ISO 20816-1 — Δόνηση μηχανής Πρότυπο Αξιολόγησης

Τι είναι το ISO 20816-1;

ISO 20816-1:2016 (πλήρης τίτλος: "Μηχανικοί κραδασμοί — Μέτρηση και αξιολόγηση των κραδασμών των μηχανημάτων — Μέρος 1: Γενικές κατευθυντήριες γραμμές") είναι το ισχύον διεθνές πρότυπο που παρέχει το πλαίσιο για τον τρόπο με τον οποίο θα πρέπει να μετρώνται και να αξιολογούνται οι κραδασμοί των μηχανημάτων. Δημοσιεύτηκε το 2016 και αντικαθιστά δύο παλαιότερα θεμελιώδη πρότυπα που χρησιμοποιούνταν από τη δεκαετία του 1990.

Η πιο σημαντική αλλαγή είναι η ενοποίηση δύο προηγουμένως ξεχωριστών φιλοσοφιών μέτρησης σε ένα ενιαίο, συνεκτικό έγγραφο:

• ISO 10816-1 — καλυμμένη δόνηση που μετρήθηκε σε μη περιστρεφόμενα μέρη (περιβλήματα ρουλεμάν, περίβλημα μηχανής) χρησιμοποιώντας σεισμικούς αισθητήρες (επιταχυνσιόμετρα).
• ISO 7919-1 — καλυμμένη δόνηση που μετρήθηκε σε περιστρεφόμενοι άξονες χρησιμοποιώντας αισθητήρες εγγύτητας χωρίς επαφή.

Το πρότυπο ISO 20816-1 συνδυάζει και τις δύο προσεγγίσεις σε ένα πλαίσιο, αναγνωρίζοντας ότι η ολοκληρωμένη αξιολόγηση μηχανημάτων συχνά απαιτεί και τους δύο τύπους μετρήσεων. Ένα μηχάνημα μπορεί να έχει αποδεκτούς κραδασμούς στο περίβλημα αλλά επικίνδυνη κίνηση του άξονα (υποδεικνύοντας πρόβλημα δυναμικής του ρότορα) ή αντίστροφα (υποδεικνύοντας πρόβλημα δομής/θεμελίωσης). Μόνο αξιολογώντας και τις δύο μπορείτε να αποκτήσετε την πλήρη εικόνα.

Τι καλύπτει το Πρότυπο

1. Πεδίο εφαρμογής και τύποι μετρήσεων — ορίζει μεθοδολογίες μέτρησης κραδασμών τόσο στο περίβλημα όσο και στον άξονα
2. Απαιτήσεις οργάνων — τύποι αισθητήρων, εύρη συχνοτήτων, βαθμονόμηση, πρότυπα τοποθέτησης
3. Κριτήρια αξιολόγησης — η προσέγγιση δύο κριτηρίων (απόλυτα όρια + μεταβολή από την αρχική τιμή)
4. Ζώνες αξιολόγησης — το σύστημα ταξινόμησης τεσσάρων ζωνών (A, B, C, D)
5. Συνδυασμένη αξιολόγηση και αποδοχή — πώς να χρησιμοποιείτε και τους δύο τύπους μέτρησης μαζί, δοκιμές αποδοχής έναντι επιχειρησιακής παρακολούθησης

Η πλήρης σειρά ISO 20816

Το ISO 20816 είναι ένα πρότυπο πολλαπλών μερών. Το Μέρος 1 παρέχει το γενικό πλαίσιο, ενώ άλλα μέρη παρέχουν συγκεκριμένα αριθμητικά όρια για διαφορετικές κατηγορίες μηχανημάτων.

Τύποι μέτρησης

Το ISO 20816-1 ενοποιεί επίσημα δύο θεμελιωδώς διαφορετικές προσεγγίσεις μέτρησης. Η κατανόηση της διάκρισης είναι κρίσιμη για την ορθή εφαρμογή.

