Komplet guide til ISO 20816-3: Omfattende teknisk analyse

Introduktion

Denne standard fastlægger retningslinjer for evaluering af vibrationstilstanden i industrielt udstyr baseret på målinger af:

1. Vibrationer på lejer, lejesøjler og lejehuse på det sted, hvor udstyret er installeret;
2. Radial vibration af aksler af maskinsæt.

Baseret på driftserfaring med industrielt udstyr, to kriterier for evaluering af vibrationstilstanden er blevet etableret:

• Kriterium I: Absolut værdi af den overvågede bredbåndsvibrationsparameter
• Kriterium II: Ændring i denne værdi (i forhold til en baseline)

Udviklingen af vibrationsstandarder: Konvergensen af ISO 10816 og ISO 7919

Historien om vibrationsstandardisering repræsenterer en gradvis bevægelse fra fragmenterede, komponentspecifikke retningslinjer hen imod holistisk maskinvurdering. Historisk set var maskinvurdering opdelt i to dele:

• ISO 10816-serien: Fokuseret på måling af ikke-roterende dele (lejehuse, piedestaler) ved hjælp af accelerometre eller hastighedstransducere
• ISO 7919-serien: Behandlede vibrationer i roterende aksler i forhold til lejer, primært ved hjælp af berøringsfri hvirvelstrømsprober

Denne adskillelse førte ofte til diagnostisk tvetydighed. En maskine kan udvise acceptable vibrationer i huset (zone A i henhold til ISO 10816), samtidig med at den lider af farligt akselkast eller ustabilitet (zone C/D i henhold til ISO 7919), især i scenarier med tunge huse eller væskefilmslejer, hvor vibrationsenergioverførslen er dæmpet.

Afsnit 1 — Anvendelsesområde

Denne standard fastlægger generelle krav til evaluering af vibrationstilstanden hos industrielt udstyr (herefter "maskiner") med en nominel effekt over 15 kW og rotationshastigheder fra 120 til 30.000 o/min baseret på vibrationsmålinger på ikke-roterende dele og videre roterende aksler under normale driftsforhold for maskinen på dens installationssted.

Vurderingen udføres baseret på den overvågede vibrationsparameter og på ændringer i denne parameter under maskindrift i stationær tilstand. De numeriske værdier for tilstandsvurderingskriterierne afspejler driftserfaring med maskiner af denne type; de kan dog være uanvendelige i specifikke tilfælde relateret til de specifikke driftsforhold og designet af en given maskine.

Denne standard gælder for:

1. Dampturbiner og generatorer med effekt op til 40 MW (se note 1 og 2)
2. Dampturbiner og generatorer med en udgangseffekt på over 40 MW og rotationshastigheder andet end 1500, 1800, 3000 og 3600 o/min (se note 1)
3. Rotationskompressorer (centrifugal, aksial)
4. Industrielle gasturbiner med effekt op til 3 MW (se note 2)
5. Turbo-ventilatormotorer
6. Elmotorer af alle typer med fleksibel akselkobling. (Når motorrotoren er stift forbundet med maskineri, der er dækket af en anden standard i ISO 20816-serien, kan motorvibrationer vurderes enten i henhold til den pågældende standard eller i henhold til denne standard)
7. Valseværker og valsestande
8. Transportbånd
9. Koblinger med variabel hastighed
10. Ventilatorer og blæsere (se note 3)

Denne standard gælder IKKE for:

11. Dampturbiner, gasturbiner og generatorer med en effekt på over 40 MW og hastigheder på 1500, 1800, 3000 og 3600 o/min → brug ISO 20816-2
12. Gasturbiner med en effekt på over 3 MW → brug ISO 20816-4
13. Maskinsæt i vandkraftværker og pumpekraftværker → brug ISO 20816-5
14. Stempelmaskiner og maskiner, der er fast forbundet med stempelmaskiner → brug ISO 10816-6
15. Rotodynamiske pumper med indbyggede eller fast forbundne drivmotorer med impeller på motorakslen eller fast forbundet med den → brug ISO 10816-7
16. Installationer af stempelkompressorer → brug ISO 20816-8
17. Positive fortrængningskompressorer (f.eks. skruekompressorer)
18. Dykpumper
19. Vindmøller → brug ISO 10816-21

Detaljer om anvendelsesområde

Kravene i denne standard gælder for målinger af bredbåndsvibrationer på aksler, lejer, huse og lejesøjler i stationær maskindrift inden for området for nominelle rotationshastigheder. Disse krav gælder for målinger både på installationsstedet og under godkendelsestest. Etablerede vibrationskriterier gælder i både kontinuerlige og periodiske overvågningssystemer.

Denne standard gælder for maskiner, der kan omfatte tandhjul og rullelejer; det er dog ikke beregnet til evaluering af vibrationstilstanden for disse specifikke komponenter (se ISO 20816-9 for gear).

Afsnit 2 — Normative referencer

Denne standard bruger normative referencer til følgende standarder. For daterede referencer gælder kun den citerede udgave. For udatererede referencer gælder den seneste udgave (inklusive alle ændringer):

Disse standarder danner grundlag for terminologi, målemetoder og generel evalueringsfilosofi, der anvendes i ISO 20816-3.

Afsnit 3 — Begreber og definitioner

I denne standards forstand anvendes de termer og definitioner, der er angivet i ISO 2041 anvende.

Nøgleord (fra ISO 2041)

• Vibration: Variation med tiden af størrelsen af en mængde, der beskriver bevægelsen eller positionen af et mekanisk system
• RMS (rodmiddelkvadrat): Kvadratroden af middelværdien af de kvadrerede værdier af en mængde over et bestemt tidsinterval
• Bredbåndsvibrationer: Vibration indeholdende energi fordelt over et bestemt frekvensområde
• Naturfrekvens: Frekvensen af fri vibration i et system
• Steady-state drift: Driftstilstand, hvor relevante parametre (hastighed, belastning, temperatur) forbliver stort set konstante
• Peak-to-peak værdi: Algebraisk forskel mellem ekstreme værdier (maksimum og minimum)
• Transducer: Enhed, der leverer en outputmængde med et bestemt forhold til inputmængden

Afsnit 5 — Maskinklassificering

5.1 Generelt

I overensstemmelse med kriterierne fastsat i denne standard vurderes maskinens vibrationstilstand afhængigt af:

1. Maskintype
2. Nominel effekt eller akselhøjde (se også ISO 496)
3. Grad af fundamentsstivhed

5.2 Klassificering efter maskintype, nominel effekt eller akselhøjde

Forskelle i maskintyper og lejedesign kræver opdeling af alle maskiner i to grupper baseret på nominel effekt eller akselhøjde.

Maskinaksler i begge grupper kan placeres vandret, lodret eller med en hældning, og understøtninger kan have forskellige grader af stivhed.

