دليل شامل لمعيار ISO 20816-3: تحليل فني شامل

Introduction

يحدد هذا المعيار إرشادات لتقييم حالة اهتزاز المعدات الصناعية بناءً على قياسات ما يلي:

1. الاهتزازات على المحامل، وقواعد المحامل، وهياكل المحامل في الموقع الذي يتم فيه تركيب المعدات؛;
2. الاهتزاز القطري للأعمدة من مجموعات الآلات.

استنادًا إلى الخبرة التشغيلية مع المعدات الصناعية،, معياران لتقييم حالة الاهتزاز تم تأسيسها:

• المعيار الأول: القيمة المطلقة لمعامل الاهتزاز واسع النطاق الذي تمت مراقبته
• المعيار الثاني: التغيير في هذه القيمة (مقارنة بالخط الأساسي)

تطور معايير الاهتزاز: تقارب معيار ISO 10816 ومعيار ISO 7919

يمثل تاريخ توحيد معايير الاهتزازات تحولاً تدريجياً من إرشادات مجزأة خاصة بكل مكون إلى تقييم شامل للآلات. تاريخياً، كان تقييم الآلات ينقسم إلى قسمين:

• سلسلة ISO 10816: يركز على قياس الأجزاء غير الدوارة (مثل حوامل المحامل والقواعد) باستخدام مقاييس التسارع أو محولات السرعة
• سلسلة ISO 7919: تمت معالجة اهتزاز الأعمدة الدوارة بالنسبة للمحامل، وذلك باستخدام مجسات التيار الدوامي غير التلامسية بشكل أساسي.

غالباً ما أدى هذا الانفصال إلى غموض التشخيص. قد تُظهر الآلة اهتزازًا مقبولًا في الهيكل (المنطقة أ وفقًا لمعيار ISO 10816) بينما تعاني في الوقت نفسه من انحراف خطير في العمود أو عدم استقرار (المنطقة ج/د وفقًا لمعيار ISO 7919)، لا سيما في السيناريوهات التي تتضمن أغلفة ثقيلة أو محامل ذات طبقة سائلة حيث يتم تخفيف نقل طاقة الاهتزاز.

القسم 1 - النطاق

يحدد هذا المعيار المتطلبات العامة لتقييم حالة الاهتزاز لـ المعدات الصناعية (المشار إليها فيما يلي بـ "الآلات") بقدرة تزيد عن 15 كيلوواط وسرعات دوران تتراوح من 120 إلى 30000 دورة في الدقيقة بناءً على قياسات الاهتزاز على أجزاء غير دوارة وعلى أعمدة دوارة في ظل ظروف التشغيل العادية للآلة في موقع تركيبها.

يتم إجراء التقييم بناءً على معيار الاهتزاز الذي تمت مراقبته وعلى التغييرات في هذا المعيار أثناء تشغيل الآلة في حالة الاستقرار. تعكس القيم العددية لمعايير تقييم الحالة الخبرة التشغيلية مع الآلات من هذا النوع؛ ومع ذلك، قد لا تكون قابلة للتطبيق في حالات محددة تتعلق بظروف التشغيل وتصميم آلة معينة.

ينطبق هذا المعيار على:

1. التوربينات البخارية والمولدات بقدرة تصل إلى 40 ميجاوات (انظر الملاحظتين 1 و2)
2. التوربينات البخارية والمولدات بقدرة خرج تتجاوز 40 ميجاوات وسرعات دوران بخلاف 1500 و 1800 و 3000 و 3600 دورة في الدقيقة (انظر الملاحظة 1)
3. ضواغط دوارة (طرد مركزي، محوري)
4. توربينات الغاز الصناعية بقدرة تصل إلى 3 ميغاواط (انظر الملاحظة 2)
5. محركات توربينية مروحية
6. المحركات الكهربائية بجميع أنواعها مع وصلة عمود مرنة. (عندما يكون دوار المحرك متصلاً بشكل ثابت بآلات مشمولة بمعيار آخر في سلسلة ISO 20816، يمكن تقييم اهتزاز المحرك إما وفقًا لذلك المعيار أو وفقًا لهذا المعيار)
7. مصانع الدرفلة ووحدات الدرفلة
8. السيور الناقلة
9. وصلات متغيرة السرعة
10. المراوح والمراوح (انظر الملاحظة 3)

لا ينطبق هذا المعيار على:

11. التوربينات البخارية، والتوربينات الغازية، والمولدات التي تتجاوز قدرتها 40 ميغاواط وسرعاتها 1500، 1800، 3000، و3600 دورة في الدقيقة → استخدام ISO 20816-2
12. توربينات غازية بقدرة تتجاوز 3 ميغاواط → استخدام ISO 20816-4
13. مجموعات الآلات في محطات الطاقة الكهرومائية ومحطات التخزين بالضخ → الاستخدام ISO 20816-5
14. الآلات الترددية والآلات المتصلة بها اتصالاً وثيقاً → استخدام ISO 10816-6
15. مضخات دوارة ديناميكية مزودة بمحركات قيادة مدمجة أو متصلة بها بشكل ثابت، مع وجود دافعة على عمود المحرك أو متصلة به بشكل ثابت → استخدام ISO 10816-7
16. تركيبات الضواغط الترددية → استخدام ISO 20816-8
17. ضواغط الإزاحة الموجبة (مثل ضواغط اللولب)
18. المضخات الغاطسة
19. توربينات الرياح → استخدام ISO 10816-21

تفاصيل نطاق التطبيق

تنطبق متطلبات هذا المعيار على قياسات اهتزاز واسع النطاق على الأعمدة والمحامل والهياكل وقواعد المحامل في حالة التشغيل المستقر للآلة ضمن نطاق سرعات الدوران الاسمية. تنطبق هذه المتطلبات على القياسات في موقع التركيب وأثناء اختبارات القبول. معايير حالة الاهتزاز المعتمدة قابلة للتطبيق في أنظمة المراقبة المستمرة والدورية على حد سواء.

ينطبق هذا المعيار على الآلات التي قد تتضمن سلاسل التروس ومحامل العناصر الدوارة; ومع ذلك، فهو غير مقصود لتقييم حالة الاهتزاز لهذه المكونات المحددة (انظر ISO 20816-9 لوحدات التروس).

القسم 2 - المراجع المعيارية

يستخدم هذا المعيار مراجع معيارية للمعايير التالية. بالنسبة للمراجع المؤرخة، يُطبق الإصدار المذكور فقط. أما بالنسبة للمراجع غير المؤرخة، فيُطبق أحدث إصدار (بما في ذلك جميع التعديلات).

توفر هذه المعايير الأساس للمصطلحات وأساليب القياس وفلسفة التقييم العامة المطبقة في ISO 20816-3.

القسم 3 - المصطلحات والتعاريف

لأغراض هذا المعيار، فإن المصطلحات والتعريفات الواردة في آيزو 2041 يتقدم.

المصطلحات الرئيسية (من ISO 2041)

• اهتزاز: التغير مع الزمن في مقدار كمية تصف حركة أو موضع نظام ميكانيكي
• الجذر التربيعي المتوسط (RMS): الجذر التربيعي لمتوسط مربعات قيم كمية ما خلال فترة زمنية محددة
• اهتزاز النطاق العريض: اهتزاز يحتوي على طاقة موزعة عبر نطاق تردد محدد
• التردد الطبيعي: تردد الاهتزاز الحر للنظام
• التشغيل في حالة الاستقرار: حالة التشغيل التي تظل فيها المعايير ذات الصلة (السرعة، الحمل، درجة الحرارة) ثابتة بشكل أساسي
• القيمة من الذروة إلى الذروة: الفرق الجبري بين القيم القصوى (العظمى والصغرى)
• محول الطاقة: جهاز يوفر كمية خرج لها علاقة محددة بكمية الإدخال

القسم 5 - تصنيف الآلات

5.1 عام

وفقًا للمعايير المحددة في هذا المعيار، يتم تقييم حالة اهتزاز الآلة بناءً على:

1. نوع الآلة
2. القدرة المقدرة أو ارتفاع العمود (انظر أيضًا ISO 496)
3. درجة صلابة الأساس

5.2 التصنيف حسب نوع الآلة أو القدرة المقدرة أو ارتفاع العمود

تتطلب الاختلافات في أنواع الآلات وتصميمات المحامل تقسيم جميع الآلات إلى مجموعتان بناءً على القدرة المقدرة أو ارتفاع العمود.

قد يتم وضع أعمدة الآلات في كلا المجموعتين بشكل أفقي أو رأسي أو مائل، وقد يكون للدعامات درجات مختلفة من الصلابة.