Δόνηση περιβλήματος (μη περιστρεφόμενα μέρη)

• Τι: Δόνηση της σταθερής δομής του μηχανήματος — περιβλήματα ρουλεμάν, βάθρα, πλαίσια, περίβλημα.
• Αισθητήρας: Σεισμικοί μετατροπείς — πιεζοηλεκτρικά επιταχυνσιόμετρα (τα πιο συνηθισμένα) ή μετατροπείς ταχύτητας — τοποθετημένοι στο περίβλημα του ρουλεμάν ανά ISO 5348.
• Παράμετρος: Ταχύτητα RMS ευρείας ζώνης σε χιλ./δευτ. (ή in/s σε ορισμένες περιοχές).
• Εύρος συχνοτήτων: Πρότυπο 10–1000 Hz· 2–1000 Hz για μηχανήματα χαμηλής ταχύτητας (<120 σ.α.λ.).
• Τι σας λέει: Η ενέργεια των κραδασμών που μεταδίδεται στη δομή του μηχανήματος. Αντανακλά τις δυνάμεις που ασκούνται στα ρουλεμάν και την απόκριση της δομής. Συσχετίζεται άμεσα με την κόπωση των ρουλεμάν και τον κίνδυνο δομικής ζημιάς.
• Εξοπλισμός: Το Balanset-1A Μετρά την ταχύτητα RMS ευρείας ζώνης στη λειτουργία Vibrometer (F5), καθιστώντας την άμεσα κατάλληλη για αξιολόγηση περιβλήματος ISO 20816.

Δόνηση άξονα (περιστρεφόμενα μέρη)

• Τι: Δυναμική μετατόπιση του άξονα σε σχέση με το περίβλημα του ρουλεμάν — πόσο κινείται στην πραγματικότητα ο άξονας εντός του διακένου του ρουλεμάν του.
• Αισθητήρας: Αισθητήρες εγγύτητας δινορευμάτων χωρίς επαφή, συνήθως εγκατεστημένοι σε ορθογώνια ζεύγη (XY) σε κάθε ρουλεμάν σύμφωνα με το API 670.
• Παράμετρος: Μετατόπιση από κορυφή σε κορυφή σε μm (μικρόμετρα) ή μιλς (1 μιλ = 25,4 μm).
• Εύρος συχνοτήτων: Κυρίως σύγχρονες (1×) και υποσύγχρονες συνιστώσες άξονα.
• Τι σας λέει: Η πραγματική δυναμική συμπεριφορά του ρότορα — σχήμα τροχιάς, κατεύθυνση στροβιλισμού, επαφή τριβής. Κρίσιμη για την ανίχνευση του τόξου του άξονα, του στροβιλισμού λαδιού, της επαφής στεγανοποίησης και της κακής ευθυγράμμισης που ενδέχεται να μην μεταφέρεται αποτελεσματικά στο περίβλημα.
• Εξοπλισμός: Μόνιμα εγκατεστημένοι αισθητήρες εγγύτητας (όχι συνήθως φορητά όργανα). Χρησιμοποιούνται κυρίως σε μεγάλα στροβιλομηχανήματα με έδρανα ολίσθησης υγρού υμένα (journal bearings).

Απαιτήσεις οργάνων

Το πρότυπο ορίζει ότι ολόκληρη η αλυσίδα μέτρησης — μετατροπέας, καλωδίωση, επεξεργασία σήματος και αναλυτής — πρέπει να είναι βαθμονομημένη και ικανή να μετράει με ακρίβεια στο απαιτούμενο εύρος συχνοτήτων. Βασικές αναφορές:

• Τοποθέτηση επιταχυνσιόμετρου: Ανά ISO 5348 — προτιμάται η τοποθέτηση με μπουζόνι, αποδεκτή μαγνητική τοποθέτηση για τακτική παρακολούθηση, αυτοκόλλητη για μόνιμη εγκατάσταση.
• Εγκατάσταση αισθητήρα εγγύτητας: Σύμφωνα με το API 670 — κενό αισθητήρα, φινίρισμα επιφάνειας στόχου, ορθογώνιος προσανατολισμός ζεύγους και απαιτήσεις δρομολόγησης καλωδίων.
• Διαμέτρηση: Τακτική βαθμονόμηση ολόκληρης της αλυσίδας σε σχέση με ιχνηλάσιμα πρότυπα. Το Balanset-1A αποστέλλεται εργοστασιακά βαθμονομημένο και μπορεί να επαληθευτεί σε σχέση με γνωστές πηγές κραδασμών.

