Omfattende analyse af ISO 20816-3: Måling, evaluering og instrumentel implementering via Balanset-1A-systemet

Resumé

Industrilandskabet har været vidne til et markant paradigmeskifte inden for standardiseringen af overvågning af maskiners tilstand. Indførelsen af ISO 20816-3:2022 repræsenterer en konsolidering og modernisering af tidligere metoder, hvor især evalueringen af husets vibrationer (tidligere ISO 10816-3) og roterende akselvibrationer (tidligere ISO 7919-3) er blevet samlet i et enkelt, sammenhængende rammeværk. Denne rapport indeholder en udtømmende analyse af ISO 20816-3, hvor dens kapitler, normative bilag og fysiske principper gennemgås i detaljer. Desuden indeholder den en detaljeret teknisk evaluering af den bærbare vibrationsanalysator og balanceringsenhed Balanset-1A, der viser, hvordan dette specifikke instrument letter overholdelsen af standardens strenge krav. Gennem en syntese af signalbehandlingsteori, mekaniske ingeniørprincipper og praktiske driftsprocedurer fungerer dette dokument som en definitiv vejledning for pålidelighedsingeniører, der søger at tilpasse deres tilstandsovervågningsstrategier til globale bedste praksis ved hjælp af tilgængelige, højpræcise instrumenter.

Del I: Den teoretiske ramme for ISO 20816-3

1.1 Udviklingen af vibrationsstandarder: Konvergensen mellem ISO 10816 og ISO 7919

Historien om standardisering af vibrationer er kendetegnet ved en gradvis bevægelse fra fragmenterede, komponent-specifikke retningslinjer mod en holistisk maskinvurdering. Historisk set var vurderingen af industrimaskiner opdelt i to. ISO 10816-serien fokuserede på måling af ikke-roterende dele – specifikt lejehus og piedestaler – ved hjælp af accelerometre eller hastighedstransducere. Omvendt behandlede ISO 7919-serien vibrationer i roterende aksler i forhold til deres lejer, primært ved hjælp af kontaktløse hvirvelstrømsprober.

Denne adskillelse førte ofte til diagnostisk tvetydighed. En maskine kunne udvise acceptabel husvibration (zone A i henhold til ISO 10816) og samtidig lide under farlig akselafvigelse eller ustabilitet (zone C/D i henhold til ISO 7919), især i scenarier med tunge kabinetter eller væskefilmlejer, hvor transmissionsvejen for vibrationsenergi dæmpes. ISO 20816-3 løser denne dikotomi ved at erstatte både ISO 10816-3:2009 og ISO 7919-3:2009.1 Ved at integrere disse perspektiver anerkender den nye standard, at den vibrationsenergi, der genereres af rotordynamiske kræfter, manifesterer sig forskelligt på tværs af maskinstrukturen afhængigt af stivhed, masse og dæmpningsforhold. Derfor kræver en kompatibel evaluering nu et dobbelt perspektiv: vurdering af både strukturens absolutte vibrationer og, hvor det er relevant, akslens relative bevægelse.

Balanset-1A-systemet træder ind i dette landskab som et værktøj, der er designet til at bygge bro mellem disse måleområder. Dets arkitektur, der understøtter både piezoelektriske accelerometre til husmålinger og direkte spændingsindgange til lineære forskydningssensorer, afspejler den dobbelte filosofi i ISO 20816-serien.3 Denne konvergens forenkler teknikerens værktøjskasse, så et enkelt instrument kan udføre de omfattende vurderinger, der nu er påkrævet af den ensartede standard.

1.2 Omfang og anvendelighed: Definition af industrielt maskineri

Kapitel 1 i ISO 20816-3 definerer nøje grænserne for standardens anvendelse. Standarden er ikke en universalløsning, men er specifikt tilpasset industrielle maskiner med en effekt på over 15 kW og driftshastigheder mellem 120 o/min og 30.000 o/min.1 Dette brede driftsområde dækker langt størstedelen af kritiske aktiver inden for fremstillings-, energiproduktions- og petrokemiske sektorer.