المجموعة 1 - الآلات الكبيرة

• معدل الطاقة > 300 كيلوواط
• أو الآلات الكهربائية ذات ارتفاع العمود الارتفاع > 315 مم
• مجهزة عادةً بـ محامل المحور (الكم)
• سرعات التشغيل من 120 إلى 30000 دورة في الدقيقة

المجموعة 2 - الآلات المتوسطة

• معدل الطاقة 15 – 300 كيلوواط
• أو الآلات الكهربائية ذات ارتفاع العمود 160 مم < H ≤ 315 مم
• مجهزة عادةً بـ محامل العناصر الدوارة
• سرعات التشغيل عمومًا > 600 دورة في الدقيقة

5.3 التصنيف حسب صلابة الأساس

تُصنف قواعد الآلات حسب درجة صلابتها في اتجاه القياس المحدد إلى:

1. أساسات صلبة
2. أساسات مرنة

يعتمد هذا التصنيف على العلاقة بين صلابة الآلة والأساس. إذا أدنى تردد طبيعي لنظام "الآلة والأساس" في اتجاه قياس الاهتزاز، يتجاوز تردد الإثارة الرئيسي (في معظم الحالات، يكون هذا هو تردد دوران الدوار) بمقدار 25% على الأقل, عندئذٍ يُعتبر مثل هذا الأساس في ذلك الاتجاه جامد. تُؤخذ جميع الأسس الأخرى في الاعتبار مرن.

أمثلة نموذجية

آلات على قواعد صلبة وهي عادةً محركات كهربائية كبيرة ومتوسطة الحجم، وعادةً ما تكون ذات سرعات دوران منخفضة.

آلات على قواعد مرنة وتشمل عادةً مولدات التوربينات أو الضواغط التي تتجاوز قدرتها 10 ميغاواط، بالإضافة إلى الآلات ذات التوجيه العمودي.

إذا تعذر تحديد خصائص نظام "الآلة والأساس" عن طريق الحساب، فيمكن القيام بذلك تجريبيا (اختبارات الصدمات، أو تحليل الأنماط التشغيلية، أو تحليل اهتزازات بدء التشغيل).

الملحق أ (معياري) - حدود منطقة حالة الاهتزاز للأجزاء غير الدوارة في أوضاع التشغيل المحددة

التجربة تثبت ذلك وذلك لتقييم حالة الاهتزاز لأنواع مختلفة من الآلات ذات سرعات دوران مختلفة، يتم إجراء قياسات لـ السرعة وحدها كافية. لذلك، فإن المعلمة الأساسية التي يتم رصدها هي قيمة RMS للسرعة.

ومع ذلك، فإن استخدام معيار السرعة الثابتة دون مراعاة تردد الاهتزاز يمكن أن يؤدي إلى قيم إزاحة كبيرة بشكل غير مقبول. يحدث هذا بشكل خاص بالنسبة للآلات منخفضة السرعة ذات ترددات دوران الدوار التي تقل عن 600 دورة في الدقيقة، عندما يهيمن مكون سرعة التشغيل على إشارة الاهتزاز واسعة النطاق (انظر الملحق د).

وبالمثل، قد يؤدي معيار السرعة الثابتة إلى قيم تسارع كبيرة غير مقبولة للآلات عالية السرعة التي تتجاوز ترددات دوران دوارها 10000 دورة في الدقيقة، أو عندما تتركز طاقة الاهتزاز الناتج عن الآلة بشكل أساسي في نطاق الترددات العالية. لذلك، يمكن صياغة معايير حالة الاهتزاز بوحدات الإزاحة والسرعة والتسارع، وذلك تبعًا لنطاق تردد دوران الدوار ونوع الآلة.

يعرض الجدولان أ.1 وأ.2 قيم حدود المناطق لمجموعات الآلات المختلفة التي يغطيها هذا المعيار. حاليًا، تُصاغ هذه الحدود بوحدات فقط من السرعة والإزاحة.

تُحدد حدود منطقة ظروف الاهتزاز للاهتزاز في نطاق التردد من 10 إلى 1000 هرتز من خلال قيم السرعة والإزاحة RMS. بالنسبة للآلات ذات تردد دوران الدوار الأقل من 600 دورة في الدقيقة، يكون نطاق قياس الاهتزاز واسع النطاق هو من 2 إلى 1000 هرتز. في معظم الحالات، يكون تقييم حالة الاهتزاز كافياً بناءً على معيار السرعة فقط؛ ومع ذلك، إذا كان من المتوقع أن يحتوي طيف الاهتزاز على مكونات منخفضة التردد كبيرة، يتم إجراء التقييم بناءً على قياسات كل من السرعة والإزاحة.

يمكن تركيب الآلات من جميع المجموعات التي تم النظر فيها على دعامات صلبة أو مرنة (انظر القسم 5)، والتي تم تحديد حدود مناطق مختلفة لها في الجدولين A.1 و A.2.

الجدول أ.1 - آلات المجموعة 1 (كبيرة: >300 كيلوواط أو ارتفاع > 315 مم)

الجدول أ.2 - آلات المجموعة 2 (متوسطة: 15-300 كيلوواط أو ارتفاع = 160-315 مم)

الملحق ب (معياري) - حدود منطقة حالة الاهتزاز للأعمدة الدوارة في أوضاع التشغيل المحددة

ب.1 عام

تُحدد حدود مناطق ظروف الاهتزاز بناءً على الخبرة التشغيلية من مختلف الصناعات، مما يدل على أن يقل مستوى الاهتزاز النسبي المقبول للعمود مع زيادة تردد الدوران. بالإضافة إلى ذلك، عند تقييم حالة الاهتزاز، يجب مراعاة احتمالية التلامس بين العمود الدوار وأجزاء الآلة الثابتة. بالنسبة للآلات ذات المحامل الانزلاقية، الحد الأدنى المقبول للخلوص في المحمل يجب أيضًا أخذ ذلك في الاعتبار (انظر الملحق ج).

ب.2 الاهتزاز عند التردد الدوراني الاسمي في حالة التشغيل المستقر

ب.2.1 عام

المعيار الأول يتعلق بما يلي:

1. الحد من إزاحات العمود انطلاقاً من شرط الأحمال الديناميكية المقبولة على المحامل
2. القيم المقبولة للخلوص القطري في المحمل
3. اهتزاز مقبول يتم نقلها إلى الدعامات والأساسات

تتم مقارنة أقصى إزاحة للعمود في كل محمل بحدود أربع مناطق (انظر الشكل B.1 في المعيار)، والتي تم تحديدها بناءً على الخبرة التشغيلية مع الآلات.

ب.2.2 حدود المنطقة

تتيح الخبرة في قياس اهتزازات الأعمدة لمجموعة واسعة من الآلات تحديد حدود منطقة ظروف الاهتزاز التي يتم التعبير عنها من خلال الإزاحة من الذروة إلى الذروة S(pp) بالميكرومتر, ، يتناسب عكسياً مع الجذر التربيعي لتردد دوران الدوار n بوحدة دورة/دقيقة.

بالنسبة للاهتزاز النسبي للعمود المقاس باستخدام مجسات التقارب، يتم التعبير عن حدود المنطقة على النحو التالي: الإزاحة من الذروة إلى الذروة S(pp) بالميكرومترات، وهو ما يختلف باختلاف سرعة التشغيل:

أين ن هي أقصى سرعة تشغيل في دورة/دقيقة, ، و S(pp) في ميكرومتر.

مثال حسابي

بالنسبة لآلة تعمل بسرعة 3000 دورة في الدقيقة:

• √3000 ≈ 54.77
• A/B = 4800 / 54.77 ≈ 87.6 ميكرومتر
• B/C = 9000 / 54.77 ≈ 164.3 ميكرومتر
• C/D = 13200 / 54.77 ≈ 241.0 ميكرومتر

Important: لا ينبغي استخدام حدود المناطق كمعايير قبول، بل يجب أن يكون ذلك محل اتفاق بين المورد والعميل. ومع ذلك، بالاسترشاد بقيم حدودية عددية، يمكن منع استخدام آلة في حالة سيئة بشكل واضح، وتجنب فرض متطلبات صارمة للغاية على اهتزازها.

في بعض الحالات، قد تتطلب ميزات تصميم آلات معينة تطبيق حدود مناطق مختلفة - أعلى أو أدنى (على سبيل المثال، لمحامل الوسادة المائلة ذاتية المحاذاة)، وبالنسبة للآلات ذات المحامل البيضاوية، يمكن تطبيق حدود مناطق مختلفة لاتجاهات قياس مختلفة (نحو أقصى وأدنى خلوص).

قد يرتبط مستوى الاهتزاز المقبول بقطر المحمل، إذ عادةً ما تتميز المحامل ذات الأقطار الأكبر بوجود خلوص أكبر. وبناءً على ذلك، قد تُحدد قيم حدودية مختلفة للمناطق لمحامل مختلفة ضمن سلسلة عمود واحدة. في مثل هذه الحالات، يتعين على الشركة المصنعة عادةً توضيح سبب تغيير القيم الحدودية، والتأكيد بشكل خاص على أن زيادة الاهتزاز المسموح به وفقًا لهذه التغييرات لن تؤدي إلى انخفاض موثوقية الآلة.

إذا تم إجراء القياسات ليس في مكان قريب من المحمل، وأيضًا أثناء تشغيل الآلة في أوضاع عابرة مثل بدء التشغيل والتباطؤ (بما في ذلك المرور عبر السرعات الحرجة)، فقد يكون الاهتزاز المقبول أعلى.

بالنسبة للآلات العمودية ذات المحامل الانزلاقية، عند تحديد قيم الاهتزاز الحدية، يجب مراعاة إزاحات العمود المحتملة ضمن حدود الخلوص دون قوة تثبيت مرتبطة بوزن الدوار.

