Πλήρης οδηγός για το ISO 20816-3: Ολοκληρωμένη τεχνική ανάλυση

Εισαγωγή

Το παρόν πρότυπο καθορίζει οδηγίες για την αξιολόγηση της κατάστασης δόνησης του βιομηχανικού εξοπλισμού με βάση μετρήσεις:

1. Δόνηση σε ρουλεμάν, βάσεις ρουλεμάν και περιβλήματα ρουλεμάν στον τόπο όπου είναι εγκατεστημένος ο εξοπλισμός·;
2. Ακτινική δόνηση των αξόνων των σετ μηχανών.

Με βάση την εμπειρία λειτουργίας με βιομηχανικό εξοπλισμό, δύο κριτήρια για την αξιολόγηση της κατάστασης των κραδασμών έχουν καθιερωθεί:

• Κριτήριο Ι: Απόλυτη τιμή της παρακολουθούμενης παραμέτρου δόνησης ευρείας ζώνης
• Κριτήριο II: Αλλαγή σε αυτήν την τιμή (σε σχέση με μια γραμμή βάσης)

Εξέλιξη των Προτύπων Δονήσεων: Η Σύγκλιση των ISO 10816 και ISO 7919

Η ιστορία της τυποποίησης των κραδασμών αντιπροσωπεύει μια σταδιακή μετάβαση από αποσπασματικές, εξειδικευμένες ανά εξάρτημα κατευθυντήριες γραμμές προς την ολιστική αξιολόγηση μηχανημάτων. Ιστορικά, η αξιολόγηση μηχανημάτων διχαζόταν:

• Σειρά ISO 10816: Εστιάζοντας στη μέτρηση μη περιστρεφόμενων μερών (περιβλήματα ρουλεμάν, βάθρα) χρησιμοποιώντας επιταχυνσιόμετρα ή μετατροπείς ταχύτητας
• Σειρά ISO 7919: Αντιμετώπιση των κραδασμών των περιστρεφόμενων αξόνων σε σχέση με τα ρουλεμάν, κυρίως χρησιμοποιώντας αισθητήρες δινορευμάτων χωρίς επαφή

Αυτός ο χωρισμός συχνά οδηγούσε σε διαγνωστική ασάφεια. Ένα μηχάνημα μπορεί να παρουσιάζει αποδεκτούς κραδασμούς στο περίβλημα (Ζώνη Α σύμφωνα με το ISO 10816) ενώ ταυτόχρονα να υποφέρει από επικίνδυνη εκκεντρότητα ή αστάθεια του άξονα (Ζώνη C/D σύμφωνα με το ISO 7919), ιδιαίτερα σε σενάρια που περιλαμβάνουν βαριά περιβλήματα ή ρουλεμάν με ρευστή μεμβράνη όπου η μετάδοση ενέργειας κραδασμών εξασθενεί.

Τμήμα 1 — Πεδίο εφαρμογής

Αυτό το πρότυπο καθορίζει γενικές απαιτήσεις για την αξιολόγηση της κατάστασης δόνησης των βιομηχανικός εξοπλισμός (εφεξής "μηχανήματα") με ονομαστική ισχύ άνω των 15 kW και ταχύτητες περιστροφής από 120 έως 30.000 r/min βάσει μετρήσεων κραδασμών σε μη περιστρεφόμενα μέρη και σε περιστρεφόμενοι άξονες υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας του μηχανήματος στη θέση εγκατάστασής του.

Η αξιολόγηση πραγματοποιείται με βάση την παρακολουθούμενη παράμετρο δόνησης και αλλαγές σε αυτήν την παράμετρο σε λειτουργία σταθερής κατάστασης του μηχανήματος. Οι αριθμητικές τιμές των κριτηρίων αξιολόγησης της κατάστασης αντικατοπτρίζουν την εμπειρία λειτουργίας με μηχανήματα αυτού του τύπου. Ωστόσο, ενδέχεται να μην είναι εφαρμόσιμες σε συγκεκριμένες περιπτώσεις που σχετίζονται με τις συγκεκριμένες συνθήκες λειτουργίας και τον σχεδιασμό ενός δεδομένου μηχανήματος.