Det udstyr, der specifikt er omfattet, omfatter:

• Dampmaskiner og generatorer: Enheder med en effekt på 40 MW eller derunder er omfattet her. Større enheder (over 40 MW) falder typisk ind under ISO 20816-2, medmindre de kører med andre hastigheder end de synkrone netfrekvenser (1500, 1800, 3000 eller 3600 o/min).6
• Roterende kompressorer: Omfatter både centrifugale og aksiale designs, der anvendes i procesindustrien.
• Industrielle gasturbiner: Specifikt dem med en effekt på 3 MW eller derunder. Større gasturbiner er opdelt i separate dele af standarden på grund af deres unikke termiske og dynamiske egenskaber.1
• Pumper: Centrifugalpumper drevet af elmotorer er en central del af denne gruppe.
• Elektriske motorer: Motorer af enhver type er omfattet, forudsat at de er fleksibelt koblet. Stivt koblede motorer vurderes ofte som en del af det drevne maskinsystem eller under specifikke underklausuler.
• Ventilatorer og blæsere: Afgørende for HVAC og industriel procesluftbehandling.6

Undtagelser: Det er lige så vigtigt at forstå, hvad der er udelukket. Maskiner med frem- og tilbagegående masser (som stempelkompressorer) genererer vibrationsprofiler, der domineres af stød og varierende drejningsmomenter, hvilket kræver den specialiserede analyse, der findes i ISO 20816-8. Tilsvarende er vindmøller, der fungerer under meget variable aerodynamiske belastninger, omfattet af ISO 10816-21.7 Balanset-1A's specifikke designfunktioner, såsom dets rotationshastighedsmåleområde på 150 til 60.000 omdr. min. 8, passer perfekt til standardens omfang på 120–30.000 omdr. min., hvilket sikrer, at instrumentet er i stand til at overvåge hele spektret af relevant maskineri.

1.3 Maskinklassificeringssystemer: Fysikken bag støttefasthed

En vigtig innovation, der er bevaret fra tidligere standarder, er klassificeringen af maskiner baseret på understøtningsstivhed. ISO 20816-3 inddeler maskiner i grupper ikke kun efter størrelse, men også efter dynamisk adfærd.

1.3.1 Gruppeklassificering efter magt og størrelse

Standarden inddeler maskiner i to primære grupper for at anvende passende alvorlighedsgrænser:

• Gruppe 1: Store maskiner med en nominel effekt på over 300 kW eller elektriske maskiner med en akselhøjde på over 315 mm. Disse maskiner har typisk massive rotorer og genererer betydelige dynamiske kræfter.9
• Gruppe 2: Mellemstore maskiner med en nominel effekt mellem 15 kW og 300 kW eller elektriske maskiner med akselhøjder mellem 160 mm og 315 mm.10

1.3.2 Fleksibilitet i supporten: Stiv vs. fleksibel

Forskellen mellem “stive” og “fleksible” understøtninger er et spørgsmål om fysik, ikke kun om konstruktionsmateriale. En understøtning betragtes som stiv i en bestemt måleretning, hvis den første naturlige frekvens (resonans) i det kombinerede maskin-understøtningssystem er væsentligt højere end den primære excitationsfrekvens (typisk rotationshastigheden). Konkret skal den naturlige frekvens være mindst 25% højere end driftshastigheden. I modsætning hertil har fleksible understøtninger naturlige frekvenser, der kan være tæt på eller under driftshastigheden, hvilket fører til resonansforstærkning eller isoleringseffekter.10

Denne forskel er afgørende, fordi fleksible understøtninger naturligt tillader højere vibrationsamplituder for den samme interne exciterende kraft (ubalance). Derfor er de tilladte vibrationsgrænser for fleksible understøtninger generelt højere end for stive understøtninger. Balanset-1A letter bestemmelsen af understøtningskarakteristika gennem sine fasemålingsfunktioner. Ved at udføre en opkørsels- eller udkørselstest (ved hjælp af funktionen “RunDown” i softwarespecifikationerne 11) kan en analytiker identificere resonansspidser. Hvis der opstår et top inden for driftsområdet, er understøtningen dynamisk fleksibel; hvis responsen er flad og lineær op til driftshastigheden, er den stiv. Denne diagnostiske funktion giver brugeren mulighed for at vælge den korrekte evalueringstabel i ISO 20816-3, hvilket forhindrer falske alarmer eller oversete fejl.

