معيار ISO 10816-1 والتنفيذ الآلي لتشخيص الاهتزازات باستخدام نظام Balanset-1A

ملخص

يقدم هذا التقرير تحليلاً شاملاً للمتطلبات التنظيمية الدولية الخاصة بحالة اهتزاز المعدات الصناعية المحددة في المواصفة القياسية ISO 10816-1 والمواصفات القياسية المشتقة منها. يستعرض التقرير تطور التقييس من المواصفة القياسية ISO 2372 إلى المواصفة القياسية الحالية ISO 20816، ويشرح المعنى الفيزيائي للمعلمات المقاسة، ويصف منهجية تقييم شدة حالات الاهتزاز. يتم إيلاء اهتمام خاص للتطبيق العملي لهذه القواعد باستخدام نظام التوازن والتشخيص المحمول Balanset-1A. يحتوي التقرير على وصف تفصيلي للخصائص التقنية للجهاز، وخوارزميات تشغيله في أوضاع مقياس الاهتزاز والتوازن، والمبادئ التوجيهية المنهجية لإجراء القياسات لضمان الامتثال لمعايير الموثوقية والسلامة للآلات الدوارة.

الفصل 1. الأسس النظرية لتشخيص الاهتزازات وتطور التقييس

1.1. الطبيعة الفيزيائية للاهتزاز واختيار معلمات القياس

الاهتزاز، كمعامل تشخيصي، هو المؤشر الأكثر إفادة عن الحالة الديناميكية للنظام الميكانيكي. على عكس درجة الحرارة أو الضغط، اللذين يعتبران مؤشرين متكاملين وغالباً ما يتفاعلان مع الأعطال بتأخر، فإن إشارة الاهتزاز تحمل معلومات عن القوى المؤثرة داخل الآلية في الوقت الفعلي.

يعتمد المعيار ISO 10816-1، مثل سابقيه، على قياس سرعة الاهتزاز. هذا الاختيار ليس عشوائياً، بل ينبع من الطبيعة الطاقية للضرر. سرعة الاهتزاز تتناسب طردياً مع الطاقة الحركية للكتلة المتذبذبة، وبالتالي مع إجهادات التعب التي تنشأ في مكونات الماكينة.

يستخدم تشخيص الاهتزازات ثلاثة معايير رئيسية، لكل منها مجال تطبيق خاص به:

إزاحة الاهتزاز (الإزاحة): سعة التذبذب مقيسة بالميكرومتر (ميكرومتر). هذه المعلمة مهمة للغاية بالنسبة للماكينات منخفضة السرعة (أقل من 600 دورة في الدقيقة) ولتقييم الخلوص في محامل دوارة، حيث من المهم منع تلامس الدوار مع الجزء الثابت. في سياق المواصفة القياسية ISO 10816-1، فإن الإزاحة لها استخدام محدود لأنه في الترددات العالية حتى الإزاحات الصغيرة يمكن أن تولد قوى مدمرة.

سرعة الاهتزاز (السرعة): سرعة النقطة السطحية مقيسة بالمليمترات في الثانية (مم/ثانية). هذه هي المعلمة العالمية لنطاق التردد من 10 إلى 1000 هرتز، والتي تغطي العيوب الميكانيكية الرئيسية: عدم الاتزان، واختلال المحاذاة، والرخاوة. تعتمد المواصفة القياسية ISO 10816 سرعة الاهتزاز كمعيار تقييم أساسي. تحدد المواصفة القياسية قيمة RMS (جذر متوسط المربع)، والتي تميز متوسط طاقة الاهتزاز.

تسارع الاهتزاز (التسارع): معدل التغير في سرعة الاهتزاز مقيساً بالمتر في الثانية المربعة (م/ثانية مربعة) أو بوحدة g (1 g = 9.81 م/ثانية مربعة). يميّز التسارع قوى القصور الذاتي وهو الأكثر حساسية للعمليات عالية التردد (من 1000 هرتز وما فوق)، مثل عيوب محامل الدرفلة في المراحل المبكرة ومشاكل شبكة التروس والأعطال الكهربائية في المحركات.

1.2. السياق التاريخي: من ISO 2372 إلى ISO 20816

يتطلب فهم المتطلبات الحالية تحليل تطورها التاريخي. يمتد تطور معايير الاهتزاز لأكثر من خمسة عقود:

يركز هذا التقرير على ISO 10816-1 و ISO 10816-3، لأن هذه الوثائق هي أدوات العمل الرئيسية لحوالي 90% من المعدات الصناعية التي يتم تشخيصها بأجهزة محمولة مثل Balanset-1A.

