Цялостен анализ на ISO 20816-3: Измерване, оценка и инструментално внедряване чрез системата Balanset-1A

Резюме

В индустриалния сектор настъпи значителна промяна в стандартизацията на мониторинга на състоянието на машините. Въвеждането на ISO 20816-3:2022 представлява консолидиране и модернизиране на предишните методологии, като конкретно обединява оценката на вибрациите на корпуса (преди ISO 10816-3) и вибрациите на въртящия се вал (преди ISO 7919-3) в една единна и съгласувана рамка. Настоящият доклад предоставя изчерпателен анализ на ISO 20816-3, като разглежда подробно неговите глави, нормативни приложения и физични принципи. Освен това той включва подробна техническа оценка на преносимия вибрационен анализатор и балансир Balanset-1A, като демонстрира как този конкретен инструмент улеснява спазването на строгите изисквания на стандарта. Чрез синтез на теорията за обработка на сигнали, принципите на машиностроенето и практическите оперативни процедури, този документ служи като окончателно ръководство за инженерите по надеждност, които искат да съобразят своите стратегии за мониторинг на състоянието с най-добрите световни практики, като използват достъпни, високопрецизни инструменти.

Част I: Теоретичната рамка на ISO 20816-3

1.1 Еволюция на стандартите за вибрации: Сближаване на ISO 10816 и ISO 7919

Историята на стандартизацията на вибрациите се характеризира с постепенно преминаване от фрагментирани, специфични за компонентите насоки към цялостна оценка на машините. Исторически погледнато, оценката на индустриалните машини е била разделена на две части. Серията ISO 10816 се е фокусирала върху измерването на невъртящи се части – по-специално лагерните корпуси и основи – с помощта на акселерометри или преобразуватели на скорост. От друга страна, серията ISO 7919 се е занимавала с вибрациите на въртящите се валове спрямо лагерите им, като е използвала предимно безконтактни сонди за вихрови токове.

Това разделение често води до диагностична неяснота. Машина може да показва приемливи вибрации на корпуса (зона А според ISO 10816), като едновременно с това страда от опасно отклонение на вала или нестабилност (зона С/D според ISO 7919), особено в случаи с тежки корпуси или лагери с флуиден филм, където пътят на предаване на вибрационната енергия е отслабен. ISO 20816-3 разрешава тази дихотомия, като замества както ISO 10816-3:2009, така и ISO 7919-3:2009.1 Чрез интегрирането на тези перспективи новият стандарт признава, че вибрационната енергия, генерирана от динамичните сили на ротора, се проявява по различен начин в структурата на машината в зависимост от твърдостта, масата и коефициентите на затихване. Следователно, за да бъде оценката съвместима, сега е необходима двойна перспектива: оценка както на абсолютната вибрация на конструкцията, така и, където е приложимо, на относителното движение на вала.

Системата Balanset-1A се вписва в тази картина като инструмент, предназначен да свърже тези области на измерване. Нейната архитектура, която поддържа както пиезоелектрически акселерометри за измервания в корпуса, така и входове за постоянно напрежение за линейни сензори за изместване, отразява философията на двойствената природа на серията ISO 20816.3 Тази конвергенция опростява набора от инструменти на техника, като позволява един инструмент да извършва комплексните оценки, които сега са задължителни съгласно унифицирания стандарт.

1.2 Обхват и приложимост: Определяне на общата картина на индустриалните машини

Глава 1 от ISO 20816-3 определя подробно границите на приложението му. Стандартът не е универсален; той е специално калибриран за промишлени машини с номинална мощност над 15 kW и работни скорости между 120 r/min и 30 000 r/min.1 Този широк работен диапазон обхваща по-голямата част от критичните активи в секторите на производството, енергетиката и нефтохимията.

Оборудването, което е специално обхванато, включва:

• Парови турбини и генератори: Тук са обхванати агрегати с мощност, по-малка или равна на 40 MW. По-големите агрегати (над 40 MW) обикновено попадат в обхвата на ISO 20816-2, освен ако не работят при скорости, различни от синхронните честоти на мрежата (1500, 1800, 3000 или 3600 об./мин).6
• Ротационни компресори: Включва както центробежни, така и аксиални конструкции, използвани в преработвателните индустрии.
• Индустриални газови турбини: По-специално тези с мощност 3 MW или по-малко. По-големите газови турбини са разделени в отделни части на стандарта поради техните уникални термични и динамични характеристики.1
• Помпи: Центробежните помпи, задвижвани от електродвигатели, са основна съставна част от тази група.
• Електродвигатели: Включени са двигатели от всякакъв тип, при условие че са съединени гъвкаво. Твърдо съединените двигатели често се оценяват като част от системата на задвижваната машина или съгласно специфични подклаузи.
• Вентилатори и духала: От решаващо значение за ОВК и обработката на въздуха в промишлени процеси.6