Del II: Målemetodologi og fysik

Kapitel 4 i ISO 20816-3 fastlægger de strenge procedurekrav til dataindsamling. Gyldigheden af enhver evaluering afhænger udelukkende af målingens nøjagtighed.

2.1 Instrumentering Fysik: Valg af transducer og respons

Standarden kræver brug af instrumenter, der kan måle bredbånds-effektivværdien (r.m.s.) af vibrationshastigheden. Frekvensresponsen skal være flad over et område på mindst 10 Hz til 1.000 Hz for almindeligt maskineri.12 For maskiner med lavere hastighed (der kører under 600 o/min) skal den nedre grænse for frekvensresponsen strække sig ned til 2 Hz for at fange de grundlæggende rotationskomponenter.

Balanset-1A Teknisk overensstemmelse:
Balanset-1A vibrationsanalysatoren er konstrueret med disse specifikke krav for øje. Dens specifikationer angiver et vibrationsfrekvensområde på 5 Hz til 550 Hz for standarddrift med muligheder for at udvide målekapaciteten.8 Den nedre grænse på 5 Hz er afgørende, da den sikrer overensstemmelse for maskiner, der kører så langsomt som 300 omdr./min., hvilket dækker langt størstedelen af industrielle anvendelser. Den øvre grænse på 550 Hz dækker de kritiske harmoniske frekvenser (1x, 2x, 3x osv.) og bladfrekvenser for de fleste standardpumper og -ventilatorer. Desuden er enhedens nøjagtighed vurderet til 5% af fuld skala, hvilket opfylder de metrologiske krav, der forventes i ISO 2954 (Krav til instrumenter til måling af vibrationssværhedsgrad).8

Standarden skelner mellem to primære måletyper, som begge understøttes af Balanset-1A-økosystemet:

• Seismiske transducere (accelerometre): Disse måler absolutte vibrationer i boligen. De er følsomme over for kraftoverførsel gennem lejefoden. Balanset-1A-sættet indeholder to enkeltaksede accelerometre (typisk ADXL-serien baseret teknologi eller piezoelektrisk) med magnetiske beslag.14
• Berøringsfri transducere (nærhedssonder): Disse måler den relative akselforskydning. De er afgørende for maskiner med væskefilmlejer, hvor akslen bevæger sig inden for frirummet.

2.2 Dybdegående analyse: Relativ akselvibration og sensorintegration

Mens ISO 20816-3 fokuserer meget på husets vibrationer, omhandler bilag B udtrykkeligt akselens relative vibrationer. Dette kræver brug af hvirvelstrømsprober (nærhedsprober). Disse sensorer fungerer ved at generere et radiofrekvensfelt (RF), der inducerer hvirvelstrømme i den ledende akseloverflade. Probespolens impedans ændrer sig med afstanden mellem spolen og akslen, hvilket producerer en spændingsudgang, der er proportional med forskydningen.15

Integration af hvirvelstrømsprober med Balanset-1A:
En unik egenskab ved Balanset-1A er dens tilpasningsevne til disse sensorer. Selvom enheden primært leveres med accelerometre, kan dens indgange konfigureres til “Lineær” tilstand for at acceptere spændingssignaler fra tredjeparts nærhedssensordrivere (proximitors).3