Αυτό το Πρότυπο ισχύει για:

1. Ατμοστροβίλοι και γεννήτριες με ισχύ έως 40 MW (βλ. Σημειώσεις 1 και 2)
2. Ατμοστροβίλοι και γεννήτριες με ισχύ εξόδου που υπερβαίνει τα 40 MW και ταχύτητες περιστροφής εκτός από 1500, 1800, 3000 και 3600 σ.α.λ. (βλ. Σημείωση 1)
3. Περιστροφικοί συμπιεστές (φυγοκεντρικός, αξονικός)
4. Βιομηχανικοί αεριοστρόβιλοι με ισχύ έως 3 MW (βλ. Σημείωση 2)
5. Κινητήρες με στροβιλοκινητήρες
6. Ηλεκτροκινητήρες όλων των τύπων με εύκαμπτο σύνδεσμο άξονα. (Όταν ο ρότορας του κινητήρα είναι σταθερά συνδεδεμένος με μηχανή που καλύπτεται από άλλο πρότυπο της σειράς ISO 20816, οι κραδασμοί του κινητήρα μπορούν να αξιολογηθούν είτε σύμφωνα με αυτό το πρότυπο είτε σύμφωνα με αυτό το πρότυπο)
7. Ελατήρια και βάσεις έλασης
8. Μεταφορικές ταινίες
9. Σύνδεσμοι μεταβλητής ταχύτητας
10. Ανεμιστήρες και φυσητήρες (βλ. Σημείωση 3)

Αυτό το Πρότυπο ΔΕΝ ισχύει για:

11. Ατμοστρόβιλοι, αεριοστρόβιλοι και γεννήτριες με ισχύ άνω των 40 MW και ταχύτητες 1500, 1800, 3000 και 3600 r/min → χρήση ISO 20816-2
12. Αεριοστρόβιλοι με ισχύ άνω των 3 MW → χρήση ISO 20816-4
13. Σετ μηχανημάτων σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς και σταθμούς άντλησης-ταμιευτήρα → χρήση ISO 20816-5
14. Παλινδρομικές μηχανές και μηχανές που συνδέονται άκαμπτα με παλινδρομικές μηχανές → χρήση ISO 10816-6
15. Ροτοδυναμικές αντλίες με ενσωματωμένους ή άκαμπτα συνδεδεμένους κινητήρες κίνησης με πτερωτή στον άξονα του κινητήρα ή άκαμπτα συνδεδεμένη σε αυτόν → χρήση ISO 10816-7
16. Εγκαταστάσεις παλινδρομικών συμπιεστών → χρήση ISO 20816-8
17. Συμπιεστές θετικής μετατόπισης (π.χ., κοχλιωτοί συμπιεστές)
18. Υποβρύχιες αντλίες
19. Ανεμογεννήτριες → χρήση ISO 10816-21

Λεπτομέρειες πεδίου εφαρμογής

Οι απαιτήσεις αυτού του προτύπου ισχύουν για μετρήσεις ευρυζωνική δόνηση σε άξονες, ρουλεμάν, περιβλήματα και βάσεις ρουλεμάν σε λειτουργία μηχανής σε σταθερή κατάσταση εντός του εύρους των ονομαστικών στροφών περιστροφής. Αυτές οι απαιτήσεις ισχύουν για μετρήσεις τόσο στον τόπο εγκατάστασης όσο και κατά τη διάρκεια των δοκιμών αποδοχής. Τα καθιερωμένα κριτήρια συνθηκών δόνησης ισχύουν τόσο σε συστήματα συνεχούς όσο και σε περιοδική παρακολούθηση.

