진동 분석에서의 블레이드 통과 주파수(BPF)

정의: 블레이드 패스 주파수란 무엇인가?

블레이드 통과 주파수(BPF) 팬, 펌프, 송풍기, 압축기와 같은 공기역학 및 유체역학 기계의 진동 시그니처에서 발견되는 중요한 주파수 성분입니다. 임펠러의 회전 블레이드 또는 베인이 차단 베인, 디퓨저 또는 센서 위치와 같은 고정 지점을 통과하는 속도를 나타냅니다. 이러한 상호 작용은 각 블레이드 통과 시 뚜렷한 압력 맥동을 생성하여 예측 가능한 주파수의 진동 신호를 생성합니다.

블레이드 통과 주파수 계산 방법

BPF는 계산하기 쉽고 기계의 회전 속도와 임펠러 또는 로터의 날개 수에 따른 함수입니다.

공식은 다음과 같습니다.

BPF = 블레이드 수 × 회전 속도

예를 들어, 1,800RPM으로 회전하는 7개의 날개가 있는 팬의 BPF는 다음과 같습니다.

BPF = 7개 블레이드 × 1,800 RPM = 12,600 CPM(분당 사이클)

이를 헤르츠(Hz)로 변환하려면 간단히 60으로 나누면 됩니다.

BPF = 12,600 CPM / 60 = 210Hz

기계 진단에서 BPF가 중요한 이유는 무엇입니까?

블레이드 패스 주파수(BPF)에서의 진동은 블레이드로 공기나 유체를 이송하는 모든 기계에서 정상적이고 예상되는 특성입니다. 그러나 이 주파수에서의 진동 *진폭*은 기계의 기계적 및 공기역학적 상태를 나타내는 중요한 지표입니다. BPF 진폭이 크게 증가하거나 고조파가 나타나는 것은 종종 문제가 발생하고 있음을 나타냅니다.

높은 BPF 진폭으로 인해 나타나는 일반적인 문제

1xBPF 또는 그 배수(2xBPF, 3xBPF 등)에서 진동이 높아지는 것은 다양한 문제의 증상일 수 있습니다.

• 공기역학 또는 유압 문제: 기계 입구 또는 출구의 불균일하거나 난류가 주요 원인입니다. 이는 막힘, 부적절한 덕트 설치 또는 기계를 최적 효율점(BEP)에서 멀리 떨어진 곳에서 작동시킨 것 때문일 수 있습니다.
• 로터 또는 임펠러 불균형: 불균형은 주로 1배 회전 속도에서 나타나지만, 질량 분포가 균일하지 않으면 블레이드 하중이 고르지 않고 BPF가 증가할 수도 있습니다.
• 블레이드 손상 또는 마모: 균열, 구부러짐, 깨짐 또는 침식된 블레이드는 균일한 압력 맥동을 방해하여 BPF 진동이 크게 증가합니다.
• 부적절한 클리어런스: 하우징 내에서 로터의 편심적 위치나 블레이드 끝과 케이싱 사이의 부정확한 간격은 블레이드가 가장 좁은 지점을 지날 때 큰 압력 맥동을 일으킬 수 있습니다.
• 구조적 공명: BPF 또는 그 고조파 중 하나가 기계 구조물, 배관 또는 기초의 고유 진동수를 자극하면 진동이 크게 증폭됩니다.

블레이드 패스 주파수의 고조파(2xBPF, 3xBPF)

BPF의 강한 고조파가 존재한다는 것은 종종 더 심각한 문제 또는 유체 흐름에서 더 뚜렷하고 날카로운 맥동을 나타냅니다. 예를 들어, 심하게 휘어진 블레이드나 임펠러 근처에 상당한 장애물이 있을 경우, 더 날카롭고 사인파가 덜한 압력 펄스가 생성될 수 있으며, 이는 FFT 스펙트럼에서 다중 고조파로 나타납니다.

분석 기술

BPF 관련 문제 진단에는 다음이 포함됩니다.

1. BPF 계산: 먼저, 알려진 블레이드 수와 속도를 기반으로 이론적인 BPF를 결정합니다.
2. 스펙트럼 분석: FFT 스펙트럼을 조사하여 1xBPF의 피크와 고조파를 식별합니다.
3. 트렌드: 현재 BPF 진폭을 과거 데이터와 비교하세요. 갑작스럽거나 점진적인 증가는 악화의 명확한 징후입니다.
4. 위상 분석: 듀얼 채널 분석기를 사용하면 위상 판독을 통해 문제가 회전자의 움직임과 관련이 있는지, 아니면 구조적 문제인지 판단하는 데 도움이 될 수 있습니다.

블레이드 통과 빈도를 모니터링함으로써 유지관리 팀은 중요한 회전 장비의 상태에 대한 귀중한 통찰력을 얻고, 오류가 발생하기 전에 잠재적인 오류를 식별할 수 있습니다.

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