الفصل 2. تحليل تفصيلي لمنهجية ISO 10816-1

2.1. النطاق والقيود

تنطبق المواصفة ISO 10816-1 على قياسات الاهتزاز التي يتم إجراؤها على الأجزاء غير الدوارة من الآلات (مبيتات المحامل، القواعد، الإطارات الداعمة). لا تنطبق هذه المواصفة على الاهتزاز الناتج عن الضوضاء الصوتية ولا تشمل الآلات الترددية (التي تشملها المواصفة ISO 10816-6) التي تولد قوى عطالية محددة بسبب مبدأ تشغيلها.

أحد الجوانب المهمة هو أن المعيار ينظم القياسات في الموقع — في ظروف التشغيل الفعلية، وليس فقط على منصة الاختبار. وهذا يعني أن الحدود تأخذ في الاعتبار تأثير الأساس الفعلي ووصلات الأنابيب وظروف حمل التشغيل.

2.2. تصنيف المعدات

أحد العناصر الأساسية في هذه المنهجية هو تقسيم جميع الآلات إلى فئات. قد يؤدي تطبيق حدود الفئة الرابعة على آلة من الفئة الأولى إلى إغفال المهندس لظروف خطرة، في حين أن العكس قد يؤدي إلى إيقاف تشغيل معدات سليمة دون مبرر.

الجدول 2.1. تصنيف الآلات وفقًا لمعيار ISO 10816-1

مشكلة تحديد نوع الأساس (الصلب مقابل المرن)

يعرّف المعيار الأساس بأنه صلب إذا كان التردد الطبيعي الأول لنظام "أساس الآلة" أعلى من تردد الإثارة الرئيسي (تردد الدوران). يكون الأساس مرناً إذا كان تردده الطبيعي أقل من تردد الدوران.

في الممارسة العملية، هذا يعني:

• عادةً ما تنتمي الآلة المثبتة بمسامير على أرضية ورشة خرسانية ضخمة إلى فئة ذات أساس صلب.
• تنتمي الآلة المثبتة على عوازل اهتزاز (نوابض، وسادات مطاطية) أو على إطار فولاذي خفيف (على سبيل المثال، هيكل الطبقة العليا) إلى فئة ذات أساس مرن.
• يمكن للآلة المادية نفسها أن تتغير فئتها إذا تم نقلها من أساس إلى آخر - وهذا أمر بالغ الأهمية يجب تذكره عند نقل المعدات.

2.3. مناطق تقييم الاهتزازات

وبدلاً من التقييم الثنائي "جيد/سيئ"، يقدم المعيار مقياساً من أربع مناطق يدعم الصيانة القائمة على الحالة:

2.4. قيم حدود الاهتزاز

يلخص الجدول أدناه القيم الحدية لسرعة الاهتزاز RMS (مم/ثانية) وفقًا للملحق ب من المواصفة ISO 10816-1. هذه القيم تجريبية وتستخدم كإرشادات في حالة عدم توفر مواصفات الشركة المصنعة.

الجدول 2.2. قيم حدود المنطقة (ISO 10816-1 المرفق ب)

مقارنة مرئية: حدود المناطق حسب فئة الماكينة

التفسير التحليلي. خذ بعين الاعتبار القيمة 4.5 مم/ثانية. بالنسبة للماكينات الصغيرة (الفئة I) هذه هي حدود حالة الطوارئ (C/D)، والتي تتطلب إيقاف التشغيل. بالنسبة للماكينات المتوسطة الحجم (الفئة الثانية) هذا هو منتصف منطقة "يتطلب الانتباه". بالنسبة للماكينات الكبيرة على أساس صلب (الفئة الثالثة) هذا هو الحد الفاصل بين منطقتي "مرضية" و"غير مرضية" فقط. بالنسبة للماكينات على أساسات مرنة (الفئة الرابعة) هذا هو مستوى اهتزاز التشغيل العادي (المنطقة ب). يوضح هذا التدرج مخاطر استخدام الحدود العامة دون تصنيف مناسب.

2.5. معياران للتقييم: القيمة المطلقة مقابل التغير النسبي

وتحدد المواصفة القياسية ISO 10816-1 معيارين مستقلين للتقييم ينبغي تطبيقهما في وقت واحد:

المعيار I - مقدار الاهتزاز: سرعة اهتزاز RMS المطلقة ذات النطاق العريض مقارنة بحدود المنطقة. هذا هو المعيار الأساسي الموضح في الجداول أعلاه.