Αυτό το πρότυπο ισχύει για μηχανήματα που ενδέχεται να περιλαμβάνουν συστήματα γραναζιών και ρουλεμάν κύλισης; ωστόσο, είναι δεν προορίζεται για την αξιολόγηση της κατάστασης κραδασμών αυτών των συγκεκριμένων εξαρτημάτων (βλ. ISO 20816-9 για τους μειωτήρες).

Τμήμα 2 — Κανονιστικές αναφορές

Αυτό το πρότυπο χρησιμοποιεί κανονιστικές αναφορές στα ακόλουθα πρότυπα. Για τις χρονολογημένες αναφορές, ισχύει μόνο η αναφερόμενη έκδοση. Για τις μη χρονολογημένες αναφορές, ισχύει η τελευταία έκδοση (συμπεριλαμβανομένων όλων των τροποποιήσεων):

Αυτά τα πρότυπα παρέχουν τη βάση για την ορολογία, τις μεθόδους μέτρησης και τη γενική φιλοσοφία αξιολόγησης που εφαρμόζεται στο ISO 20816-3.

Τμήμα 3 — Όροι και ορισμοί

Για τους σκοπούς του παρόντος προτύπου, οι όροι και οι ορισμοί που δίνονται στο ISO 2041 εφαρμόζω.

Βασικοί Όροι (από το ISO 2041)

• Δόνηση: Μεταβολή με τον χρόνο του μεγέθους μιας ποσότητας που περιγράφει την κίνηση ή τη θέση ενός μηχανικού συστήματος
• RMS (Ρίζα Μέσου Τετραγωνικού Μέσου): Τετραγωνική ρίζα του μέσου όρου των τετραγώνων των τιμών μιας ποσότητας σε ένα καθορισμένο χρονικό διάστημα
• Δόνηση ευρυζωνικής σύνδεσης: Δόνηση που περιέχει ενέργεια κατανεμημένη σε ένα καθορισμένο εύρος συχνοτήτων
• Φυσική συχνότητα: Συχνότητα ελεύθερης δόνησης ενός συστήματος
• Λειτουργία σε σταθερή κατάσταση: Συνθήκη λειτουργίας υπό την οποία οι σχετικές παράμετροι (ταχύτητα, φορτίο, θερμοκρασία) παραμένουν ουσιαστικά σταθερές
• Τιμή από κορυφή σε κορυφή: Αλγεβρική διαφορά μεταξύ ακραίων τιμών (μέγιστη και ελάχιστη)
• Μετατροπέας: Συσκευή που παρέχει μια ποσότητα εξόδου που έχει μια καθορισμένη σχέση με την ποσότητα εισόδου

Τμήμα 5 — Ταξινόμηση Μηχανημάτων

5.1 Γενικά

Σύμφωνα με τα κριτήρια που ορίζονται από το παρόν πρότυπο, η κατάσταση των κραδασμών της μηχανής αξιολογείται ανάλογα με:

1. Τύπος μηχανής
2. Ονομαστική ισχύς ή ύψος άξονα (βλ. επίσης ISO 496)
3. Βαθμός ακαμψίας θεμελίωσης

5.2 Ταξινόμηση κατά τύπο μηχανής, ονομαστική ισχύ ή ύψος άξονα

Οι διαφορές στους τύπους μηχανών και στα σχέδια ρουλεμάν απαιτούν την διαίρεση όλων των μηχανών σε δύο ομάδες με βάση την ονομαστική ισχύ ή το ύψος του άξονα.

Οι άξονες των μηχανών και στις δύο ομάδες μπορούν να τοποθετηθούν οριζόντια, κάθετα ή σε κλίση και τα στηρίγματα μπορεί να έχουν διαφορετικούς βαθμούς ακαμψίας.