Gruppe 1 — Store maskiner

• Effektvurdering > 300 kW
• ELLER elektriske maskiner med akselhøjde H > 315 mm
• Typisk udstyret med lejer (muffe)
• Driftshastigheder fra 120 til 30.000 o/min

Gruppe 2 — Mellemstore maskiner

• Effektvurdering 15 – 300 kW
• ELLER elektriske maskiner med akselhøjde 160 mm < H ≤ 315 mm
• Typisk udstyret med rullelejer
• Driftshastigheder generelt > 600 o/min

5.3 Klassificering efter fundamentsstivhed

Maskinfundamenter klassificeres efter stivhedsgrad i den specificerede måleretning i:

1. Stive fundamenter
2. Fleksible fundamenter

Grundlaget for denne klassificering er forholdet mellem maskinens stivhed og fundamentet. Hvis laveste naturlige frekvens i "maskin-fundament"-systemet i vibrationsmålingsretningen overstiger den primære excitationsfrekvens (i de fleste tilfælde er dette rotorens rotationsfrekvens) med mindst 25%, så betragtes et sådant fundament i den retning stiv. Alle andre fonde tages i betragtning fleksibel.

Typiske eksempler

Maskiner på stive fundamenter er typisk store og mellemstore elektriske motorer, normalt med lave rotationshastigheder.

Maskiner på fleksible fundamenter omfatter typisk turbogeneratorer eller kompressorer med en effekt på over 10 MW, samt maskiner med lodret akselorientering.

Hvis egenskaberne ved "maskinfundament"-systemet ikke kan bestemmes ved beregning, kan dette gøres eksperimentelt (slagprøvning, operationel modalanalyse eller opstartsvibrationsanalyse).

Bilag A (Normativt) — Grænser for vibrationstilstandszoner for ikke-roterende dele i specificerede driftstilstande

Erfaringen viser at for at vurdere vibrationstilstanden for forskellige maskintyper med forskellige rotationshastigheder, målinger af hastighed alene er tilstrækkelig. Derfor er den primære overvågede parameter RMS-værdien af hastigheden.

Brug af kriteriet for konstant hastighed uden at tage vibrationsfrekvensen i betragtning kan dog føre til uacceptabelt store forskydningsværdier. Dette forekommer især for maskiner med lav hastighed og rotorrotationsfrekvenser under 600 o/min, når driftshastighedskomponenten dominerer det bredbåndede vibrationssignal (se bilag D).

På samme måde kan kriteriet for konstant hastighed føre til uacceptabelt store accelerationsværdier for højhastighedsmaskiner med rotorrotationsfrekvenser på over 10.000 o/min, eller når energien fra maskinproduceret vibration overvejende er koncentreret i højfrekvensområdet. Derfor kan vibrationskriterier formuleres i enheder for forskydning, hastighed og acceleration afhængigt af rotorens rotationsfrekvensområde og maskintype.

Tabel A.1 og A.2 viser zonegrænseværdier for forskellige maskingrupper, der er omfattet af denne standard. I øjeblikket er disse grænser kun formuleret i enheder af hastighed og forskydning.

Grænser for vibrationstilstandszoner for vibrationer i frekvensområdet 10 til 1000 Hz udtrykkes gennem RMS-hastigheds- og forskydningsværdier. For maskiner med rotorrotationsfrekvens under 600 o/min er bredbåndsvibrationsmåleområdet 2 til 1000 Hz. I de fleste tilfælde er vurdering af vibrationstilstanden tilstrækkelig udelukkende baseret på hastighedskriteriet; hvis vibrationsspektret imidlertid forventes at indeholde betydelige lavfrekvente komponenter, udføres vurderingen baseret på målinger af både hastighed og forskydning.

Maskiner i alle betragtede grupper kan installeres på enten stive eller fleksible understøtninger (se afsnit 5), for hvilke forskellige zonegrænser er fastsat i tabel A.1 og A.2.

Tabel A.1 — Gruppe 1 Maskiner (Store: >300 kW eller H > 315 mm)

Tabel A.2 — Gruppe 2 Maskiner (Medium: 15–300 kW eller H = 160–315 mm)

Bilag B (Normativt) — Grænser for vibrationstilstandszoner for roterende aksler i specificerede driftstilstande

B.1 Generelt

Grænser for vibrationstilstandszoner er konstrueret baseret på operationelle erfaringer fra forskellige industrier, hvilket viser, at acceptabel relativ akselvibration falder med stigende rotationsfrekvens. Derudover skal muligheden for kontakt mellem den roterende aksel og stationære maskindele tages i betragtning ved vurdering af vibrationsforholdene. For maskiner med glidelejer er minimum acceptabel frigang i lejet skal også tages i betragtning (se bilag C).

B.2 Vibration ved nominel rotationsfrekvens i stationær drift

B.2.1 Generelt

Kriterium I er relateret til:

1. Begrænsning af akselforskydninger fra betingelsen om acceptable dynamiske belastninger på lejer
2. Acceptable værdier for radial frigang i lejet
3. Acceptabel vibration overføres til understøtninger og fundament

Maksimal akselforskydning i hvert leje sammenlignes med grænserne for fire zoner (se figur B.1 i standarden), bestemt ud fra driftserfaringer med maskiner.

B.2.2 Zonegrænser

Erfaring med måling af akselvibrationer for en bred maskinklasse muliggør etablering af grænser for vibrationstilstandszoner udtrykt gennem top-til-top forskydning S(pp) i mikrometer, omvendt proportional med kvadratroden af rotorens rotationsfrekvens n i r/min.

For relativ akselvibration målt med nærhedsprober udtrykkes zonegrænser som top-til-top forskydning S(pp) i mikrometer, hvilket varierer med løbehastigheden:

Hvor n er den maksimale driftshastighed i omdr./min., og S(pp) er i μm.

Eksempelberegning

For en maskine, der kører ved 3000 omdr./min.:

• √3000 ≈ 54,77
• A/B = 4800 / 54,77 ≈ 87,6 μm
• B/C = 9000 / 54,77 ≈ 164,3 μm
• C/D = 13200 / 54,77 ≈ 241,0 μm

Det er vigtigt: Zonegrænser bør ikke bruges som acceptkriterier, som bør være genstand for aftale mellem leverandør og kunde. Med udgangspunkt i numeriske grænseværdier er det dog muligt både at forhindre brugen af en maskine i åbenlyst dårlig stand og at undgå at stille for strenge krav til dens vibrationer.

I nogle tilfælde kan designfunktioner for specifikke maskiner kræve anvendelse af forskellige zonegrænser - højere eller lavere (f.eks. for selvjusterende vippepudlejer), og for maskiner med elliptiske lejer kan forskellige zonegrænser anvendes for forskellige måleretninger (mod maksimal og minimal frigang).

Acceptabel vibration kan være relateret til lejediameteren, da lejer med større diameter som regel også har større spillerum. Følgelig kan der fastsættes forskellige zonegrænseværdier for forskellige lejer i én akseltabel. I sådanne tilfælde skal producenten typisk forklare årsagen til ændringen af grænseværdierne og især bekræfte, at øget vibration, der er tilladt i overensstemmelse med disse ændringer, ikke vil føre til reduceret maskinpålidelighed.

Hvis målingerne udføres ikke i umiddelbar nærhed af lejet, og også under maskindrift i transiente tilstande såsom tilkørsel og friløb (inklusive passage gennem kritiske hastigheder), kan den acceptable vibration være højere.

For vertikale maskiner med glidelejer bør der ved bestemmelse af vibrationsgrænseværdier tages højde for mulige akselforskydninger inden for frigangsgrænserne uden stabiliserende kraft forbundet med rotorens vægt.