المعيار II - التغير في الاهتزاز: حدوث تغير كبير (زيادة أو نقصان) في مستوى الاهتزاز بالنسبة لخط الأساس المحدد، بغض النظر عما إذا كان المستوى المطلق يعبر حدود المنطقة. قد يشير التغير المفاجئ الذي يزيد عن 25% في مستوى الاهتزاز إلى وجود عطل متطور حتى لو ظلت الماكينة في المنطقة B. وعلى العكس من ذلك، قد يشير الانخفاض المفاجئ إلى تعطل إحدى الوصلات أو انقطاع أحد المكونات.

الفصل 3. نظرة عامة كاملة على سلسلة ISO 10816 / 20816

تم نشر المواصفة القياسية ISO 10816 كسلسلة متعددة الأجزاء، حيث يوفر الجزء الأول الإطار العام وتحدد الأجزاء اللاحقة المتطلبات المحددة لأنواع الماكينات المختلفة. يعد فهم الجزء الذي ينطبق على معداتك المحددة أمرًا ضروريًا للتقييم الصحيح.

الجدول 3.0. القائمة الكاملة لأجزاء المعيار ISO 10816 وما يقابلها من معيار ISO 20816

3.1. سلسلة ISO 7919 (اهتزاز العمود) - الآن جزء من المواصفة القياسية ISO 20816

في حين ركزت المواصفة القياسية ISO 10816 حصريًا على اهتزاز المبيت، تناولت سلسلة المواصفة القياسية ISO 7919 الموازية اهتزاز العمود المقاس باستخدام مجسات القرب غير التلامسية (مجسات التيار الدوامي). بالنسبة للآلات الدوارة الحرجة مثل التوربينات البخارية الكبيرة والتوربينات الغازية والمولدات، غالبًا ما يكون الاهتزاز النسبي للعمود هو المعلمة الأكثر إفادة لأنه يقيس مباشرةً حركة الدوار ضمن خلوصات المحامل.

ويعكس توحيد هاتين السلسلتين في المواصفة القياسية ISO 20816 الفهم الحديث بأن المراقبة الشاملة لحالة الآلات الحرجة تتطلب كلاً من اهتزاز المبيت (للتقييم الهيكلي) واهتزاز العمود (للتقييم الديناميكي للدوار).

3.2. المعايير الدولية ذات الصلة

لا توجد المواصفة القياسية ISO 10816 بمعزل عن غيرها. فالعديد من المعايير المصاحبة تحدد مواصفات أجهزة الاستشعار وجودة الموازنة ومنهجية القياس:

3.3. العلاقة بين جودة الموازنة ISO 1940 ومناطق الاهتزاز ISO 10816

أحد الأسئلة الأكثر شيوعًا في الممارسة العملية هو كيفية ارتباط درجة جودة التوازن (قيمة G حسب المواصفة القياسية ISO 1940) بمناطق الاهتزاز في المواصفة القياسية ISO 10816. على الرغم من عدم وجود معادلة رياضية دقيقة تربط بينهما (تعتمد العلاقة على صلابة المحمل وكتلة الماكينة وديناميكيات الدعم)، إلا أن هناك علاقة عامة:

• درجة التوازن G2.5 (نموذجية للمراوح والمضخات والمحركات) تحقق عمومًا المنطقة A أو B على الماكينات المركبة بشكل صحيح.
• عادة ما تحقق درجة التوازن G6.3 (الآلات العامة) المنطقة B، ولكنها قد تكون في المنطقة C للهياكل الصلبة خفيفة الوزن.
• درجة التوازن G16 (المعدات الزراعية والكسارات) تتوافق عادةً مع المنطقة C أو أسوأ حسب المواصفة القياسية ISO 10816.

يمكن أن يحقق نظام Balanset-1A جودة التوازن G2.5 وأفضل، مما يساهم بشكل مباشر في تلبية متطلبات ISO 10816 Zone A.

الفصل 4. خصائص الآلات الصناعية: ISO 10816-3

بينما تحدد ISO 10816-1 الإطار العام، فإن معظم الوحدات الصناعية (المضخات والمراوح والضواغط التي تزيد قوتها عن 15 كيلوواط) تخضع في الواقع للجزء 3 الأكثر تحديدًا من المعيار (ISO 10816-3). من المهم فهم الفرق لأن Balanset-1A غالبًا ما يستخدم لموازنة المراوح والمضخات التي يغطيها هذا الجزء.