القسم 4 - قياسات الاهتزاز

4.1 المتطلبات العامة

يجب أن تستوفي أساليب القياس وأجهزة القياس المتطلبات العامة وفقًا للمعيار ISO 20816-1، مع مراعاة اعتبارات خاصة بالآلات الصناعية. يجب ألا تؤثر العوامل التالية بشكل كبير على معدات القياس:

• تغيرات درجة الحرارة — انحراف حساسية المستشعر
• المجالات الكهرومغناطيسية — بما في ذلك تأثيرات مغنطة العمود
• الحقول الصوتية - موجات الضغط في البيئات عالية الضوضاء
• اختلافات في مصدر الطاقة تقلبات الجهد
• طول الكابل — تتطلب بعض تصميمات مجسات التقارب طول كابل متطابق
• تلف الكابلات — انقطاعات متقطعة في الاتصالات أو انقطاعات في الحماية
• توجيه المحول — محاذاة محور الحساسية

4.2 نقاط القياس والاتجاهات

لأغراض مراقبة الحالة، يتم إجراء القياسات على أجزاء غير دوارة أو على الأعمدة, أو كليهما معًا. في هذا المعيار، ما لم يُنص على خلاف ذلك تحديدًا، يشير اهتزاز العمود إلى الإزاحة بالنسبة للمحمل.

الأجزاء غير الدوارة - قياسات غلاف المحمل

تُحدد قياسات الاهتزاز على الأجزاء غير الدوارة اهتزاز المحمل أو غلاف المحمل أو أي عنصر هيكلي آخر ينقل القوى الديناميكية من اهتزاز العمود عند موقع المحمل.

تكوين القياس النموذجي: تُجرى القياسات باستخدام محولان للطاقة في اتجاهين شعاعيين متعامدين على أغطية أو هياكل المحامل. بالنسبة للآلات الأفقية، يكون أحد الاتجاهين عادةً عموديًا. إذا كان العمود عموديًا أو مائلًا، فاختر الاتجاهات التي تلتقط أقصى قدر من الاهتزاز.

القياس من نقطة واحدة: يمكن استخدام محول طاقة واحد إذا كان معروفًا أن النتائج ستكون ممثلة للاهتزاز الكلي. ويجب أن يضمن الاتجاه المختار قراءات قريبة من الحد الأقصى.

قياسات اهتزاز العمود

يشير اهتزاز العمود (كما هو محدد في ISO 20816-1) إلى إزاحة العمود بالنسبة للمحمل. تستخدم الطريقة المفضلة زوج من مجسات التقارب بدون تلامس يتم تثبيتها بشكل عمودي على بعضها البعض، مما يسمح بتحديد مسار العمود (المدار) في مستوى القياس.

4.3 أجهزة القياس (معدات القياس)

لأغراض مراقبة الحالة، يجب أن يقيس نظام القياس اهتزاز RMS واسع النطاق على مدى نطاق تردد لا يقل عن من 10 هرتز إلى 1000 هرتز. بالنسبة للآلات التي لا تتجاوز سرعات دورانها 600 دورة في الدقيقة، يجب ألا يتجاوز الحد الأدنى للتردد 2 هرتز.

لقياسات اهتزاز العمود: يجب أن يتجاوز الحد الأعلى لنطاق التردد الحد الأقصى لتردد دوران العمود بواسطة 3.5 مرات على الأقل. يجب أن تستوفي معدات القياس متطلبات ISO 10817-1.

لقياسات الأجزاء غير الدوارة: يجب أن تتوافق المعدات مع ISO 2954. اعتمادًا على المعيار المحدد، قد تكون الكمية المقاسة إزاحة أو سرعة أو كليهما (انظر ISO 20816-1).

إذا تم إجراء القياسات باستخدام accelerometers (وهو أمر شائع في الممارسة العملية)، يجب أن تكون إشارة الخرج مدمج للحصول على إشارة السرعة. يتطلب الحصول على إشارة الإزاحة التكامل المزدوج, لكن ينبغي الانتباه إلى احتمال زيادة التشويش. وللحد من التشويش، يمكن استخدام مرشح تمرير عالي أو أي طريقة أخرى لمعالجة الإشارات الرقمية.

إذا كانت إشارة الاهتزاز مخصصة أيضًا لأغراض التشخيص، فيجب أن يغطي نطاق القياس ترددات من 1000 على الأقل 0.2 ضعف الحد الأدنى لسرعة العمود ل 2.5 ضعف الحد الأقصى لتردد إثارة الاهتزاز (عادةً لا تتجاوز 10000 هرتز). تتوفر معلومات إضافية في المواصفات القياسية ISO 13373-1 وISO 13373-2 وISO 13373-3.

متطلبات نطاق التردد

معلمات القياس

قد يكون معيار القياس النزوح, سرعة, أو كليهما، اعتمادًا على معيار التقييم (انظر ISO 20816-1).

• قياسات مقياس التسارع: إذا كانت القياسات تستخدم مقاييس التسارع (وهي الأكثر شيوعًا)، فقم بتكامل إشارة الخرج للحصول على السرعة. يُعطي التكامل المزدوج الإزاحة، ولكن احذر من زيادة الضوضاء منخفضة التردد. استخدم ترشيح الترددات العالية أو معالجة الإشارات الرقمية لتقليل الضوضاء.
• اهتزاز العمود: يجب ألا يقل الحد الأعلى للتردد عن 3.5 أضعاف أقصى سرعة للعمود. يجب أن تتوافق الأجهزة مع ISO 10817-1.
• الأجزاء غير الدوارة: يجب أن تتوافق الأجهزة مع ISO 2954.

4.4 المراقبة المستمرة والدورية

المراقبة المستمرة: عادةً، بالنسبة للآلات الكبيرة أو ذات الأهمية البالغة، تُستخدم قياسات مستمرة لمؤشرات الاهتزاز المرصودة باستخدام محولات طاقة مثبتة بشكل دائم في أهم النقاط، وذلك لأغراض مراقبة الحالة وحماية المعدات. في بعض الحالات، يتم دمج نظام القياس المستخدم لهذا الغرض في نظام إدارة معدات المصنع العام.

المراقبة الدورية: بالنسبة للعديد من الآلات، لا داعي للمراقبة المستمرة. يمكن الحصول على معلومات كافية حول تطور الأعطال (عدم التوازن، تآكل المحامل، عدم المحاذاة، الارتخاء) من خلال القياسات الدورية. يمكن استخدام القيم العددية الواردة في هذا المعيار للمراقبة الدورية شريطة أن تتوافق نقاط القياس والأجهزة مع متطلبات المعيار.

اهتزاز العمود: عادةً ما يتم تركيب أجهزة القياس بشكل دائم، ولكن يمكن أخذ القياسات على فترات دورية.

الأجزاء غير الدوارة: تُركّب المحولات عادةً أثناء القياس فقط. أما بالنسبة للآلات التي يصعب الوصول إليها، فيمكن استخدام محولات مثبتة بشكل دائم مع توجيه الإشارة إلى مواقع يسهل الوصول إليها.

4.5 أوضاع تشغيل الآلة

تُجرى قياسات الاهتزاز بعد أن يصل الدوار والمحامل إلى درجة حرارة التوازن في وضع تشغيل محدد في حالة مستقرة، يتم تحديده بواسطة خصائص مثل:

• سرعة العمود الاسمية
• جهد التغذية
• معدل التدفق
• ضغط سائل التشغيل
• حمولة

الآلات ذات السرعة المتغيرة أو الحمل المتغير: قم بإجراء القياسات في جميع أوضاع التشغيل المميزة للتشغيل طويل الأمد. استخدم القيمة القصوى تم الحصول عليها عبر جميع الأوضاع لتقييم حالة الاهتزاز.

4.6 الاهتزاز الخلفي

إذا تجاوزت قيمة المعلمة المرصودة التي تم الحصول عليها أثناء القياسات معيار القبول، وكان هناك سبب للاعتقاد بأن الاهتزاز الخلفي على الآلة قد يكون مرتفعًا، فمن الضروري إجراء قياسات على آلة متوقفة لتقييم الاهتزازات الناتجة عن مصادر خارجية.

4.7 اختيار نوع القياس

يُتيح هذا المعيار إمكانية إجراء القياسات على الأجزاء الثابتة والأعمدة الدوارة للآلات. ويعتمد اختيار نوع القياس المُفضّل على خصائص الآلة وأنواع الأعطال المتوقعة.