Afsnit 4 — Vibrationsmålinger

4.1 Generelle krav

Målemetoder og instrumenter skal opfylde de generelle krav i henhold til ISO 20816-1, med specifikke hensyn til industrimaskiner. Følgende faktorer må ikke have væsentlig indflydelse på måleudstyret:

• Temperaturændringer — Sensorfølsomhedsforskydning
• Elektromagnetiske felter — Inklusive akselmagnetiseringseffekter
• Akustiske felter — Trykbølger i støjende miljøer
• Variationer i strømforsyningen — Spændingsudsving
• Kabellængde — Nogle designs af nærhedssonder kræver matchende kabellængde
• Kabelskader — Intermitterende forbindelser eller skærmbrud
• Transducerorientering — Justering af følsomhedsakse

4.2 Målepunkter og retninger

Til tilstandsovervågning udføres målinger på ikke-roterende dele eller på aksler, eller begge sammen. Medmindre andet specifikt er angivet i denne standard, refererer akselvibration til dens forskydning i forhold til lejet.

Ikke-roterende dele — Mål på lejehus

Vibrationsmålinger på ikke-roterende dele karakteriserer vibrationer i lejer, lejehus eller andre strukturelle elementer, der overfører dynamiske kræfter fra akselvibrationer på lejets placering.

Typisk målekonfiguration: Målinger udføres ved hjælp af to transducere i to indbyrdes vinkelrette radiale retninger på lejekapper eller -huse. For horisontale maskiner er den ene retning typisk lodret. Hvis akslen er lodret eller skrånende, skal du vælge retninger, der opfanger maksimal vibration.

Enkeltpunktsmåling: En enkelt transducer kan anvendes, hvis det vides, at resultaterne vil være repræsentative for den samlede vibration. Den valgte retning skal sikre næsten maksimale aflæsninger.

Målinger af akselvibrationer

Akselvibration (som defineret i ISO 20816-1) refererer til akselforskydning i forhold til lejet. Den foretrukne metode bruger en par berøringsfri nærhedsonder installeret vinkelret på hinanden, hvilket muliggør bestemmelse af akselbanen (kredsløb) i måleplanet.

4.3 Instrumentering (måleudstyr)

For tilstandsovervågning skal målesystemet måle bredbånds RMS-vibration over et frekvensområde på mindst 10 Hz til 1000 Hz. For maskiner med rotationshastigheder på højst 600 o/min må den nedre frekvensgrænse ikke overstige 2 Hz.

Til måling af akselvibrationer: Den øvre frekvensområdegrænse skal overstige den maksimale akselrotationsfrekvens med mindst 3,5 gange. Måleudstyr skal opfylde kravene i ISO 10817-1.

For målinger af ikke-roterende dele: Udstyr skal overholde ISO 2954. Afhængigt af det fastsatte kriterium kan den målte størrelse være forskydning, hastighed eller begge dele (se ISO 20816-1).

Hvis målinger udføres ved hjælp af Accelerometre (hvilket er sædvanligt i praksis), skal udgangssignalet være integreret for at opnå hastighedssignal. Opnåelse af forskydningssignal kræver dobbelt integration, men man skal være opmærksom på muligheden for øget støjinterferens. For at reducere støj kan et højpasfilter eller en anden digital signalbehandlingsmetode anvendes.

Hvis vibrationssignalet også er beregnet til diagnostiske formål, bør måleområdet dække frekvenser fra mindst 0,2 gange den nedre akselhastighedsgrænse til 2,5 gange den maksimale vibrationsexcitationsfrekvens (typisk ikke over 10.000 Hz). Yderligere oplysninger findes i ISO 13373-1, ISO 13373-2 og ISO 13373-3.

Krav til frekvensområde

Måleparametre

Måleparameteren kan være forskydning, hastighed, eller begge dele, afhængigt af evalueringskriteriet (se ISO 20816-1).

• Accelerometermålinger: Hvis målingerne bruger accelerometre (mest almindelige), skal udgangssignalet integreres for at opnå hastighed. Dobbelt integration giver forskydning, men pas på med øget lavfrekvent støj. Anvend højpasfiltrering eller digital signalbehandling for at reducere støj.
• Akselvibration: Den øvre frekvensgrænse skal være mindst 3,5 gange maksimal akselhastighed. Instrumentering skal overholde ISO 10817-1.
• Ikke-roterende dele: Instrumenteringen skal overholde ISO 2954.

4.4 Kontinuerlig og periodisk overvågning

Kontinuerlig overvågning: For store eller kritisk vigtige maskiner anvendes typisk kontinuerlige målinger af overvågede vibrationsindikatorer med permanent installerede transducere på de vigtigste punkter, både til tilstandsovervågning og til beskyttelse af udstyr. I nogle tilfælde er det anvendte målesystem integreret i det generelle udstyrsstyringssystem for anlægget.

Periodisk overvågning: For mange maskiner er kontinuerlig overvågning unødvendig. Tilstrækkelig information om fejludvikling (ubalance, lejeslid, forkert justering, løshed) kan opnås gennem periodiske målinger. Numeriske værdier i denne standard kan bruges til periodisk overvågning, forudsat at målepunkter og instrumenter overholder standardkravene.

Akselvibration: Instrumenter er normalt installeret permanent, men målinger kan foretages med jævne mellemrum.

Ikke-roterende dele: Transducere installeres typisk kun under måling. Til maskiner med vanskelig adgang kan permanent monterede transducere med signalrute til tilgængelige steder anvendes.

4.5 Maskinens driftstilstande

Vibrationsmålinger udføres efter at rotor og lejer har opnået ligevægtstemperatur i en specificeret driftstilstand i stabil tilstand bestemt af karakteristika såsom:

• Nominel akselhastighed
• Forsyningsspænding
• Flowhastighed
• Arbejdsvæsketryk
• Indlæs

Maskiner med variabel hastighed eller variabel belastning: Udfør målinger ved alle driftstilstande, der er karakteristiske for langvarig drift. Brug maksimal værdi opnået på tværs af alle tilstande til vurdering af vibrationstilstanden.

4.6 Baggrundsvibrationer

Hvis værdien af den overvågede parameter, der opnås under målingerne, overstiger acceptkriteriet, og der er grund til at tro, at baggrundsvibrationerne på maskinen kan være høje, er det nødvendigt at udføre målinger på stoppet maskine at vurdere vibrationer forårsaget af eksterne kilder.

4.7 Valg af måletype

Denne standard giver mulighed for at udføre målinger både på ikke-roterende dele og på roterende aksler på maskiner. Valget af hvilken af disse to måletyper der foretrækkes, afhænger af maskinens egenskaber og forventede fejltyper.

Hvis der er behov for at vælge en af to mulige måletyper, skal følgende tages i betragtning:

Overvejelser ved valg af måletype:

• Akselhastighed: Målinger af ikke-roterende dele er mere følsomme over for højfrekvente vibrationer sammenlignet med akselmålinger.
• Lejetype: Rullelejer har meget små spillerum; akselvibrationer overføres effektivt til huset. Husmålinger er normalt tilstrækkelige. Løselejer har større spillerum og dæmpning; akselvibrationer giver ofte yderligere diagnostisk information.
• Maskintype: Maskiner, hvor lejespillerum er sammenligneligt med akselvibrationsamplituden, kræver akselmålinger for at forhindre kontakt. Maskiner med højordens harmoniske (klingepassage, tandhjulsindgreb, stangpassage) overvåges via højfrekvente husmålinger.
• Forholdet mellem rotormasse og piedestalmasse: Maskiner, hvor akselmassen er lille sammenlignet med piedestalens masse, overfører kun lidt vibration til piedestalen. Akselmåling er mere effektiv.
• Rotorens fleksibilitet: Fleksible rotorer: Akslens relative vibration giver mere information om rotorens adfærd.
• Overholdelse af piedestalkrav: Fleksible piedestaler giver større vibrationsrespons på ikke-roterende dele.
• Erfaring med måling: Hvis der er omfattende erfaring med en bestemt måletype på lignende maskiner, skal du fortsætte med at bruge den type.