• Spændingsindgang: De fleste industrielle nærhedssonder udsender en negativ jævnspænding (f.eks. -24 V forsyning, 200 mV/mil skala). Balanset-1A giver brugerne mulighed for at indtaste brugerdefinerede følsomhedskoefficienter (f.eks. mV/µm) i vinduet “Indstillinger” (F4-tasten).3
• Fjernelse af DC-forskydning: Nærhedssonder har en stor jævnstrømsspænding (bias) med et lille vekselstrømsvibrationssignal ovenpå. Balanset-1A-softwaren indeholder en “Remove DC”-funktion til at filtrere spændingen ud og isolere det dynamiske vibrationssignal til analyse i forhold til ISO 20816-3-grænserne.3
• Linearitet og kalibrering: Softwaren giver brugeren mulighed for at definere kalibreringsfaktorer (f.eks. Kprl1 = 0,94 mV/µm), hvilket sikrer, at aflæsningen på laptopskærmen svarer nøjagtigt til den fysiske forskydning af akslen.3 Denne funktion er uundværlig, når kriterierne i bilag B anvendes, som er angivet i mikrometer forskydning i stedet for millimeter pr. sekund hastighed.

2.3 Fysikken bag montering: Sikring af datanøjagtighed

ISO 20816-3 understreger, at monteringsmetoden for sensoren ikke må forringe målingens nøjagtighed. Den monterede sensors resonansfrekvens skal være væsentligt højere end det relevante frekvensområde.

• Studmontering: Guldstandarden, der tilbyder den højeste frekvensrespons (op til 10 kHz+).
• Magnetisk montering: Et praktisk kompromis til bærbar dataindsamling.

Balanset-1A anvender et magnetisk monteringssystem med en holdekraft på 60 kgf (kilogramkraft).17 Denne høje fastspændingskraft er afgørende. En svag magnet medfører en “hoppeeffekt” eller et mekanisk lavpasfilter, der dæmper højfrekvente signaler kraftigt. Med 60 kgf er kontaktstivheden tilstrækkelig til at skubbe den monterede resonans langt over det 1000 Hz-område, der er relevant for ISO 20816-3, hvilket sikrer, at de indsamlede data er en sand repræsentation af maskinens adfærd og ikke en artefakt fra fastgørelsesmetoden.12

2.4 Signalbehandling: RMS vs. Peak

Standarden specificerer brugen af Root Mean Square (RMS)-hastighed for ikke-roterende dele. RMS-værdien er et mål for den samlede energi, der er indeholdt i vibrationssignalet, og er direkte relateret til den træthedsbelastning, der påføres maskindele.

Ligning for RMS:

V_rms = √((1/T) ∫₀^T v²(t) dt)

For akselvibrationer (bilag B) anvender standarden spids-til-spids-forskydning (S_sider), som repræsenterer den samlede fysiske bevægelse af akslen inden for lejespillet.

S_sider = S_max − S_min

Balanset-1A-behandling:
Balanset-1A udfører disse matematiske transformationer internt. ADC'en (analog-til-digital-konverter) sampler det rå signal, og softwaren beregner RMS-hastigheden for husmålinger og spids-til-spids-forskydning for akselmålinger. Af afgørende betydning er, at den beregner bredbåndsværdien (samlet), som summerer energien på tværs af hele frekvensspektret (f.eks. 10-1000 Hz). Denne “samlede” værdi er det primære tal, der bruges til at kategorisere maskinen i zone A, B, C eller D. Derudover har enheden FFT-funktioner (Fast Fourier Transform), som giver analytikeren mulighed for at se de enkelte frekvenskomponenter (1x, 2x, harmoniske), der udgør den samlede RMS-værdi, hvilket hjælper med at diagnosticere kilden til vibrationen.8

2.5 Baggrundsvibrationer: Udfordringen med signal-støj-forholdet

Et kritisk, ofte overset aspekt af ISO 20816-3 er håndteringen af baggrundsvibrationer – vibrationer, der overføres til maskinen fra eksterne kilder (f.eks. tilstødende maskiner, gulvvibrationer), når maskinen er standset.

Reglen: Hvis baggrundsvibrationen overstiger 25% af den vibration, der måles, når maskinen kører, eller 25% af grænsen mellem zone B og C, er der behov for alvorlige korrektioner, ellers kan målingen betragtes som ugyldig.18 Tidligere versioner af standarder henviste ofte til en “en tredjedel”-regel, men ISO 20816-3 skærper denne logik.

