تیغههای نصب شده روی پروانه پمپ یا فن، پره یا وِین (Vane) نامیده میشود؛ این تیغهها به کمک نیروی گریز از مرکز به سیال، نیرو واردکرده و باعث بیرون کردن سیال از پروانه بهطرف محفظه داخلی پمپ یا فن میشوند؛ اختلاف فشار بهوجودآمده در اثر عبور سیال از لحظه ورود به هر پره، تا خروج از آن، موج فشاری تولید میکند.
عکسالعمل این موج فشاری، ضربهای روی پروانه اعمال میکند؛ این پدیده مشابه بیرون آمدن گلوله از تفنگ، با لگد همراه است. پس با هر بار گردش پروانه، متناسب با تعداد پرهها، سیال به پروانه ضربه زده و ارتعاش ایجاد میکند. فرکانسی که این تیغهها از يك نقطه مرجع میگذرند، از حاصلضرب تعداد پرهها در دور شفت بهدستآمده و فرکانس گذر پره نامیده میشود. تمامی فنها، پمپها و توربینها بهطور نرمال در فرکانسی به نام فرکانس گذر پره دارای پیک میباشند.
توضیح فرکانس گذر پره با یک مثال واقعی
بگذارید با یک مثال ساده، به شما خواننده عزیز توضیح بیشتری بدهم؛ در پمپ سانتریفیوژ نشان داده شده در شکل زیر، با فرکانس نامی 48Hz کار میکند. پروانه این پمپ چهار پره متحرک (Blade) دارد و به همین علت فرکانس گذر پره در این پمپ 192Hz میباشد. دامنه BPF در پمپ معمولی، ناچیز است ولی در پمپهای فشارقوی مانند پمپ آب تغذیه بویلر بهخوبی دیده میشود.
BPF، فرکانس ذاتی پمپها، فنها و کمپرسورها است و درواقع خرابی نیست. بااینحال اگر فاصله هوایی بین پرههای دوار و دیفیوزر ثابت به علت اشکال جزيي در پروفيل پره در سراسر مسیر چرخش، یکسان نباشد، میتواند دامنه بزرگی از BPF و هارمونیکهایش را به وجود آورد. گاهی BPF و هارمونیکهایش بر فرکانس طبیعی سیستم منطبق شده و به علت پدیده رزونانس، ارتعاشات بالایی ایجاد میکنند.
عوامل افزایش دامنه BPF در پمپ سانتریفیوژ
اگر رینگ سایش (Wear Ring) پروانه روی شفت گیر کند یا جوشهای نگهدارنده پرههای دیفیوزر خراب شوند، دامنه BPF افزایش مییابد. همچنین ممکن است، خمهای ناگهانی لوله، باعث تلاطم جریان شود. در این حالت تنظیم خارج از مرکزی شفت پمپ یا فن نسبت هوزینگ افزایش یافته و دامنه BPF افزایش یابد.
همچنین وقتی بهرهبرداری از پمپ در شرایط نادرستی انجام شود و از نقطه طراحی پمپ فاصله بگیرد، بالانس نیروهای فشاری و توزیع فشار روی پروانه به هم میخورد و افزایش دامنه BPF را به همراه دارد. اگر طراحی پمپ بهدرستی انجام شود، نباید BPF روی فرکانسهای طبیعی پمپ افتاده و رزونانس ایجاد نماید. لازم به ذکر است 1X و 2X ظاهرشده در طیف فرکانسی شکل زیر به علت نابالانسی و ناهممحوری در ماشین است و ارتباطی با BPF ندارد.
در پمپ سانتریفیوژ افزایش فاصله هوایی بین نوك پرههاي پروانه و برش آب و همچنین افزایش تعداد پرههاي دیفیوزر، ارتعاشات حاصل از فرکانس گذر پره را کاهش میدهد.