4.1. مجموعات الآلات في المواصفة القياسية ISO 10816-3

على عكس الفئات الأربع في الجزء 1، يقسم الجزء 3 الآلات إلى مجموعتين رئيسيتين:

المجموعة 1: الماكينات الكبيرة ذات القدرة المقدرة التي تزيد عن 300 كيلوواط، أو الماكينات الكهربائية التي يزيد ارتفاع عمودها عن 315 مم، والتي تعمل بسرعات تتراوح بين 120 دورة في الدقيقة و15,000 دورة في الدقيقة.

المجموعة 2: الماكينات متوسطة الحجم ذات القدرة المقدرة من 15 كيلوواط إلى 300 كيلوواط، أو الماكينات الكهربائية ذات ارتفاع العمود من 160 مم إلى 315 مم، بسرعات تشغيل تتراوح بين 120 دورة في الدقيقة و15000 دورة في الدقيقة.

4.2. حدود الاهتزاز في المواصفة القياسية ISO 10816-3

تعتمد الحدود على نوع الأساس (جامد/مرن)، والذي يظل نفس التعريف الوارد في الجزء 1.

الجدول 4.1. حدود الاهتزاز وفقًا للمعيار ISO 10816-3 (RMS، مم/ثانية)

توليف البيانات. توضح المقارنة بين جدولي المواصفة القياسية ISO 10816-1 والمواصفة القياسية ISO 10816-3 أن المواصفة القياسية ISO 10816-3 تفرض متطلبات أكثر صرامة على الماكينات متوسطة القدرة (المجموعة 2) على أسس صلبة. تم تعيين حدود المنطقة D عند 4.5 مم/ثانية، وهو ما يتطابق مع الحد الأقصى للفئة الأولى في الجزء 1. وهذا يؤكد الاتجاه نحو حدود أكثر صرامة للمعدات الحديثة والأسرع والأخف وزنًا. عند استخدام Balanset-1A لتشخيص مروحة بقدرة 45 كيلوواط على أرضية خرسانية، يجب التركيز على عمود "المجموعة 2 / الصلبة" في هذا الجدول، حيث يحدث الانتقال إلى منطقة الطوارئ عند 4.5 مم/ثانية.

4.3. المتطلبات الإضافية للمواصفة القياسية ISO 10816-3

تضيف المواصفة القياسية ISO 10816-3 أحكامًا مهمة تتجاوز حدود المنطقة الأساسية:

• اختبار القبول: بالنسبة للماكينات التي تم تركيبها أو إصلاحها حديثًا، يجب أن يكون الاهتزاز في المنطقة (أ). إذا كان الاهتزاز يقع في المنطقة (ب)، يوصى بإجراء تحقيق لتحديد السبب.
• الإنذارات التشغيلية: يوصي المعيار بتعيين مستويين للإنذار - تنبيه (عادةً عند الحد B/C) وخطر (عند الحد C/D). ويمكن تنفيذ ذلك في أنظمة المراقبة المستمرة.
• الظروف العابرة: تقر المواصفة القياسية أنه أثناء بدء التشغيل والإيقاف، قد يتجاوز الاهتزاز مؤقتًا حدود الحالة المستقرة، خاصة عند المرور بالسرعات الحرجة (الرنين).
• الماكينات المقترنة: بالنسبة للمعدات المقترنة (مثل مجموعات المحركات والمضخات)، يجب تقييم كل ماكينة على حدة باستخدام الحدود المناسبة لتصنيف مجموعتها.

الفصل 5. بنية الأجهزة لنظام Balanset-1A

لتنفيذ متطلبات ISO 10816/20816، تحتاج إلى أداة توفر قياسات دقيقة وقابلة للتكرار وتتوافق مع نطاقات التردد المطلوبة. نظام Balanset-1A الذي طورته Vibromera هو حل متكامل يجمع بين وظائف محلل الاهتزاز ثنائي القنوات وأداة موازنة الميدان.

5.1. قنوات القياس وأجهزة الاستشعار

يحتوي نظام Balanset-1A على قناتين مستقلتين لقياس الاهتزاز (X1 و X2)، مما يسمح بإجراء قياسات متزامنة في نقطتين أو على مستويين.

نوع المستشعر. يستخدم النظام أجهزة قياس التسارع (محولات اهتزاز تقيس التسارع). هذا هو المعيار الصناعي الحديث لأن أجهزة قياس التسارع توفر موثوقية عالية ونطاق تردد واسع وخطية جيدة.

تكامل الإشارات. نظرًا لأن معيار ISO 10816 يتطلب تقييم سرعة الاهتزاز (مم/ثانية)، يتم تكامل الإشارة الصادرة عن أجهزة قياس التسارع في الأجهزة أو البرامج. هذه خطوة حاسمة في معالجة الإشارات، وتلعب جودة محول التناظرية إلى الرقمية دورًا رئيسيًا في ذلك.