Proceduremæssig implementering med Balanset-1A:

1. Teknikeren placerer Balanset-1A-sensorerne på maskinen, mens den er standset.
2. Ved hjælp af “Vibrometer”-tilstanden (F5-tasten) registreres baggrundens RMS-niveau.13
3. Maskinen startes og bringes til belastning. Den operationelle RMS registreres.
4. Der foretages en sammenligning. Hvis det operationelle niveau er 4,0 mm/s og baggrunden var 1,5 mm/s (37,5%), er baggrunden for høj. Balanset-1A's evne til at udføre spektral subtraktion (visning af spektret for baggrunden i forhold til den kørende maskine) hjælper med at identificere, om baggrunden har en bestemt frekvens (f.eks. 50 Hz fra en nærliggende kompressor), som analytikeren kan ignorere eller filtrere væk mentalt.

Del III: Evalueringskriterier – Standardens kerne

Kapitel 6 udgør kernen i ISO 20816-3 og indeholder beslutningslogikken for maskiners acceptabilitet.

3.1 Kriterium I: Vibrationsstyrke og zoneinddeling

Standarden vurderer vibrationernes sværhedsgrad på baggrund af den maksimale styrke, der observeres ved lejehusene. For at lette beslutningsprocessen definerer den fire vurderingszoner:

• Zone A: Vibrationer i nyinstallerede maskiner. Dette er “guldstandarden”. En maskine i denne zone er i perfekt mekanisk stand.
• Zone B: Maskiner, der anses for acceptable til ubegrænset langvarig drift. Dette er det typiske “grønne” driftsområde.
• Zone C: Maskiner, der anses for uegnede til langvarig kontinuerlig drift. Generelt kan maskinen betjenes i en begrænset periode, indtil der opstår en passende mulighed for afhjælpende foranstaltninger (vedligeholdelse). Dette er tilstanden “Gul” eller “Alarm”.
• Zone D: Vibrationsværdier i denne zone anses normalt for at være så alvorlige, at de kan forårsage skader på maskinen. Dette er den “røde” eller “udløsende” tilstand.5

Tabel 1: Forenklede ISO 20816-3-zonegrænser (hastighed RMS, mm/s) for gruppe 1 og 2

Maskingruppe	Fundamentstype	Zone A/B-grænse	Zone B/C-grænse	Zone C/D-grænse
Gruppe 1 (>300 kW)	Stiv	2.3	4.5	7.1
	Fleksibel	3.5	7.1	11.0
Gruppe 2 (15-300 kW)	Stiv	1.4	2.8	4.5
	Fleksibel	2.3	4.5	7.1

Bemærk: Disse værdier er hentet fra bilag A i standarden og udgør generelle retningslinjer. Specifikke maskintyper kan have andre grænseværdier.

Balanset-1A Implementering:
Balanset-1A-softwaren viser ikke kun et tal, men hjælper også brugeren i den konkrete situation. Brugeren skal selv vælge klassen, men softwarens “Rapporter”-funktion gør det muligt at dokumentere disse værdier i forhold til standarden. Når en tekniker måler en vibration på 5,0 mm/s på en 50 kW-pumpe (gruppe 2) på et stift fundament, overskrider Balanset-1A-målingen klart grænsen for zone C/D (4,5 mm/s), hvilket indikerer et øjeblikkeligt behov for nedlukning og reparation.

3.2 Kriterium II: Ændring i vibrationsstørrelse

Den måske mest betydningsfulde forbedring i 20816-serien er den formaliserede vægt på ændringen i vibrationer, uafhængigt af absolutte grænser.

25%-reglen: ISO 20816-3 fastslår, at en ændring i vibrationsstørrelsen på mere end 25% af grænsen mellem zone B og C (eller 25% af den tidligere værdi i stabil tilstand) skal betragtes som væsentlig, selvom den absolutte værdi forbliver inden for zone A eller B.20

Implikationer:
Overvej en ventilator, der kører stabilt med 2,0 mm/s (zone B). Hvis vibrationen pludselig stiger til 2,8 mm/s, er den teknisk set stadig i zone B (for nogle klasser) eller lige på vej ind i zone C. Det er dog en stigning på 40%. En sådan pludselig ændring indikerer ofte en specifik fejl: en revnet rotorkomponent, en forskudt balancevægt eller termisk gnidning. At ignorere dette, fordi “det stadig er i det grønne område”, er en opskrift på en katastrofal fejl.