Ζώνες Αξιολόγησης A, B, C, D

Το σύστημα τεσσάρων ζωνών είναι το πιο αναγνωρισμένο χαρακτηριστικό των προτύπων κραδασμών ISO. Παρέχει ένα καθολικό, χρωματικά κωδικοποιημένο πλαίσιο για την ταξινόμηση της έντασης κραδασμών και τον προσδιορισμό της κατάλληλης δράσης.

Τιμές ορίων ζώνης — Δόνηση περιβλήματος (ISO 20816-3)

Αυτά είναι τα συγκεκριμένα αριθμητικά όρια για ταχύτητα RMS ευρείας ζώνης σε περιβλήματα ρουλεμάν, ισχύει για βιομηχανικά μηχανήματα με ισχύ άνω των 15 kW και ταχύτητες από 120 έως 15.000 σ.α.λ. Αυτές οι τιμές καθορίστηκαν αρχικά στο πρότυπο ISO 10816-3 και μεταφέρονται με μικρές ενημερώσεις στο πρότυπο ISO 20816-3:2022.

Τιμές ορίων ζώνης — Μετατόπιση άξονα (ISO 20816-2)

Για στροβιλοκινητήρες με αισθητήρες εγγύτητας, τα όρια μετατόπισης άξονα εξαρτώνται από την ταχύτητα. Το πρότυπο χρησιμοποιεί έναν τύπο που βασίζεται στην τετραγωνική ρίζα του λόγου ταχύτητας.

Τα δύο κριτήρια αξιολόγησης

Το πρότυπο ISO 20816-1 ορίζει ότι η αξιολόγηση των κραδασμών πρέπει να λαμβάνει υπόψη και οι δύο κριτήρια ταυτόχρονα. Η χρήση μόνο ενός δίνει μια ατελή εικόνα.

Κριτήριο 1 — Απόλυτο Μέγεθος

Συγκρίνετε τη μετρούμενη τιμή κραδασμών με τα όρια σταθερής ζώνης από το εφαρμοστέο μέρος του ISO 20816. Αυτό σας ενημερώνει για την κατάσταση του μηχανήματος σε σχέση με τον γενικό πληθυσμό παρόμοιων μηχανημάτων.

• Χρήση για: Δοκιμές αποδοχής νέων/επισκευασμένων μηχανημάτων, αξιολόγηση βάσης, ρύθμιση συναγερμών σφάλματος, σύγκριση μηχανημάτων σε ολόκληρο τον στόλο.
• Περιορισμός: Ένα μηχάνημα που ήταν πάντα στα 4,0 mm/s (Ζώνη Β για την Ομάδα 1) μπορεί να είναι απόλυτα υγιές — αυτό είναι το κανονικό επίπεδο λειτουργίας του. Το Κριτήριο 1 από μόνο του δεν σας λέει αν κάτι έχει αλλάξει.

Κριτήριο 2 — Αλλαγή από την αρχική τιμή

Συγκρίνετε την τρέχουσα δόνηση με μια καθορισμένη τιμή αναφοράς (βασική τιμή). Η βασική τιμή μετριέται συνήθως μετά τη θέση σε λειτουργία, μετά τη συντήρηση ή ως στατιστικός μέσος όρος σε μια σταθερή περίοδο λειτουργίας.

• Χρήση για: Προγνωστική συντήρηση βάσει τάσεων, έγκαιρη ανίχνευση σφαλμάτων, ανίχνευση φθοράς ανεξαρτήτως απόλυτου επιπέδου.
• Βασική διαπίστωση: Ένα σημαντικό αλλαγή σε δόνηση — ακόμη και αν η απόλυτη τιμή εξακολουθεί να βρίσκεται στη Ζώνη Α ή Β — είναι συχνά η ο πιο πρώιμος και αξιόπιστος δείκτης ενός αναπτυσσόμενου σφάλματος.

