはその高調波の 1 つが機械の構造、配管、または基礎の固有振動数を励起すると、振動が大幅に増幅されます。

ブレード通過周波数の高調波（2xBPF、3xBPF）

BPFに強い高調波が存在する場合、多くの場合、流体の流れにおいてより深刻な問題、またはより明確で鋭い脈動が発生していることを示します。例えば、ブレードが大きく曲がっていたり、インペラ付近に大きな障害物があったりすると、より鋭く、正弦波状ではない圧力脈動が発生し、FFTスペクトルでは複数の高調波として現れます。

分析手法

BPF 関連の問題の診断には次の作業が含まれます。

1. BPFの計算: まず、既知のブレード数と速度に基づいて理論上の BPF を決定します。
2. スペクトル分析: FFT スペクトルを調べて、1xBPF とその高調波のピークを特定します。
3. トレンド: 現在のBPF振幅を過去のデータと比較してください。急激な増加または緩やかな増加は、明らかに劣化の兆候です。
4. フェーズ分析: デュアル チャネル アナライザーを使用すると、位相の読み取りによって、問題がローターの動きに関連しているのか、構造上の問題に関連しているのかを判断するのに役立ちます。

ブレードパス頻度を監視することで、保守チームは重要な回転機器の状態に関する貴重な情報を取得し、潜在的な障害を発生前に特定することができます。

← メインインデックスに戻る