Balanset-1A Trendanalyse:
Balanset-1A understøtter dette kriterium gennem sine funktioner til “Session Recovery” og arkivering.21 Ved at gemme målesessioner kan en pålidelighedsingeniør overlejre aktuelle data med historiske baselinjer. Hvis grafen “Overall Vibration” viser en trinvis ændring, anvender ingeniøren kriterium II. Funktionen “Restore Last Session” (Gendan sidste session) er særlig nyttig her, da den giver brugeren mulighed for at hente den nøjagtige maskintilstand fra den foregående måned for at kontrollere, om tærsklen på 25% er overskredet.

3.3 Driftsgrænser: Indstilling af ALARMER og UDLØSNINGER

Standarden giver vejledning til opsætning af automatiske beskyttelsessystemer:

• ALARM: At give en advarsel om, at en defineret vibrationsværdi er nået, eller at der er sket en væsentlig ændring. Den anbefalede indstilling er normalt basisværdien + 25% for grænsen mellem zone B og C.
• REJSE: For at iværksætte øjeblikkelig handling (nedlukning). Dette indstilles typisk ved grænsen mellem zone C og D eller lidt derover, afhængigt af maskinens mekaniske integritet.19

Balanset-1A er et bærbart apparat og ikke et permanent beskyttelsessystem (som et Bently Nevada-rack), men det bruges til at verificere og kalibrere disse udløsningsniveauer. Teknikere bruger Balanset-1A til at måle vibrationer under en kontrolleret opstart eller induceret ubalance-test for at sikre, at det permanente overvågningssystem udløses ved de korrekte fysiske vibrationsniveauer, der er fastsat i ISO 20816-3.

Del IV: Balanset-1A-systemet – Teknisk dybdegående analyse

For at forstå, hvordan Balanset-1A fungerer som et compliance-værktøj, må man analysere dets tekniske arkitektur.

4.1 Hardwarearkitektur

Balanset-1A består af et centraliseret USB-grænseflademodul, der behandler analoge signaler fra sensorer, inden digitaliserede data sendes til en værtsbærbar computer.

• ADC-modul: Systemets hjerte er en analog-til-digital-konverter med høj opløsning. Dette modul bestemmer målingens præcision. Balanset-1A behandler signaler for at opnå en nøjagtighed på ±5%, hvilket er tilstrækkeligt til feltdiagnostik.8
• Fasehenvisning (turtæller): Overholdelse af ISO 20816-3 kræver ofte faseanalyse for at skelne mellem ubalance og fejljustering. Balanset-1A bruger en lasertakometer med en rækkevidde på op til 1,5 meter og en kapacitet på 60.000 omdrejninger i minuttet.17 Denne optiske sensor udløser beregningen af fasevinklen med en nøjagtighed på ±1 grad.
• Effekt og bærbarhed: Enheden drives via USB (5V) og er derfor iboende sikker mod jordsløjfer, som ofte plager netdrevne analysatorer. Hele sættet vejer ca. 4 kg, hvilket gør det til et ægte “feltinstrument”, der er velegnet til at klatre op ad stilladser for at nå ventilatorer.8

4.2 Softwarefunktioner: Mere end blot enkel måling

Den software, der følger med Balanset-1A, omdanner rådataene til brugbar information, der overholder ISO-standarderne.

• FFT-spektrumanalyse: Standarden nævner “specifikke frekvenskomponenter”. Balanset-1A viser Fast Fourier Transform, der opdeler den komplekse bølgeform i dens konstituerende sinusbølger. Dette giver brugeren mulighed for at se, om den høje RMS-værdi skyldes 1x (ubalance), 100x (gearindgreb) eller ikke-synkrone spidser (lejefejl).21
• Polære grafer: Til afbalancering og vektoranalyse plotter softwaren vibrationsvektorer på et polært plot. Denne visualisering er afgørende, når man anvender indflydelseskoefficientmetoder til afbalancering.
• ISO 1940 Toleranceberegner: Mens ISO 20816-3 omhandler vibrationsgrænser, omhandler ISO 1940 balancekvalitet (G-klasser). Balanset-1A-softwaren indeholder en regnemaskine, hvor brugeren indtaster rotormassen og hastigheden, og systemet beregner den tilladte resterende ubalance i gram-millimeter. Dette slår bro mellem “vibrationen er for høj” (ISO 20816) og “her er, hvor meget vægt der skal fjernes” (ISO 1940).11