Ομάδα 1 — Μεγάλα Μηχανήματα

• Ονομαστική ισχύς > 300 kW
• Ή ηλεκτρικές μηχανές με ύψος άξονα Υ > 315 mm
• Συνήθως εξοπλισμένο με ρουλεμάν περιστροφής (μανίκι)
• Ταχύτητες λειτουργίας από 120 έως 30.000 r/min

Ομάδα 2 — Μεσαίες μηχανές

• Ονομαστική ισχύς 15 – 300 kW
• Ή ηλεκτρικές μηχανές με ύψος άξονα 160 mm < Υ ≤ 315 mm
• Συνήθως εξοπλισμένο με ρουλεμάν κυλίνδρων
• Ταχύτητες λειτουργίας γενικά > 600 r/min

5.3 Ταξινόμηση κατά Ακαμψία Θεμελίωσης

Οι βάσεις μηχανών ταξινομούνται ανάλογα με τον βαθμό ακαμψίας στην καθορισμένη κατεύθυνση μέτρησης σε:

1. Άκαμπτα θεμέλια
2. Ευέλικτα θεμέλια

Η βάση για αυτήν την ταξινόμηση είναι η σχέση μεταξύ της ακαμψίας της μηχανής και της θεμελίωσης. Εάν το η χαμηλότερη φυσική συχνότητα του συστήματος "μηχανής-θεμελίου" στην κατεύθυνση μέτρησης κραδασμών υπερβαίνει την κύρια συχνότητα διέγερσης (στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτή είναι η συχνότητα περιστροφής του ρότορα) κατά τουλάχιστον 25%, τότε μια τέτοια βάση προς αυτή την κατεύθυνση θεωρείται άκαμπτος. Λαμβάνονται υπόψη όλα τα άλλα θεμέλια εύκαμπτος.

Τυπικά παραδείγματα

Μηχανές σε άκαμπτα θεμέλια είναι συνήθως μεγάλοι και μεσαίου μεγέθους ηλεκτροκινητήρες, συνήθως με χαμηλές ταχύτητες περιστροφής.

Μηχανές σε εύκαμπτες βάσεις συνήθως περιλαμβάνουν στροβιλογεννήτριες ή συμπιεστές με ισχύ που υπερβαίνει τα 10 MW, καθώς και μηχανές με κατακόρυφο προσανατολισμό άξονα.

Εάν τα χαρακτηριστικά του συστήματος "μηχανής-θεμελίωσης" δεν μπορούν να προσδιοριστούν με υπολογισμό, αυτό μπορεί να γίνει πειραματικά (δοκιμές κρούσης, ανάλυση λειτουργικών τρόπων λειτουργίας ή ανάλυση κραδασμών εκκίνησης).

Παράρτημα Α (Κανονιστικό) — Όρια Ζώνης Συνθήκης Δόνησης για Μη Περιστρεφόμενα Μέρη σε Καθορισμένους Τρόπους Λειτουργίας

Η εμπειρία δείχνει ότι για την αξιολόγηση της κατάστασης των κραδασμών διαφορετικών τύπων μηχανών με διαφορετικές ταχύτητες περιστροφής, μετρήσεις η ταχύτητα από μόνη της είναι αρκετή. Επομένως, η κύρια παράμετρος που παρακολουθείται είναι η τιμή RMS της ταχύτητας.

Ωστόσο, η χρήση του κριτηρίου σταθερής ταχύτητας χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η συχνότητα των ταλαντώσεων μπορεί να οδηγήσει σε απαράδεκτα μεγάλες τιμές εκτόπισης. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα σε μηχανές χαμηλής ταχύτητας με συχνότητες περιστροφής ρότορα κάτω από 600 r/min, όταν η συνιστώσα της ταχύτητας λειτουργίας κυριαρχεί στο σήμα δόνησης ευρείας ζώνης (βλ. Παράρτημα Δ).