نطاق القياس. يقيس الجهاز سرعة الاهتزاز (RMS) في النطاق من 0.05 إلى 100 مم/ثانية. ويغطي هذا النطاق بالكامل جميع مناطق التقييم ISO 10816 (من المنطقة A 45 مم/ثانية لأكبر الماكينات).

5.2. خصائص التردد ودقته

تتوافق الخصائص المترولوجية لـ Balanset-1A تمامًا مع متطلبات المعيار.

نطاق التردد. يعمل الإصدار الأساسي من الجهاز في نطاق 5 هرتز - 550 هرتز. ويتجاوز الحد الأدنى البالغ 5 هرتز (300 دورة في الدقيقة) حتى متطلبات ISO 10816 القياسية البالغة 10 هرتز ويدعم تشخيص الآلات ذات السرعة المنخفضة. ويغطي الحد الأعلى البالغ 550 هرتز حتى التوافقي الحادي عشر للماكينات ذات التردد الدوراني 3000 دورة في الدقيقة (50 هرتز)، وهو ما يكفي للكشف عن عدم الاتزان (1×) واختلال المحاذاة (2×، 3×) والرخاوة. اختياريًا، يمكن تمديد نطاق التردد إلى 1000 هرتز، مما يغطي جميع المتطلبات القياسية بالكامل.

دقة السعة. خطأ قياس السعة هو ± 5% من المقياس الكامل. وبالنسبة لمهام المراقبة التشغيلية، حيث تختلف حدود المنطقة بمئات النسب المئوية، فإن هذه الدقة أكثر من كافية.

دقة الطور. يقيس الجهاز زاوية الطور بدقة ± 1 درجة. على الرغم من أن الطور لا تنظمه المواصفة القياسية ISO 10816، إلا أنه مهم للغاية لإجراء الموازنة.

5.3. قناة مقياس سرعة الدوران

تشتمل المجموعة على مقياس سرعة الدوران بالليزر (مستشعر بصري) يقوم بوظيفتين: قياس سرعة الدوار (RPM) من 150 إلى 60,000 دورة في الدقيقة (في بعض الإصدارات حتى 100,000 دورة في الدقيقة)، مما يجعل من الممكن تحديد ما إذا كان الاهتزاز متزامنًا مع تردد الدوران (1×) أو غير متزامن؛ ويولد إشارة طور مرجعية (علامة طور) لحساب متوسط الطور المتزامن وحساب زوايا كتلة التصحيح أثناء الموازنة.

5.4. التوصيلات والتخطيط

تشتمل المجموعة القياسية على كابلات استشعار بطول 4 أمتار (اختياري 10 أمتار). وهذا يزيد من السلامة أثناء القياسات في الموقع. تتيح الكابلات الطويلة للمشغل البقاء على مسافة آمنة من الأجزاء الدوارة للآلة، مما يلبي متطلبات السلامة الصناعية للعمل مع المعدات الدوارة.

الجدول 5.1. المواصفات الرئيسية Balanset-1A مقابل متطلبات ISO 10816

الفصل 6. منهجية القياس وتقييم ISO 10816 باستخدام Balanset-1A

6.1. التحضير للقياسات

تحديد الجهاز. تحديد فئة أو مجموعة الماكينة (وفقًا للفصلين 2 و4 من هذا التقرير). على سبيل المثال، تنتمي "مروحة بقدرة 45 كيلوواط على عوازل الاهتزاز" إلى المجموعة 2 (ISO 10816-3) ذات الأساس المرن.

تثبيت البرامج. قم بتثبيت برامج تشغيل وبرنامج Balanset-1A من محرك أقراص USB المرفق. قم بتوصيل وحدة الواجهة بمنفذ USB الخاص بالكمبيوتر المحمول.

قم بتركيب المستشعرات. قم بتركيب الحساسات على علب المحامل - وليس على أغطية رقيقة أو واقيات أو أغلفة صفائح معدنية. استخدم قواعد مغناطيسية وتأكد من ثبات المغناطيس على سطح نظيف ومستوٍ. يعمل الطلاء أو الصدأ تحت المغناطيس كمثبط ويقلل من القراءات عالية التردد. حافظ على التعامد: قم بإجراء القياسات في الاتجاهات الرأسية (V) والأفقية (H) والمحورية (A) في كل محمل. يحتوي Balanset-1A على قناتين، بحيث يمكنك قياس V وH في وقت واحد في دعامة واحدة.