4.3 Sensorkompatibilitet og indgangskonfiguration

Som nævnt i uddraget fra undersøgelsen er evnen til at kommunikere med forskellige sensortyper afgørende.

• Accelerometre: Standardfølere. Systemet integrerer accelerationssignalet (g) til hastighed (mm/s) eller dobbeltintegrerer til forskydning (µm) afhængigt af den valgte visning. Denne integration håndteres digitalt for at minimere støjafdrift.
• Hvirvelstrømsprober: Systemet accepterer 0-10 V eller lignende analoge indgange. Brugeren skal konfigurere transformationskoefficienten i indstillingerne. For eksempel kan en standard Bently Nevada-sonde have en skaleringsfaktor på 200 mV/mil (7,87 V/mm). Brugeren indtaster denne følsomhed, og Balanset-1A-softwaren skalerer den indgående spænding for at vise mikron af forskydning, hvilket muliggør direkte sammenligning med bilag B i ISO 20816-3.3.

Del V: Operationel implementering: Fra diagnostik til dynamisk afbalancering

Dette afsnit beskriver en standardprocedure (SOP) for en tekniker, der bruger Balanset-1A, for at sikre overholdelse af ISO 20816-3.

5.1 Trin 1: Baseline-måling og klassificering

Teknikeren nærmer sig en 45 kW centrifugalventilator.

• Klassifikation: Effekt > 15 kW, < 300 kW. Det er gruppe 2. Fundamentet er boltet fast til beton (stiv).
• Begrænsningsfastsættelse: Ifølge ISO 20816-3, bilag A (gruppe 2, stiv), er grænsen mellem zone B og C 2,8 mm/s.
• Måling: Sensorerne monteres ved hjælp af magnetiske baser. Balanset-1A “Vibrometer”-tilstanden er aktiveret.
• Resultat: Målingen er 6,5 mm/s. Dette er område C/D. Der skal handles.

5.2 Trin 2: Diagnostisk analyse

Brug af Balanset-1A FFT-funktionen:

• Spektret viser en dominerende top ved driftshastigheden (1x RPM).
• Faseanalysen viser en stabil fasevinkel.
• Diagnose: Statisk ubalance. (Hvis fasen var ustabil eller der var høje harmoniske, ville man mistænke fejljustering eller løshed).

5.3 Trin 3: Afbalanceringsproceduren (in situ)

Da diagnosen er ubalance, bruger teknikeren Balanset-1A's afbalanceringsfunktion. Standarden kræver, at vibrationerne reduceres til niveau A eller B.

5.3.1 Tre-kørs-metoden (indflydelseskoefficienter)

Balanset-1A automatiserer den vektormatematik, der kræves til afbalancering.

• Kør 0 (indledende): Mål amplitude A₀ og fase φ₀ af den oprindelige vibration.
• Kørsel 1 (prøvevægt): En kendt masse M_retssag tilføjes i en vilkårlig vinkel. Systemet måler den nye vibrationsvektor (A₁, φ₁).

Beregning: Softwaren beregner indflydelseskoefficienten α, som repræsenterer rotorens følsomhed over for masseændringer.

α = (V₁ − V₀) / M_retssag

Rettelse: Systemet beregner den nødvendige korrektionsmasse M_corr for at ophæve den oprindelige vibration.

M_corr = − V₀ / α

Kørsel 2 (verifikation): Prøvevægten fjernes, og den beregnede korrektionsvægt tilføjes. Den resterende vibration måles.

