振動解析におけるブレード通過周波数（BPF）
ブレードパス周波数（BPF） は、以下のような空力および流体力学機械の振動特性に見られる顕著な周波数成分である ファン, パンプス、送風機、およびコンプレッサー。これは、インペラの回転するブレードやベーンが、カットオフ（またはカットウォーター）ベーン、ディフューザー、あるいはセンサーの位置といった固定点を通過する速度を表します。ブレードが通過するたびに個別の圧力脈動が発生し、それらの脈動の合計によって、明確で予測可能な振動ピークが生じます。このピークは、解析担当者が事前に計算し、経時的な変化を観察することができます。BPFは直接 運転速度 およびブレードの数という点では、これは 振動スペクトル あらゆる刃物付き機械の。
1. 定義：ブレード通過周波数とは何か？
BPFは、機械的な欠陥ではなく、本質的に空力学的または流体力学的な相互作用によって生じます。各ブレードが静止した障害物（多くの場合、ポンプの渦巻き形カットウォーターやファンのハウジングの舌状部）を通り過ぎる際、流体を一時的に圧縮してから解放し、ケーシングや周囲の構造物に圧力パルスを伝えます。 この現象がすべての羽根、すべての回転ごとに繰り返される結果、羽根の数と回転速度によってのみ決定される周波数の定常的な音が発生する。これが、ポンプにおいてBPFが「ベーンパス周波数」と呼ばれることがある理由である。羽根を持つ要素がファンのローターであれ、ポンプのインペラであれ、その物理的原理は同一だからだ。これは 空力力 そして 水力 通常運転中に機械を駆動させるもの。
2. ブレード通過周波数の計算方法
BPFの計算は簡単で、単に機械の回転数とインペラの羽根の枚数を掛け合わせるだけです：
BPF = ブレード数 × 回転速度
例えば、7枚の羽根を持ち、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枚 × 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で割ります：
BPF = 12,600 CPM ÷ 60 = 210 Hz
覚えておくべき重要な点があります。ブレードの数と固定障害物の数が共通の約数を持つ場合、実効脈動パターンが変化します。そのため、一部の設計では、BPFを明確で孤立したピークに保つために、単一のカットウォーターに対して意図的に素数の枚数のベーンを採用しています。もし、ルート上のすべての機械について手計算をするのが面倒であれば、当社の無料 ブレードパス周波数計算機 ブレード数と回転数を直接BPFに変換し、その 高調波周波数計算機 走行速度の指示を整理して表示するため、BPFとその 倍音 他のコンポーネントに対して配置されます。
3. 機械診断においてBPFが重要な理由は何か？
ブレード通過周波数における振動は、ブレードを用いて空気や流体を移動させるあらゆる機械において、正常かつ予想される特性であり、それ自体に不具合があるわけではありません。診断上重要なのは、 振幅 その周波数において、これは機械の機械的および空力的な状態を示す重要な指標となります。BPF振幅の著しい上昇、あるいは強い高調波の突然の出現は、故障に至るずっと前に、問題が発生しつつあることを示唆することがよくあります。そのため、BPF振幅は定期点検において最も重要な指標の一つとなっています。 トレンド で 状態監視 プログラムだ。.
4. BPF振幅が大きい場合に示唆される一般的な問題
1×BPFまたはその倍数（2×BPF、3×BPFなど）での振動の増加は、いくつかの異なる問題の兆候である可能性があります：
- 空力または油圧に関する問題： 吸込口や吐出口での流れの乱れや渦は、閉塞、配管の不備、あるいは機械を最適効率点（BEP）から大きく外れた状態で運転することなどが主な原因となります。ポンプの場合、これは キャビテーション または 再循環 動作点が大きくずれたとき。
- ローターまたはインペラの不均衡： とはいえ アンバランス 主に1倍の走行速度で現れるが、質量分布が不均一な場合もブレードへの荷重が不均一になり、BPFを上昇させる。
- ブレードの損傷または摩耗： 刃にひび割れ、曲がり、欠け、または摩耗があると、均一な圧力脈動が乱され、BPF振動が著しく増加します。これは、 インペラの欠陥.
- 不適切なクリアランス： ハウジング内でのローター位置のずれ、あるいはブレード先端とケーシング間のクリアランスが不適切な場合、ブレードが最も狭い箇所を通過する際に大きな圧力脈動が発生します。これは密接に関連しており、 偏心 ローターハウジングの形状において。
- 構造共鳴： もしBPFまたはその高調波のいずれかが 固有振動数 機械本体、配管、または基礎において、振動は以下を通じて劇的に増幅される 構造共鳴.
5. ブレード通過周波数の高調波（2×BPF、3×BPF）
BPF高調波が強く現れる場合は、通常、より深刻な問題があるか、あるいは流体中の圧力パルスがより鋭く、正弦波から外れていることを示しています。 ブレードが著しく曲がっていたり、インペラ付近に大きな障害物があったりすると、純粋な正弦波とは異なるパルスが発生します。周波数領域では、これはノイズよりも高い位置に複数の高調波が現れることとして表れます。したがって、1×BPF、2×BPF、3×BPFの相対的な振幅を分析することで、根本的な乱れがどれほど「ピークが鋭い」状態にあるか、またその深刻度を把握することができます。
6. 分析手法
BPFに関連する問題の診断は、明確な手順に従って行われます：
- BPFを計算する： まず、既知のブレード数と回転数から理論値を算出しておき、どこを調べればよいかを正確に把握しておきましょう。
- スペクトル分析： を検証する。 FFT スペクトルを用いて、1×BPFおよびその高調波におけるピークを特定し、それらが広帯域ノイズフロアに対してどの程度際立っているかを評価する。
- トレンド: 現在のBPF振幅を過去のデータと比較する ベースライン データ；急激な上昇や緩やかな上昇は、状況が悪化していることを示す明らかな兆候である。
- 位相分析: デュアルチャンネルアナライザを使用して、 段階 測定値は、ローターの動きに起因する問題と構造に起因する問題を区別するのに役立つ。
その最後のステップこそ、真の2チャンネル計測器が現場で真価を発揮する場面です。次のようなポータブルなアナライザ兼バランサは、 バランセット-1A 動作速度で2つのチャンネルにおいて振幅と位相を同時に計測し、エンジニアがBPF付近で観測されるピークの上昇が、真に空力的なものなのか、それとも実際には1× アンバランス 次のように修正できます バランシング ローターを所定の位置に設置します。ブレード通過頻度を体系的に監視することで、保守チームは重要な回転機器の状態に関する貴重な知見を得ることができ、故障が発生するかなり前にその兆候を特定することが可能になります。