Detaljerede anbefalinger om valg af målemetode findes i ISO 13373-1. Endelige beslutninger bør tage hensyn til tilgængelighed, transducerens levetid og installationsomkostninger.

Målesteder og retninger

• Mål på lejehuse eller piedestaler — ikke på tyndvæggede låg eller fleksible overflader
• Brug to indbyrdes vinkelrette radiale retninger ved hvert lejested
• For horisontale maskiner er én retning typisk lodret
• For lodrette eller skrånende maskiner skal du vælge retninger, der opfanger maksimal vibration
• Aksial vibration tændt tryklejer bruger de samme grænser som radial vibration
• Undgå steder med lokale resonanser — bekræft ved at sammenligne målinger på nærliggende punkter

Driftsforhold

• Mål i stationær drift ved nominel hastighed og belastning
• Lad rotor og lejer nå termisk ligevægt
• For maskiner med variabel hastighed/belastning skal der måles ved alle karakteristiske driftspunkter, og der skal anvendes den maksimale
• Dokumentforhold: hastighed, belastning, temperaturer, tryk, flowhastigheder

Afsnit 6 — Kriterier for evaluering af vibrationsforhold

6.1 Generelt

ISO 20816-1 giver en generel beskrivelse af to kriterier til evaluering af vibrationstilstanden i forskellige maskinklasser. Det ene kriterium anvendes på absolut værdi af den overvågede vibrationsparameter i et bredt frekvensbånd; den anden anvendes på ændringer i denne værdi (uanset om ændringerne er stigninger eller fald).

Det er sædvanligt at vurdere maskinens vibrationstilstand baseret på RMS-værdien af vibrationshastigheden på ikke-roterende dele, hvilket i høj grad skyldes enkelheden ved at udføre tilsvarende målinger. For en række maskiner er det dog også tilrådeligt at måle relative akselforskydninger fra top til top, og hvor sådanne måledata er tilgængelige, kan de også bruges til at vurdere maskinens vibrationstilstand.

6.2 Kriterium I — Vurdering efter absolut størrelsesorden

6.2.1 Generelle krav

For målinger af roterende aksel: Vibrationstilstanden vurderes ud fra den maksimale værdi af bredbåndsvibrationsforskydningen peak-to-peak. Denne overvågede parameter opnås fra målinger af forskydninger i to specificerede ortogonale retninger.

For målinger af ikke-roterende dele: Vibrationstilstanden vurderes ud fra den maksimale RMS-værdi for bredbåndsvibrationshastigheden på lejeoverfladen eller i umiddelbar nærhed af den.

I overensstemmelse med dette kriterium bestemmes grænseværdier for den overvågede parameter, der kan betragtes som acceptable ud fra følgende synspunkter:

• Dynamiske belastninger på lejer
• Radiale spillerum i lejer
• Vibrationer overført af maskinen til støttestrukturen og fundamentet

Den maksimale værdi af den overvågede parameter, der opnås ved hvert leje eller lejepiedestal, sammenlignes med grænseværdien for den givne maskingruppe og understøtningstype. Omfattende erfaring med observation af vibrationer i maskiner, der er specificeret i afsnit 1, muliggør etablering af grænser for vibrationstilstandszoner, hvilket i de fleste tilfælde kan sikre pålidelig maskindrift på lang sigt.

Etablerede vibrationstilstandszoner er beregnet til at vurdere maskinvibrationer i en specificeret stationær driftstilstand med nominel akselhastighed og nominel belastning. Konceptet med stationær tilstand tillader langsomme belastningsændringer. Vurderingen er ikke udført hvis driftstilstanden afviger fra den angivne, eller under transiente tilstande såsom opstart, friløb eller passage gennem resonanszoner (se 6.4).

Generelle konklusioner om vibrationstilstande drages ofte baseret på målinger af vibrationer på både ikke-roterende og roterende maskindele.

Aksial vibration af glidelejer måles typisk ikke under kontinuerlig overvågning af vibrationstilstanden. Sådanne målinger udføres normalt under periodisk overvågning eller til diagnostiske formål, da aksial vibration kan være mere følsom over for visse fejltyper. Denne standard angiver kun evalueringskriterier for aksial vibration af axiallejer, hvor det korrelerer med aksiale pulseringer, der kan forårsage maskinskade.

6.2.2 Vibrationszoner

6.2.2.1 Generel beskrivelse

Følgende vibrationszoner er blevet etableret til kvalitativ vurdering af maskinvibrationer og beslutningstagning om nødvendige foranstaltninger:

Zone A — Nyligt idriftsatte maskiner falder typisk ind under denne zone.

Zone B — Maskiner, der falder ind under denne zone, anses normalt for egnede til fortsat drift uden tidsbegrænsninger.

Zone C — Maskiner, der falder ind under denne zone, anses normalt for at være uegnede til langvarig kontinuerlig drift. Typisk kan sådanne maskiner fungere i en begrænset periode, indtil der opstår en passende mulighed for at udføre reparationsarbejde.

Zone D — Vibrationsniveauer i denne zone anses normalt for at være tilstrækkeligt alvorlige til at forårsage maskinskade.

6.2.2.2 Numeriske værdier for zonegrænser

De etablerede numeriske værdier for vibrationstilstandszonens grænser er ikke beregnet til brug som acceptkriterier, som bør være genstand for aftale mellem leverandøren og kunden af maskinen. Disse grænser kan dog bruges som generel vejledning, hvilket gør det muligt at undgå unødvendige omkostninger til vibrationsreduktion og forebygge alt for strenge krav.

Nogle gange kan maskindesignfunktioner eller driftserfaring kræve fastsættelse af andre grænseværdier (højere eller lavere). I sådanne tilfælde giver producenten typisk begrundelse for at ændre grænseværdier og bekræfter især, at den øgede vibration, der er tilladt i overensstemmelse med disse ændringer, ikke vil føre til reduceret maskinpålidelighed.

6.2.2.3 Acceptkriterier

Kriterier for accept af maskinvibrationer er altid genstand for aftale mellem leverandør og kunde, hvilket skal dokumenteres før eller på leveringstidspunktet (førstnævnte mulighed foretrækkes). I tilfælde af levering af en ny maskine eller returnering af en maskine fra en større eftersyn kan vibrationszonegrænser anvendes som grundlag for fastlæggelse af sådanne kriterier. Numeriske zonegrænseværdier bør dog ikke anvendes som standard som acceptkriterier.

Typisk anbefaling: Den overvågede vibrationsparameter for en ny maskine bør falde inden for Zone A eller B, men bør ikke overstige grænsen mellem disse zoner med mere end 1,25 gange. Denne anbefaling må ikke tages i betragtning ved fastlæggelse af acceptkriterier, hvis grundlaget herfor er maskinens designfunktioner eller akkumuleret driftserfaring med lignende maskintyper.