6.2. وضع مقياس الاهتزاز (F5)

يحتوي برنامج Balanset-1A على وضع مخصص لتقييم ISO 10816. قم بتشغيل البرنامج، واضغط على F5 (أو انقر فوق الزر "F5 - مقياس الاهتزاز" في الواجهة)، ثم اضغط على F9 (تشغيل) لبدء الحصول على البيانات.

تحليل المؤشرات:

• RMS (الإجمالي): تعرض الأداة سرعة الاهتزاز الكلية RMS (V1s، V2s). هذه هي القيمة التي تقارن بالحدود المجدولة للمعيار.
• 1× اهتزاز 1× اهتزاز: تستخرج الأداة سعة الاهتزاز عند تردد الدوران (المكون المتزامن).

إذا كانت قيمة RMS عالية (المنطقة C/D) ولكن المكون 1× منخفض، فإن المشكلة ليست عدم الاتزان. قد يكون خطأ في المحمل، أو تجويف (لمضخة)، أو مشاكل كهرومغناطيسية. إذا كانت قيمة RMS قريبة من قيمة 1×× (على سبيل المثال، RMS = 10 مم/ثانية، 1×= 9.8 مم/ثانية)، فإن عدم الاتزان هو السائد وستقلل الموازنة الاهتزاز بنحو 95%.

6.3. التحليل الطيفي (FFT)

إذا تجاوز الاهتزاز الكلي الحد المسموح به (المنطقة C أو D)، يجب تحديد السبب. يتضمن الوضع F5 علامة تبويب الرسوم البيانية مع عرض طيف FFT.

• تشير القمة السائدة عند 1× (تردد الدوران) إلى عدم الاتزان.
• تشير القمم عند 2×، 3× إلى اختلال أو رخاوة.
• تشير "الضوضاء" عالية التردد أو غابة من التوافقيات إلى وجود عيوب في المحامل الدوارة.
• يشير تردد مرور الشفرات (عدد الشفرات × عدد دورات في الدقيقة) إلى وجود مشاكل ديناميكية هوائية في المروحة أو مشاكل هيدروليكية في المضخة.
• 2 × تردد الخط (100 هرتز أو 120 هرتز) يشير إلى وجود أعطال كهربائية في المحركات (انحراف الجزء الثابت، قضبان دوّارة مكسورة).

يوفر Balanset-1A هذه التصورات التي تحوله من مجرد "مقياس امتثال" بسيط إلى أداة تشخيصية كاملة.

6.4. نقاط القياس والاتجاهات

توصي المواصفة القياسية ISO 10816-1 بقياس الاهتزاز في ثلاثة اتجاهات متعامدة متبادلة في كل موقع محمل. بالنسبة لماكينة نموذجية ذات محملين، يعني ذلك ما يصل إلى ست نقاط قياس (3 اتجاهات × محملين). ومن الناحية العملية، فإن القياسات الأكثر أهمية هي:

• عمودي (V): الأكثر حساسية لعدم الاتزان. وعادةً ما يعطي أعلى القراءات لأن المحامل أقل صلابة في الاتجاه الرأسي.
• أفقي (H): حساس للاختلال والرخاوة. غالباً ما يشير الاهتزاز الأفقي الذي يتجاوز الاهتزاز الرأسي بشكل كبير إلى وجود قدم لينة أو براغي مفكوكة.
• المحوري (أ): يشير الاهتزاز المحوري المرتفع (أكثر من 50% من الاهتزاز الشعاعي) إلى وجود اختلال في المحاذاة أو عمود الدوران المثني أو الدوار المعلّق غير المتوازن.

تُستخدم عادةً أعلى قراءة بين جميع نقاط القياس والاتجاهات في تقييم ISO 10816. قم دائمًا بتسجيل جميع القياسات لتحليل الاتجاهات.

الفصل 7. الموازنة كطريقة تصحيح: الاستخدام العملي لـ Balanset-1A

عندما تشير التشخيصات (استنادًا إلى هيمنة 1×1 في الطيف) إلى عدم الاتزان كسبب رئيسي لتجاوز الحد الأقصى ISO 10816، فإن الخطوة التالية هي الموازنة. تطبق Balanset-1A طريقة معامل التأثير (طريقة الأشواط الثلاثة).

7.1. نظرية التوازن

يحدث اللاتوازن عندما لا يتطابق مركز كتلة الدوار مع محور دورانه. وهذا يسبب قوة طرد مركزي و = م - ص - ω² الذي يولد اهتزازًا بتردد دوراني. الهدف من الموازنة هو إضافة كتلة تصحيحية (وزن) تنتج قوة مساوية في الحجم ومعاكسة في الاتجاه لقوة عدم التوازن.

