ベーン通過周波数とは？ポンプブレード診断• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用できます。 ベーン通過周波数とは？ポンプブレード診断• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用できます。

ベーン通過周波数とは？ポンプブレード診断

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ベーン通過周波数の理解

定義: ベーン通過周波数とは何ですか?

ベーン通過周波数 （VPF、インペラベーン周波数、または単にベーンパスとも呼ばれる）は、回転するポンプインペラのベーン（羽根）が、渦形カットウォーター（舌状部）、ディフューザベーン、ケーシングなどの静止した基準点を通過する周波数です。インペラベーンの数にシャフト回転周波数を乗じて算出されます（VPF = ベーン数 × 回転数 / 60）。これは、ポンプにおける次の式に相当します。 ブレード通過頻度 ファンの中で。.

VPFは主要な油圧システムである 振動 遠心ポンプの周波数源で、工業用ポンプでは通常100～500Hzの範囲で現れる。VPF振幅とその 倍音 インペラの状態、油圧性能、クリアランスの問題に関する重要な診断情報を提供します。.

計算と標準値

式

  • VPF = Nv × N / 60
  • ここで、Nv = インペラの羽根の数
  • N = シャフト速度（RPM）
  • 結果（Hz）

例

小型ポンプ

  • 3500 RPMで5枚のベーン
  • VPF = 5 × 3500 / 60 = 292 Hz

大型プロセスポンプ

  • 1750 RPMで7枚のベーン
  • VPF = 7 × 1750 / 60 = 204 Hz

高速ポンプ

  • 4200 RPMで6枚のベーン
  • VPF = 6 × 4200 / 60 = 420 Hz

典型的なベーンカウント

  • 遠心ポンプ: 3～12枚の羽根（最も一般的なのは5～7枚）
  • 小型ポンプ: 羽根が少ない（3～5枚）
  • 大型ポンプ: 羽根の数を増やす（7～12）
  • 高揚程ポンプ: エネルギー伝達のためのベーンの増加

物理的メカニズム

圧力脈動

VPF は油圧の変動によって発生します。

  1. 各インペラの羽根は高速で流体を運ぶ
  2. ベーンが渦巻状のカットウォーターを通過すると、圧力脈動が発生し、
  3. ベーン前後の圧力差が急激に変化する
  4. インペラとケーシングに力パルスを発生させる
  5. Nvベーンでは、1回転あたりNvパルスが発生します。
  6. 脈動周波数 = ベーン通過率 = VPF

デザインポイント（BEP）

  • 流れ角はベーン角と一致する
  • スムーズな流れ、最小限の乱流
  • VPF振幅は中程度で安定している
  • 最適な圧力分布

設計点外

  • 流れ角度がベーン角度と一致しない
  • 乱流と流れの分離の増加
  • より高い圧力脈動
  • VPF振幅の上昇
  • 追加の周波数成分の可能性

診断解釈

通常のVPF振幅

  • 最高効率点（BEP）のポンプ
  • VPF振幅は時間の経過とともに安定する
  • 通常10-30%の1倍の振動振幅
  • 最小限の高調波でクリーンなスペクトル

VPFの上昇は

BEPで動作

  • 低流量運転（< 70% BEP)はVPFを増加させる
  • 高流量（> 120% BEP）もVPFを上昇させる
  • BEPの80-110%での最適動作

インペラとケーシングのクリアランスの問題

  • 摩耗した摩耗リングはクリアランスを増加させる
  • ベアリングの摩耗によるインペラのシフト
  • VPF振幅はクリアランスが過剰になると増加する
  • 性能低下（内部循環）

インペラの損傷

  • 破損またはひび割れた羽根は非対称性を生み出します
  • VPF振幅と サイドバンド ±1倍速で
  • ベーンの侵食または堆積
  • 異物による損傷

油圧共鳴

  • VPFは配管やケーシング内の音響共鳴に適合します
  • 劇的な振幅増幅
  • 構造的な振動や騒音を引き起こす可能性がある
  • システムの変更が必要になる場合があります

VPF高調波

2×VPF以上

多重高調波は問題を示します:

  • 2×VPFあり: 不均一な羽根間隔、インペラの偏心
  • 多重高調波: 激しい水力乱流、ベーン損傷
  • 過剰な振幅: 疲労破壊の可能性

サブハーモニクス

  • 分数VPFコンポーネント（VPF/2、VPF/3）
  • 流れの不安定性を示す
  • 回転失速または分離セル
  • 非常に低い流量でよく見られる

監視と傾向

ベースラインの確立

  • ポンプが新品またはオーバーホールされたばかりのときはVPFを記録します
  • 設計動作点における文書
  • 通常のVPF/1×振幅比を確立する
  • アラーム制限を設定する（通常、ベースラインVPF振幅の2～3倍）

トレンドパラメータ

  • VPF振幅: 時間の経過とともに追跡し、増加は問題が進行していることを示す
  • VPF/1×比率: 比較的一定のままであるべき
  • 倍音成分: 2×VPF、3×VPFの出現または増加
  • サイドバンド開発: VPF周辺における±1×サイドバンドの出現

動作条件の相関

  • VPFと流量を追跡する
  • 最適な動作ゾーン（最小VPF）を特定する
  • 動作点のシフトを検出する
  • パフォーマンスの低下との相関

是正措置

VPF上昇の場合

動作点最適化

  • 流量を調整してポンプをBEPに近づける
  • 排出ガスを絞り、システム抵抗を調整する
  • 吸引条件が適切であることを確認する

機械的修正

  • 摩耗した摩耗リングを交換する（クリアランスを回復する）
  • 摩耗または損傷したインペラを交換する
  • インペラのシフトを可能にするベアリングの問題を修正
  • インペラの適切な位置（軸方向と半径方向）を確認する

油圧の改良

  • 入口配管設計の改善（予旋回、乱流の低減）
  • 必要に応じて整流装置を設置する
  • 適切なNPSHマージンを確認する
  • 空気の巻き込みを排除

他の周波数との関係

VPFとBPF

  • ポンプとファンでよく互換的に使用される用語
  • VPF: ポンプ（液体中の羽根）の推奨用語
  • BPF: ファン（空気中のブレード）の推奨用語
  • 計算と診断アプローチは同一

VPFと走行速度

  • VPF = Nv × (走行速度周波数)
  • VPFは常に1倍より高い周波数
  • 7枚羽根車の場合、VPF = 7×運転速度周波数

ベーン通過周波数は、遠心ポンプにおける基本的な油圧振動成分です。VPFの計算方法を理解し、通常の振幅と高い振幅を認識し、VPFパターンと運転条件およびポンプの状態を相関させることで、効果的なポンプ診断が可能になり、運転点の最適化、クリアランスの回復、インペラの交換などに関する意思決定に役立ちます。.

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