Accepttest udføres under nøje specificerede maskinens driftsforhold (kapacitet, rotationshastighed, flowhastighed, temperatur, tryk osv.) over et bestemt tidsinterval. Hvis maskinen ankom efter udskiftning af en af hovedenhederne eller vedligeholdelse, tages der hensyn til typen af udført arbejde og værdier af overvågede parametre før maskinen tages ud af produktionsprocessen ved fastlæggelsen af acceptkriterier.

6.3 Kriterium II — Vurdering ved ændring i størrelsesorden

Dette kriterium er baseret på en sammenligning af den aktuelle værdi af den overvågede bredbåndsvibrationsparameter i stationær maskindrift (hvilket tillader nogle mindre variationer i driftskarakteristika) med en tidligere etableret basisværdi (referenceværdi).

Væsentlige ændringer kan kræve passende foranstaltninger selvom B/C-zonegrænsen endnu ikke er nået. Disse ændringer kan udvikle sig gradvist eller have en pludselig karakter, da de er konsekvenser af begyndende skader eller andre forstyrrelser i maskinens drift.

Den sammenlignede vibrationsparameter skal beregnes ved hjælp af samme transducerposition og -orientering for den samme maskins driftstilstand. Når der registreres betydelige ændringer, undersøges deres mulige årsager med det formål at forhindre farlige situationer.

6.4 Vurdering af vibrationstilstand i transiente tilstande

Grænserne for vibrationstilstandszonen angivet i bilag A og B gælder for vibrationer i stationær maskindrift. Forbigående driftstilstande kan typisk ledsages af højere vibrationer. Et eksempel er maskinvibrationer på en fleksibel understøtning under opstart eller nedkøring, når vibrationsstigning er forbundet med passage gennem rotorens kritiske hastigheder. Derudover kan vibrationsstigninger observeres på grund af forkert justering af sammenkoblede roterende dele eller rotorbøjle under opvarmning.

Ved analyse af maskinens vibrationstilstand er det nødvendigt at være opmærksom på, hvordan vibrationer reagerer på ændringer i driftstilstand og eksterne driftsforhold. Selvom denne standard ikke omfatter vurdering af vibrationer i transiente maskindriftstilstande, kan det som generel vejledning accepteres, at vibrationer er acceptable, hvis de under transiente tilstande af begrænset varighed ikke overstiger ... øvre grænse af zone C.

Kriterium II — Ændring fra basislinjen

Selv hvis vibrationerne forbliver i Zone B, a betydelig ændring fra baseline indikerer udviklende problemer:

6.5 Begræns vibrationsniveauer i stationær drift

6.5.1 Generelt

Som regel fastsættes der for maskiner beregnet til langvarig drift grænseværdier for vibrationer, hvis overskridelse under maskindrift i stationær tilstand fører til visning af advarselssignaler af typen ADVARSEL eller REJSE.

ADVARSEL — meddelelse for at gøre opmærksom på, at værdien af den overvågede vibrationsparameter eller dens ændring har nået et niveau, hvorefter afhjælpende foranstaltninger kan være nødvendige. Som regel, når en ADVARSEL-meddelelse vises, kan maskinen betjenes i et stykke tid, mens årsagerne til vibrationsændringen undersøges, og det bestemmes, hvilke afhjælpende foranstaltninger der skal udføres.

REJSE — meddelelse om, at vibrationsparameteren har nået et niveau, hvor yderligere maskindrift kan føre til beskadigelse. Når TRIP-niveauet er nået, skal der straks træffes foranstaltninger for at reducere vibrationer eller stoppe maskinen.

På grund af forskelle i dynamiske belastninger og maskinens understøtningsstivheder kan der fastsættes forskellige grænsevibrationsniveauer for forskellige målepunkter og -retninger.

6.5.2 Indstilling af ADVARSEL-niveau

ADVARSEL-niveauet kan variere betydeligt (enten stigende eller faldende) fra maskine til maskine. Typisk bestemmes dette niveau i forhold til en bestemt basisniveau opnået for hver specifik maskininstans for et specificeret punkt og en specificeret måleretning baseret på driftserfaring.

Det anbefales at indstille ADVARSEL-niveauet, så det overstiger basislinjen med 25% af den øvre zone B-grænseværdi. Hvis basisniveauet er lavt, kan ADVARSEL-niveauet være under Zone C.

Hvis basisniveauet ikke er defineret (f.eks. for en ny maskine), bestemmes ADVARSEL-niveauet enten ud fra driftserfaringer med lignende maskiner eller i forhold til aftalte acceptable værdier for den overvågede vibrationsparameter. Efter et stykke tid, baseret på observationer af maskinvibrationer, etableres en basislinje, og ADVARSEL-niveauet justeres i overensstemmelse hermed.

ADVARSEL-niveauet er typisk indstillet således, at det overstiger ikke den øvre zone B-grænse med mere end 1,25 gange.

Hvis der sker en ændring i basisniveauet (f.eks. efter maskinreparation), skal ADVARSEL-niveauet også justeres i overensstemmelse hermed.

6.5.3 Indstilling af TRIP-niveau

TRIP-niveauet er normalt forbundet med at bevare maskinens mekaniske integritet, som igen bestemmes af dens designfunktioner og evne til at modstå unormale dynamiske kræfter. Derfor er TRIP-niveauet typisk det samme for maskiner med lignende design og er ikke relateret til grundlinjen.

På grund af de mange forskellige maskindesigns er det ikke muligt at give universel vejledning til indstilling af TRIP-niveauet. Typisk indstilles TRIP-niveauet inden for Zone C eller D, men ikke højere end grænsen mellem disse zoner med mere end 25%.

6.6 Yderligere procedurer og kriterier

Der er ingen simpel metode til at beregne lejepiedestalvibration fra akselvibration (eller omvendt, akselvibration fra pidestalvibration). Forskellen mellem absolut og relativ akselvibration er relateret til lejepiedestalvibration, men er som regel ikke lig med det.

Praktisk implikation: Hvis husets vibrationer indikerer Zone B (acceptabel), men akselvibrationer indikerer Zone C (begrænset), skal maskinen klassificeres som Zone C, og der skal planlægges afhjælpende foranstaltninger. Brug altid worst-case-vurderingen, når dobbeltmålinger er tilgængelige.

6.7 Vurdering baseret på vektorrepræsentation af information

En ændring i amplituden af en individuel frekvenskomponent af en vibration, selvom den er signifikant, er ikke nødvendigvis ledsaget ved en væsentlig ændring i bredbåndsvibrationssignalet. For eksempel kan udviklingen af en revne i rotoren forårsage forekomsten af betydelige harmoniske svingninger i rotationsfrekvensen, men deres amplituder kan forblive små sammenlignet med komponenten ved driftshastighed. Dette tillader ikke pålidelig sporing af effekterne af revneudvikling udelukkende ved ændringer i bredbåndsvibrationer.

Overvågning af ændringer i amplituden af individuelle vibrationskomponenter for at indhente data til efterfølgende diagnostiske procedurer kræver brug af specielt måle- og analyseudstyr, normalt mere kompleks og kræver særlig kvalifikation til anvendelse (se ISO 18436-2).

Metoder fastsat af denne standard er begrænset til måling af bredbåndsvibrationer uden vurdering af amplituder og faser af individuelle frekvenskomponenter. I de fleste tilfælde er dette tilstrækkeligt til maskingodkendelsestest og tilstandsovervågning på installationsstedet.

