Frequência de passagem de lâmina (BPF) na análise de vibração

Definição: O que é frequência de passagem de lâmina?

Frequência de passagem da lâmina (BPF) é um componente de frequência proeminente encontrado na assinatura de vibração de máquinas aerodinâmicas e hidrodinâmicas, como ventiladores, bombas, sopradores e compressores. Representa a taxa na qual as pás ou palhetas rotativas de um impulsor passam por um ponto estacionário, como uma palheta de corte, um difusor ou um sensor. Essa interação cria uma pulsação de pressão distinta para cada passagem das pás, resultando em um sinal de vibração com uma frequência previsível.

Como calcular a frequência de passagem da lâmina

O BPF é simples de calcular e é uma função da velocidade de rotação da máquina e do número de pás em seu impulsor ou rotor.

A fórmula é:

BPF = Número de lâminas × Velocidade de rotação

Por exemplo, um ventilador com 7 pás girando a 1.800 RPM teria um BPF de:

BPF = 7 lâminas × 1.800 RPM = 12.600 CPM (Ciclos por minuto)

Para converter isso para Hertz (Hz), basta dividir por 60:

BPF = 12.600 CPM / 60 = 210 Hz

Por que o BPF é importante no diagnóstico de máquinas?

A vibração na frequência de passagem das pás é uma característica normal e esperada de qualquer máquina que movimenta ar ou fluido com pás. No entanto, a *amplitude* da vibração nessa frequência é um indicador crítico das condições mecânicas e aerodinâmicas da máquina. Um aumento significativo na amplitude da BPF, ou o aparecimento de seus harmônicos, frequentemente indica problemas em desenvolvimento.

Problemas comuns indicados pela alta amplitude do BPF

Vibração elevada em 1xBPF ou seus múltiplos (2xBPF, 3xBPF, etc.) pode ser um sintoma de vários problemas:

• Problemas aerodinâmicos ou hidráulicos: Fluxo irregular ou turbulento na entrada ou saída da máquina é a principal causa. Isso pode ocorrer devido a bloqueios, dutos inadequados ou operação da máquina longe do seu Ponto de Melhor Eficiência (BEP).
• Desequilíbrio do rotor ou impulsor: Embora o desequilíbrio apareça principalmente na velocidade de rotação 1x, uma distribuição de massa não uniforme também pode levar à carga irregular da lâmina e ao aumento do BPF.
• Danos ou desgaste da lâmina: Uma lâmina rachada, torta, lascada ou erodida interromperá as pulsações de pressão uniformes, causando um aumento significativo na vibração do BPF.
• Distâncias inadequadas: Uma posição excêntrica do rotor dentro de sua carcaça, ou folga incorreta entre as pontas das pás e a carcaça, pode causar grandes pulsações de pressão quando as pás passam pelo ponto mais apertado.
• Ressonância estrutural: Se o BPF ou um de seus harmônicos excitar uma frequência natural da estrutura, tubulação ou fundação da máquina, a vibração será altamente amplificada.

Harmônicos da frequência de passagem da lâmina (2xBPF, 3xBPF)

A presença de harmônicos fortes de BPF frequentemente indica um problema mais grave ou uma pulsação mais nítida e aguda no fluxo do fluido. Por exemplo, uma pá muito torta ou uma obstrução significativa próxima ao impulsor pode criar um pulso de pressão mais agudo e menos sinusoidal, que se manifestará como múltiplos harmônicos no espectro FFT.

Técnicas de Análise

O diagnóstico de problemas relacionados ao BPF envolve:

1. Calculando o BPF: Primeiro, determine o BPF teórico com base na contagem de lâminas e velocidade conhecidas.
2. Análise de espectro: Examine o espectro FFT para identificar picos em 1xBPF e seus harmônicos.
3. Tendências: Compare a amplitude atual do BPF com dados históricos. Um aumento repentino ou gradual é um sinal claro de deterioração.
4. Análise de Fase: Usando um analisador de canal duplo, as leituras de fase podem ajudar a determinar se o problema está relacionado ao movimento do rotor ou a um problema estrutural.

Ao monitorar a frequência de passagem da lâmina, as equipes de manutenção podem obter insights valiosos sobre a saúde de seus equipamentos rotativos críticos e identificar possíveis falhas antes que elas ocorram.

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