ISO 7919-1: Mechanické vibrace – Hodnocení vibrací strojů měřením na rotujících hřídelích – Část 1: Obecné pokyny

Shrnutí

ISO 7919-1 je klíčová mezinárodní norma, která poskytuje obecné pokyny pro měření a hodnocení vibrací na rotujících hřídelích strojů. Tato norma je ekvivalentem ISO 10816, která se zabývá vibracemi na nerotujících částech. Norma ISO 7919 se zaměřuje na použití bezkontaktních sondy přiblížení přímo měřit pohyb hřídele vzhledem k jejím ložiskům. Tento typ měření je obzvláště důležitý pro velké, kritické stroje s ložisky s fluidním filmem, jako jsou turbíny, kompresory a velká čerpadla, kde je pochopení dynamického chování rotoru nezbytné pro bezpečný provoz.

Obsah (koncepční struktura)

Norma poskytuje rámec pro nastavení programu měření vibrací hřídele a pro interpretaci výsledků:

1. 1. Rozsah a princip měření:

   Tato úvodní část definuje rozsah normy a objasňuje, že poskytuje obecné postupy pro měření a vyhodnocování vibrací na rotujících hřídelích. Stanovuje základní princip: tento typ měření se zaměřuje na vibrační pohyb samotného hřídele, obvykle vzhledem k nepohyblivému ložiskovému tělesu. Toto je zásadní rozdíl od měření na skříni (která jsou uvedena v normě ISO 10816). Vibrace hřídele jsou preferovaným měřením pro stroje, u kterých je rotor ve srovnání s skříní masivní a je uložen v kluzných ložiskách. V těchto případech může docházet k významnému pohybu hřídele v ložiskové vůli, který se nepřenáší na vnější skříň. Primárním cílem je posoudit závažnost tohoto dynamického pohybu hřídele, aby se stroj chránil před poškozením ložiska nebo kontaktem rotoru a statoru.

2. 2. Měřené veličiny:

   Tato kapitola specifikuje parametry, které by měly být měřeny a vyhodnocovány. Primární veličinou pro posouzení celkové závažnosti vibrací je S_str. hodnota, která je od vrcholu k vrcholu vibrační posunutí hřídele. Toto představuje celkovou výchylku středové osy hřídele při jejím pohybu v ložisku a je klíčovým ukazatelem pro ochranu strojů, protože jej lze přímo porovnat s fyzickými vůlemi ložiska. Norma však pro diagnostické účely uznává i hodnotu dalších veličin. Doporučuje, aby měřicí systém byl schopen poskytnout i oběžná dráha hřídele (dráha středové osy hřídele), což je nezbytné pro diagnostiku problémů, jako je víření oleje nebo nesouosost, a průměrná poloha středové osy hřídele, jehož změna může indikovat změny v zatížení nebo vyrovnání. U některých aplikací se k vyhodnocení používají také filtrované hodnoty vibrací (např. při 1X rychlosti jízdy).

3. 3. Přístrojové vybavení a montáž:

   Tato kapitola poskytuje pokyny k hardwaru potřebnému pro měření vibrací hřídele. Specifikuje použití bezkontaktních sond, které se skládají ze tří hlavních komponent: sonda (senzor), a prodlužovací kabela řidič (nebo proximitor)Tyto komponenty jsou kalibrovány jako systém a nejsou zaměnitelné. Norma doporučuje montáž sond v párech u každého ložiska, uspořádaných pod úhlem 90 stupňů k sobě (konfigurace XY). To umožňuje měřicímu systému zachytit plný dvourozměrný pohyb středové osy hřídele a vytvořit oběžnou dráhu hřídele. Správná instalace je zdůrazněna jako kritická, vyžaduje pevné montážní konzole, správnou mezeru sondy a zajištění hladkého povrchu „stopy sondy“ hřídele a bez jakýchkoli elektrických nebo mechanických valivostí, které by mohly signál zkreslit.

4. 4. Kritéria hodnocení a zóny:

   Tato část představuje rámec pro posouzení závažnosti naměřených vibrací. Navrhuje dvě primární kritéria. Prvním je absolutní kritérium, které zahrnuje porovnání naměřených vibrací hřídele (S_str.) oproti předem definovaným limitům. Norma pro tento účel navrhuje čtyřzónový model:

   • Zóna A (Dobrá): Hladiny vibrací na nově uvedených strojích.
   • Zóna B (uspokojivá): Vhodné pro neomezený dlouhodobý provoz.
   • Zóna C (neuspokojivá): Označuje potenciální problém; stroj by měl být prozkoumán, aby se zjistila příčina.
   • Zóna D (Nepřijatelné): Úrovně vibrací jsou považovány za škodlivé; je nutný okamžitý zásah.

   Druhé kritérium je založeno na změně velikosti vibrací oproti známé základní hodnotě. Významné zvýšení vibrací, i když je stále v „uspokojivé“ zóně, může být časným indikátorem rozvíjející se poruchy. Tato část normy (část 1) poskytuje obecný rámec; konkrétní číselné hodnoty pro hranice zón jsou uvedeny v částech řady ISO 7919 specifických pro daný stroj.

5. 5. Pokyny k nastavení alarmů (výstraha a vypnutí):

   Tato závěrečná část poskytuje praktický rámec pro implementaci hodnotících kritérií do automatizovaného systému ochrany strojních zařízení. Doporučuje dvoustupňovou strategii alarmů. První úroveň je Upozornění (nebo „alarm“) nastavená hodnota. Tato hodnota se obvykle nastavuje nad normální, stabilní provozní základní hodnotu stroje. Pokud je tato úroveň překročena, mělo by to obsluze spustit varování, že se stav stroje změnil a že je nutné provést vyšetřování. Druhá, vyšší úroveň je Výlet (nebo „vypínací“) nastavená hodnota. Jedná se o absolutní limit nastavený na úrovni, kde by pokračující provoz pravděpodobně způsobil vážné poškození. Pokud je tato úroveň překročena, měl by systém spustit automatické vypnutí stroje, aby se zabránilo katastrofické poruše. Norma doporučuje, aby tyto nastavené hodnoty byly založeny jak na absolutních hranicích zóny (vypnutí by nemělo být nastaveno nad hranicí zóny C/D), tak na významných změnách od stanovené základní hodnoty (např. výstraha by mohla být spuštěna, pokud se vibrace zdvojnásobí, i když je zařízení stále v zóně B).

Klíčové koncepty

• Vibrace hřídele vs. skříně: Základní princip spočívá v tom, že u některých strojů (zejména těch s masivními, tuhými rotory a relativně pružnými skříněmi) je samotný pohyb hřídele mnohem přímějším a spolehlivějším ukazatelem dynamického stavu stroje než vibrace přenášené na vnější stranu ložiskového tělesa.
• Ochrana strojů: I když se data používají také pro diagnostiku, primární aplikací rámce ISO 7919 jsou systémy ochrany strojů v reálném čase, které jsou navrženy tak, aby předcházely katastrofickým poruchám.
• Důležitost relativního pohybu: Měřením pohybu hřídele vzhledem k ložisku mohou analytici přímo posoudit využití vůle ložiska a diagnostikovat specifické problémy, jako například olejový vír nebo nadměrné předpětí.

← Zpět na hlavní index