Brug dog i langsigtede tilstandsovervågnings- og diagnosticeringsprogrammer af vektorinformation om frekvenskomponenter (især ved driftshastighed og dens anden harmoniske) muliggør vurdering af ændringer i maskinens dynamiske adfærd, som ikke kan skelnes, når man kun overvåger bredbåndsvibrationer. Analyse af forholdet mellem individuelle frekvenskomponenter og deres faser finder stigende anvendelse i tilstandsovervågnings- og diagnostiske systemer.

Bemærk: Denne standard indeholder ikke kriterier for vurdering af vibrationstilstande baseret på ændringer i vektorkomponenter. Mere detaljeret information om dette emne findes i ISO 13373-1, ISO 13373-2, ISO 13373-3 (se også ISO 20816-1).

8. Midlertidig drift

Under opstart, friløb eller drift over nominel hastighed forventes højere vibrationer, især ved passage gennem kritiske hastigheder.

9. Baggrundsvibrationer

Hvis den målte vibration overstiger acceptgrænserne, og der er mistanke om baggrundsvibration, skal der måles med maskinen stoppet. Korrektioner er nødvendige, hvis baggrundsvibrationen overstiger enten:

• 25% af målt værdi under drift, ELLER
• 25% af B/C-grænsen for den pågældende maskinklasse

Bilag C (Informativt) — Zonegrænser og pejleafstande

Til maskiner med glidelejer (væskefilmslejer), er den grundlæggende betingelse for sikker drift kravet om, at akselforskydninger på oliekilen ikke må tillade kontakt med lejeskålen. Derfor skal zonegrænser for relative akselforskydninger angivet i bilag B koordineres med dette krav.

Især for lejer med lille spillerum kan det være nødvendigt at reducere zonegrænseværdier. Reduktionsgraden afhænger af lejetypen og vinklen mellem måleretningen og retningen for minimumsfrigangen.

Eksempel: Stor dampturbine (3000 o/min, lejetap)

• Beregnet B/C (bilag B): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• Faktisk lejediameterfrigang: 150 μm
• Siden 164 > 150, brug frigangsbaserede grænser:
• A/B = 0,4 × 150 = 60 μm
• B/C = 0,6 × 150 = 90 μm
• C/D = 0,7 × 150 = 105 μm

Ansøgningsnotat: Disse justerede værdier gælder ved måling af akselvibrationer i eller i nærheden af lejet. Ved andre akselplaceringer med større radiale frigange kan standardformler i bilag B gælde.

Bilag D (informativt) — Anvendelighed af kriteriet for konstant hastighed for maskiner med lav hastighed

Dette bilag begrunder det uønskede i at anvende kriterier baseret på hastighedsmåling for maskiner med lavfrekvent vibration (under 120 o/min). For maskiner med lav hastighed gælder kriterier baseret på måling af forskydning Brug af passende måleudstyr kan være mere passende. Sådanne kriterier er dog ikke taget i betragtning i denne standard.

Historisk grundlag for hastighedskriterium

Forslaget om at bruge vibrationer hastighed Måling på ikke-roterende maskindele som grundlag for beskrivelse af vibrationstilstanden blev formuleret baseret på generalisering af adskillige testresultater (se f.eks. det banebrydende arbejde af Rathbone TC, 1939) under hensyntagen til visse fysiske overvejelser.

I forbindelse med dette blev det i mange år anset for, at maskiner er ækvivalente med hensyn til tilstand og vibrationers påvirkning, hvis resultaterne af RMS-hastighedsmålinger i frekvensområdet 10 til 1000 Hz falder sammen. Fordelen ved denne tilgang var muligheden for at bruge de samme vibrationskriterier uanset vibrationernes frekvenssammensætning eller maskinens rotationsfrekvens.

Omvendt ville brugen af forskydning eller acceleration som grundlag for vurdering af vibrationstilstanden føre til behovet for at konstruere frekvensafhængige kriterier, da forholdet mellem forskydning og hastighed er omvendt proportionalt med vibrationsfrekvensen, og forholdet mellem acceleration og hastighed er direkte proportionalt med den.

Hastighedskonstantparadigmet

Brugen af vibrationer hastighed da den primære parameter er baseret på omfattende test og observationen af, at maskiner er "ækvivalente" med hensyn til tilstand, hvis de udviser den samme RMS-hastighed i området 10-1000 Hz, uanset frekvensindhold.

Fordel: Enkelhed. Ét sæt hastighedsgrænser gælder over et bredt hastighedsområde uden frekvensafhængige korrektioner.

Problem ved lave frekvenser: Forholdet mellem forskydning og hastighed er omvendt proportionalt med frekvensen:

Ved meget lave frekvenser (< 10 Hz), kan accept af en konstant hastighed (f.eks. 4,5 mm/s) tillade for store forskydning, hvilket kan belaste tilsluttede komponenter (rør, koblinger) eller indikere grove strukturelle problemer.

Grafisk illustration (fra bilag D)

Overvej en konstant hastighed på 4,5 mm/s ved forskellige kørehastigheder:

Observation: Efterhånden som hastigheden falder, vokser forskydningen dramatisk. En forskydning på 358 μm ved 120 o/min kan overbelaste koblinger eller forårsage oliefilmnedbrydning i lejeglider, selvom hastigheden er "acceptabel"."

Figur D.1 afspejler en simpel matematisk sammenhæng mellem konstant hastighed og variabel forskydning ved forskellige rotationsfrekvenser. Men samtidig viser den, hvordan brugen af kriteriet for konstant hastighed kan føre til en vækst i lejepiedestalens forskydning med faldende rotationsfrekvens. Selvom dynamiske kræfter, der virker på lejet, forbliver inden for acceptable grænser, kan betydelige forskydninger af lejehuset have en negativ effekt på tilsluttede maskinelementer, såsom olierør.

Balanset-1A-konfiguration til lavhastighedsmaskiner

Ved måling af maskiner ≤600 o/min:

• Indstil den nedre grænse for frekvensområdet til 2 Hz (ikke 10 Hz)
• Vis begge Hastighed (mm/s) og Forskydning (μm) metrikker
• Sammenlign begge parametre med tærskler fra din standard/procedure (indtast dem i beregneren)
• Hvis kun hastigheden måles og passerer, men forskydningen er ukendt, er vurderingen ufuldstændig
• Sørg for, at transduceren har en lineær respons ned til 2 Hz (tjek kalibreringscertifikat)

12. Transient drift: Opstart, friløb og overhastighed

Zonegrænser i bilag A og B gælder for stationær drift ved nominel hastighed og belastning. Under transiente forhold (opstart, nedlukning, hastighedsændringer) forventes højere vibrationer, især ved passage gennem kritiske hastigheder (resonanser).

Tabel 1 — Anbefalede grænser under transienter

Bemærkning for <20% hastighed: Ved meget lave hastigheder gælder hastighedskriterierne muligvis ikke (se bilag D). Forskydningen bliver kritisk.