Изключения: Също толкова важно е да се разбере какво е изключено. Машините с възвратно-постъпателни маси (като буталните компресори) генерират вибрационни профили, доминирани от удари и променящи се въртящи моменти, което изисква специализирания анализ, описан в ISO 20816-8. По същия начин вятърните турбини, които работят при силно променливи аеродинамични натоварвания, са обхванати от ISO 10816-21.7 Специфичните конструктивни характеристики на Balanset-1A, като например диапазонът на измерване на скоростта на въртене от 150 до 60 000 об/мин 8, са в пълно съответствие с обхвата на стандарта от 120 до 30 000 об/мин, което гарантира, че уредът е в състояние да наблюдава пълния спектър от приложими машини.

1.3 Системи за класификация на машини: Физиката на твърдостта на опората

Важна новост, запазена от предишните стандарти, е класификацията на машините въз основа на твърдостта на опората. ISO 20816-3 разделя машините на групи не само по размер, но и по динамично поведение.

1.3.1 Групово класифициране по мощност и размер

Стандартът категоризира машините в две основни групи, за да се приложат подходящи граници на сериозност:

• Група 1: Големи машини с номинална мощност над 300 kW или електрически машини с височина на вала над 315 mm. Тези машини обикновено имат масивни ротори и генерират значителни динамични сили.9
• Група 2: Средни машини с номинална мощност между 15 kW и 300 kW или електрически машини с височина на вала между 160 mm и 315 mm.10

1.3.2 Гъвкавост на поддръжката: твърда срещу гъвкава

Разликата между “твърди” и “гъвкави” опори е въпрос на физика, а не само на строителен материал. Една опора се счита за твърда в определена посока на измерване, ако първата естествена честота (резонанс) на комбинираната система машина-опора е значително по-висока от основната честота на възбуждане (обикновено скоростта на въртене). По-конкретно, естествената честота трябва да бъде поне 25% по-висока от работната скорост. За разлика от това, гъвкавите опори имат естествени честоти, които могат да бъдат близки до или под работната скорост, което води до усилване на резонанса или ефекти на изолация.10

Това разграничение е от решаващо значение, тъй като гъвкавите опори естествено позволяват по-високи амплитуди на вибрациите при една и съща вътрешна възбуждаща сила (дисбаланс). Следователно допустимите граници на вибрациите за гъвкавите опори са по-високи от тези за твърдите опори. Balanset-1A улеснява определянето на характеристиките на опорите чрез своите възможности за измерване на фазата. Чрез извършване на тест за ускорение или забавяне (използвайки функцията “RunDown” от диаграмата, спомената в спецификациите на софтуера 11), анализаторът може да идентифицира резонансните пикове. Ако пикът се появи в рамките на работния диапазон, опората е динамично гъвкава; ако отговора е равен и линеен до работната скорост, тя е твърда. Тази диагностична способност позволява на потребителя да избере правилната таблица за оценка в ISO 20816-3, като по този начин се предотвратяват фалшиви аларми или пропуснати неизправности.

Част II: Методология на измерване и физика

Глава 4 от ISO 20816-3 определя строгите процедурни изисквания за събиране на данни. Валидността на всяка оценка зависи изцяло от точността на измерването.

2.1 Инструментална физика: избор на преобразувател и реакция

Стандартът изисква използването на инструменти, способни да измерват средноквадратичната скорост на вибрациите в широк диапазон. Честотната характеристика трябва да бъде равна в диапазон от най-малко 10 Hz до 1000 Hz за общо машинно оборудване.12 За машини с по-ниска скорост (работещи под 600 об./мин.), долната граница на честотната характеристика трябва да се разшири до 2 Hz, за да се уловят основните компоненти на въртенето.

