Безплатен инженерен инструмент #023
Граници на вибрациите — Хидротурбини и помпени агрегати
Оценява тежестта на вибрациите за хидравлични турбини, помпено-турбинни помпи и други помпи съгласно ISO 20816-5. Поддържа измервания на скоростта на корпуса на лагерите и изместването на вала.
Резултати
| Зона | Граница | Описание |
|---|
Обхват на ISO 20816-5
ISO 20816-5 определя критериите за оценка на вибрациите за хидравлични машини, включително турбини на Каплан, Франсис и Пелтон, помпени турбини и помпи, използвани във водноелектрически централи. Той обхваща както вертикални, така и хоризонтални конфигурации на машините.
Вибрации на корпуса на лагера — вертикални машини
Широколентовата скорост на вибрация, измерена върху корпуса на лагера в mm/s RMS, обикновено в диапазон 10–1000 Hz. Приложимо за вертикални агрегати Kaplan, Francis, помпена турбина и помпи. Граничните стойности на зоните на тази страница са опростени ориентировъчни стойности от серията ISO 10816/20816; специфичните за групата машини и скоростта таблици на ISO 20816-5 се различават в детайли и трябва да се използват при договорни или приемни оценки.
| Граница на зоната | Скорост (mm/s RMS) |
|---|---|
| А/Б | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Вибрация на корпуса на лагера — хоризонтален Пелтон
Хоризонталните Пелтонови турбини имат по-ниски допустими граници поради разположението на лагерите и характеристиките на импулсно натоварване.
| Граница на зоната | Скорост (mm/s RMS) |
|---|---|
| А/Б | 2.3 |
| B/C | 4.5 |
| C/D | 7.1 |
Изместване на вала — вертикални машини
Относителното изместване на вала се измерва с безконтактни сонди, изразено като изместване от пик до пик в μm.
| Граница на зоната | Изместване (μm pp) |
|---|---|
| А/Б | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
ℹ️ Забележка: Вертикалните хидромашини имат уникални вибрационни характеристики, дължащи се на гравитацията, действаща по оста на вала. Състоянието на аксиалните лагери и хидравличните сили (помпа в тръбата за отвеждане на потока, кавитация) значително влияят на вибрационното поведение.
⚠️ Важно: Трябва да се следят както вибрациите на корпуса на лагера, така и вибрациите на вала. По-лошата от двете оценки определя цялостната оценка. Работните условия (натоварване, напор, ниво на водата в задната част на водата) силно влияят на нивата на вибрации в хидромашините.
ISO 20816-5 applies to hydraulic machines including:
- Vertical Kaplan turbines
- Vertical Francis turbines
- Vertical pump-turbines (reversible)
- Horizontal Pelton turbines
- Vertical pumps
These machines operate in hydroelectric power plants with typical speeds from 60 to 1000 RPM.
Hydraulic machines operate at much lower speeds (60–500 RPM vs 1500–3600 RPM for steam turbines) and experience unique hydraulic excitation forces:
- Draft tube surge and pressure pulsations
- Cavitation-induced vibration
- Wicket gate and runner vane pass frequencies
- Von Kármán vortex shedding
Vertical machines also have additional considerations for thrust bearing vibration and axial hydraulic forces.
Shaft displacement is measured using proximity probes mounted near the guide bearings, measuring peak-to-peak displacement in micrometers (μm p-p). This is critical for vertical machines where shaft orbit monitoring reveals:
- Unbalance and misalignment
- Hydraulic instabilities
- Guide bearing wear
- Seal rub conditions
Horizontal Pelton turbines have lower vibration limits than vertical machines because:
- Horizontal bearing arrangements are more sensitive to dynamic forces
- Impulse loading from the Pelton bucket jet impact produces distinct vibration
- Gravity loads on horizontal bearings create different dynamic behavior
The Zone A/B boundary is 2.3 mm/s vs 2.8 mm/s for vertical machines.
For Zone C on a hydro turbine:
- Investigate root causes: runner cavitation, draft tube surge, guide bearing wear, shaft misalignment, hydraulic resonance
- Increase monitoring frequency to continuous if not already
- Consider load restrictions to reduce hydraulic excitation
- Plan corrective action during the next scheduled outage
- Monitor trend carefully — if approaching Zone D, consider shutdown
Процедурите, описани на тази страница, са разработени и тествани на терен от екипа на Vibromera с помощта на Balanset-1A, преносим двуканален балансьор и анализатор на вибрации за балансиране на ротори на място.
Професионални вибрационни анализатори и системи за балансиране на полето за водноелектрически машини. Оценка на място в съответствие с ISO 20816. Използват се в над 50 страни.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko е инженер по вибрационен анализ, основател и изпълнителен директор на Vibromera. Повече от 15 години той балансира въртящо се оборудване на място, а не на изпитвателен стенд: мулчери, промишлени вентилатори, трошачки, центрофуги, валове и шпиндели. Именно от тази работа се родиха уредите Balanset — те са замислени като инструмент, който специалистът може да занесе до машината и да използва сам, на място, а не като лабораторно оборудване. Vibromera е основана през 2017 г. и от 2023 г. е базирана в Порто, Португалия. Тук се извършват разработката, сглобяването и поддръжката на серията Balanset. Водещият уред е Balanset-1A — портативен анализатор за едноравнинно и двуравнинно балансиране и за вибрационна диагностика. Nikolai лично участва в поддръжката на клиентите, в решаването на трудни случаи на балансиране и в разработката на софтуера. Работи с клиенти по целия свят, на всякакъв език.