Praktisk fortolkning

• En maskine kan kortvarigt overskride stationære grænser under acceleration/deceleration
• Akselvibrationer tillades at nå 1,5 gange C/D-grænsen (op til 90%-hastighed) for at tillade passage gennem kritiske hastigheder
• Hvis vibrationen forbliver høj efter at driftshastigheden er nået, indikerer det en vedvarende fejl, ikke en forbigående resonans

Balanset-1A Nedslidningsanalyse

Balanset-1A inkluderer en "RunDown"-diagramfunktion (eksperimentel), der registrerer vibrationsamplitude vs. omdrejninger pr. minut under nedkøring:

• Identificerer kritiske hastigheder: Skarpe toppe i amplitude indikerer resonanser
• Bekræfter hurtig passage: Smalle toppe bekræfter, at maskinen passerer hurtigt igennem (godt)
• Registrerer hastighedsafhængige fejl: Kontinuerlig stigende amplitude med hastighed tyder på aerodynamiske eller procesmæssige problemer

Disse data er uvurderlige til at skelne mellem transiente pigge (acceptable i henhold til tabel 1) og overdreven vibration i stationær tilstand (uacceptabel).

13. Praktisk arbejdsgang for ISO 20816-3-overholdelse

14. Avanceret emne: Teori om afbalancering af indflydelseskoefficient

Når en maskine diagnosticeres med ubalance (høj 1× vibration, stabil fase), bruger Balanset-1A Indflydelseskoefficientmetode at beregne præcise korrektionsvægte.

Matematisk fundament

Rotorens vibrationsrespons er modelleret som en lineært system hvor tilføjelse af masse ændrer vibrationsvektoren:

Tre-runs afbalanceringsprocedure (enkelt plan)

1. Første kørsel (kørsel 0):
   • Mål vibration: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
   • Vektor: V₀ = 6,2∠45°
2. Prøvevægtskørsel (kørsel 1):
   • Tilføj prøvemasse: M_retssag = 20 g ved vinkel θ_retssag = 0°
   • Mål vibration: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
   • Vektor: V₁ = 4,1∠110°
3. Beregn indflydelseskoefficienten:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (vektorsubtraktion)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • α fortæller os, "hvor meget vibration ændrer sig pr. gram tilføjet masse""
4. Beregn korrektion:
   • M_corr = −V₀ / α
   • Resultat: M_corr = 28,5 g ved vinkel θ_corr = 215°
5. Anvend korrektion og verificér:
   • Fjern prøvevægt
   • Tilsæt 28,5 g ved 215° (målt fra et referencemærke på rotoren)
   • Mål endelig vibration: A_endelig = 1,1 mm/s (mål: <1,4 mm/s for Zone A)

Hvorfor dette virker

Ubalance skaber en centrifugalkraft F = m × e × ω², hvor m er den ubalancerede masse, e er dens excentricitet, og ω er vinkelhastigheden. Denne kraft genererer vibrationer. Ved at tilføje en præcist beregnet masse i en bestemt vinkel skaber vi en lige og modsatrettet centrifugalkraften, hvilket ophæver den oprindelige ubalance. Balanset-1A-softwaren udfører den komplekse vektorberegning automatisk og guider teknikeren gennem processen.

11. Fysik og formlerreference

Grundlæggende om signalbehandling

Forholdet mellem forskydning, hastighed og acceleration

For sinusformet vibration Ved frekvensen f (Hz) styres forholdet mellem forskydning (d), hastighed (v) og acceleration (a) af kalkulus:

Vigtig indsigt: Hastighed er proportional med frekvens × forskydning. Acceleration er proportional med frekvens² × forskydning. Derfor:

• På lave frekvenser (< 10 Hz), er forskydning den kritiske parameter
• På mellemfrekvenser (10–1000 Hz), hastighed korrelerer godt med energi og er frekvensuafhængig
• På høje frekvenser (> 1000 Hz), accelerationen bliver dominerende

RMS vs. peakværdier

Den Rodmiddelkvadrat (RMS) værdien repræsenterer den effektive energi af et signal. For en ren sinusbølge:

Hvorfor RMS? RMS korrelerer direkte med magt og træthedsstress pålagt maskinkomponenter. Et vibrationssignal med V_RMS = 4,5 mm/s leverer den samme mekaniske energi uanset bølgeformens kompleksitet.

Bredbånds-RMS-beregning

For et komplekst signal, der indeholder flere frekvenskomponenter (som i rigtige maskiner):

Hvor hvert V_RMS,i repræsenterer RMS-amplituden ved en specifik frekvens (1×, 2×, 3× osv.). Dette er den "samlede" værdi, der vises af vibrationsanalysatorer og bruges til ISO 20816-3-zoneevaluering.

Balanset-1A signalbehandlingsarkitektur

Praktisk eksempel: Diagnostisk gennemgang

Scenarie: En 75 kW centrifugalpumpe, der kører med 1480 o/min (24,67 Hz) på et stift betonfundament.

Trin 1: Klassificering

• Effekt: 75 kW → Gruppe 2 (15–300 kW)
• Fundament: Stivt (verificeret ved slagprøvning)
• Bestem A/B-, B/C- og C/D-tærskler ud fra din standardtekst/specifikation, og indtast dem i beregneren.

Trin 2: Måling med Balanset-1A

• Monter accelerometre på pumpelejehuse (påhængsmotor og indenbordsmotor)
• Gå ind i "Vibrometer"-tilstand (F5)
• Indstil frekvensområde: 10–1000 Hz
• Registrer samlet RMS-hastighed: 6,2 mm/s

Trin 3: Zonevurdering

Sammenlign den målte værdi (f.eks. 6,2 mm/s RMS) med de tærskler, du har indtastet: over C/D → ZONE D; mellem B/C og C/D → ZONE C, osv.

Trin 4: Spektraldiagnose

Skift til FFT-tilstand. Spectrum viser:

• 1× komponent (24,67 Hz): 5,8 mm/s — Dominerende
• 2× komponent (49,34 Hz): 1,2 mm/s — Mindre
• Andre frekvenser: Ubetydelig

Diagnose: Høj 1× vibration med stabil fase → Ubalance

Trin 5: Indregulering med Balanset-1A

Gå ind i tilstanden "Enkeltplansbalancering":

• Indledende kørsel: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
• Prøvevægt: Tilsæt 20 gram ved 0° (vilkårlig vinkel)
• Prøvekørsel: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
• Softwaren beregner: Korrektionsmasse = 28,5 gram ved vinkel = 215°
• Rettelse anvendt: Fjern prøvevægten, tilsæt 28,5 g ved 215°
• Bekræftelseskørsel: A_endelig = 1,1 mm/s

Trin 6: Overholdelsesverifikation

1,1 mm/s < 1,4 mm/s (A/B-grænse) → ZONE A — Fremragende stand!

Pumpen er nu i overensstemmelse med ISO 20816-3 for ubegrænset langvarig drift. Generer en rapport, der dokumenterer før (6,2 mm/s, Zone D) og efter (1,1 mm/s, Zone A) med spektrumdiagrammer.