Техническо съответствие на Balanset-1A:
Вибрационният анализатор Balanset-1A е проектиран с оглед на тези специфични изисквания. Техническите му характеристики включват диапазон на вибрационната честота от 5 Hz до 550 Hz за стандартна работа, с опции за разширяване на възможностите за измерване.8 Долната граница от 5 Hz е от решаващо значение; тя гарантира съответствие за машини, работещи с бавна скорост от 300 об/мин, което обхваща по-голямата част от промишлените приложения. Горната граница от 550 Hz обхваща критичните хармоници (1x, 2x, 3x и т.н.) и честотите на преминаване на лопатките за повечето стандартни помпи и вентилатори. Освен това точността на устройството е оценена на 5% от пълния диапазон, което отговаря на метрологичните изисквания, предвидени в ISO 2954 (Изисквания за инструменти за измерване на интензивността на вибрациите).8

Стандартът разграничава два основни типа измервания, и двата поддържани от екосистемата Balanset-1A:

• Сейсмични преобразуватели (акселерометри): Те измерват абсолютната вибрация на корпуса. Те са чувствителни към предаването на сила през лагерния пиедестал. Комплектът Balanset-1A включва два едноосни ускорителя (обикновено на базата на технологията от серията ADXL или пиезоелектрически) с магнитни монтажни елементи.14
• Безконтактни преобразуватели (датчици за близост): Те измерват относителното преместване на вала. Те са от съществено значение за машини с флуидни лагери, при които валът се движи в рамките на свободното пространство.

2.2 Дълбоко потапяне: Относителна вибрация на вала и интеграция на сензора

Докато ISO 20816-3 се фокусира основно върху вибрациите на корпуса, приложение Б се занимава изрично с относителните вибрации на вала. Това изисква използването на сонди за вихрови токове (сонди за близост). Тези сензори работят чрез генериране на радиочестотно (RF) поле, което индуцира вихрови токове в проводимата повърхност на вала. Импедансът на бобината на сондата се променя с разстоянието на междинното пространство, произвеждайки напрежение, пропорционално на изместването.15

Интегриране на сонди за вихрови токове с Balanset-1A:
Уникална характеристика на Balanset-1A е неговата адаптивност към тези сензори. Въпреки че се доставя предимно с акселерометри, входовете на устройството могат да бъдат конфигурирани за “Линеен” режим, за да приемат напрежени сигнали от драйвери на сензори за близост (проксимитори) на трети страни.3

• Входно напрежение: Повечето индустриални сензори за близост излъчват отрицателно постоянно напрежение (например, -24V захранване, 200 mV/mil скала). Balanset-1A позволява на потребителите да въвеждат персонализирани коефициенти на чувствителност (например, mV/µm) в прозореца “Настройки” (клавиш F4).3
• Премахване на DC отклонение: Сензорите за близост носят голямо напрежение на промеждутъка (полярно напрежение) с малък сигнал на променливото напрежение, който се наслагва върху него. Софтуерът Balanset-1A включва функция “Remove DC” (Премахване на промеждутъчното напрежение) за филтриране на напрежението на промеждутъка, като изолира динамичния сигнал на вибрациите за анализ спрямо ограниченията на ISO 20816-3.3
• Линейност и калибриране: Софтуерът позволява на потребителя да дефинира калибрационни фактори (например Kprl1 = 0,94 mV/µm), като по този начин се гарантира, че показанията на екрана на лаптопа съответстват точно на физическото преместване на вала.3 Тази възможност е незаменима при прилагането на критериите от приложение Б, които са определени в микрометри преместване, а не в милиметри в секунда скорост.

2.3 Физиката на монтирането: гарантиране на точността на данните

ISO 20816-3 подчертава, че методът на монтаж на сензора не трябва да влошава точността на измерването. Резонансната честота на монтирания сензор трябва да бъде значително по-висока от честотния диапазон, който представлява интерес.

• Монтаж на шпилки: Златният стандарт, предлагащ най-висока честотна характеристика (до 10 kHz+).
• Магнитно закрепване: Практичен компромис за преносимо събиране на данни.

Balanset-1A използва магнитна система за монтаж с удържаща сила от 60 kgf (килограмова сила).17 Тази висока сила на затягане е от решаващо значение. Слаб магнит предизвиква “отскачащ” ефект или механичен нискочестотен филтър, който значително отслабва високочестотните сигнали. С 60 kgf, твърдостта на контакта е достатъчна, за да изтласка монтирания резонанс значително над обхвата от 1000 Hz, който е от интерес за ISO 20816-3, като по този начин се гарантира, че събраните данни са истинско отражение на поведението на машината, а не артефакт от метода на закрепване.12

2.4 Обработка на сигнала: RMS срещу пикова стойност

Стандартът определя използването на средноквадратичната скорост (RMS) за невъртящи се части. Средноквадратичната стойност е мярка за общата енергия, съдържаща се във вибрационния сигнал, и е пряко свързана с умората, на която са подложени компонентите на машината.

