Фреквенција на премин на лопатки (BPF) во анализа на вибрации
Фреквенција на минување на лопатки (BPF) е истакната фреквенциска компонента што се наоѓа во вибрациониот потпис на аеродинамични и хидродинамични машини како што се вентилатори, пумпи, дувалки и компресори. Ја претставува стапката со која ротирачките лопатки или лопатици на работното коло минуваат покрај фиксна точка — засечна (или cutwater) лопатица, дифузер или локацијата на сензорот. Секое минување на лопатка предизвикува дискретна пулсација на притисок, а збирот на тие пулсации создава чист, предвидлив вибрациски врв што аналитичарот може однапред да го пресмета и да го следи со текот на времето. Бидејќи BPF е директно поврзана со работна брзина и бројот на лопатки, таа е една од дијагностички најкорисните карактеристики во вибрационен спектар на секоја машина со лопатки.
1. Дефиниција: Што е фреквенција на минување на лопатки?
BPF произлегува од фундаментално аеродинамична или хидраулична интеракција, а не од механички дефект. Како што секоја лопатка поминува покрај неподвижна пречка — најчесто волутниот cutwater на пумпата или јазичето на куќиштето на вентилаторот — таа моментално го компресира и потоа го ослободува флуидот, испраќајќи пулс на притисок во куќиштето и околната структура. Повторете го тоа за секоја лопатка, секое вртење, и резултатот е постојан тон на фреквенција одредена чисто од тоа колку лопатки има и колку брзо се вртат. Затоа BPF понекогаш се нарекува фреквенција на минување на лопатици кај пумпите: физиката е идентична без разлика дали елементот со лопатки е ротор на вентилатор или работно коло на пумпа. Таа припаѓа на семејството на аеродинамички сили и хидраулични сили што ја побудуваат машината во нормална работа.
2. Како да се пресмета фреквенцијата на минување на лопатки
BPF е едноставна за пресметување; таа е едноставно производ на ротациската брзина на машината и бројот на лопатки или лопатици на нејзиното работно коло:
BPF = Број на лопатки × Ротациска брзина
На пример, вентилатор со 7 лопатки што ротира на 1.800 вртежи во минута има BPF од:
BPF = 7 лопатки × 1.800 вртежи во минута = 12.600 CPM (циклуси во минута)
За да го претворите ова во херци (Hz), поделете со 60:
BPF = 12.600 CPM ÷ 60 = 210 Hz
Една суптилност вредна за паметење: кога бројот на лопатки и бројот на неподвижни пречки делат заеднички фактор, ефективниот образец на пулсации се менува, и некои дизајни намерно користат прост број лопатици наспроти единствен cutwater за да ја задржат BPF како чист, изолиран врв. Ако не сакате рачно да ја правите аритметиката за секоја машина на маршрута, нашата бесплатна Калкулатор за фреквенција на поминување на лопатки го претвора бројот на лопатки и брзината директно во BPF, а Калкулатор за хармониска фреквенција ги распоредува редовите на работната брзина за да можете да забележите каде BPF и нејзините хармоници ќе се приземјат во однос на другите компоненти.
3. Зошто е BPF важна во дијагностиката на машините?
Вибрацијата на фреквенцијата на минување на лопатки е нормална и очекувана карактеристика на секоја машина што движи воздух или флуид со лопатки — самото нејзино присуство не е дефект. Она што е дијагностички важно е амплитуда на таа фреквенција, што е чувствителен показател за механичката и аеродинамичната состојба на машината. Значителен пораст на амплитудата на BPF, или ненадејна појава на силни хармоници, честопати сигнализира проблем во развој долго пред да стане дефект. Затоа амплитудата на BPF е главен кандидат за рутинско тренд во мониторинг на состојбата програма.
4. Чести проблеми означени со висока амплитуда на BPF
Зголемена вибрација на 1×BPF или нејзините умножоци (2×BPF, 3×BPF и така натаму) може да биде симптом на неколку различни проблеми:
- Аеродинамични или хидраулични проблеми: нерамномерен или турбулентен проток на влезот или излезот е примарна причина, што произлегува од блокади, лошо канализирање или работа на машината далеку од нејзината најдобра точка на ефикасност (BEP). Кај пумпите ова може да премине во кавитација или рециркулација кога работната точка се оддалечува премногу.
- Неурамнотеженост на роторот или работното коло: иако дебаланс се појавува главно на 1× работна брзина, нерамномерната распределба на масата исто така може да произведе нерамномерно оптоварување на лопатките што ја зголемува BPF.
- Оштетување или абење на лопатките: напукната, свиткана, окрнета или еродирана лопатка ги нарушува рамномерните пулсации на притисок, предизвикувајќи изразен пораст на вибрацијата на BPF — честа последица на дефекти на работното коло.
- Неправилни зазори: ексцентрична положба на роторот во куќиштето, или неправилен зазор помеѓу врвовите на лопатките и куќиштето, произведува големи пулсации на притисок додека лопатките минуваат покрај најтесната точка. Ова е тесно поврзано со ексцентричност во геометријата ротор-куќиште.
- Структурна резонанца: ако BPF или еден од нејзините хармоници се совпадне со природна фреквенција на машината, нејзините цевководи или нејзиниот темел, вибрацијата драматично се засилува преку структурна резонанца.
5. Хармоници на фреквенцијата на минување на лопатки (2×BPF, 3×BPF)
Присуството на силни хармоници на BPF обично укажува на посериозен проблем, или на поостар, помалку синусоиден пулс на притисок во протокот. Сериозно свиткана лопатка, или значителна пречка сместена блиску до работното коло, произведува пулс што отстапува од чиста синусоида; во фреквенцискиот домен тоа се преведува во повеќекратни хармоници што се издигаат над шумот. Читањето на релативните висини на 1×BPF, 2×BPF и 3×BPF затоа му дава на аналитичарот претстава за тоа колку „шилест“ и колку сериозен станал основното нарушување.
6. Техники на анализа
Дијагностицирањето на проблемите поврзани со BPF следи јасна низа:
- Пресметајте ја BPF: прво определете ја теоретската вредност од познатиот број лопатки и брзината, за да знаете точно каде да гледате.
- Спектрална анализа: испитајте го FFT спектарот за да идентификувате врвови на 1×BPF и нејзините хармоници, и да процените колку тие се издвојуваат наспроти широкопојасниот праг на шум.
- Во тренд: споредете ја тековната амплитуда на BPF со историски базна линија податоци; ненадеен или постепен пораст е јасен знак за влошување.
- Анализа на фаза: со двоканален анализатор, фаза отчитувањата помагаат да се одвои проблем што потекнува од движењето на роторот од проблем што потекнува од структурата.
Токму тој последен чекор е местото каде вистински двоканален инструмент се докажува на терен. Преносен анализатор и балансер како што е Balanset-1A истовремено ги снима амплитудата и фазата на два канала при работна брзина, овозможувајќи му на инженерот да потврди дали зголемениот врв близу BPF е навистина аеродинамички или всушност е 1× неурамнотеженост што може да се коригира со балансирање балансирање на роторот на самото место. Со систематско следење на фреквенцијата на минување на лопатките, тимовите за одржување добиваат вредни сознанија за состојбата на нивната критична ротирачка опрема и можат да идентификуваат потенцијални дефекти долго пред тие да настанат.