Hvorfor hastighed er det primære kriterium

Vibrationshastigheden korrelerer godt med vibrationsstyrken over et bredt frekvensområde fordi:

• Hastighed relaterer sig til energi overføres til fundamentet og omgivelserne
• Hastigheden er relativt uafhængig af frekvens til typisk industrielt udstyr
• Ved meget lave frekvenser (<10 Hz) bliver forskydning den begrænsende faktor
• Ved meget høje frekvenser (>1000 Hz) bliver acceleration vigtig (især til lejediagnose)

Statisk afbøjning og naturlig frekvens

For at vurdere, om et fundament er stift eller fleksibelt:

Kritisk hastighedsestimering

Første kritiske hastighed for en simpel rotor:

15. Almindelige fejl og faldgruber i ISO 20816-3-ansøgningen

16. Integration med bredere tilstandsovervågningsstrategi

ISO 20816-3 vibrationsgrænser er nødvendigt, men ikke tilstrækkeligt til komplet styring af maskinernes tilstand. Integrer vibrationsdata med:

• Olieanalyse: Slidpartikler, viskositetsnedbrydning, kontaminering
• Termografi: Lejetemperaturer, motorviklings-hotspots, opvarmning forårsaget af forkert justering
• Ultralyd: Tidlig detektion af lejesmøringsfejl, elektrisk lysbuedannelse
• Motorstrømssignaturanalyse (MCSA): Rotorstangsdefekter, excentricitet, belastningsvariationer
• Procesparametre: Flowhastighed, tryk, strømforbrug — korreler vibrationsstigninger med procesforstyrrelser

Balanset-1A leverer vibrationssøjle af denne strategi. Brug dens arkiverings- og trendfunktioner til at opbygge en historisk database. Krydsreferer vibrationshændelser med vedligeholdelsesregistre, olieprøvedatoer og driftslogfiler.

17. Reguleringsmæssige og kontraktmæssige overvejelser

Accepttest (nye maskiner)

Det er vigtigt: Zonegrænser er typisk vejledende for tilstandsvurdering, mens acceptkriterier for en ny maskine er defineret i kontrakt/specifikation og aftalt mellem leverandør og kunde.

Balanset-1A rolle: Under fabriksgodkendelsestest (FAT) eller stedsgodkendelsestest (SAT) verificerer Balanset-1A leverandørdeklarerede vibrationsniveauer. Generer dokumenterede rapporter, der viser overholdelse af kontraktlige grænser.

Forsikring og ansvar

I nogle jurisdiktioner er betjening af maskiner i Zone D kan ugyldiggøre forsikringsdækningen, hvis der opstår katastrofale fejl. Dokumenterede ISO 20816-3-vurderinger demonstrerer rettidig omhu i maskinpleje.

18. Fremtidige udviklinger: Udvidelse af ISO 20816-serien

ISO 20816-serien er under fortsat udvikling. Kommende dele og revisioner omfatter:

• ISO 20816-6: Stempelmaskiner (erstatter ISO 10816-6)
• ISO 20816-7: Rotodynamiske pumper (erstatter ISO 10816-7)
• ISO 20816-8: Stempelkompressorsystemer (nye)
• ISO 20816-21: Vindmøller (erstatter ISO 10816-21)

Disse standarder vil anvende lignende filosofier for zonegrænser, men med maskinspecifikke justeringer. Balanset-1A, med sin fleksible konfiguration og brede frekvens-/amplitudeområde, vil forblive kompatibel, efterhånden som disse standarder offentliggøres.

19. Casestudier

Casestudie 1: Fejldiagnose undgået gennem dobbelt måling

Maskine: 5 MW dampturbine, 3000 o/min, lejelejer

Situation: Lejehusvibrationer = 3,0 mm/s (Zone B, acceptabel). Operatører rapporterede dog usædvanlig støj.

Undersøgelse: Balanset-1A forbundet til eksisterende nærhedsprober. Akselvibration = 180 μm pp. Beregnet B/C-grænse (bilag B) = 164 μm. Aksel ind Zone C!

Grundårsag: Oliefilmens ustabilitet (oliehvirvel). Husets vibrationer var lave på grund af den kraftige dæmpning af akslens bevægelse på piedestalen. Hvis man udelukkende havde stolet på husets måling, ville man have overset denne farlige tilstand.

Handling: Justeret lejeolietilførselstryk, reduceret spillerum ved genmontering af afstandsskiver. Akselvibrationer reduceret til 90 μm (zone A).

Casestudie 2: Balancering redder en kritisk fan

Maskine: 200 kW induceret trækblæser, 980 o/min, fleksibel kobling

Udgangstilstand: Vibration = 7,8 mm/s (Zone D). Anlægget overvejer nødstop og lejeudskiftning ($50.000, 3 dages driftsafbrydelse).

Balanset-1A diagnose: FFT viser 1× = 7,5 mm/s, 2× = 0,8 mm/s. Fasestabil. Ubalance, ikke udsat for skader.

Feltbalancering: Toplansbalancering udført på stedet på 4 timer. Slutvibration = 1,6 mm/s (Zone A).

Resultat: Undgik nedlukning, sparede $50.000. Grundårsag: erosion af bladets forkanter fra slibende støv. Korrigeret ved afbalancering; planlagt bladrenovering ved næste planlagte nedbrud.

20. Konklusion og bedste praksis

Overgangen til ISO 20816-3:2022 repræsenterer en modning inden for vibrationsanalyse, hvilket kræver en fysikbaseret tilgang til maskiners sundhed med et dobbelt perspektiv. Vigtige konklusioner:

Den Balanset-1A-systemet demonstrerer stærk overensstemmelse med ISO 20816-3-kravene. Dens tekniske specifikationer – frekvensområde, nøjagtighed, sensorfleksibilitet og softwareworkflow – gør det muligt for vedligeholdelsesteams ikke blot at diagnosticere manglende overholdelse, men også aktivt at korrigere den gennem præcisionsbalancering. Ved at kombinere diagnostisk spektrumanalyse med korrigerende balanceringskapacitet giver Balanset-1A pålidelighedsingeniører mulighed for at vedligeholde industrielle aktiver inden for Zone A/B, hvilket sikrer lang levetid, sikkerhed og uafbrudt produktion.

Referencestandarder og bibliografi

Normative referencer (afsnit 2 i ISO 20816-3)

Relaterede standarder i ISO 20816-serien

Supplerende standarder

Historisk kontekst (erstattede standarder)

ISO 20816-3:2022 erstatter følgende standarder:

• ISO 10816-3:2009 — Evaluering af maskinvibrationer ved målinger på ikke-roterende dele — Del 3: Industrimaskiner med nominel effekt over 15 kW og nominelle hastigheder mellem 120 o/min og 15.000 o/min
• ISO 7919-3:2009 — Mekanisk vibration — Evaluering af maskinvibration ved målinger på roterende aksler — Del 3: Tilkoblede industrimaskiner

Integrationen af husvibrationer (10816) og akselvibrationer (7919) i en samlet standard eliminerer tidligere tvetydigheder og giver en sammenhængende evalueringsramme.

Bilag DA (Informativt) — Korrespondance mellem refererede internationale standarder og nationale og mellemstatslige standarder

Ved anvendelse af denne standard anbefales det at bruge tilsvarende nationale og tværstatslige standarder i stedet for refererede internationale standarder. Følgende tabel viser forholdet mellem de ISO-standarder, der henvises til i afsnit 2, og deres nationale ækvivalenter.

Bemærk: I denne tabel anvendes følgende konventionelle betegnelse for korrespondancegrad:

• IDT — Identiske standarder

Nationale standarder kan have forskellige udgivelsesdatoer, men opretholder teknisk ækvivalens med de refererede ISO-standarder. Se altid de seneste udgaver af nationale standarder for de mest aktuelle krav.

Bibliografi

Følgende dokumenter er refereret til i ISO 20816-3 til orientering:

Historisk note: Reference [16] (Rathbone, 1939) repræsenterer det banebrydende arbejde, der lagde grundlaget for at bruge hastighed som det primære vibrationskriterium.