Уравнение за RMS:

V_rms = √((1/T) ∫₀^Т v²(т) dt)

За вибрациите на вала (приложение Б) стандартът използва отклонението от връх до връх (S_стр.), което представлява общото физическо отклонение на вала в рамките на клирънса на лагера.

S_стр. = S_макс − S_мин

Обработка на Balanset-1A:
Balanset-1A извършва тези математически трансформации вътрешно. АЦП (аналогово-цифровият преобразувател) взема проби от суровия сигнал, а софтуерът изчислява RMS скоростта за измервания на корпуса и пиковото преместване за измервания на вала. Най-важното е, че той изчислява широколентовата стойност (Общо), която сумира енергията в целия честотен спектър (например 10-1000 Hz). Тази “обща” стойност е основното число, използвано за категоризиране на машината в зони A, B, C или D. Освен това устройството предоставя FFT (бърза Фурие трансформация) възможности, позволяващи на анализатора да види отделните честотни компоненти (1x, 2x, хармоници), които съставляват общата RMS стойност, помагайки в диагностицирането на източника на вибрацията.8

2.5 Фонова вибрация: Предизвикателството сигнал-шум

Критичен, често пренебрегван аспект на ISO 20816-3 е справянето с фоновите вибрации – вибрации, предавани към машината от външни източници (например съседни машини, вибрации на пода), когато машината е спряна.

Правилото: Ако фоновата вибрация надвишава 25% от вибрацията, измерена при работа на машината, или 25% от границата между зона Б и В, са необходими сериозни корекции, в противен случай измерването може да бъде счетено за невалидно.18 Предишните версии на стандартите често цитираха правилото “една трета”, но ISO 20816-3 затяга тази логика.

Процедурно изпълнение с Balanset-1A:

1. Техникът поставя сензорите Balanset-1A на машината, докато тя е спряна.
2. При използване на режим “Виброметър” (клавиш F5) се записва RMS нивото на фона.13
3. Машината се стартира и се довежда до натоварване. Записва се оперативната RMS.
4. Направено е сравнение. Ако оперативното ниво е 4,0 mm/s, а фоновото е 1,5 mm/s (37,5%), фоновото ниво е твърде високо. Способността на Balanset-1A да извършва спектрално изваждане (преглед на спектъра на фона спрямо работещата машина) помага да се определи дали фонът е на определена честота (например 50 Hz от близък компресор), която може да бъде игнорирана или филтрирана умствено от анализатора.

Част III: Критерии за оценка – сърцевината на стандарта

Глава 6 представлява основната част от ISO 20816-3, като предоставя логиката за вземане на решения за приемливостта на машините.

3.1 Критерий I: Амплитуда на вибрациите и зониране

Стандартът оценява тежестта на вибрациите въз основа на максималната величина, наблюдавана в корпусите на лагерите. За да улесни вземането на решения, той определя четири зони за оценка:

• Зона А: Вибрации на нововъведени машини. Това е “златният стандарт”. Машина в тази зона е в идеално механично състояние.
• Зона Б: Машини, считани за приемливи за неограничена дългосрочна експлоатация. Това е типичният “зелен” работен диапазон.
• Зона В: Машини, считани за незадоволителни за продължителна непрекъсната работа. Обикновено машината може да работи за ограничен период от време, докато се появи подходяща възможност за коригиращи действия (поддръжка). Това е състоянието “Жълто” или “Аларма”.
• Зона Г: Стойностите на вибрациите в тази зона обикновено се считат за достатъчно сериозни, за да причинят повреда на машината. Това е състоянието “Червено” или “Изключване”.5

Таблица 1: Опростени граници на зоните по ISO 20816-3 (RMS скорост, mm/s) за групи 1 и 2

Машинна група	Тип фондация	Граница между зона А и зона Б	Граница на зона Б/В	Граница на зона C/D
Група 1 (>300 kW)	Твърд	2.3	4.5	7.1
	Гъвкав	3.5	7.1	11.0
Група 2 (15-300 kW)	Твърд	1.4	2.8	4.5
	Гъвкав	2.3	4.5	7.1

Забележка: Тези стойности са взети от приложение А към стандарта и представляват общи насоки. Конкретните типове машини могат да имат различни ограничения.

