ISO 7919-1: Оценка на вибрациите на машините чрез измервания на въртящи се валове
ISO 7919-1 — „Механични вибрации — Оценка на вибрациите на машините чрез измервания на въртящи се валове — Част 1: Общи насоки“ — е основният международен стандарт за измерване и оценка на вибрациите на rotating shaft на една машина. Тя е пряк еквивалент на ISO 10816 (сега преобразуван в ISO 20816 (серия), която се отнася до вибрациите, измерени върху невъртящия се корпус. Докато стандартът за корпуса отчита състоянието на конструкцията, ISO 7919 следи самия вал, като използва безконтактни сонди за близост за да се измери движението на ротора спрямо лагерите му. Това разграничение е от най-голямо значение при големи, критично важни машини с лагери с течна смазка — турбини, компресори и големи помпи — където истинското динамично поведение на ротора е това, което прави разликата между безопасна работа и повреден лагер.
1. Обхват и принцип на измерване
Стандартът определя общи процедури за измерване и оценка на вибрациите по въртящи се валове. Основният му принцип е, че разглежданата величина е вибрационното движение на самия вал, което обикновено се измерва относително към корпуса на неподвижния лагер. Това е основното отклонение от измерванията на корпуса, предвидени в стандарта ISO 20816. Измерването на вибрациите на вала е предпочитано при машини, чийто ротор е масивен в сравнение със сравнително гъвкавия корпус и които работят в условията на течна смазка лагери на плъзгащи се лагери. В такива случаи може да възникне значително движение на вала в рамките на зазора на лагера, без то да се предаде извън корпуса — така че акселерометърът в корпуса просто няма да го засече. Целта е да се оцени степента на това динамично движение на вала и по този начин да се предпази машината от повреда на лагера или контакт между ротора и статора.
2. Измервани величини
Стандартът определя кои параметри трябва да се измерват и оценяват. Основната величина за цялостната интензивност на вибрациите е Sстр., на от връх до връх vibratory изместване на вала. Това представлява общото отклонение на оста на вала при неговото движение в лагера, а тъй като се изразява в микрометри, то може да се сравни директно с физическия лагерния зазор — изключително полезно свойство за защитата на машините.
Стандартът определя и други величини, които са важни за диагностиката. Той препоръчва измервателната система да може да осигурява:
- Сайтът орбита на вала — траекторията, очертана от оста на вала, която е от съществено значение за диагностицирането на проблеми като маслен вихър или несъответствие.
- The average положение на оста на вала — промяна, която може да сигнализира за промяна в натоварването или изравняването.
- Филтрирани стойности — при някои приложения вибрациите при 1× работна скорост се оценява отделно, за да се изолира дисбаланс response.
3. Инструменти и монтаж
В тази част се дават практически указания относно хардуера. Тук се описва система от безконтактни датчици, състояща се от три компонента, които се калибрират заедно и са не interchangeable:
- Сондата (сензорът) — the eddy-current sensing tip.
- Удължител с определена дължина.
- Устройство за приблизително измерване което обработва сигнала.
Сензорите се монтират по двойки на всеки лагер, разположени под ъгъл 90° един спрямо друг в X–Y конфигурация. Това позволява на системата да улавя цялото двуизмерно движение на оста на вала и да възстанови траекторията. В стандарта се подчертава, че качеството на монтажа е от решаващо значение: твърди монтажни скоби, правилно разстояние между сензорите и гладка „писта за сензорите“ върху вала, която е свободна от механични или електрически изтичане което иначе би нарушило сигнала. Тъй като механичното и електрическото отклонение въвеждат грешка, която се проявява веднъж на оборот и се приема за вибрация, обикновено се прилага компенсация на бавното въртене при ниска скорост, преди данните да бъдат приети за достоверни.
4. Критерии за оценка и зони
Стандартът предлага два взаимно допълващи се метода за оценка на тежестта. Първият е абсолютен критерий: измерената Sстр. се сравнява с предварително зададени граници чрез четиризонален модел.
