ความถี่ผ่านใบมีด (BPF) ในการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน

คำจำกัดความ: Blade Pass Frequency คืออะไร?

ความถี่ผ่านใบมีด (BPF) เป็นองค์ประกอบความถี่ที่โดดเด่นซึ่งพบในลายเซ็นการสั่นสะเทือนของเครื่องจักรทางอากาศพลศาสตร์และอุทกพลศาสตร์ เช่น พัดลม ปั๊ม โบลเวอร์ และคอมเพรสเซอร์ แสดงถึงอัตราที่ใบพัดหรือใบพัดหมุนผ่านจุดคงที่ เช่น ใบพัดตัด ตัวกระจาย หรือตำแหน่งเซ็นเซอร์ ปฏิกิริยานี้จะสร้างจังหวะความดันที่แตกต่างกันในแต่ละรอบที่ใบพัดผ่าน ส่งผลให้เกิดสัญญาณการสั่นสะเทือนที่ความถี่ที่คาดการณ์ได้

วิธีการคำนวณความถี่ของการส่งผ่านใบมีด

BPF คำนวณได้ตรงไปตรงมาและเป็นฟังก์ชันของความเร็วในการหมุนของเครื่องจักรและจำนวนใบพัดบนใบพัดหรือโรเตอร์

สูตรคือ:

BPF = จำนวนใบพัด × ความเร็วในการหมุน

ตัวอย่างเช่น พัดลมที่มีใบพัด 7 ใบหมุนที่ 1,800 รอบต่อนาที จะมี BPF เท่ากับ:

BPF = 7 ใบพัด × 1,800 RPM = 12,600 CPM (รอบต่อนาที)

หากต้องการแปลงเป็นเฮิรตซ์ (Hz) เพียงแค่หารด้วย 60:

BPF = 12,600 CPM / 60 = 210 เฮิรตซ์

เหตุใด BPF จึงมีความสำคัญในการวินิจฉัยเครื่องจักร?

การสั่นสะเทือนที่ความถี่ผ่านใบพัดเป็นลักษณะปกติและคาดว่าจะเกิดขึ้นกับเครื่องจักรใดๆ ที่เคลื่อนย้ายอากาศหรือของไหลด้วยใบพัด อย่างไรก็ตาม *แอมพลิจูด* ของการสั่นสะเทือนที่ความถี่นี้เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญถึงสภาพทางกลและอากาศพลศาสตร์ของเครื่องจักร การเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของแอมพลิจูด BPF หรือการปรากฏของฮาร์มอนิกของ BPF มักบ่งชี้ถึงปัญหาที่กำลังพัฒนา

ปัญหาทั่วไปที่ระบุโดยแอมพลิจูด BPF สูง

การสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้นที่ 1xBPF หรือทวีคูณของมัน (2xBPF, 3xBPF เป็นต้น) อาจเป็นอาการของปัญหาต่างๆ:

• ปัญหาอากาศพลศาสตร์หรือไฮดรอลิก: สาเหตุหลักคือการไหลที่ไม่สม่ำเสมอหรือปั่นป่วนที่ทางเข้าหรือทางออกของเครื่อง ซึ่งอาจเกิดจากการอุดตัน ท่อที่ไม่เหมาะสม หรือการใช้งานเครื่องที่เกินจุดประสิทธิภาพสูงสุด (BEP)
• ความไม่สมดุลของโรเตอร์หรือใบพัด: ในขณะที่ความไม่สมดุลจะปรากฏที่ความเร็วในการหมุน 1 เท่าเป็นหลัก การกระจายมวลที่ไม่สม่ำเสมอก็อาจนำไปสู่การโหลดใบมีดที่ไม่สม่ำเสมอและ BPF เพิ่มขึ้นได้เช่นกัน
• ความเสียหายหรือการสึกหรอของใบมีด: ใบมีดที่แตก หัก งอ บิ่น หรือสึกกร่อน จะรบกวนการสั่นของแรงดันสม่ำเสมอ ส่งผลให้การสั่นสะเทือนของ BPF เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
• ระยะห่างที่ไม่เหมาะสม: ตำแหน่งที่ผิดปกติของโรเตอร์ภายในตัวเรือน หรือระยะห่างที่ไม่ถูกต้องระหว่างปลายใบพัดและตัวเรือน อาจทำให้เกิดแรงดันเป็นจังหวะมากเมื่อใบพัดผ่านจุดที่แน่นที่สุด
• Structural Resonance: หาก BPF หรือฮาร์มอนิกตัวใดตัวหนึ่งกระตุ้นความถี่ธรรมชาติของโครงสร้าง ท่อ หรือฐานรากของเครื่องจักร การสั่นสะเทือนจะรุนแรงขึ้นมาก

ฮาร์มอนิกส์ของความถี่ผ่านใบมีด (2xBPF, 3xBPF)

การมีฮาร์มอนิกสูงของ BPF มักบ่งชี้ถึงปัญหาที่รุนแรงกว่าหรือการเต้นเป็นจังหวะที่ชัดเจนและรุนแรงมากขึ้นในการไหลของของไหล ตัวอย่างเช่น ใบพัดที่โค้งงออย่างรุนแรงหรือการอุดตันอย่างมีนัยสำคัญใกล้กับใบพัดสามารถสร้างพัลส์แรงดันที่คมชัดขึ้นและเป็นไซน์น้อยลง ซึ่งจะปรากฏเป็นฮาร์มอนิกหลายตัวในสเปกตรัม FFT

เทคนิคการวิเคราะห์

การวินิจฉัยปัญหาที่เกี่ยวข้องกับ BPF เกี่ยวข้องกับ:

1. การคำนวณ BPF: ขั้นแรก ให้กำหนด BPF เชิงทฤษฎีโดยอิงจากจำนวนใบมีดและความเร็วที่ทราบ
2. การวิเคราะห์สเปกตรัม: ตรวจสอบสเปกตรัม FFT เพื่อระบุจุดสูงสุดที่ 1xBPF และฮาร์โมนิกของมัน
3. กำลังเป็นที่นิยม: เปรียบเทียบแอมพลิจูดของ BPF ในปัจจุบันกับข้อมูลในอดีต การเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันหรือค่อยเป็นค่อยไปเป็นสัญญาณที่ชัดเจนของการเสื่อมสภาพ
4. การวิเคราะห์เฟส: การใช้เครื่องวิเคราะห์แบบสองช่องสัญญาณช่วยให้สามารถอ่านค่าเฟสได้ ซึ่งจะช่วยให้ระบุได้ว่าปัญหาเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของโรเตอร์หรือปัญหาด้านโครงสร้าง

การตรวจสอบความถี่ของ Blade Pass ช่วยให้ทีมงานบำรุงรักษาได้รับข้อมูลเชิงลึกอันมีค่าเกี่ยวกับสภาพของอุปกรณ์หมุนเวียนที่สำคัญ และระบุความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นได้ก่อนที่จะเกิดขึ้น

← กลับสู่ดัชนีหลัก