7.2. إجراء موازنة المستوى الواحد

استخدم هذا الإجراء للدوارات الضيقة (المراوح، والبكرات، والأقراص). حدد الوضع F2 في البرنامج.

التشغيل 0 - مبدئي: قم بتشغيل الدوّار، اضغط F9. تقيس الأداة الاهتزاز الأولي (السعة والطور). مثال: 8.5 مم/ثانية عند 120 درجة.

التشغيل 1 - الوزن التجريبي: أوقف الدوّار، وقم بتركيب وزن تجريبي بكتلة معروفة (على سبيل المثال، 10 جم) في مكان عشوائي. ابدأ تشغيل الدوّار، اضغط F9. مثال: 5.2 مم/ثانية عند 160 درجة.

الحساب والتصحيح: يقوم البرنامج تلقائيًا بحساب كتلة وزاوية وزن التصحيح. على سبيل المثال، قد يأمر الجهاز بـ "أضف 15 جم بزاوية 45 درجة من موضع الوزن التجريبي." تدعم وظائف الميزان تقسيم الأوزان: إذا لم تتمكن من وضع الوزن في الموضع المحسوب، يقوم البرنامج بتقسيمه إلى وزنين للتركيب، على سبيل المثال، على شفرات المروحة.

التشغيل 2 - التحقق: قم بتركيب وزن التصحيح المحسوب (إزالة الوزن التجريبي إذا لزم الأمر). قم بتشغيل الدوار وتأكد من انخفاض الاهتزاز المتبقي إلى المنطقة A أو B وفقًا للمعيار ISO 10816 (على سبيل المثال، أقل من 2.8 مم/ث للمجموعة 2 / الصلبة).

7.3. موازنة المستويين

تتطلب الدوارات الطويلة (الأعمدة، أسطوانات الكسارة) موازنة ديناميكية في مستويين تصحيحيين. الإجراء مشابه ولكنه يتطلب مستشعرين للاهتزاز (X1، X2) وثلاث عمليات تشغيل (بداية، وزن تجريبي في المستوى 1، وزن تجريبي في المستوى 2). استخدم الوضع F3 لهذا الإجراء.

الفصل 8. سيناريوهات عملية وتفسيرها (دراسات حالة)

الفصل 9. العلاقة بين بارامترات الاهتزاز: الإزاحة، السرعة، التسارع

إن فهم العلاقة الرياضية بين معاملات الاهتزاز الثلاثة مهم للتحويل بينها ولفهم سبب اختيار المواصفة القياسية ISO 10816 للسرعة كمقياس أساسي لها.

بالنسبة للحركة التوافقية البسيطة عند التردد ف (هرتز):

• النزوح: د = د₀ - الجيب (2πft)، مقيسًا بالميكرومتر (من القمة إلى القمة)
• سرعة: V = 2πf - D₀ - جتا (2π قدم)، مقيسًا بوحدة مم/ث
• تسريع: A = (2πf)² - D₀ - sin(2πft)، مقيسة بوحدة m/s²

العلاقات الرئيسية (لقيم الذروة عند التردد ف):

• الخامس_قمة (مم/ث) = π - f - D_ص (ميكرومتر) / 1000
• A_قمة (م/ث²) = 2πf - V_قمة (مم/ثانية) / 1000

وهذا يفسر سبب هيمنة الإزاحة عند الترددات المنخفضة وهيمنة التسارع عند الترددات العالية، بينما توفر السرعة تمثيلاً مسطحًا نسبيًا (مستقل عن التردد) لشدة الاهتزاز عبر نطاق السرعة النموذجية للماكينة. وتمثل قيمة السرعة الثابتة إجهادًا ثابتًا في الهيكل بغض النظر عن التردد - وهذا هو السبب الأساسي الذي يجعل المواصفة القياسية ISO 10816 تستخدم السرعة.

الجدول 9.1. أمثلة تحويل عملية عند 50 هرتز (3000 دورة في الدقيقة)

الفصل 10. أخطاء القياس الشائعة وكيفية تجنبها

حتى مع وجود أداة معايرة بشكل صحيح مثل Balanset-1A، يمكن أن تؤدي أخطاء القياس إلى استنتاجات غير صحيحة. فيما يلي أكثر المزالق شيوعًا:

10.1. أخطاء تركيب المستشعر

مشكلة: مستشعر مثبت على واقي أو غطاء رقيق أو هيكل مفكوك بدلاً من مبيت المحمل. يتسبب ذلك في قراءات عالية خاطئة بسبب الرنين الهيكلي للغطاء، مما يؤدي إلى إيقاف التشغيل غير الضروري.

