Lāpstiņu caurlaides frekvence (BPF) vibrācijas analīzē
Asmens caurlaides frekvence (BPF) ir izteikta frekvences komponente, kas raksturīga aerodinamisko un hidrodinamisko mašīnu vibrāciju raksturlielumiem, piemēram, fani, sūkņi, pūtēji un kompresori. Tā apzīmē biežumu, ar kādu darba rata rotējošās lāpstiņas vai spārni iet garām fiksētam punktam — atdalošajai lāpstiņai (cutwater), difuzoram vai sensora novietojumam. Katra lāpstiņas pāreja rada atsevišķu spiediena pulsāciju, un šo impulsu summa veido skaidru, prognozējamu vibrācijas maksimumu, ko analītiķis var iepriekš aprēķināt un laika gaitā uzraudzīt. Tā kā BPF ir tieši saistīta ar darba ātrums un asmeņu skaits, tā ir viena no diagnostiski visnoderīgākajām pazīmēm vibrācijas spektrs jebkurai mašīnai ar asmeņiem.
1. Definīcija: Kas ir lāpstiņu pagrieziena frekvence?
BPF rodas no aerodinamiskas vai hidrauliskas mijiedarbības, nevis mehāniska defekta. Katru reizi, kad lāpstiņa šķērso nekustīgu šķērsli — visbiežāk sūkņa spirālkorpusa mēlīti vai ventilatora korpusa mēlīti —, šķidrums uz brīdi tiek saspiests un pēc tam atbrīvots, nosūtot spiediena impulsu korpusā un apkārtējā konstrukcijā. Tā atkārtojoties katrai lāpstiņai katrā apgriezienā, rezultāts ir vienmērīgs tonis ar frekvenci, ko nosaka tikai lāpstiņu skaits un to griešanās ātrums. Tāpēc BPF sūkņos dažkārt sauc par lāpstiņu pārejas frekvenci: fizikālie principi ir identiski neatkarīgi no tā, vai lāpstiņveida elements ir ventilatora rotors vai sūkņa darba rats. Tas pieder pie aerodinamiskie spēki un hidrauliskie spēki kas iedarbina iekārtu tās parastajā darbības režīmā.
2. Kā aprēķināt lāpstiņas pagrieziena frekvenci
BPF aprēķināt ir vienkārši; tas ir vienkārši mašīnas rotācijas ātruma un lāpstiņu vai spārnu skaita uz tās darba ratu reizinājums:
BPF = lāpstiņu skaits × griešanās ātrums
Piemēram, ventilatoram ar 7 lāpstām, kas griežas ar 1800 apgr./min., BPF ir:
BPF = 7 lāpstiņas × 1800 apgr./min. = 12 600 cikli minūtē
Lai pārrēķinātu to hercos (Hz), daliet ar 60:
BPF = 12 600 CPM ÷ 60 = 210 Hz
Viena niansīte, par kuru ir vērts atcerēties: ja lāpstiņu skaitam un nekustīgo šķēršļu skaitam ir kopīgs dalītājs, mainās efektīvais pulsāciju raksturs, un dažos konstrukcijas risinājumos apzināti izmanto lāpstiņu skaitu, kas ir pirmskaitlis, salīdzinājumā ar vienu priekšgala lāpstiņu, lai BPF saglabātu kā skaidru, izolētu maksimumu. Ja nevēlaties veikt aprēķinus ar rokām katrai maršrutā esošajai iekārtai, mūsu bezmaksas Blade Pass frekvences kalkulators pārvērš asmeņu skaitu un ātrumu tieši BPF, un Harmoniskās frekvences kalkulators izklāsta ātruma secību, lai jūs varētu pamanīt, kur BPF un tā harmonikas nokļūs attiecībā pret pārējām detaļām.
3. Kāpēc BPF ir svarīgs iekārtu diagnostikā?
Vibrācija lāpstiņu darbības frekvencē ir normāla un paredzama jebkuras iekārtas īpašība, kas ar lāpstiņām pārvieto gaisu vai šķidrumu — tās vienkārša klātbūtne nav defekts. Diagnostikas ziņā svarīgi ir amplitūda šajā frekvencē, kas ir jutīgs rādītājs, kas atspoguļo mašīnas mehānisko un aerodinamisko stāvokli. Ievērojams BPF amplitūdas pieaugums vai pēkšņa spēcīgu harmoniku parādīšanās bieži liecina par veidojošos problēmu jau ilgi pirms tā pāraug bojājumā. Tāpēc BPF amplitūda ir galvenais rādītājs, ko iekļaut regulārajās pārbaudēs tendences rotorā stāvokļa uzraudzība programma.