Ομάδες Μηχανών (ISO 20816-3)

Το ISO 20816-3 (και ο προκάτοχός του, ISO 10816-3) ταξινομεί τις μηχανές σε τέσσερις ομάδες με βάση ονομαστική ισχύς και τύπος θεμελίωσης. Τα όρια των ζωνών είναι διαφορετικά για κάθε ομάδα, επειδή τα μεγαλύτερα μηχανήματα σε εύκαμπτα θεμέλια έχουν φυσικά υψηλότερους κραδασμούς από τα μικρά μηχανήματα σε άκαμπτα θεμέλια.

Σημεία ρύθμισης συναγερμού και αποκοπής

Η πρακτική εφαρμογή του ISO 20816 σε συστήματα παρακολούθησης απαιτεί τον καθορισμό Συναγερμός (συναγερμός) και Κίνδυνος σημεία ρύθμισης (απόζευξης). Το πρότυπο παρέχει καθοδήγηση τόσο για απόλυτα όσο και για σχετικά σημεία ρύθμισης.

Απόλυτα σημεία ρύθμισης (από το κριτήριο 1)

• Συναγερμός = Οριακή τιμή ζώνης B/C. Όταν η δόνηση υπερβαίνει αυτήν την τιμή, αυξήστε την παρακολούθηση, διερευνήστε την αιτία και σχεδιάστε διορθωτικές ενέργειες.
• Ταξίδι = Οριακή τιμή ζώνης C/D. Όταν η δόνηση υπερβεί αυτήν την τιμή, απαιτείται αυτόματη απενεργοποίηση (εάν διατίθεται) ή άμεση χειροκίνητη ενέργεια για την αποφυγή ζημιών.

Σχετικά σημεία ρύθμισης (από το κριτήριο 2)

• Σχετική ειδοποίηση = Γραμμή βάσης × πολλαπλασιαστής (συνήθως 2,0–2,5×). Διπλασιασμός ή μεγαλύτερη αύξηση του κραδασμού σε σχέση με τη γραμμή βάσης υποδηλώνει αναπτυσσόμενη βλάβη.
• Το αποτελεσματικό σημείο ρύθμισης συναγερμού θα πρέπει να είναι όποιο κι αν είναι κάτω μεταξύ της απόλυτης και της σχετικής ειδοποίησης. Αυτό διασφαλίζει ότι το πρώτο κριτήριο που παραβιάζεται ενεργοποιεί τον συναγερμό.

Δοκιμές Αποδοχής έναντι Επιχειρησιακής Παρακολούθησης

Το πρότυπο ISO 20816-1 διακρίνει σαφώς δύο πλαίσια αξιολόγησης:

Δοκιμές Αποδοχής

Χρησιμοποιείται κατά την έναρξη λειτουργίας νέων μηχανημάτων ή την παραλαβή μηχανημάτων μετά από γενική επισκευή. Η τυπική απαίτηση είναι οι κραδασμοί να εμπίπτουν εντός Ζώνη Α ή Ζώνη Β. Αυτό είναι ένα αυστηρό κριτήριο επιτυχίας/αποτυχίας — ένα νέο μηχάνημα που παραδίδεται στη Ζώνη C κανονικά θα απορρίπτεται.

• Οι συνθήκες μέτρησης πρέπει να ελέγχονται αυστηρά (σταθερή ταχύτητα, πλήρες φορτίο, θερμική ισορροπία).
• Πολλαπλές μετρήσεις σε κάθε σημείο μέτρησης.
• Τα αποτελέσματα καταγράφονται σε επίσημη έκθεση αποδοχής.

Επιχειρησιακή Παρακολούθηση

Χρησιμοποιείται για τη συνεχή αξιολόγηση της κατάστασης των μηχανημάτων σε λειτουργία. Η εστίαση μετατοπίζεται από την επιτυχία/αποτυχία στην ανίχνευση τάσεων και αλλαγών (Κριτήριο 2). Τα σημεία ρύθμισης συναγερμού και αποκοπής είναι τα κύρια εργαλεία.