- Зона А (Добра): нивото на вибрации, което се очаква от нововъведените в експлоатация машини.
- Зона Б (Задоволителна): подходящ за дългосрочна експлоатация без ограничения.
- Зона C (Незадоволителен): възможен проблем; уредът трябва да бъде проверен, за да се установи причината.
- Зона D (Неприемливо): нива, считани за вредни, които налагат незабавни мерки.
Вторият е критерий за промяна: значително увеличение на вибрациите от известен базова линия може да бъде ранна индикация за възникваща неизправност, дори когато абсолютното ниво все още се намира в зоната „Задоволително“. Част 1 предоставя само тази обща рамка – конкретните числови граници на зоните се намират в специфичните за машината части от серията ISO 7919, тъй като допустимото изместване на голяма бавна турбина се различава значително от това на малък високоскоростен компресор. Като правило границите се мащабират спрямо максималната скорост на вала и, в крайна сметка, спрямо наличния зазор на лагера.
5. Настройка на аларми: сигнализация и задействане
В последната част критериите за оценка се превръщат в работеща защита на машините система, като препоръчва двустепенна стратегия за аларма:
- Сигнал (аларма) зададена стойност: разположена точно над нормалната, стабилна работна граница на машината. Превишаването ѝ предупреждава оператора, че условията са се променили и че е необходимо да се провери ситуацията.
- Пътуване (изключване) зададена стойност: абсолютна граница, при превишаването на която продължителната работа би могла да доведе до сериозни повреди. Превишаването ѝ трябва да задейства автоматично изключване, за да се предотврати катастрофална повреда.
В стандарта се препоръчва тези зададени стойности да се определят въз основа на и двете абсолютните граници на зоните — не трябва да се задава праг над границата между зони С и D — както и при значително отклонение от базовото ниво; сигнал за тревога може да се задейства, ако вибрациите се удвоят, дори ако те останат в зона Б. Това съчетание на абсолютна и относителна логика е точно това, от което се нуждае една система за непрекъсната защита, за да улавя както груби отклонения, така и бавно отклоняване.
6. Основни понятия в практиката
- Вибрации на вала спрямо корпуса: При машини с масивни, твърди ротори и гъвкави корпуси движението на вала е далеч по-пряк и надежден показател за динамичното състояние, отколкото каквото и да е движение, достигащо до външната страна на корпуса.
- На първо място – защитата на машините: въпреки че данните се използват и за диагностика, основната роля на рамката ISO 7919 е осигуряването на защита в реално време срещу катастрофални повреди.
- Значението на относителното движение: Сравняването на вала с лагера позволява на анализатора да прецени директно колко от зазора на лагера се използва и да установи проблеми като завихряне на маслото или прекомерно preload.
Докато този стандарт се отнася за критични машини с постоянно монтирани измервателни уреди, преносимите уреди изпълняват допълващата функция за диагностика на място и корекция на място. Двуканален анализатор като Балансет-1а измерва амплитудата 1× и фаза в самите лагери на машината при работна скорост, така че инженерът да може да потвърди, че небалансът, сигнализиран от тенденцията във вибрациите на вала, наистина е небаланс — и след това да балансира ротора и да провери резултата, без да се налага да се намесва в инсталираната система с безконтактни датчици.
7. Стандартът и неговите варианти
ISO 7919-1 е общодокументът с „общи насоки“; номерираните части, които го следват (обхващащи конкретни класове машини като парни турбини, газови турбини и съединени промишлени машини), предоставят конкретните числови граници. В съчетание със серията ISO 20816, базирана на корпуса, той допълва двустранната картина на вибрациите на машините — движението на вала от една страна и структурната реакция от друга — която всяка строга програма за мониторинг на критично оборудване се основава. Пълният, правно обвързващ текст е публикуван от Международната организация за стандартизация и трябва да бъде закупен от официалния каталог на ISO; настоящата статия обобщава неговата структура и цел, за да могат понятията да се прилагат и без да се разполага с документа.
