Frekvencia prechodu lopatky (BPF) pri analýze vibrácií

Definícia: Čo je frekvencia prechodu čepele?

Frekvencia prechodu čepele (BPF) je významná frekvenčná zložka nachádzajúca sa vo vibračnom podpise aerodynamických a hydrodynamických strojov, ako sú ventilátory, čerpadlá, dúchadlá a kompresory. Predstavuje rýchlosť, akou rotujúce lopatky alebo lopatky obežného kolesa prechádzajú okolo stacionárneho bodu, ako je napríklad uzatváracia lopatka, difúzor alebo miesto snímača. Táto interakcia vytvára zreteľnú tlakovú pulzáciu pre každý priechod lopatky, čo vedie k vibračnému signálu s predvídateľnou frekvenciou.

Ako vypočítať frekvenciu prechodu čepele

BPF sa dá ľahko vypočítať a je funkciou rýchlosti otáčania stroja a počtu lopatiek na jeho obežnom kolese alebo rotore.

Vzorec je:

BPF = Počet lopatiek × Rýchlosť otáčania

Napríklad ventilátor so 7 lopatkami otáčajúcimi sa rýchlosťou 1 800 ot./min. by mal BPF:

BPF = 7 čepelí × 1 800 ot./min. = 12 600 otáčok za minútu (CPM)

Ak chcete túto hodnotu previesť na hertzy (Hz), jednoducho ju vydeľte číslom 60:

BPF = 12 600 CPM / 60 = 210 Hz

Prečo je BPF dôležitý v diagnostike strojov?

Vibrácie na frekvencii prechodu lopatiek sú normálnou a očakávanou charakteristikou každého stroja, ktorý pohybuje vzduchom alebo kvapalinou pomocou lopatiek. *Amplitúda* vibrácií na tejto frekvencii je však kritickým ukazovateľom mechanického a aerodynamického stavu stroja. Významný nárast amplitúdy BPF alebo výskyt jej harmonických často poukazuje na vznikajúce problémy.

Bežné problémy indikované vysokou amplitúdou BPF

Zvýšené vibrácie pri 1xBPF alebo jeho násobkoch (2xBPF, 3xBPF atď.) môžu byť príznakom rôznych problémov:

• Aerodynamické alebo hydraulické problémy: Nerovnomerný alebo turbulentný tok na vstupe alebo výstupe zo stroja je primárnou príčinou. Môže to byť spôsobené upchatím, nesprávnym potrubím alebo prevádzkou stroja ďaleko od jeho bodu najlepšej účinnosti (BEP).
• Nevyváženosť rotora alebo obežného kolesa: Zatiaľ čo nevyváženosť sa prejavuje predovšetkým pri 1x rýchlosti otáčania, nerovnomerné rozloženie hmotnosti môže viesť aj k nerovnomernému zaťaženiu lopatiek a zvýšenému BPF.
• Poškodenie alebo opotrebovanie čepele: Prasknutá, ohnutá, odštiepená alebo erodovaná čepeľ naruší rovnomerné pulzácie tlaku, čo spôsobí výrazné zvýšenie vibrácií BPF.
• Nesprávne povolené vzdialenosti: Excentrická poloha rotora v jeho kryte alebo nesprávna vôľa medzi hrotmi lopatiek a krytom môže spôsobiť veľké tlakové pulzácie, keď lopatky prechádzajú najtesnejším bodom.
• Štrukturálna rezonancia: Ak BPF alebo jedna z jeho harmonických vyvolá prirodzenú frekvenciu konštrukcie, potrubia alebo základov stroja, vibrácie budú výrazne zosilnené.

Harmonické frekvencie prechodu lopatky (2xBPF, 3xBPF)

Prítomnosť silných harmonických BPF často naznačuje závažnejší problém alebo výraznejšiu, ostrú pulzáciu v prúdení kvapaliny. Napríklad silne ohnutá lopatka alebo významná prekážka v blízkosti obežného kolesa môže vytvoriť ostrejší, menej sínusový tlakový impulz, ktorý sa prejaví ako viacero harmonických v spektre FFT.

Analytické techniky

Diagnostika problémov súvisiacich s BPF zahŕňa:

1. Výpočet BPF: Najprv určte teoretický BPF na základe známeho počtu lopatiek a rýchlosti.
2. Spektrálna analýza: Preskúmajte FFT spektrum a identifikujte vrcholy pri 1xBPF a jeho harmonické.
3. Trendy: Porovnajte aktuálnu amplitúdu BPF s historickými údajmi. Náhly alebo postupný nárast je jasným znakom zhoršenia.
4. Fázová analýza: Pomocou dvojkanálového analyzátora môžu fázové odčítania pomôcť určiť, či problém súvisí s pohybom rotora alebo so štrukturálnym problémom.

Monitorovaním frekvencie prechodov lopatiek môžu tímy údržby získať cenné informácie o stave svojich kritických rotačných zariadení a identifikovať potenciálne poruchy skôr, ako k nim dôjde.

← Späť na hlavný index