• Φορητή συλλογή δεδομένων βάσει διαδρομής (Balanset-1A) ή μόνιμη παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο.
• Συνεπή σημεία μέτρησης, συνθήκες και διαδικασίες για έγκυρη σύγκριση τάσεων.
• Αποφάσεις δράσης με βάση τόσο την απόλυτη ζώνη όσο και την κατεύθυνση της τάσης.

Μετάβαση από ISO 10816 σε ISO 20816

Πολλές εγκαταστάσεις εξακολουθούν να αναφέρονται στο ISO 10816 στις διαδικασίες, τις βάσεις δεδομένων παρακολούθησης και τις προδιαγραφές τους. Δείτε τι πρέπει να γνωρίζετε για τη μετάβαση.

Πρακτική εφαρμογή με το Balanset-1A

Το Balanset-1A Ο φορητός αναλυτής κραδασμών υποστηρίζει άμεσα την αξιολόγηση κραδασμών περιβλήματος ISO 20816 μέσω των ενσωματωμένων λειτουργιών μέτρησης.

Λειτουργία δονησιόμετρου (F5)

Μέτρα ταχύτητα RMS ευρείας ζώνης — η ακριβής παράμετρος που καθορίζεται από το πρότυπο ISO 20816 για τους κραδασμούς του περιβλήματος. Η οθόνη δείχνει:

• V1s (συνολική δόνηση) — συγκρίνετε απευθείας με τα όρια ζώνης
• V1o (1× συνιστώσα RPM) — υποδεικνύει πόσο από τη συνολική δόνηση προέρχεται από ανισορροπία
• Και τα δύο κανάλια ταυτόχρονα — κοντινό και μακρινό ρουλεμάν σε μία μέτρηση

Αναλυτής Φάσματος (F1 / F8)

Εμφανίζει το φάσμα συχνοτήτων FFT, επιτρέποντάς σας να αναγνωρίσετε το πηγή υψηλής δόνησης (ανισορροπία στο 1×, κακή ευθυγράμμιση στο 2×, ελαττώματα ρουλεμάν σε χαρακτηριστικές συχνότητες). Δείτε το Οδηγός Ανάλυσης Κραδασμών για την ερμηνεία του φάσματος.

Λειτουργία εξισορρόπησης

Εάν η δόνηση διαγνωστεί ως ανισορροπία (κυρίαρχη κορυφή 1× RPM), το Balanset-1A μπορεί να προχωρήσει αμέσως σε εξισορρόπηση πεδίου για να τη διορθώσει — μειώνοντας τους κραδασμούς από τη Ζώνη C ή D πίσω στη Ζώνη A ή B. Δείτε το Οδηγός Δυναμικής Εξισορρόπησης Πεδίου για την πλήρη διαδικασία.

Συχνές ερωτήσεις

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του ISO 20816 και του ISO 10816;

Το ISO 20816 αντικαθιστά το ISO 10816 συνδυάζοντας τους κραδασμούς του περιβλήματος (πρώην ISO 10816) και τους κραδασμούς του άξονα (πρώην ISO 7919) σε ένα ενιαίο πρότυπο. Οι οριακές τιμές ζώνης για τους κραδασμούς του περιβλήματος στο ISO 20816-3 είναι πολύ παρόμοιες με εκείνες στο ISO 10816-3. Η κύρια βελτίωση είναι η ενσωμάτωση και των δύο φιλοσοφιών μέτρησης σε ένα έγγραφο.

Ισχύει ακόμα το πρότυπο ISO 10816;

Τα μέρη του ISO 10816 έχουν αποσυρθεί επίσημα, καθώς έχουν αντικατασταθεί από τα αντίστοιχα μέρη του ISO 20816. Ωστόσο, τα όρια κραδασμών ενσωματώνονται ευρέως σε υπάρχοντα συστήματα παρακολούθησης και συμβάσεις. Οι αριθμητικές τιμές για τους κραδασμούς του περιβλήματος παραμένουν ουσιαστικά αμετάβλητες, επομένως τα υπάρχοντα προγράμματα βασισμένα στο ISO 10816 παραμένουν τεχνικά έγκυρα στην πράξη.