إذا دعت الحاجة إلى اختيار أحد نوعي القياس المحتملين، فينبغي مراعاة ما يلي:

اعتبارات اختيار نوع القياس:

• سرعة العمود: تُعد قياسات الأجزاء غير الدوارة أكثر حساسية للاهتزازات عالية التردد مقارنة بقياسات العمود.
• نوع المحمل: تتميز محامل العناصر الدوارة بخلوصات صغيرة جدًا؛ حيث تنتقل اهتزازات العمود بكفاءة إلى الغلاف. وعادةً ما تكون قياسات الغلاف كافية. أما محامل الانزلاق فتتميز بخلوصات أكبر وتخميد أعلى؛ وغالبًا ما توفر اهتزازات العمود معلومات تشخيصية إضافية.
• نوع الآلة: تتطلب الآلات التي يكون فيها خلوص المحامل مماثلاً لسعة اهتزاز العمود قياسات للعمود لمنع التلامس. أما الآلات ذات التوافقيات العالية (مرور الشفرة، تعشيق التروس، مرور القضيب) فتتم مراقبتها عبر قياسات عالية التردد للغلاف.
• نسبة كتلة الدوار إلى كتلة القاعدة: الآلات التي تكون كتلة عمودها صغيرة مقارنة بكتلة قاعدتها تنقل اهتزازات قليلة إلى القاعدة. قياس العمود أكثر فعالية.
• مرونة الدوار: الدوارات المرنة: يوفر الاهتزاز النسبي للعمود مزيدًا من المعلومات حول سلوك الدوار.
• الامتثال لقواعد الأعمدة: توفر القواعد المرنة استجابة اهتزازية أكبر على الأجزاء غير الدوارة.
• خبرة في القياس: إذا كانت هناك خبرة واسعة مع نوع معين من القياسات على أجهزة مماثلة، فاستمر في استخدام هذا النوع.

تُقدم توصيات مفصلة بشأن اختيار طريقة القياس في المواصفة القياسية ISO 13373-1. وينبغي أن تراعي القرارات النهائية إمكانية الوصول، وعمر خدمة المحول، وتكلفة التركيب.

مواقع القياس واتجاهاتها

• قم بالقياس حوامل أو قواعد المحامل — لا يُستخدم على الأغطية ذات الجدران الرقيقة أو الأسطح المرنة
• Use اتجاهان شعاعيان متعامدان في كل موقع من مواقع المحامل
• بالنسبة للآلات الأفقية، يكون أحد الاتجاهات عادةً عموديًا.
• بالنسبة للآلات العمودية أو المائلة، اختر الاتجاهات لالتقاط أقصى قدر من الاهتزاز
• الاهتزاز المحوري على محامل الدفع يستخدم نفس حدود الاهتزاز القطري
• تجنب المواقع التي تحتوي على الرنين المحلي — تأكد من ذلك بمقارنة القياسات في النقاط القريبة

ظروف التشغيل

• القياس بالبوصة التشغيل في حالة الاستقرار عند السرعة والحمل الاسميين
• اسمح للدوار والمحامل بالوصول التوازن الحراري
• بالنسبة للآلات ذات السرعة/الحمل المتغير، قم بالقياس عند جميع نقاط التشغيل المميزة واستخدم الحد الأقصى
• شروط المستند: السرعة، الحمل، درجات الحرارة، الضغوط، معدلات التدفق

القسم 6 - معايير تقييم حالة الاهتزاز

6.1 عام

تُقدّم المواصفة القياسية ISO 20816-1 وصفًا عامًا لمعيارين لتقييم حالة الاهتزاز في فئات مختلفة من الآلات. يُطبّق أحد المعيارين على القيمة المطلقة من معلمات الاهتزاز المرصودة في نطاق تردد واسع؛ ويتم تطبيق الأخرى على التغييرات في هذه القيمة (بغض النظر عما إذا كانت التغييرات زيادات أو نقصان).

من المعتاد تقييم حالة اهتزاز الآلة بناءً على القيمة الفعّالة لسرعة الاهتزاز على الأجزاء غير الدوارة، ويعود ذلك في الغالب إلى سهولة إجراء القياسات اللازمة. مع ذلك، يُنصح في بعض الآلات بقياس الإزاحات النسبية للمحور من الذروة إلى الذروة، وعند توفر بيانات القياس هذه، يمكن استخدامها أيضًا لتقييم حالة اهتزاز الآلة.

6.2 المعيار الأول - التقييم بالقيمة المطلقة

6.2.1 المتطلبات العامة

لقياسات العمود الدوار: يتم تقييم حالة الاهتزاز من خلال القيمة القصوى لإزاحة الاهتزاز واسعة النطاق من الذروة إلى الذروة. ويتم الحصول على هذه المعلمة المرصودة من قياسات الإزاحات في اتجاهين متعامدين محددين.

لقياسات الأجزاء غير الدوارة: يتم تقييم حالة الاهتزاز من خلال القيمة القصوى للجذر التربيعي المتوسط لسرعة الاهتزاز واسع النطاق على سطح المحمل أو في مكان قريب منه مباشرة.

وفقًا لهذا المعيار، يتم تحديد القيم الحدية للمعامل المرصود والتي يمكن اعتبارها مقبولة من وجهة نظر:

• الأحمال الديناميكية على المحامل
• الخلوصات القطرية في المحامل
• الاهتزازات التي تنقلها الآلة إلى الهيكل الداعم والأساس

تُقارن القيمة القصوى للمعامل المُراقَب عند كل محمل أو قاعدة محمل بالقيمة الحدية لمجموعة الآلات ونوع الدعم المُحددين. وتُتيح الخبرة الواسعة في رصد اهتزازات الآلات المذكورة في القسم 1 تحديد حدود مناطق ظروف الاهتزاز، والتي يُمكن الاسترشاد بها في معظم الحالات لضمان تشغيل موثوق للآلات على المدى الطويل.

تهدف مناطق حالة الاهتزاز المحددة إلى تقييم اهتزاز الآلة في وضع تشغيل مستقر محدد، مع سرعة عمود اسمية وحمل اسمي. يسمح مفهوم وضع التشغيل المستقر بتغيرات الحمل البطيئة. التقييم هو لم يتم التنفيذ إذا كان وضع التشغيل يختلف عن الوضع المحدد، أو أثناء الأوضاع العابرة مثل التشغيل، أو التباطؤ، أو المرور عبر مناطق الرنين (انظر 6.4).

غالباً ما يتم التوصل إلى استنتاجات عامة حول حالة الاهتزاز بناءً على قياسات الاهتزاز على كل من أجزاء الآلة غير الدوارة والدوارة.

الاهتزاز المحوري لا تُقاس عادةً اهتزازات محامل الانزلاق أثناء مراقبة حالة الاهتزاز المستمر. تُجرى هذه القياسات عادةً أثناء المراقبة الدورية أو لأغراض التشخيص، لأن الاهتزاز المحوري قد يكون أكثر حساسية لأنواع معينة من الأعطال. يوفر هذا المعيار معايير التقييم فقط لـ الاهتزاز المحوري لمحامل الدفع, ، حيث يرتبط ذلك بالنبضات المحورية القادرة على التسبب في تلف الآلات.

6.2.2 مناطق ظروف الاهتزاز

6.2.2.1 الوصف العام

تم تحديد مناطق ظروف الاهتزاز التالية للتقييم النوعي لاهتزاز الآلة واتخاذ القرارات بشأن التدابير اللازمة:

المنطقة أ - عادةً ما تندرج الآلات التي تم تشغيلها حديثًا ضمن هذه المنطقة.

المنطقة ب - عادةً ما تُعتبر الآلات التي تقع ضمن هذه المنطقة مناسبة للتشغيل المستمر دون قيود زمنية.

المنطقة ج تُعتبر الآلات التي تندرج ضمن هذه الفئة غير مناسبة عادةً للتشغيل المستمر طويل الأمد. وعادةً ما تعمل هذه الآلات لفترة محدودة إلى حين توفر فرصة مناسبة لإجراء أعمال الصيانة.

المنطقة د — عادةً ما تعتبر مستويات الاهتزاز في هذه المنطقة خطيرة بما يكفي للتسبب في تلف الآلات.

6.2.2.2 القيم العددية لحدود المنطقة

القيم العددية المحددة لحدود منطقة حالة الاهتزاز هي غير مخصصة للاستخدام كمعايير قبول, وهذا ما ينبغي أن يكون موضوع اتفاق بين مورد الآلة وعميلها. ومع ذلك، يمكن استخدام هذه الحدود كإرشادات عامة، مما يسمح بتجنب التكاليف غير الضرورية لتقليل الاهتزازات ومنع المتطلبات المفرطة في الصرامة.

قد تتطلب بعض خصائص تصميم الآلة أو الخبرة التشغيلية تحديد قيم حدية أخرى (أعلى أو أدنى). في مثل هذه الحالات، يقدم المصنّع عادةً مبررات لتغيير هذه الحدود، ويؤكد على وجه الخصوص أن زيادة الاهتزاز المسموح بها وفقًا لهذه التغييرات لن تؤدي إلى انخفاض موثوقية الآلة.

6.2.2.3 معايير القبول

معايير قبول اهتزاز الآلة هي دائماً ما يكون موضوع اتفاق يجب توثيق الاتفاق بين المورد والعميل قبل التسليم أو عند التسليم (ويُفضّل الخيار الأول). في حالة تسليم آلة جديدة أو إعادة آلة بعد إجراء صيانة شاملة، يمكن استخدام حدود منطقة ظروف الاهتزاز كأساس لتحديد هذه المعايير. ومع ذلك، ينبغي أن تكون القيم العددية لحدود المنطقة لا يتم تطبيقها افتراضياً كمعايير قبول.

