축류 팬 결함이란 무엇인가요? 블레이드 및 흐름 문제 • 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋" 축류 팬 결함이란 무엇인가요? 블레이드 및 흐름 문제 • 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"

축류 팬 결함이란? 날개 및 흐름 문제

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축류 팬 결함 이해

정의: 축류 팬 결함이란 무엇인가?

축류 팬 결함 축류 팬(Axial flow fan) 특유의 문제입니다. 공기가 프로펠러 형태의 로터를 통해 축과 평행하게 흐릅니다. 이러한 결함에는 블레이드 피치 각도 오류, 팁 간극 저하, 블레이드 피로 균열, 허브 부착물 파손, 회전 실속, 그리고 공기역학적 공진이 발생할 수 있습니다. 축류 팬은 유동 경로와 힘 분포가 원심 팬과 다르기 때문에 블레이드 비틀림, 팁 누설 유동, 그리고 축 추력 변동과 관련된 고유한 고장 모드에 취약합니다.

축류 팬은 HVAC 시스템, 냉각탑, 발전소 통풍 팬, 산업용 환기 시스템에 널리 사용됩니다. 날개 직경이 크고 비교적 가벼워 진동으로 인한 피로와 공기역학적 불안정성에 특히 취약합니다.

축류 팬 특정 결함

1. 블레이드 피치 및 각도 문제

잘못된 피치 설정

  • 조절식 피치 팬: 성능 튜닝을 위한 블레이드 각도 조절 가능
  • 오조정: 작동 조건에 맞지 않게 블레이드 각도가 잘못 설정됨
  • 효과: 성능 저하, 진동 심함, 정지 경향
  • 비균일 설정: 서로 다른 각도의 블레이드로 인해 불균형이 발생합니다.

블레이드 비틀림 변형

  • 공기역학적 또는 원심적 하중으로 인해 블레이드가 영구적으로 뒤틀림
  • 흐름 각도를 변경하고 성능에 영향을 미칩니다.
  • 비대칭적으로 꼬이면 불균형이 생길 수 있습니다.
  • 온도 구배로 인한 열 변형

2. 팁 클리어런스 문제

축류 팬의 중요성

  • 블레이드 팁 위의 흐름 누출(팁 와류)
  • 효율성은 팁 클리어런스에 매우 민감합니다.
  • 클리어런스가 1% 증가할 때마다 ~1-2% 효율성이 손실됩니다.
  • 진동 및 음향 성능에 영향을 미칩니다.

과도한 여유 공간

  • 원인: 마모, 하우징 변형, 블레이드 처짐, 열 성장
  • 효과: 성능 저하, 팁 와류 강도 증가, 진동
  • 일반적인 새로운: 블레이드 스팬 0.5-1.5%
  • 필요한 조치: > 3%의 스팬은 교체 또는 재구축을 나타냅니다.

팁 러브

  • 하우징에 닿는 블레이드 팁
  • 과도한 진동, 열 성장 또는 정렬 불량
  • 소음, 진동, 블레이드 손상 발생
  • 블레이드 팁과 하우징에 마모 흔적이 보입니다.

3. 블레이드 구조 결함

피로 균열

  • 위치: 블레이드 루트(허브에 부착), 선단
  • 원인: 교대로 발생하는 공기역학적 하중, 진동, 공명
  • 발각: 염료 침투 검사, 자기 입자 검사 또는 초음파 검사
  • 중요성: 블레이드 분리로 이어질 수 있습니다

블레이드 부착 실패

  • 블레이드-허브 접합부에서 용접 균열 발생
  • 볼트로 고정된 부착물이 느슨하게 작동함
  • 뿌리 필렛 균열
  • 감지되지 않으면 점진적으로 실패합니다.

4. 공기역학적 불안정성

회전 스톨

  • 환형 주위를 회전하는 일부 블레이드에서 흐름 분리
  • 아동기 진동(0.2~0.5× 로터 속도)
  • 낮은 유량 또는 높은 유입 저항에서 발생
  • 폭력적일 수 있으며 칼날에 손상을 줄 수 있습니다.

설레다

  • 공탄성 커플링으로 인한 자체 여기 블레이드 진동
  • 블레이드 동작은 공기 흐름에 영향을 미치고, 공기 흐름은 블레이드 동작에 영향을 미칩니다.
  • 블레이드 고유 진동수의 주파수
  • 빠른 블레이드 고장을 일으킬 수 있습니다
  • 드물지만 발생하면 치명적입니다.

진동 시그니처

블레이드 통과 주파수

  • 계산: BPF = 블레이드 수 × RPM / 60
  • 축류 팬: BPF는 종종 두드러집니다(원심 팬보다 높음)
  • 증가된 진폭: 팁 클리어런스 문제, 블레이드 손상, 흐름 문제
  • 배음: 여러 BPF 고조파는 블레이드 또는 흐름 문제를 나타냅니다.

불균형

  • 블레이드 빌드업, 침식 또는 피치 각도 불균일성으로 인해
  • 1× 진동 성분
  • 다음을 통해 수정 가능 밸런싱 블레이드에 장착된 무게추

실속 관련 진동

  • 하위 동기 구성 요소(0.2-0.5×)
  • 무작위적이고 변동하는 진폭
  • 광대역 잡음 증가
  • 유량이 증가하면 사라짐

탐지 및 모니터링

진동 분석

  • 표준 베어링 진동 모니터링
  • BPF 진폭 추세
  • 비동기식 구성요소(스톨)를 찾으세요
  • 축 진동 측정(추력 변화)

성능 모니터링

  • 공기 흐름 측정(압력차이법)
  • 전력 소비 추세
  • 효율 계산
  • 설계/기준 성능과 비교

점검

  • 균열, 침식, 부식에 대한 시각적 블레이드 검사
  • 블레이드 피치 각도 검증
  • 팁 클리어런스 측정
  • 허브 및 부착 지점 검사
  • 중요 팬의 균열 감지를 위한 NDT

유지 관리 및 교정

블레이드 유지 관리

  • 블레이드의 쌓인 이물질을 청소하고 균형을 다시 맞춥니다.
  • 사소한 침식/부식 손상 복구
  • 균열이 생기거나 심하게 손상된 칼날을 교체하세요
  • 모든 블레이드가 동일한 피치 각도인지 확인하세요
  • 블레이드 부착 볼트를 확인하고 조이세요

클리어런스 복원

  • 여유 공간이 과도한 경우 슈라우드 링이나 팁 씰을 추가하세요.
  • 직경을 줄이기 위해 하우징을 재건축합니다.
  • 경제적으로 타당하다면 팬을 교체하세요

작동 지점 제어

  • 설계 지점 근처에서 팬을 작동하도록 시스템 저항을 조정합니다.
  • 최적의 매칭을 위한 가변 속도 제어
  • 정지 구역에서의 운전은 피하세요
  • 턴다운을 위한 입구 베인 또는 댐퍼 제어

축류 팬 결함은 일반적인 회전 기계 문제와 축류 기계 특유의 공기역학적 현상이 결합된 결과입니다. 블레이드 구조 문제, 팁 간극 임계치, 그리고 회전 실속과 같은 공기역학적 불안정성을 이해하고, 적절한 진동 모니터링 및 성능 테스트를 병행하면 산업 현장에서 필수적인 공기 이송 기계의 안정적인 작동을 보장할 수 있습니다.

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