Внедряване на Balanset-1A:
Софтуерът Balanset-1A не само показва число, но и помага на потребителя в зависимост от контекста. Докато потребителят трябва да избере класа, функцията “Отчети” на софтуера позволява документирането на тези стойности спрямо стандарта. Когато техник измерва вибрация от 5,0 mm/s на помпа с мощност 50 kW (група 2) върху твърда основа, показанията на Balanset-1A ясно надвишават границата на зона C/D (4,5 mm/s), което показва, че е необходимо незабавно спиране и ремонт.

3.2 Критерий II: Промяна в амплитудата на вибрациите

Може би най-значителният напредък в серията 20816 е формализираният акцент върху промяната във вибрациите, независимо от абсолютните граници.

Правилото 25%: ISO 20816-3 гласи, че промяна в амплитудата на вибрациите, по-голяма от 25% на границата на зона B/C (или 25% от предишната стойност в стационарно състояние), трябва да се счита за значителна, дори ако абсолютната стойност остава в зона A или B.20

Последствия:
Представете си вентилатор, който работи стабилно при 2,0 mm/s (зона Б). Ако вибрацията внезапно скочи до 2,8 mm/s, технически тя все още е в зона Б (за някои класове) или току-що навлиза в зона В. Това обаче е увеличение от 40%. Такова внезапно изменение често показва конкретен режим на отказ: напукан компонент на ротора, изместено балансиращо тегло или термично триене. Да се пренебрегне това, защото “все още е в зелената зона”, е рецепта за катастрофална повреда.

Анализ на тенденциите на Balanset-1A:
Balanset-1A поддържа този критерий чрез функциите си за “възстановяване на сесия” и архивиране.21 Чрез запазване на сесиите за измерване инженерът по надеждност може да насложи текущите данни върху историческите базови линии. Ако графиката “Общо вибрации” показва стъпкова промяна, инженерът прилага критерий II. Функцията “Възстановяване на последната сесия” е особено полезна в този случай, тъй като позволява на потребителя да възстанови точното състояние на машината от предходния месец, за да провери дали прагът 25% е бил превишен.

3.3 Оперативни ограничения: Настройка на АЛАРМИ и ИЗКЛЮЧВАНИЯ

Стандартът предоставя насоки за настройка на автоматизирани системи за защита:

• АЛАРМА: Да се даде предупреждение, че е достигната определена стойност на вибрациите или е настъпила значителна промяна. Препоръчителната настройка обикновено е базовата стойност + 25% на границата на зона B/C.
• ПЪТУВАНЕ: За да се предприемат незабавни действия (изключване). Това обикновено се настройва на границата на зона C/D или малко над нея, в зависимост от механичната цялост на машината.19

Макар Balanset-1A да е преносимо устройство, а не постоянна система за защита (като стелажа Bently Nevada), то се използва за проверка и калибриране на тези нива на изключване. Техниците използват Balanset-1A за измерване на вибрациите по време на контролирано ускорение или тест за предизвикано небалансиране, за да гарантират, че постоянната система за мониторинг се задейства при правилните физически нива на вибрации, предписани от ISO 20816-3.

Част IV: Системата Balanset-1A – технически анализ

За да се разбере как Balanset-1A служи като инструмент за съответствие, трябва да се анализира неговата техническа архитектура.

4.1 Хардуерна архитектура

Balanset-1A се състои от централизиран USB интерфейсен модул, който обработва аналогови сигнали от сензори, преди да изпрати цифровизираните данни към хост лаптоп.

• ADC модул: Сърцевината на системата е аналогово-цифров преобразувател с висока разделителна способност. Този модул определя точността на измерването. Balanset-1A обработва сигнали, за да осигури точност от ±5%, което е достатъчно за диагностика на място.8
• Фазова референция (тахометър): Спазването на ISO 20816-3 често изисква фазов анализ, за да се направи разграничение между дисбаланс и несъосност. Balanset-1A използва лазерен тахометър с обхват до 1,5 метра и капацитет 60 000 об./мин.17 Този оптичен сензор задейства изчисляването на фазовия ъгъл с точност до ±1 градус.
• Мощност и преносимост: Захранва се чрез USB (5V), което го прави напълно защитен от заземяващи вериги, които често затрудняват работата на анализаторите, захранвани от електрическата мрежа. Цялото оборудване тежи около 4 кг, което го прави истински “полеви” инструмент, подходящ за катерене по стълби, за да се достигнат вентилаторите.8

4.2 Възможности на софтуера: отвъд простото измерване

Софтуерът, предоставен с Balanset-1A, преобразува суровите данни в полезна информация, съответстваща на ISO стандартите.