التوصية النموذجية: ينبغي أن تقع معلمة الاهتزاز المرصودة لآلة جديدة ضمن المنطقة أ أو ب، ولكن يجب ألا تتجاوز الحد الفاصل بين هاتين المنطقتين بأكثر من 1.25 مرة. قد لا يتم أخذ هذه التوصية في الاعتبار عند وضع معايير القبول إذا كان الأساس لذلك هو ميزات تصميم الآلة أو الخبرة التشغيلية المتراكمة مع أنواع الآلات المماثلة.

يُجرى اختبار القبول في ظل ظروف تشغيل محددة بدقة للآلة (السعة، سرعة الدوران، معدل التدفق، درجة الحرارة، الضغط، إلخ) على مدى فترة زمنية محددة. إذا وصلت الآلة بعد استبدال أحد مكوناتها الرئيسية أو صيانتها، يُؤخذ نوع العمل المنجز وقيم المعايير التي تمت مراقبتها قبل إخراج الآلة من عملية الإنتاج في الاعتبار عند وضع معايير القبول.

6.3 المعيار الثاني - التقييم عن طريق التغير في الحجم

يعتمد هذا المعيار على مقارنة القيمة الحالية لمعامل الاهتزاز واسع النطاق المرصود في حالة التشغيل المستقر للآلة (مع السماح ببعض الاختلافات الطفيفة في خصائص التشغيل) مع قيمة تم تحديدها مسبقًا القيمة الأساسية (المرجعية).

قد تتطلب التغييرات الكبيرة اتخاذ التدابير المناسبة حتى لو لم يتم الوصول إلى حدود المنطقة B/C بعد. قد تتطور هذه التغييرات تدريجياً أو تكون مفاجئة، نتيجة لتلف في مراحله الأولى أو اضطرابات أخرى في تشغيل الآلة.

يجب الحصول على معلمات الاهتزاز المقارنة باستخدام نفس موضع واتجاه المحول بالنسبة لنفس وضع تشغيل الآلة. عند اكتشاف تغييرات كبيرة، يتم التحقيق في أسبابها المحتملة بهدف منع حدوث مواقف خطيرة.

6.4 تقييم حالة الاهتزاز في الأنماط العابرة

تنطبق حدود منطقة ظروف الاهتزاز الواردة في الملحقين أ و ب على الاهتزاز في تشغيل الآلة في حالة الاستقرار. عادةً ما تترافق أوضاع التشغيل العابرة مع اهتزازات أعلى. ومن الأمثلة على ذلك اهتزاز الآلة على دعامة مرنة أثناء بدء التشغيل أو التباطؤ، حيث يرتبط ازدياد الاهتزاز بالمرور عبر السرعات الحرجة للدوار. بالإضافة إلى ذلك، قد يُلاحظ ازدياد الاهتزاز نتيجةً لعدم محاذاة الأجزاء الدوارة المتزاوجة أو انحناء الدوار أثناء التسخين.

عند تحليل حالة اهتزاز الآلة، من الضروري الانتباه إلى كيفية استجابة الاهتزاز للتغيرات في وضع التشغيل وظروف التشغيل الخارجية. على الرغم من أن هذا المعيار لا يتناول تقييم الاهتزاز في أوضاع تشغيل الآلة العابرة، إلا أنه يمكن، كإرشاد عام، قبول أن الاهتزاز مقبول إذا لم يتجاوز خلال الأوضاع العابرة ذات المدة المحدودة الحد المسموح به. الحد العلوي للمنطقة ج.

المعيار الثاني - التغير عن خط الأساس

حتى لو استمر الاهتزاز في المنطقة ب، أ تغيير ملحوظ عن خط الأساس يشير إلى مشاكل متفاقمة:

6.5 حدود مستويات الاهتزاز في التشغيل المستقر

6.5.1 عام

كقاعدة عامة، بالنسبة للآلات المصممة للتشغيل طويل الأمد، يتم تحديد مستويات اهتزاز قصوى، وتجاوز هذه المستويات في حالة التشغيل المستقر للآلة يؤدي إلى ظهور إشارات تنبيه من أنواع مختلفة. تحذير أو رحلة.

تحذير — إشعارٌ يُلفت الانتباه إلى أن قيمة مُعامل الاهتزاز المُراقَب أو تغيّره قد بلغ مستوىً يستدعي اتخاذ إجراءات تصحيحية. وكقاعدة عامة، عند ظهور إشعار تحذيري، يُمكن تشغيل الآلة لفترة من الوقت أثناء التحقق من أسباب تغيّر الاهتزاز وتحديد الإجراءات التصحيحية اللازمة.

رحلة — إشعار يشير إلى أن مستوى الاهتزاز قد وصل إلى حدٍّ قد يؤدي فيه استمرار تشغيل الآلة إلى تلفها. عند بلوغ مستوى العطل، يجب اتخاذ إجراءات فورية لتقليل الاهتزاز أو إيقاف الآلة.

نظراً للاختلافات في الأحمال الديناميكية وصلابة الدعم للآلة، قد يتم تحديد مستويات اهتزاز حدية مختلفة لنقاط القياس والاتجاهات المختلفة.

6.5.2 ضبط مستوى التحذير

قد يختلف مستوى التحذير بشكل كبير (سواء بالزيادة أو النقصان) من جهاز لآخر. وعادةً ما يتم تحديد هذا المستوى نسبةً إلى قيمة معينة. المستوى الأساسي تم الحصول عليها لكل حالة محددة من حالات الآلة لنقطة محددة واتجاه قياس محدد بناءً على الخبرة التشغيلية.

يوصى بضبط مستوى التحذير بحيث يتجاوز المستوى الأساسي بمقدار 25% من قيمة الحد العلوي للمنطقة B. إذا كان مستوى الأساس منخفضًا، فقد يكون مستوى التحذير أقل من المنطقة ج.

إذا لم يُحدد مستوى الأساس (مثلاً، لآلة جديدة)، يُحدد مستوى التحذير إما بناءً على الخبرة التشغيلية مع آلات مماثلة أو نسبةً إلى القيم المقبولة المتفق عليها لمعامل الاهتزاز المُراقَب. بعد فترة من الزمن، وبناءً على ملاحظات اهتزاز الآلة، يُحدد مستوى الأساس ويُعدَّل مستوى التحذير وفقًا لذلك.

عادةً، يتم ضبط مستوى التحذير بحيث لا يتجاوز الحد الأعلى للمنطقة ب بأكثر من 1.25 مرة.

إذا حدث تغيير في مستوى الأساس (على سبيل المثال، بعد إصلاح الآلة)، فيجب تعديل مستوى التحذير وفقًا لذلك.

6.5.3 ضبط مستوى الرحلة

يرتبط مستوى TRIP عادةً بالحفاظ على السلامة الميكانيكية للآلة، والتي بدورها تتحدد من خلال خصائص تصميمها وقدرتها على تحمل القوى الديناميكية غير الطبيعية. لذلك، فإن مستوى TRIP عادةً ما يكون وينطبق الأمر نفسه على الآلات ذات التصاميم المماثلة. وهو لا علاقة له بالخط الأساسي.

نظراً لتنوع تصميمات الآلات، لا يمكن تقديم إرشادات عامة لضبط مستوى الرحلة. عادةً، يتم ضبط مستوى الرحلة داخل المنطقة ج أو د, ، ولكن ليس أعلى من الحد الفاصل بين هذه المناطق بأكثر من 25%.

6.6 إجراءات ومعايير إضافية

هنالك لا توجد طريقة بسيطة للحساب اهتزاز قاعدة المحمل ناتج عن اهتزاز العمود (أو بالعكس، اهتزاز العمود ناتج عن اهتزاز القاعدة). يرتبط الفرق بين الاهتزاز المطلق والنسبي للعمود باهتزاز قاعدة المحمل، ولكن كقاعدة عامة، هو لا يساوي ذلك.

الآثار العملية: إذا أشارت اهتزازات الهيكل إلى المنطقة ب (مقبولة) بينما أشارت اهتزازات العمود إلى المنطقة ج (مقيدة)، فصنف الآلة ضمن المنطقة ج وخطط لإجراءات تصحيحية. استخدم دائمًا تقييم أسوأ الحالات عند توفر قياسين.

6.7 التقييم بناءً على التمثيل المتجهي للمعلومات

إن التغير في سعة أحد مكونات التردد الفردية للاهتزاز، حتى لو كان كبيرًا، هو ليس بالضرورة مصحوبًا من خلال تغيير كبير في إشارة الاهتزاز واسعة النطاق. على سبيل المثال، قد يؤدي ظهور شق في الدوار إلى ظهور توافقيات كبيرة في تردد الدوران، لكن سعتها قد تظل صغيرة مقارنةً بالمكون عند سرعة التشغيل. هذا لا يسمح بتتبع تأثيرات تطور الشقوق بشكل موثوق من خلال التغيرات في الاهتزاز واسع النطاق وحده.

يتطلب رصد التغيرات في سعة مكونات الاهتزاز الفردية للحصول على بيانات لإجراءات التشخيص اللاحقة استخدام معدات قياس وتحليل خاصة, ، وعادة ما تكون أكثر تعقيدًا وتتطلب مؤهلات خاصة لتطبيقها (انظر ISO 18436-2).

الأساليب التي يحددها هذا المعيار هي يقتصر على قياس الاهتزاز واسع النطاق دون تقييم سعات وأطوار مكونات التردد الفردية. في معظم الحالات، يكون هذا كافياً لاختبار قبول الآلة ومراقبة حالتها في موقع التركيب.