Ομοίως, το κριτήριο σταθερής ταχύτητας μπορεί να οδηγήσει σε απαράδεκτα μεγάλες τιμές επιτάχυνσης για μηχανές υψηλής ταχύτητας με συχνότητες περιστροφής του ρότορα που υπερβαίνουν τις 10.000 r/min ή όταν η ενέργεια των κραδασμών που παράγονται από τη μηχανή συγκεντρώνεται κυρίως στην περιοχή υψηλών συχνοτήτων. Επομένως, τα κριτήρια συνθήκης κραδασμών μπορούν να διατυπωθούν σε μονάδες μετατόπισης, ταχύτητας και επιτάχυνσης ανάλογα με το εύρος συχνότητας περιστροφής του ρότορα και τον τύπο της μηχανής.

Οι Πίνακες Α.1 και Α.2 παρουσιάζουν τις τιμές ορίων ζώνης για διαφορετικές ομάδες μηχανημάτων που καλύπτονται από αυτό το πρότυπο. Προς το παρόν, αυτά τα όρια διατυπώνονται μόνο σε μονάδες ταχύτητα και μετατόπιση.

Τα όρια ζώνης συνθηκών δόνησης για δονήσεις στην περιοχή συχνοτήτων 10 έως 1000 Hz εκφράζονται μέσω τιμών ταχύτητας και μετατόπισης RMS. Για μηχανές με συχνότητα περιστροφής ρότορα κάτω από 600 r/min, το εύρος μέτρησης δόνησης ευρείας ζώνης είναι 2 έως 1000 Hz. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η αξιολόγηση της κατάστασης των κραδασμών επαρκεί μόνο με βάση το κριτήριο της ταχύτητας. Ωστόσο, εάν το φάσμα των κραδασμών αναμένεται να περιέχει σημαντικές συνιστώσες χαμηλής συχνότητας, η αξιολόγηση πραγματοποιείται με βάση μετρήσεις τόσο της ταχύτητας όσο και της μετατόπισης.

Τα μηχανήματα όλων των εξεταζόμενων ομάδων μπορούν να εγκατασταθούν είτε σε άκαμπτα είτε σε εύκαμπτα στηρίγματα (βλ. Ενότητα 5), για τα οποία ορίζονται διαφορετικά όρια ζώνης στους Πίνακες Α.1 και Α.2.

Πίνακας A.1 — Μηχανές Ομάδας 1 (Μεγάλες: >300 kW ή H > 315 mm)

Πίνακας A.2 — Μηχανές Ομάδας 2 (Μέσο: 15–300 kW ή H = 160–315 mm)

Παράρτημα Β (Κανονιστικό) — Όρια Ζώνης Συνθήκης Δόνησης για Περιστρεφόμενους Άξονες σε Καθορισμένους Τρόπους Λειτουργίας

Β.1 Γενικά

Τα όρια των ζωνών συνθηκών δόνησης κατασκευάζονται με βάση την επιχειρησιακή εμπειρία από διάφορους κλάδους, η οποία δείχνει ότι η αποδεκτή σχετική δόνηση του άξονα μειώνεται με την αύξηση της συχνότητας περιστροφής. Επιπλέον, κατά την αξιολόγηση της κατάστασης των κραδασμών, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η πιθανότητα επαφής μεταξύ του περιστρεφόμενου άξονα και των ακίνητων μερών της μηχανής. Για μηχανές με ρουλεμάν στροφέα, το ελάχιστη αποδεκτή απόσταση στο ρουλεμάν πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη (βλ. Παράρτημα Γ).

Β.2 Δόνηση στην Ονομαστική Συχνότητα Περιστροφής σε Σταθερή Λειτουργία

Β.2.1 Γενικά

Το κριτήριο Ι σχετίζεται με:

1. Περιορισμός μετατοπίσεων άξονα από την κατάσταση αποδεκτών δυναμικών φορτίων σε ρουλεμάν
2. Αποδεκτές τιμές ακτινικής απόστασης στο ρουλεμάν
3. Αποδεκτή δόνηση μεταδίδεται σε στηρίγματα και θεμέλια

Η μέγιστη μετατόπιση του άξονα σε κάθε ρουλεμάν συγκρίνεται με τα όρια τεσσάρων ζωνών (βλ. Σχήμα Β.1 στο πρότυπο), η οποία καθορίζεται με βάση την εμπειρία λειτουργίας με μηχανήματα.