• FFT спектрален анализ: Стандартът споменава “специфични честотни компоненти”. Balanset-1A показва бързата Фурие трансформация, разбивайки сложната вълнова форма на съставните синусоидни вълни. Това позволява на потребителя да види дали високата RMS стойност се дължи на 1x (дисбаланс), 100x (зъбна предавка) или несинхронни пикове (дефекти в лагерите).21
• Полярни графики: За балансиране и векторни анализи софтуерът изчертава вектори на вибрациите на полярна диаграма. Тази визуализация е от решаващо значение при прилагането на методи за балансиране с коефициенти на влияние.
• Калкулатор за толеранс ISO 1940: Докато ISO 20816-3 се отнася до границите на вибрациите, ISO 1940 се отнася до качеството на баланса (G-класове). Софтуерът Balanset-1A включва калкулатор, в който потребителят въвежда масата и скоростта на ротора, а системата изчислява допустимото остатъчно небалансиране в грам-милиметри. Това преодолява разликата между “вибрациите са твърде високи” (ISO 20816) и “ето колко тегло трябва да се отстрани” (ISO 1940).11

4.3 Съвместимост на сензорите и конфигурация на входа

Както е отбелязано в проучването на фрагмента, способността за взаимодействие с различни типове сензори е от ключово значение.

• Акселерометри: Стандартните сензори. Системата интегрира сигнала за ускорение (g) към скоростта (mm/s) или двойно интегрира към изместването (µm) в зависимост от избрания изглед. Тази интеграция се обработва цифрово, за да се сведе до минимум отклонението на шума.
• Сонди за вихрови токове: Системата приема 0-10V или подобни аналогови входове. Потребителят трябва да конфигурира коефициента на трансформация в настройките. Например, стандартна сонда Bently Nevada може да има коефициент на мащабиране 200 mV/mil (7,87 V/mm). Потребителят въвежда тази чувствителност и софтуерът Balanset-1A мащабира входящото напрежение, за да покаже микрони на изместване, което позволява директно сравнение с приложение Б към ISO 20816-3.3.

Част V: Оперативно изпълнение: от диагностика до динамично балансиране

В тази секция е описана стандартна оперативна процедура (SOP) за техник, използващ Balanset-1A, за да се гарантира съответствие с ISO 20816-3.

5.1 Стъпка 1: Измерване на базовото ниво и класификация

Техникът се приближава към центробежен вентилатор с мощност 45 kW.

• Класификация: Мощност > 15 kW, < 300 kW. Това е група 2. Основата е закрепена с болтове към бетон (твърда).
• Определяне на лимита: Съгласно ISO 20816-3 Приложение А (Група 2, Твърди), границата на зона Б/В е 2,8 mm/s.
• Измерване: Сензорите се монтират с помощта на магнитни основи. Активира се режим “Виброметър” на Balanset-1A.
• Резултат: Стойността е 6,5 mm/s. Това е територия от зона C/D. Необходимо е да се предприемат действия.

5.2 Стъпка 2: Диагностичен анализ

Използване на функцията Balanset-1A FFT:

• Спектърът показва доминиращ пик при работната скорост (1x RPM).
• Фазовият анализ показва стабилен фазов ъгъл.
• Диагноза: Статичен дисбаланс. (Ако фазата е нестабилна или има високи хармоници, може да се подозира несъответствие или разхлабване).

5.3 Стъпка 3: Процедура за балансиране (на място)

Тъй като диагнозата е дисбаланс, техникът използва режима за балансиране на Balanset-1A. Стандартът изисква намаляване на вибрациите до нива от зона А или Б.

5.3.1 Методът на трите пробега (коефициенти на влияние)

Balanset-1A автоматизира векторната математика, необходима за балансиране.

• Изпълнение 0 (начално): Измерете амплитудата А₀ и фаза φ₀ на първоначалната вибрация.
• Пробег 1 (пробна тежест): Известна маса M_процес се добавя под произволен ъгъл. Системата измерва новия вектор на вибрациите (A₁, φ₁).