ومع ذلك، فإن استخدامها في برامج مراقبة الحالة الصحية والتشخيص على المدى الطويل لـ معلومات المتجهات يُتيح تحليل مكونات التردد (خاصةً عند سرعة التشغيل وتوافقيتها الثانية) تقييم التغيرات في السلوك الديناميكي للآلة، والتي يصعب تمييزها عند مراقبة الاهتزازات واسعة النطاق فقط. ويتزايد استخدام تحليل العلاقات بين مكونات التردد الفردية وأطوارها في أنظمة مراقبة الحالة والتشخيص.

Note: لا يوفر هذا المعيار معايير تقييم حالة الاهتزاز بناءً على التغيرات في مركبات المتجهات. تُقدم معلومات أكثر تفصيلاً حول هذه المسألة في المواصفات القياسية ISO 13373-1 وISO 13373-2 وISO 13373-3 (انظر أيضاً ISO 20816-1).

8. التشغيل المؤقت

أثناء التشغيل، أو التباطؤ، أو التشغيل بسرعة أعلى من السرعة المقدرة، من المتوقع حدوث اهتزاز أعلى، خاصة عند المرور عبر السرعات الحرجة.

9. اهتزاز الخلفية

إذا تجاوزت الاهتزازات المقاسة حدود القبول، وكان هناك اشتباه في وجود اهتزازات خلفية، فقم بالقياس مع إيقاف تشغيل الجهاز. يلزم إجراء تصحيحات إذا تجاوزت الاهتزازات الخلفية أيًا مما يلي:

• 25% من القيمة المقاسة أثناء التشغيل، أو
• 25% من حدود B/C لفئة الآلات تلك

الملحق ج (معلوماتي) - حدود المنطقة ومسافات التحميل

للآلات ذات محامل انزلاقية (محامل ذات طبقة سائلة), الشرط الأساسي للتشغيل الآمن هو عدم السماح بتلامس إزاحات العمود على إسفين الزيت مع غلاف المحمل. لذا، يجب تنسيق حدود مناطق إزاحات العمود النسبية الواردة في الملحق ب مع هذا الشرط.

على وجه الخصوص، بالنسبة للمحامل ذات الخلوص الصغير، قد يكون من الضروري تقليل قيم حدود المنطقة. تعتمد درجة التخفيض على نوع المحمل والزاوية بين اتجاه القياس واتجاه الحد الأدنى للخلوص.

مثال: توربين بخاري كبير (3000 دورة في الدقيقة، محمل انزلاقي)

• القيمة المحسوبة لـ B/C (الملحق ب): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 ميكرومتر
• الخلوص القطري الفعلي للمحمل: 150 ميكرومتر
• بما أن 164 > 150، استخدم الحدود القائمة على التخليص:
• أ/ب = 0.4 × 150 = 60 ميكرومتر
• B/C = 0.6 × 150 = 90 ميكرومتر
• C/D = 0.7 × 150 = 105 ميكرومتر

ملاحظة التطبيق: تُطبق هذه القيم المعدلة عند قياس اهتزاز العمود في أو بالقرب من المحمل. في مواقع الأعمدة الأخرى ذات الخلوصات الشعاعية الأكبر، قد يتم تطبيق صيغ الملحق ب القياسية.

الملحق د (معلوماتي) - مدى انطباق معيار السرعة الثابتة على الآلات منخفضة السرعة

يُقدّم هذا الملحق تبريراً لعدم استصواب تطبيق المعايير القائمة على قياس السرعة للآلات ذات الاهتزاز منخفض التردد (أقل من 120 دورة/دقيقة). أما بالنسبة للآلات منخفضة السرعة، فتُطبّق المعايير القائمة على قياس الإزاحة قد يكون استخدام معدات القياس المناسبة أكثر ملاءمة. ومع ذلك، فإن هذه المعايير غير واردة في هذا المعيار.

الأساس التاريخي لمعيار السرعة

اقتراح استخدام الاهتزاز سرعة تم قياسها على أجزاء الآلات غير الدوارة كأساس لوصف حالة الاهتزاز بناءً على تعميم العديد من نتائج الاختبارات (انظر، على سبيل المثال، العمل الرائد الذي قام به راثبون تي سي، 1939) مع مراعاة بعض الاعتبارات الفيزيائية.

في هذا السياق، ساد الاعتقاد لسنوات عديدة بأن الآلات متكافئة من حيث الحالة وتأثيرات الاهتزاز عليها إذا تطابقت نتائج قياس سرعة الجذر التربيعي المتوسط في نطاق التردد من 10 إلى 1000 هرتز. وتكمن ميزة هذا النهج في إمكانية استخدام معايير حالة الاهتزاز نفسها بغض النظر عن التركيب الترددي للاهتزاز أو تردد دوران الآلة.

وعلى العكس من ذلك، فإن استخدام الإزاحة أو التسارع كأساس لتقييم حالة الاهتزاز سيؤدي إلى ضرورة بناء معايير تعتمد على التردد، لأن نسبة الإزاحة إلى السرعة تتناسب عكسياً مع تردد الاهتزاز، ونسبة التسارع إلى السرعة تتناسب طردياً معه.

نموذج السرعة الثابتة

استخدام الاهتزاز سرعة بما أن المعيار الأساسي يعتمد على اختبارات مكثفة وملاحظة أن الآلات "متكافئة" من حيث الحالة إذا أظهرت نفس سرعة RMS في نطاق 10-1000 هرتز،, بغض النظر عن محتوى التردد.

ميزة: البساطة. مجموعة واحدة من حدود السرعة تنطبق عبر نطاق سرعة واسع دون تصحيحات تعتمد على التردد.

مشكلة عند الترددات المنخفضة: نسبة الإزاحة إلى السرعة تتناسب عكسياً مع التردد:

عند الترددات المنخفضة جدًا ((< 10 هرتز)، قبول سرعة ثابتة (على سبيل المثال، 4.5 مم/ث) قد يسمح بحجم كبير للغاية النزوح, ، مما قد يؤدي إلى إجهاد المكونات المتصلة (الأنابيب، والوصلات) أو يشير إلى مشاكل هيكلية جسيمة.

رسم توضيحي (من الملحق د)

ضع في اعتبارك سرعة ثابتة قدرها 4.5 مم/ثانية عند سرعات تشغيل مختلفة:

ملاحظة: مع انخفاض السرعة، يزداد الإزاحة بشكل كبير. قد يؤدي إزاحة مقدارها 358 ميكرومتر عند 120 دورة في الدقيقة إلى إجهاد الوصلات أو التسبب في انهيار طبقة الزيت في محامل الانزلاق، على الرغم من أن السرعة "مقبولة"."

يوضح الشكل D.1 علاقة رياضية بسيطة بين السرعة الثابتة والإزاحة المتغيرة عند ترددات دوران مختلفة. ولكنه في الوقت نفسه، يُبين كيف يمكن أن يؤدي استخدام معيار السرعة الثابتة إلى زيادة إزاحة قاعدة المحمل مع انخفاض تردد الدوران. على الرغم من أن القوى الديناميكية المؤثرة على المحمل تبقى ضمن الحدود المقبولة، إلا أن الإزاحات الكبيرة لغلاف المحمل قد يكون لها تأثير سلبي على عناصر الآلة المتصلة، مثل أنابيب الزيت.

تكوين Balanset-1A للآلات منخفضة السرعة

عند قياس الآلات ≤ 600 دورة في الدقيقة:

• اضبط الحد الأدنى لنطاق التردد على 2 هرتز (ليس 10 هرتز)
• اعرض كليهما السرعة (مم/ثانية) and الإزاحة (ميكرومتر) المقاييس
• قارن كلا المعيارين بالحدود المرجعية من معيارك/إجراءك (أدخلهما في الآلة الحاسبة)
• إذا تم قياس السرعة فقط وكانت النتيجة صحيحة، ولكن الإزاحة غير معروفة، فإن التقييم يكون غير مكتمل
• تأكد من أن المحول يتمتع باستجابة خطية تصل إلى 2 هرتز (تحقق من شهادة المعايرة).

12. التشغيل العابر: التسارع، والتباطؤ، والسرعة الزائدة

تنطبق حدود المناطق الواردة في الملحقين أ و ب على التشغيل في حالة الاستقرار عند السرعة والحمل الاسميين. خلال الظروف الانتقالية (بدء التشغيل، الإيقاف، تغيرات السرعة)، من المتوقع حدوث اهتزاز أعلى، خاصة عند المرور عبر السرعات الحرجة (الرنينات).

الجدول 1 - الحدود الموصى بها أثناء التغيرات العابرة

ملاحظة للسرعات الأقل من 20%: عند السرعات المنخفضة جدًا، قد لا تنطبق معايير السرعة (انظر الملحق د). يصبح الإزاحة عاملاً حاسمًا.

