振动分析中的叶片通过频率（BPF）

定义：什么是叶片通过频率？

叶片通过频率（BPF） 是风扇、泵、鼓风机和压缩机等气动和流体动力机械振动特征中一个显著的频率分量。它表示叶轮的旋转叶片或导叶通过固定点（例如截止叶片、扩压器或传感器位置）的速率。这种相互作用会在每个叶片通道产生独特的压力脉动，从而产生频率可预测的振动信号。

如何计算叶片通过频率

BPF 计算起来很简单，它是机器转速和叶轮或转子上叶片数量的函数。

公式为：

BPF = 叶片数量 × 转速

例如，一台具有 7 个叶片、转速为 1,800 RPM 的风扇的 BPF 为：

BPF = 7 个刀片 × 1,800 RPM = 12,600 CPM（每分钟循环数）

要将其转换为赫兹 (Hz)，只需除以 60：

BPF = 12,600 CPM / 60 = 210 Hz

为什么 BPF 在机器诊断中很重要？

对于任何使用叶片输送空气或流体的机器来说，叶片通过频率下的振动都是正常且预期的特性。然而，该频率下的振动*振幅*是衡量机器机械和空气动力学状况的关键指标。带通滤波器振幅的显著增加或其谐波的出现通常预示着问题正在发生。

高 BPF 幅度指示的常见问题

1xBPF 或其倍数（2xBPF、3xBPF 等）的振动升高可能是各种问题的征兆：

• 空气动力学或液压问题： 机器入口或出口处的气流不均匀或湍流是主要原因。这可能是由于堵塞、管道不当或机器运行偏离最佳效率点 (BEP) 造成的。
• 转子或叶轮不平衡： 虽然不平衡主要表现在 1 倍转速下，但不均匀的质量分布也会导致叶片负载不均匀和 BPF 增加。
• 刀片损坏或磨损： 破裂、弯曲、碎裂或腐蚀的叶片会破坏均匀的压力脉动，导致 BPF 振动显著增加。
• 不当许可： 转子在壳体内的偏心位置，或叶片尖端和壳体之间的间隙不正确，会在叶片通过最紧点时引起较大的压力脉动。
• 结构共振 如果 BPF 或其谐波之一激发机器结构、管道或基础的固有频率，则振动将被高度放大。

叶片通过频率的谐波（2xBPF、3xBPF）

带通滤波器 (BPF) 的强谐波通常表明问题更为严重，或流体流动中存在更明显、更剧烈的脉动。例如，严重弯曲的叶片或靠近叶轮的严重障碍物会产生更剧烈、更不正弦的压力脉冲，这将在 FFT 频谱中表现为多个谐波。

分析技术

诊断 BPF 相关问题包括：

1. 计算BPF： 首先，根据已知的叶片数量和速度确定理论 BPF。
2. 频谱分析： 检查 FFT 频谱以识别 1xBPF 及其谐波处的峰值。
3. 趋势： 将当前 BPF 幅度与历史数据进行比较。突然或逐渐增加是性能恶化的明显迹象。
4. 相分析： 使用双通道分析仪，相位读数可以帮助确定问题是否与转子的运动或结构问题有关。

通过监控叶片通过频率，维护团队可以深入了解关键旋转设备的健康状况，并在故障发生之前发现潜在故障。

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