.11

5.4 Trin 4: Verifikation og rapportering

Efter afbalancering falder vibrationen til 1,2 mm/s.
Kontrol: 1,2 mm/s er < 1,4 mm/s. Maskinen befinder sig nu i zone A.

Dokumentation: Teknikeren gemmer sessionen i Balanset-1A. Der genereres en rapport, der viser spektret “Før” (6,5 mm/s) og spektret “Efter” (1,2 mm/s) med eksplicit henvisning til ISO 20816-3-grænserne. Denne rapport fungerer som overensstemmelsescertifikat.

Del VI: Særlige overvejelser

6.1 Lavhastighedsmaskiner

ISO 20816-3 indeholder særlige bemærkninger til maskiner, der kører under 600 omdr./min. Ved lave hastigheder bliver hastighedssignaler svage, og forskydning bliver den dominerende indikator for belastning. Balanset-1A håndterer dette ved at give brugeren mulighed for at skifte displaymetrikken til forskydning (µm) eller ved at sikre, at den lavere frekvensgrænse er indstillet til 5 Hz eller lavere (ideelt set 2 Hz) for at registrere den primære energi. “Advarslerne” i bilag D til standarden advarer mod udelukkende at stole på hastigheden ved lave hastigheder 23, en nuance som Balanset-1A-brugeren skal være opmærksom på ved at kontrollere “Linear”-indstillingerne eller lavfrekvensfiltrene.

6.2 Forbigående tilstande: Opstart og udrulning

Vibrationer under opstart (midlertidig drift) kan overskride grænserne for stabil drift på grund af passage gennem kritiske hastigheder (resonans). ISO 20816-3 tillader højere grænser under disse midlertidige faser.23

Balanset-1A indeholder en eksperimentel “RunDown”-diagramfunktion.11 Dette giver teknikeren mulighed for at registrere vibrationsamplituden i forhold til omdrejningstallet under en coast-down. Disse data er afgørende for:

• Identificering af kritiske hastigheder (resonans).
• Kontrol af, at maskinen passerer resonansen hurtigt nok til at undgå skader.
• Sikre, at den “høje” vibration faktisk er forbigående og ikke en permanent tilstand.

6.3 Bilag A vs. bilag B: Den dobbelte evaluering

En grundig overensstemmelseskontrol kræver ofte begge dele.

• Bilag A (Boliger): Tvinger kraftoverførslen til strukturen. God til ubalance og løshed.
• Bilag B (aksel): Måler rotordynamik. God til ustabilitet, olievirvel, aftørringsdetektering.

En tekniker, der bruger Balanset-1A, kan bruge accelerometre til at opfylde kravene i bilag A og derefter skifte indgang til eksisterende Bently Nevada-sonder for at verificere overensstemmelse med bilag B på en stor turbine. Balanset-1A's evne til at fungere som en “second opinion” eller “feltverifikator” for permanente rackbaserede monitorer er en vigtig anvendelse for at opfylde begge bilag.

Konklusion

Overgangen til ISO 20816-3 markerer en modning inden for vibrationsanalyse, der kræver en mere nuanceret, fysikbaseret tilgang til maskinvurdering. Den går videre end simple “bestået/ikke bestået”-tal og ind i et område, hvor man analyserer understøtningsstivhed, ændringsvektorer og målinger i to domæner (hus/aksel).

Balanset-1A-systemet viser en høj grad af overensstemmelse med disse moderne krav. Dets tekniske specifikationer – frekvensområde, nøjagtighed og sensorfleksibilitet – gør det til en kompetent hardwareplatform. Dets virkelige værdi ligger imidlertid i dets software-workflow, som guider brugeren gennem standardens komplekse logik: fra korrektion af baggrundsvibrationer og zoneklassificering til den matematiske stringens i udligningen af indflydelseskoefficienter. Ved effektivt at kombinere de diagnostiske muligheder i en spektrumanalysator med den korrigerende kraft i en dynamisk balanceringsenhed giver Balanset-1A vedligeholdelsesteams mulighed for ikke kun at identificere manglende overensstemmelse med ISO 20816-3, men også aktivt at rette op på det og dermed sikre lang levetid og pålidelighed for de industrielle aktiver.