Gratis ingeniørværktøj #023
Vibrationsgrænser — Vandturbiner og pumpeenheder
Evaluer vibrationsstyrken for hydrauliske turbiner, pumpeturbiner og pumper i henhold til ISO 20816-5. Understøtter målinger af lejehushastighed og akselforskydning.
Resultater
| Zone | Grænse | Beskrivelse |
|---|
ISO 20816-5 Anvendelsesområde
ISO 20816-5 specificerer kriterier for vibrationsevaluering af hydrauliske maskiner, herunder Kaplan-, Francis- og Pelton-turbiner, pumpeturbiner og pumper, der anvendes i vandkraftværker. Den dækker både vertikale og horisontale maskinkonfigurationer.
Lejehusvibrationer — Vertikale maskiner
Bredbånds-vibrationshastighed målt på lejehuset i mm/s RMS, typisk i området 10–1000 Hz. Gælder for lodrette Kaplan-, Francis-, pumpeturbine- og pumpeenheder. Zonegrænseværdierne på denne side er forenklede vejledende værdier fra ISO 10816/20816-serien; de gruppe- og hastighedsspecifikke tabeller i ISO 20816-5 afviger i detaljer og bør konsulteres ved kontraktlige eller godkendelsesmæssige vurderinger.
| Zonegrænse | Hastighed (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Lejehusvibrationer — Horisontal Pelton
Horisontale Pelton-turbiner har lavere tilladte grænser på grund af lejearrangementet og impulsbelastningsegenskaberne.
| Zonegrænse | Hastighed (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.3 |
| B/C | 4.5 |
| C/D | 7.1 |
Akselforskydning — Vertikale maskiner
Akselrelativ forskydning måles med nærhedsprober, udtrykt som peak-to-peak-forskydning i μm.
| Zonegrænse | Forskydning (μm pp) |
|---|---|
| A/B | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
Bemærk: Vertikale hydromaskiner har unikke vibrationsegenskaber, fordi tyngdekraften virker langs akslens akse. Tryklejernes tilstand og hydrauliske kræfter (sugrørssvingninger, kavitation) påvirker vibrationsadfærden betydeligt.
⚠️ Vigtigt: Både lejehus- og akselvibrationer bør overvåges. Den værste af de to vurderinger styrer den samlede evaluering. Driftsforhold (belastning, løftehøjde, udløbsvandstand) påvirker vibrationsniveauerne i hydromaskiner i høj grad.
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
Procedurerne beskrevet på denne side blev udviklet og felttestet af Vibromera-teamet ved hjælp af Balanset-1A, en bærbar tokanals afbalanceringsenhed og vibrationsanalysator til afbalancering af rotorer på stedet.
Professionelle vibrationsanalysatorer og feltbalanceringssystemer til vandkraftmaskineri. ISO 20816-kompatibel evaluering på stedet. Anvendes i over 50 lande.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko er vibrationsanalyseingeniør samt stifter og direktør for Vibromera. I mere end 15 år har han afbalanceret roterende udstyr i marken frem for på en prøvebænk: flismaskiner, industriventilatorer, knusere, centrifuger, aksler og spindler. Det er dette arbejde, Balanset-instrumenterne er vokset ud af — de blev udviklet som et værktøj, en specialist kan tage med hen til maskinen og bruge alene på stedet, ikke som laboratorieudstyr. Vibromera blev grundlagt i 2017 og har siden 2023 haft base i Porto i Portugal. Udvikling, montage og support af Balanset-serien foregår her. Flagskibet er Balanset-1A, en bærbar analysator til afbalancering i ét og to planer og til vibrationsdiagnostik. Nikolai deltager personligt i kundesupporten, i arbejdet med vanskelige afbalanceringsopgaver og i udviklingen af softwaren. Han arbejder med kunder over hele verden, på ethvert sprog.