4. Bieži sastopamas problēmas, ko norāda augsta BPF amplitūda
Paaugstināta vibrācija pie 1×BPF vai tā daudzkārtņiem (2×BPF, 3×BPF utt.) var liecināt par vairākām atšķirīgām problēmām:
- Aerodinamiskas vai hidrauliskas problēmas: galvenais iemesls ir nevienmērīga vai nestabila plūsma ieplūdes vai izplūdes vietā, kas rodas no nosprostojumiem, nekvalitatīviem cauruļvadiem vai iekārtas ekspluatācijas tālu no tās optimālā darba punkta (BEP). Sūkņos tas var pāriet kavitācija vai recirkulācija ja darba punkts novirzās pārāk tālu.
- Rotora vai darba ratu nelīdzsvarotība: lai gan nelīdzsvarotība tas galvenokārt novērojams pie 1× braukšanas ātruma; nevienmērīgs masas sadalījums var radīt arī nevienmērīgu slodzes sadalījumu uz lāpstām, kas palielina BPF.
- Asmens bojājumi vai nodilums: plaisājusi, saliekta, atlūzusi vai erozijas bojāta lāpstiņa traucē vienmērīgu spiediena pulsāciju, izraisot ievērojamu BPF vibrācijas pieaugumu — biežas sekas darba ratu defekti.
- Nepareizi iestatīti atstarpes: ekscentriska rotora novietojums korpusā vai nepareizs atstarpes lielums starp lāpstiņu galiem un korpusu rada lielus spiediena impulsus, kad lāpstiņas šķērso visšaurāko vietu. Tas ir cieši saistīts ar ekscentriskums rotora un korpusa ģeometrijā.
- Strukturālā rezonanse: ja BPF vai kāds no tā harmoniskajiem saskan ar a dabiskā frekvence mašīnas, tās cauruļvadu sistēmas vai pamatu, vibrācija tiek ievērojami pastiprināta caur strukturālā rezonanse.
5. Lāpstiņas pagrieziena frekvences harmonikas (2×BPF, 3×BPF)
Spēcīgu BPF harmoniku klātbūtne parasti liecina par nopietnāku problēmu vai par asāku, mazāk sinusoīdu spiediena impulsu plūsmā. Stipri saliekts lāpstiņas spārns vai ievērojams šķērslis, kas atrodas tuvu darba ratiņam, rada impulsu, kas atkāpjas no tīras sinusoīdas; frekvenču jomā tas izpaužas kā vairāki harmoniskie komponenti, kas pārsniedz troksni. Tādējādi, izvērtējot 1×BPF, 2×BPF un 3×BPF relatīvos augstumus, analītiķis var izprast, cik “smaili” un cik nopietni ir kļuvuši pamatā esošie traucējumi.
6. Analīzes metodes
Ar BPF saistītu problēmu diagnosticēšana notiek saskaņā ar skaidru secību:
- Aprēķiniet BPF: vispirms aprēķiniet teorētisko vērtību, izmantojot zināmo lāpstiņu skaitu un ātrumu, lai precīzi zinātu, kur meklēt.
- Spektra analīze: pārbaudīt FFT spektru, lai identificētu pīķus pie 1×BPF un tā harmonikām, kā arī novērtētu, cik izteikti tie izceļas uz platjoslas trokšņu fona.
- Tendences: salīdzināt pašreizējo BPF amplitūdu ar iepriekšējo bāzes līnija dati; pēkšņs vai pakāpenisks pieaugums ir skaidra pazīme par stāvokļa pasliktināšanos.
- Fāzes analīze: izmantojot divkanālu analizatoru, fāze Mērījumu rezultāti palīdz nošķirt problēmu, kuras cēlonis ir rotora kustība, no tās, kuras cēlonis ir konstrukcija.
Tieši šajā pēdējā posmā īsts divkanālu instruments pierāda savu vērtību praksē. Pārnēsājams analizators un balansētājs, piemēram, Balanset-1A vienlaikus reģistrē amplitūdu un fāzi divos kanālos darba ātrumā, ļaujot inženierim pārliecināties, vai paaugstinātais maksimums BPF tuvumā patiešām ir aerodinamiska parādība vai tomēr ir 1× nelīdzsvarotība ko var labot, izmantojot balansēšana rotora balansēšanu uz vietas. Sistemātiski uzraugot lāpstiņu pārejas frekvenci, apkopes komandas iegūst vērtīgu informāciju par savas kritiskās rotējošās iekārtas stāvokli un var identificēt iespējamās atteices jau labu laiku pirms to iestāšanās.