Изчисление: Софтуерът изчислява коефициента на влияние α, който представлява чувствителността на ротора към промяна в масата.

α = (V₁ − V₀) / M_процес

Корекция: Системата изчислява необходимата корекционна маса M_кор да неутрализира първоначалната вибрация.

M_кор = − V₀ / α

Изпълнение 2 (Проверка): Изпитвателното тегло се отстранява и се добавя изчисленото коригиращо тегло. Измерва се остатъчната вибрация.

.11

5.4 Стъпка 4: Проверка и отчитане

След балансиране вибрацията спада до 1,2 mm/s.
Проверете: 1,2 mm/s е < 1,4 mm/s. Машината сега е в зона А.

Документация: Техникът запазва сесията в Balanset-1A. Генерира се доклад, показващ спектъра “Преди” (6,5 mm/s) и спектъра “След” (1,2 mm/s), с изрично позоваване на границите по ISO 20816-3. Този доклад служи като сертификат за съответствие.

Част VI: Специфични съображения

6.1 Машини с ниска скорост

ISO 20816-3 съдържа специални бележки за машини, работещи под 600 об/мин. При ниски скорости сигналите за скорост стават слаби и изместването се превръща в доминиращ индикатор за напрежението. Balanset-1A се справя с това, като позволява на потребителя да превключи показанията на дисплея на изместване (µm) или като гарантира, че долната честота е настроена на 5 Hz или по-ниска (в идеалния случай 2 Hz), за да улови първичната енергия. “Предупредителните бележки” в приложение D към стандарта предупреждават да не се разчита единствено на скоростта при ниски скорости 23, нюанс, с който потребителят на Balanset-1A трябва да е запознат, като провери настройките “Линейни” или нискочестотните филтри.

6.2 Преходни състояния: ускорение и забавяне

Вибрациите по време на стартиране (преходна работа) могат да надвишат границите на стационарното състояние поради преминаване през критични скорости (резонанс). ISO 20816-3 допуска по-високи граници по време на тези преходни фази.23

Balanset-1A включва експериментална функция за диаграма “RunDown”.11 Това позволява на техника да записва амплитудата на вибрациите спрямо оборотите по време на забавяне. Тези данни са от жизненоважно значение за:

• Идентифициране на критични скорости (резонанс).
• Проверка, че машината преминава през резонанса достатъчно бързо, за да се избегнат повреди.
• Уверете се, че “високата” вибрация е наистина преходна и не е постоянно състояние.

6.3 Приложение А срещу Приложение Б: Двойната оценка

За задълбочена проверка за съответствие често са необходими и двете.

• Приложение А (Жилища): Осигурява предаване на силата към конструкцията. Подходящ за небалансиране, разхлабване.
• Приложение Б (Вал): Измерва динамиката на ротора. Подходящ за нестабилности, маслени вихри, откриване на изтриване.

Техник, който използва Balanset-1A, може да използва акселерометри, за да изпълни изискванията на приложение А, след което да превключи входовете към съществуващите сонди Bently Nevada, за да провери съответствието с приложение Б на голяма турбина. Възможността на Balanset-1A да служи като “второ мнение” или “полеви верификатор” за постоянни монитори, базирани на стелажи, е ключово приложение за удовлетворяване на изискванията и на двете приложения.

Заключение

Преходът към ISO 20816-3 означава зрялост в областта на анализа на вибрациите, изискващ по-нюансиран, основан на физиката подход към оценката на машините. Той излиза извън рамките на простите числа “издържал/неиздържал” и навлиза в областта на анализа на твърдостта на опората, векторите на промяна и измерванията в две области (корпус/вал).

Системата Balanset-1A демонстрира висока степен на съответствие с тези съвременни изисквания. Техническите й спецификации – честотен диапазон, точност и гъвкавост на сензорите – я правят способна хардуерна платформа. Нейната истинска стойност обаче се крие в софтуерния й работен процес, който води потребителя през сложната логика на стандарта: от корекция на фоновите вибрации и класификация на зоните до математическата строгост на балансирането на коефициента на влияние. Чрез ефективното съчетаване на диагностичните възможности на спектралния анализатор с коригиращата сила на динамичния балансир, Balanset-1A дава възможност на екипите по поддръжка не само да идентифицират несъответствията с ISO 20816-3, но и активно да ги коригират, като по този начин гарантират дълголетие и надеждност на индустриалните активи.