Β.2.2 Όρια Ζώνης

Η εμπειρία μέτρησης κραδασμών άξονα για μια ευρεία κατηγορία μηχανών επιτρέπει τον καθορισμό ορίων ζώνης συνθηκών κραδασμών που εκφράζονται μέσω μετατόπιση από κορυφή σε κορυφή S(pp) σε μικρόμετρα, αντιστρόφως ανάλογο με την τετραγωνική ρίζα της συχνότητας περιστροφής του ρότορα n σε r/min.

Για τη σχετική δόνηση του άξονα που μετράται με αισθητήρες εγγύτητας, τα όρια ζώνης εκφράζονται ως μετατόπιση από κορυφή σε κορυφή S(pp) σε μικρόμετρα, η οποία ποικίλλει ανάλογα με την ταχύτητα κίνησης:

Οπου n είναι η μέγιστη ταχύτητα λειτουργίας στο r/min, και το S(pp) είναι σε μm.

Παράδειγμα Υπολογισμού

Για μια μηχανή που λειτουργεί στις 3000 r/min:

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

Σημαντικό: Τα όρια ζώνης δεν θα πρέπει να χρησιμοποιούνται ως κριτήρια αποδοχής, τα οποία θα πρέπει να αποτελούν αντικείμενο συμφωνίας μεταξύ προμηθευτή και πελάτη. Ωστόσο, με γνώμονα τις αριθμητικές οριακές τιμές, είναι δυνατό τόσο να αποτραπεί η χρήση ενός μηχανήματος σε προφανώς κακή κατάσταση όσο και να αποφευχθεί η επιβολή υπερβολικά αυστηρών απαιτήσεων σχετικά με τους κραδασμούς του.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού συγκεκριμένων μηχανημάτων ενδέχεται να απαιτούν την εφαρμογή διαφορετικών ορίων ζώνης — υψηλότερα ή χαμηλότερα (π.χ., για αυτοευθυγραμμιζόμενα ρουλεμάν με κεκλιμένο πέλμα), και για μηχανήματα με ελλειπτικά ρουλεμάν, μπορούν να εφαρμοστούν διαφορετικά όρια ζώνης για διαφορετικές κατευθύνσεις μέτρησης (προς τη μέγιστη και την ελάχιστη απόσταση).

Οι αποδεκτοί κραδασμοί μπορεί να σχετίζονται με τη διάμετρο του ρουλεμάν, καθώς κατά κανόνα, τα ρουλεμάν μεγαλύτερης διαμέτρου έχουν επίσης μεγαλύτερα διάκενα. Συνεπώς, μπορούν να καθοριστούν διαφορετικές τιμές ορίων ζώνης για διαφορετικά ρουλεμάν ενός άξονα. Σε τέτοιες περιπτώσεις, ο κατασκευαστής συνήθως πρέπει να εξηγήσει τον λόγο για την αλλαγή των τιμών ορίων και, ειδικότερα, να επιβεβαιώσει ότι η αυξημένη δόνηση που επιτρέπεται σύμφωνα με αυτές τις αλλαγές δεν θα οδηγήσει σε μειωμένη αξιοπιστία της μηχανής.

Εάν οι μετρήσεις διεξάγονται όχι σε άμεση γειτνίαση με το ρουλεμάν, καθώς και κατά τη λειτουργία του μηχανήματος σε μεταβατικές καταστάσεις όπως η ανοδική και η καθοδική κίνηση με ταχύτητα (συμπεριλαμβανομένης της διέλευσης από κρίσιμες ταχύτητες), οι αποδεκτοί κραδασμοί ενδέχεται να είναι υψηλότεροι.