حل: قم دائمًا بالتركيب مباشرة على مبيت المحمل. استخدم التركيب المغناطيسي على سطح معدني نظيف ومستوٍ. بالنسبة للأسطح ذات الطلاء الذي يزيد سمكه عن 0.1 مم، اكشط منطقة صغيرة حتى المعدن المكشوف.

10.2. التصنيف الخاطئ للآلة

مشكلة: يؤدي تطبيق حدود الفئة I على ضاغط بقوة 200 كيلووات (والتي يجب أن تكون من المجموعة 2 وفقًا للمعيار ISO 10816-3) إلى إنذارات سابقة لأوانها.

حل: قم دائمًا بتحديد تصنيف طاقة الماكينة وسرعتها ونوع الأساس قبل تحديد المعيار والمجموعة المطبقة.

10.3. تجاهل ظروف التشغيل

مشكلة: قياس الاهتزاز أثناء بدء التشغيل أو عند التحميل الجزئي. تنطبق حدود المواصفة القياسية ISO 10816 على التشغيل في الحالة المستقرة في ظروف التشغيل العادية.

حل: اسمح للماكينة بالوصول إلى التوازن الحراري وسرعة/حِمْل التشغيل العادية قبل تسجيل القياسات. بالنسبة للمحركات الكهربائية، يعني هذا عادةً 15 دقيقة على الأقل من التشغيل.

10.4. الكابلات والضوضاء الكهربائية

مشكلة: يؤدي توجيه كابلات المستشعرات بمحاذاة كابلات الطاقة إلى حدوث تداخل كهرومغناطيسي، مما يتسبب في ارتفاع القراءات بشكل مصطنع خاصة عند 50/60 هرتز والتوافقيات.

حل: قم بتوجيه كابلات المستشعر بعيداً عن كابلات الطاقة. استخدم الكابلات المحمية حيثما أمكن. كابلات Balanset-1A محمية حسب التصميم، ولكن يظل التوجيه السليم مهمًا.

10.5. قياسات النقطة الواحدة

مشكلة: قياس اتجاه واحد فقط عند محمل واحد واستنتاج أن "الماكينة بخير".

حل: قم بالقياس في اتجاهين على الأقل (V وH) في كل اتجاه. استخدم أعلى قراءة لتقييم ISO 10816. يمكن أن تشير الاختلافات الكبيرة بين الاتجاهات إلى وجود عيوب محددة (على سبيل المثال، أفقي > عمودي غالبًا ما يشير إلى رخاوة هيكلية).

الأسئلة الشائعة

الخلاصة

توفر المواصفة القياسية ISO 10816-1 والجزء 3 المتخصص منها قاعدة أساسية لضمان موثوقية المعدات الصناعية. ويتيح الانتقال من الإدراك الذاتي إلى التقييم الكمي لسرعة الاهتزاز (RMS، مم/ثانية) للمهندسين تصنيف حالة الماكينة بشكل موضوعي وتخطيط الصيانة بناءً على البيانات الفعلية بدلاً من الجداول الزمنية الاعتباطية.

يوفر نظام التقييم رباعي المناطق (من (أ) إلى (د)) لغة مفهومة عالميًا لتوصيل حالة الماكينة بين فرق الصيانة والإدارة وبائعي المعدات. وعندما تقترن هذه المنهجية بالتحليل الطيفي، فإنها لا تتيح فقط الكشف عن المشاكل، بل تتيح أيضًا تحديد الأسباب الجذرية - عدم التوازن، وسوء المحاذاة، وتآكل المحامل، والرخاوة، والأعطال الكهربائية.

أثبتت فعالية التنفيذ الآلي لهذه المعايير باستخدام نظام Balanset-1A. يوفر الجهاز قياسات دقيقة من الناحية المترولوجية في نطاق 5-550 هرتز (يغطي بالكامل المتطلبات القياسية لمعظم الآلات) ويوفر الوظائف المطلوبة لتحديد أسباب الاهتزازات المرتفعة (التحليل الطيفي) والقضاء عليها (الموازنة).

بالنسبة للشركات التشغيلية، فإن تنفيذ المراقبة المنتظمة استنادًا إلى منهجية ISO 10816 وأدوات مثل Balanset-1A يعد استثمارًا مباشرًا في خفض تكاليف التشغيل. تساعد القدرة على التمييز بين المنطقة B والمنطقة C على تجنب الإصلاحات المبكرة للآلات السليمة والأعطال الكارثية الناتجة عن تجاهل مستويات الاهتزاز الحرجة.

نهاية التقرير