الترجمة الفورية العملية

• قد تتجاوز الآلة لفترة وجيزة حدود الحالة المستقرة أثناء التسارع/التباطؤ
• يُسمح باهتزاز العمود ليصل إلى 1.5 ضعف حد C/D (حتى سرعة 90%) للسماح بالمرور عبر السرعات الحرجة
• إذا استمر الاهتزاز مرتفعًا بعد الوصول إلى سرعة التشغيل، فهذا يشير إلى عطل مستمر, ليس رنينًا عابرًا

تحليل تعطل القمر الصناعي Balanset-1A

يتضمن جهاز Balanset-1A ميزة "RunDown" (تجريبية) التي تسجل سعة الاهتزاز مقابل عدد دورات المحرك في الدقيقة أثناء التباطؤ:

• يحدد السرعات الحرجة: تشير القمم الحادة في السعة إلى حدوث رنين.
• يتحقق من المرور السريع: تؤكد القمم الضيقة مرور الآلة بسرعة (جيد).
• يكشف الأعطال المرتبطة بالسرعة: يشير ارتفاع السعة باستمرار مع السرعة إلى وجود مشكلات في الديناميكا الهوائية أو العمليات.

تعتبر هذه البيانات لا تقدر بثمن في التمييز بين الارتفاعات العابرة (المقبولة وفقًا للجدول 1) والاهتزاز المفرط في الحالة المستقرة (غير المقبول).

13. سير العمل العملي للامتثال لمعيار ISO 20816-3

14. موضوع متقدم: نظرية موازنة معامل التأثير

عند تشخيص عدم توازن الآلة (اهتزاز عالي 1×، طور مستقر)، يستخدم جهاز Balanset-1A طريقة معامل التأثير لحساب أوزان التصحيح بدقة.

الأساس الرياضي

يتم نمذجة استجابة اهتزاز الدوار على النحو التالي: النظام الخطي حيث يؤدي إضافة الكتلة إلى تغيير متجه الاهتزاز:

إجراء موازنة ثلاثي المراحل (مستوى واحد)

1. التشغيل الأولي (التشغيل 0):
   • قياس الاهتزاز: أ₀ = 6.2 مم/ث، φ₀ = 45°
   • المتجه: V₀ = 6.2∠45°
2. تجربة وزن الاختبار (الجولة 1):
   • أضف كتلة تجريبية: م_محاكمة = 20 غرام عند الزاوية θ_محاكمة = 0°
   • قياس الاهتزاز: أ₁ = 4.1 مم/ث، φ₁ = 110°
   • المتجه: V₁ = 4.1∠110°
3. احسب معامل التأثير:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (طرح المتجهات)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • تخبرنا قيمة α "بمقدار تغير الاهتزاز لكل غرام من الكتلة المضافة"."
4. حساب التصحيح:
   • M_corr = −V₀ / α
   • النتيجة: م_corr = 28.5 غرام عند الزاوية θ_corr = 215°
5. قم بتطبيق التصحيح والتحقق منه:
   • إزالة وزن التجربة
   • أضف 28.5 غرام عند 215 درجة مئوية (تم قياسها من علامة مرجعية على الدوار)
   • قياس الاهتزاز النهائي: أ_أخير = 1.1 مم/ث (الهدف: <1.4 مم/ث للمنطقة أ)

لماذا ينجح هذا؟

يُولد عدم التوازن قوة طرد مركزي F = m × e × ω²، حيث m هي الكتلة غير المتوازنة، وe هي انحرافها المركزي، وω هي السرعة الزاوية. تُولد هذه القوة اهتزازًا. بإضافة كتلة محسوبة بدقة عند زاوية محددة، نُنشئ متساوي ومتعاكس تعمل قوة الطرد المركزي على إلغاء عدم التوازن الأصلي. يقوم برنامج Balanset-1A بإجراء العمليات الحسابية المعقدة للمتجهات تلقائيًا، ويرشد الفني خلال العملية.

11. مرجع الفيزياء والصيغ

أساسيات معالجة الإشارات

العلاقة بين الإزاحة والسرعة والتسارع

ل اهتزاز جيبي عند التردد f (هرتز)، تخضع العلاقات بين الإزاحة (d) والسرعة (v) والتسارع (a) لحساب التفاضل والتكامل:

أهم النقاط الرئيسية: السرعة تتناسب طرديًا مع التردد مضروبًا في الإزاحة. التسارع يتناسب طرديًا مع مربع التردد مضروبًا في الإزاحة. وهذا هو السبب:

• في الترددات المنخفضة ((أقل من 10 هرتز)، الإزاحة هي المعلمة الحاسمة
• في الترددات المتوسطة (10-1000 هرتز)، ترتبط السرعة ارتباطًا وثيقًا بالطاقة وهي مستقلة عن التردد
• في الترددات العالية (> 1000 هرتز)، يصبح التسارع هو السائد

القيم المتوسطة مقابل القيم القصوى

ال الجذر التربيعي المتوسط (RMS) تمثل القيمة الطاقة الفعالة للإشارة. بالنسبة لموجة جيبية نقية:

لماذا نظام إدارة المخاطر (RMS)؟ يرتبط متوسط الجذر التربيعي ارتباطًا مباشرًا بـ قوة and إجهاد التعب يتم فرضها على مكونات الآلة. إشارة اهتزازية بتردد V_{نظام إدارة الموارد البشرية} = 4.5 مم/ثانية توفر نفس الطاقة الميكانيكية بغض النظر عن تعقيد شكل الموجة.

حساب RMS للنطاق العريض

بالنسبة لإشارة معقدة تحتوي على مكونات تردد متعددة (كما هو الحال في الآلات الحقيقية):

حيث كل V_RMS,i يمثل هذا القيمة السعة الفعالة عند تردد معين (1×، 2×، 3×، إلخ). وهي القيمة "الإجمالية" التي تعرضها أجهزة تحليل الاهتزازات وتُستخدم لتقييم المناطق وفقًا لمعيار ISO 20816-3.

بنية معالجة الإشارات Balanset-1A

مثال عملي: جولة تشخيصية

سيناريو: مضخة طرد مركزي بقدرة 75 كيلوواط تعمل بسرعة 1480 دورة في الدقيقة (24.67 هرتز) على أساس خرساني صلب.

الخطوة الأولى: التصنيف

• القدرة: 75 كيلوواط → المجموعة 2 (15–300 كيلوواط)
• الأساس: صلب (تم التحقق منه عن طريق اختبار الصدمات)
• حدد عتبات A/B وB/C وC/D من نسختك/مواصفاتك القياسية وأدخلها في الآلة الحاسبة

الخطوة الثانية: القياس باستخدام Balanset-1A

• قم بتركيب مقاييس التسارع على أغلفة محامل المضخة (الخارجية والداخلية)
• قم بالدخول إلى وضع "مقياس الاهتزاز" (F5)
• نطاق التردد المحدد: 10-1000 هرتز
• أعلى سرعة جذر متوسط التربيع المسجلة: 6.2 مم/ثانية

الخطوة 3: تقييم المنطقة

قارن القيمة المقاسة (مثلاً، 6.2 مم/ث RMS) بالحدود التي أدخلتها: أعلى من C/D → المنطقة د; بين B/C و C/D → المنطقة ج, ، إلخ.

الخطوة الرابعة: التشخيص الطيفي

انتقل إلى وضع FFT. يعرض الطيف ما يلي:

• مكون واحد (24.67 هرتز): 5.8 مم/ث — سائد
• مكون مزدوج (49.34 هرتز): 1.2 مم/ث — طفيف
• ترددات أخرى: ضئيل

تشخبص: اهتزاز عالي 1× مع طور مستقر → عدم التوازن

الخطوة 5: الموازنة باستخدام Balanset-1A

أدخل وضع "موازنة المستوى الواحد":

• التشغيل الأولي: A₀ = 6.2 مم/ث، φ₀ = 45°
• الوزن التجريبي: أضف 20 غرامًا عند 0 درجة (زاوية عشوائية)
• تجربة أولية: A₁ = 4.1 مم/ث، φ₁ = 110°
• يقوم البرنامج بحساب ما يلي: كتلة التصحيح = 28.5 غرام عند الزاوية = 215 درجة
• تم تطبيق التصحيح: أزل وزن التجربة، وأضف 28.5 غرام عند درجة حرارة 215 درجة مئوية.
• تشغيل التحقق: A_أخير = 1.1 مم/ث

الخطوة السادسة: التحقق من الامتثال

1.1 مم/ث < 1.4 مم/ث (الحد الفاصل بين A وB) → المنطقة أ — حالة ممتازة!

أصبحت المضخة الآن متوافقة مع معيار ISO 20816-3 للتشغيل طويل الأمد دون قيود. قم بإنشاء تقرير يوثق السرعة قبل (6.2 مم/ث، المنطقة د) وبعد (1.1 مم/ث، المنطقة أ) مع مخططات الطيف.

لماذا تُعد السرعة المعيار الأساسي؟

ترتبط سرعة الاهتزاز ارتباطًا وثيقًا بشدة الاهتزاز عبر نطاق تردد واسع لأن:

• تتعلق السرعة بـ طاقة تنتقل إلى الأساس والمناطق المحيطة
• السرعة نسبية بغض النظر عن التردد للمعدات الصناعية النموذجية
• عند الترددات المنخفضة جدًا (<10 هرتز)، يصبح الإزاحة هو العامل المحدد
• عند الترددات العالية جدًا (>1000 هرتز)، يصبح التسارع مهمًا (خاصة لتشخيص المحامل).

