Δωρεάν Εργαλείο Μηχανικής #023
Όρια Δονήσεων — Υδροστρόβιλοι & Μονάδες Αντλίας
Αξιολόγηση της σοβαρότητας των κραδασμών για υδραυλικούς στροβίλους, αντλιοστάσιους και αντλίες σύμφωνα με το πρότυπο ISO 20816-5. Υποστηρίζει μετρήσεις ταχύτητας περιβλήματος ρουλεμάν και μετατόπισης άξονα.
Αποτελέσματα
| Ζώνη | Όριο | Περιγραφή |
|---|
Πεδίο εφαρμογής ISO 20816-5
Το πρότυπο ISO 20816-5 καθορίζει κριτήρια αξιολόγησης κραδασμών για υδραυλικά μηχανήματα, συμπεριλαμβανομένων των στροβίλων Kaplan, Francis και Pelton, των στροβίλων αντλίας-στροβίλων και των αντλιών που χρησιμοποιούνται σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς. Καλύπτει τόσο τις κατακόρυφες όσο και τις οριζόντιες διαμορφώσεις μηχανημάτων.
Δόνηση περιβλήματος ρουλεμάν — Κάθετες μηχανές
Ταχύτητα δόνησης ευρείας ζώνης μετρημένη στο περίβλημα εδράνου σε mm/s RMS, συνήθως στο εύρος 10–1000 Hz. Εφαρμόζεται σε κάθετες μονάδες Kaplan, Francis, αντλιοστρόβιλου και αντλιών. Οι τιμές ορίων ζώνης σε αυτή τη σελίδα είναι απλοποιημένες ενδεικτικές τιμές από τη σειρά ISO 10816/20816· οι πίνακες ειδικοί ανά ομάδα μηχανήματος και ταχύτητα του ISO 20816-5 διαφέρουν στη λεπτομέρεια και πρέπει να συμβουλεύεστε για συμβατικές ή αξιολογήσεις παραλαβής.
| Όρια ζώνης | Ταχύτητα (mm/s RMS) |
|---|---|
| Α/Β | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Δόνηση περιβλήματος ρουλεμάν — Οριζόντιο Pelton
Οι οριζόντιες ανεμογεννήτριες Pelton έχουν χαμηλότερα επιτρεπόμενα όρια λόγω της διάταξης των ρουλεμάν και των χαρακτηριστικών φόρτισης ώθησης.
| Όρια ζώνης | Ταχύτητα (mm/s RMS) |
|---|---|
| Α/Β | 2.3 |
| B/C | 4.5 |
| C/D | 7.1 |
Μετατόπιση άξονα — Κάθετες μηχανές
Η σχετική μετατόπιση του άξονα μετριέται με αισθητήρες εγγύτητας και εκφράζεται ως μετατόπιση από κορυφή σε κορυφή σε μm.
| Όρια ζώνης | Μετατόπιση (μm p-p) |
|---|---|
| Α/Β | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
ℹ️ Σημείωση: Οι κάθετες υδροηλεκτρικές μηχανές έχουν μοναδικά χαρακτηριστικά δόνησης λόγω της βαρύτητας που δρα κατά μήκος του άξονα του άξονα. Η κατάσταση των ωστικών ρουλεμάν και οι υδραυλικές δυνάμεις (κύμα έλξης, σπηλαίωση) επηρεάζουν σημαντικά τη συμπεριφορά των δονήσεων.
⚠️ Σημαντικό: Θα πρέπει να παρακολουθούνται τόσο οι κραδασμοί του κελύφους του ρουλεμάν όσο και του άξονα. Η χειρότερη από τις δύο αξιολογήσεις καθορίζει τη συνολική αξιολόγηση. Οι συνθήκες λειτουργίας (φορτίο, ύψος πτώσης, στάθμη νερού στην είσοδο) επηρεάζουν έντονα τα επίπεδα κραδασμών στις υδροηλεκτρικές μηχανές.
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
Οι διαδικασίες που περιγράφονται σε αυτή τη σελίδα αναπτύχθηκαν και δοκιμάστηκαν επιτόπου από την ομάδα της Vibromera με χρήση του Balanset-1A, ενός φορητού δικάναλου ζυγοσταθμιστή και αναλυτή δονήσεων για επιτόπια ζυγοστάθμιση ρότορα.
Επαγγελματικοί αναλυτές κραδασμών και συστήματα εξισορρόπησης πεδίου για υδροηλεκτρικά μηχανήματα. Αξιολόγηση συμμόρφωσης με το πρότυπο ISO 20816 επί τόπου. Χρησιμοποιείται σε περισσότερες από 50 χώρες.
Nikolai Shelkovenko
Ο Nikolai Shelkovenko είναι μηχανικός ανάλυσης δονήσεων, καθώς και ιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος της Vibromera. Επί περισσότερα από 15 χρόνια ζυγοσταθμίζει περιστρεφόμενο εξοπλισμό επιτόπου και όχι σε πάγκο δοκιμών: καταστροφείς, βιομηχανικούς ανεμιστήρες, θραυστήρες, φυγοκέντρους, άξονες και ατράκτους. Από αυτή τη δουλειά γεννήθηκαν τα όργανα Balanset — σχεδιάστηκαν ως εργαλείο που ο ειδικός μπορεί να μεταφέρει στο μηχάνημα και να χρησιμοποιήσει μόνος του, επί τόπου, και όχι ως εργαστηριακός εξοπλισμός. Η Vibromera ιδρύθηκε το 2017 και από το 2023 εδρεύει στο Πόρτο της Πορτογαλίας. Εδώ γίνονται η ανάπτυξη, η συναρμολόγηση και η υποστήριξη της σειράς Balanset. Το κορυφαίο όργανο είναι το Balanset-1A, ένας φορητός αναλυτής για ζυγοστάθμιση σε ένα και σε δύο επίπεδα και για διαγνωστικά δονήσεων. Ο Nikolai συμμετέχει προσωπικά στην υποστήριξη πελατών, στην αντιμετώπιση δύσκολων περιπτώσεων ζυγοστάθμισης και στην ανάπτυξη του λογισμικού. Συνεργάζεται με πελάτες σε όλο τον κόσμο, σε οποιαδήποτε γλώσσα.