Ποια παράμετρο πρέπει να μετρήσω — ταχύτητα ή μετατόπιση;

Για γενικές βιομηχανικές μηχανές με ρουλεμάν κύλισης που μετρώνται εξωτερικά (φορητά όργανα): Ταχύτητα RMS σε mm/s. Για μεγάλα στροβιλομηχανήματα με έδρανα ολίσθησης και εγκατεστημένους αισθητήρες εγγύτητας: μετατόπιση άξονα από κορυφή σε κορυφή σε μm. Εάν και τα δύο είναι διαθέσιμα, αξιολογήστε τα — παρέχουν συμπληρωματικές πληροφορίες.

Πώς μπορώ να προσδιορίσω την ομάδα μηχανημάτων;

Δύο παράγοντες: ονομαστική ισχύς (πάνω ή κάτω από 300 kW) και τύπος θεμελίωσης (άκαμπτο ή εύκαμπτο). Ένας κινητήρας 75 kW βιδωμένος σε τσιμεντένια βάση = Ομάδα 2. Ένας συμπιεστής 500 kW σε χαλύβδινη πλατφόρμα = Ομάδα 3. Δείτε την ενότητα Ομάδες Μηχανημάτων παραπάνω.

Μπορεί ένα μηχάνημα στη Ζώνη Β να εξακολουθεί να παρουσιάζει ένα εξελισσόμενο σφάλμα;

Ναι — αυτός ακριβώς είναι ο λόγος για τον οποίο υπάρχει το Κριτήριο 2. Εάν η γραμμή βάσης ενός μηχανήματος ήταν 0,8 mm/s και αυξηθεί στα 2,2 mm/s, εξακολουθεί να βρίσκεται στη Ζώνη Β για την Ομάδα 2 (κάτω των 2,8 mm/s), αλλά η αύξηση 2,75× από τη γραμμή βάσης υποδηλώνει ένα σημαντικό αναπτυσσόμενο πρόβλημα.

Σε ποιο επίπεδο κραδασμών πρέπει να στοχεύσω μετά την εξισορρόπηση;

Μετά την επιτόπια εξισορρόπηση, στοχεύστε σε Ζώνη Α (κάτω από το όριο A/B για την ομάδα του μηχανήματός σας). Για ένα μηχάνημα Ομάδας 2, αυτό σημαίνει κάτω από 1,4 mm/s. Το Οδηγός εξισορρόπησης καλύπτει λεπτομερώς τη διαδικασία.

Ποιο εύρος συχνοτήτων καλύπτει η ταχύτητα RMS ευρείας ζώνης;

Το τυπικό εύρος είναι 10–1000 Hz σύμφωνα με το πρότυπο ISO 20816-1. Αυτό καταγράφει τις πιο συνηθισμένες υπογραφές σφαλμάτων: 1× έως ~60× για ένα μηχάνημα που λειτουργεί στις 1000 RPM (~17 Hz) ή 1× έως ~20× για ένα μηχάνημα στις 3000 RPM (50 Hz). Τα μηχανήματα χαμηλής ταχύτητας (<120 RPM) χρησιμοποιούν ένα εκτεταμένο εύρος 2–1000 Hz.

Χρειάζεται να αγοράσω το έγγραφο ISO 20816-1 για να χρησιμοποιήσω τις τιμές ζώνης;

Το ίδιο το πρότυπο ISO 20816-1 δεν περιέχει συγκεκριμένες τιμές ζώνης — ορίζει μόνο τη μεθοδολογία. Οι αριθμοί ορίων ζώνης βρίσκονται σε ISO 20816-3 (για γενικά βιομηχανικά μηχανήματα). Για τα πλήρη επίσημα έγγραφα με όλες τις διαδικασίες και τα παραρτήματα, αγοράστε από Κατάστημα ISO. Οι τιμές ζώνης που δημοσιεύονται σε αυτόν τον οδηγό προέρχονται από δημόσια διαθέσιμες αναφορές και χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία.

Σχετικά άρθρα

← Επιστροφή στο Ευρετήριο Γλωσσαρίου