الانحراف الساكن والتردد الطبيعي

لتقدير ما إذا كان الأساس صلبًا أم مرنًا:

تقدير السرعة الحرجة

السرعة الحرجة الأولى لدوار بسيط:

15. الأخطاء الشائعة والمزالق في تطبيق معيار ISO 20816-3

16. التكامل مع استراتيجية أوسع لمراقبة الحالة

حدود الاهتزاز وفقًا لمعيار ISO 20816-3 هي ضروري ولكنه غير كافٍ لإدارة صحة الآلات بشكل كامل. دمج بيانات الاهتزاز مع:

• تحليل الزيت: جزيئات التآكل، وتدهور اللزوجة، والتلوث
• التصوير الحراري: درجات حرارة المحامل، النقاط الساخنة في ملفات المحرك، التسخين الناتج عن عدم المحاذاة
• الموجات فوق الصوتية: الكشف المبكر عن أعطال تزييت المحامل، والتقوس الكهربائي
• تحليل توقيع تيار المحرك (MCSA): عيوب قضيب الدوار، واللامركزية، وتغيرات الحمل
• معايير العملية: معدل التدفق، والضغط، واستهلاك الطاقة - اربط بين ارتفاعات الاهتزاز واضطرابات العملية

يوفر جهاز Balanset-1A عمود الاهتزاز من هذه الاستراتيجية. استخدم ميزات الأرشفة والاتجاهات لإنشاء قاعدة بيانات تاريخية. قم بمقارنة أحداث الاهتزاز مع سجلات الصيانة وتواريخ عينات الزيت وسجلات التشغيل.

17. الاعتبارات التنظيمية والتعاقدية

اختبار القبول (الآلات الجديدة)

Important: تُعد حدود المناطق عادةً بمثابة دليل لتقييم الحالة، بينما معايير القبول يتم تحديد مواصفات الآلات الجديدة بموجب العقد/المواصفات ويتم الاتفاق عليها بين المورد والعميل.

دور Balanset-1A: أثناء اختبارات القبول في المصنع (FAT) أو اختبارات القبول في الموقع (SAT)، يتحقق جهاز Balanset-1A من مستويات الاهتزاز المعلنة من قبل المورد. ويُصدر تقارير موثقة تُظهر الامتثال للحدود التعاقدية.

التأمين والمسؤولية

في بعض الولايات القضائية، تشغيل الآلات في المنطقة د قد يؤدي حدوث عطل كارثي إلى إلغاء التغطية التأمينية. وتُثبت تقييمات ISO 20816-3 الموثقة بذل العناية الواجبة في صيانة الآلات.

18. التطورات المستقبلية: توسيع سلسلة معايير ISO 20816

تستمر سلسلة معايير ISO 20816 في التطور. تشمل الأجزاء والتعديلات القادمة ما يلي:

• ISO 20816-6: الآلات الترددية (بديلة عن ISO 10816-6)
• ISO 20816-7: المضخات الدورانية الديناميكية (بديلة عن ISO 10816-7)
• ISO 20816-8: أنظمة الضواغط الترددية (جديدة)
• ISO 20816-21: توربينات الرياح (بديلاً عن ISO 10816-21)

ستتبنى هذه المعايير فلسفات مماثلة لحدود المناطق، ولكن مع تعديلات خاصة بكل آلة. وسيظل جهاز Balanset-1A، بتكوينه المرن ونطاق تردده/سعته الواسع، متوافقًا مع هذه المعايير عند نشرها.

19. دراسات الحالة

دراسة حالة 1: تجنب التشخيص الخاطئ من خلال القياس المزدوج

آلة: توربين بخاري بقدرة 5 ميجاوات، 3000 دورة في الدقيقة، محامل انزلاقية

الموقف: اهتزاز غلاف المحمل = 3.0 مم/ث (المنطقة ب، مقبول). ومع ذلك، أبلغ المشغلون عن ضوضاء غير معتادة.

تحقيق: جهاز Balanset-1A متصل بمجسات التقارب الموجودة. اهتزاز العمود = 180 ميكرومتر ذروة إلى ذروة. حد B/C المحسوب (الملحق B) = 164 ميكرومتر. العمود في المنطقة ج!

السبب الجذري: عدم استقرار طبقة الزيت (دوامة الزيت). كان اهتزاز الغلاف منخفضًا بسبب كتلة القاعدة الثقيلة التي تخمّد حركة العمود. الاعتماد على قياس الغلاف فقط كان سيُغفل هذه الحالة الخطيرة.

فعل: تم تعديل ضغط إمداد زيت المحامل، وتقليل الخلوص عن طريق إعادة ضبط الحشوات. تم تقليل اهتزاز العمود إلى 90 ميكرومتر (المنطقة أ).

دراسة حالة ٢: الموازنة تنقذ مروحة أساسية

آلة: مروحة سحب قسري بقدرة 200 كيلوواط، 980 دورة في الدقيقة، وصلة مرنة

الحالة الابتدائية: الاهتزاز = 7.8 مم/ث (المنطقة د). المصنع يدرس إيقاف التشغيل الطارئ واستبدال المحامل ($50,000، انقطاع لمدة 3 أيام).

تشخيص Balanset-1A: يُظهر تحليل FFT أن 1× = 7.5 مم/ث، و2× = 0.8 مم/ث. الطور مستقر. عدم التوازن, ، غير متضررة.

موازنة المجال: تم إجراء عملية موازنة ثنائية المستوى في الموقع خلال 4 ساعات. الاهتزاز النهائي = 1.6 مم/ث (المنطقة أ).

Outcome: تم تجنب إيقاف التشغيل، مما وفر $50,000. السبب الرئيسي: تآكل الحواف الأمامية للشفرات بسبب الغبار الكاشط. تم تصحيح ذلك عن طريق الموازنة؛ وتم جدولة تجديد الشفرات في فترة التوقف المخطط لها التالية.

20. الخاتمة وأفضل الممارسات

الانتقال إلى ISO 20816-3:2022 يمثل هذا تطوراً في تحليل الاهتزازات، مما يستلزم اتباع نهج قائم على الفيزياء ومنظور مزدوج لتقييم سلامة الآلات. أهم النقاط:

ال نظام Balanset-1A يُظهر الجهاز توافقًا قويًا مع متطلبات معيار ISO 20816-3. تُمكّن مواصفاته الفنية - نطاق التردد، والدقة، ومرونة المستشعر، وسير عمل البرمجيات - فرق الصيانة ليس فقط من تشخيص حالات عدم المطابقة، بل وتصحيحها بشكل فعّال من خلال الموازنة الدقيقة. وبفضل الجمع بين تحليل الطيف التشخيصي وقدرة الموازنة التصحيحية، يُمكّن جهاز Balanset-1A مهندسي الموثوقية من صيانة الأصول الصناعية ضمن النطاق A/B، مما يضمن طول عمرها وسلامتها واستمرارية الإنتاج.

معايير المراجع وقائمة المصادر

المراجع المعيارية (القسم 2 من ISO 20816-3)

المعايير ذات الصلة في سلسلة ISO 20816

المعايير التكميلية

السياق التاريخي (المعايير المستبدلة)

يحل معيار ISO 20816-3:2022 محل المعايير التالية:

• ISO 10816-3:2009 — تقييم اهتزاز الآلة عن طريق القياسات على الأجزاء غير الدوارة — الجزء 3: الآلات الصناعية ذات القدرة الاسمية التي تزيد عن 15 كيلوواط والسرعات الاسمية التي تتراوح بين 120 دورة في الدقيقة و15000 دورة في الدقيقة
• ISO 7919-3:2009 — الاهتزاز الميكانيكي — تقييم اهتزاز الآلات عن طريق القياسات على الأعمدة الدوارة — الجزء 3: الآلات الصناعية المتصلة

إن دمج اهتزازات الهيكل (10816) واهتزازات العمود (7919) في معيار موحد يزيل الغموض السابق ويوفر إطار تقييم متماسك.

الملحق د أ (معلوماتي) - مطابقة المعايير الدولية المرجعية مع المعايير الوطنية والمعايير بين الولايات

عند تطبيق هذا المعيار، يُوصى باستخدام المعايير الوطنية والمعايير المشتركة بين الولايات المقابلة بدلاً من المعايير الدولية المرجعية. يوضح الجدول التالي العلاقة بين معايير المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) المشار إليها في القسم 2 وما يقابلها من معايير وطنية.

Note: في هذا الجدول، يتم استخدام التسمية التقليدية التالية لدرجة التطابق:

• IDT — معايير متطابقة

قد تختلف تواريخ نشر المعايير الوطنية، لكنها تحافظ على التكافؤ التقني مع معايير المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) المرجعية. لذا، يُنصح دائمًا بالرجوع إلى أحدث إصدارات المعايير الوطنية للاطلاع على أحدث المتطلبات.

فهرس

تمت الإشارة إلى الوثائق التالية في معيار ISO 20816-3 لأغراض إعلامية:

ملاحظة تاريخية: يمثل المرجع [16] (راثبون، 1939) العمل الرائد الذي وضع الأساس لاستخدام السرعة كمعيار أساسي للاهتزاز.