Για κατακόρυφα μηχανήματα με ρουλεμάν στροφέα, κατά τον προσδιορισμό των οριακών τιμών κραδασμών, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη πιθανές μετατοπίσεις άξονα εντός των ορίων διάκενου χωρίς δύναμη σταθεροποίησης που σχετίζεται με το βάρος του ρότορα.

Τμήμα 4 — Μετρήσεις κραδασμών

4.1 Γενικές Απαιτήσεις

Οι μέθοδοι και τα όργανα μέτρησης πρέπει να πληρούν τις γενικές απαιτήσεις του προτύπου ISO 20816-1, με ειδικές παραμέτρους για τα βιομηχανικά μηχανήματα. Οι ακόλουθοι παράγοντες δεν πρέπει να επηρεάζουν σημαντικά τον εξοπλισμό μέτρησης:

• Αλλαγές θερμοκρασίας — Μετατόπιση ευαισθησίας αισθητήρα
• Ηλεκτρομαγνητικά πεδία — Συμπεριλαμβανομένων των φαινομένων μαγνήτισης άξονα
• Ακουστικά πεδία — Κύματα πίεσης σε περιβάλλοντα υψηλού θορύβου
• Παραλλαγές τροφοδοσίας — Διακυμάνσεις τάσης
• Μήκος καλωδίου — Ορισμένα σχέδια αισθητήρων εγγύτητας απαιτούν αντίστοιχο μήκος καλωδίου
• Ζημιά στο καλώδιο — Διαλείπουσες συνδέσεις ή θραύσεις θωράκισης
• Προσανατολισμός μορφοτροπέα — Ευθυγράμμιση άξονα ευαισθησίας

4.2 Σημεία και Οδηγίες Μέτρησης

Για την παρακολούθηση της κατάστασης, οι μετρήσεις πραγματοποιούνται σε μη περιστρεφόμενα μέρη ή σε άξονες, ή και τα δύο μαζί. Σε αυτό το πρότυπο, εκτός εάν αναφέρεται διαφορετικά, η δόνηση του άξονα αναφέρεται στην μετατόπιση σε σχέση με το ρουλεμάν.

Μη περιστρεφόμενα μέρη — Μετρήσεις περιβλήματος ρουλεμάν

Οι μετρήσεις κραδασμών σε μη περιστρεφόμενα μέρη χαρακτηρίζουν τους κραδασμούς του ρουλεμάν, του περιβλήματος του ρουλεμάν ή άλλου δομικού στοιχείου που μεταδίδει δυναμικές δυνάμεις από τους κραδασμούς του άξονα στη θέση του ρουλεμάν.

Τυπική διαμόρφωση μέτρησης: Οι μετρήσεις πραγματοποιούνται χρησιμοποιώντας δύο μετατροπείς σε δύο αμοιβαία κάθετες ακτινικές κατευθύνσεις σε καπάκια ρουλεμάν ή περιβλήματα. Για οριζόντια μηχανήματα, η μία κατεύθυνση είναι συνήθως κάθετη. Εάν ο άξονας είναι κάθετος ή κεκλιμένος, επιλέξτε κατευθύνσεις για να αποτυπώσετε τη μέγιστη δόνηση.

Μέτρηση σε ένα σημείο: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας μόνο μετατροπέας εάν είναι γνωστό ότι τα αποτελέσματα θα είναι αντιπροσωπευτικά της συνολικής δόνησης. Η επιλεγμένη κατεύθυνση πρέπει να εξασφαλίζει σχεδόν μέγιστες μετρήσεις.

Μετρήσεις κραδασμών άξονα

Η δόνηση του άξονα (όπως ορίζεται στο ISO 20816-1) αναφέρεται στη μετατόπιση του άξονα σε σχέση με το ρουλεμάν. Η προτιμώμενη μέθοδος χρησιμοποιεί ένα ζεύγος αισθητήρων εγγύτητας χωρίς επαφή εγκατεστημένα κάθετα μεταξύ τους, επιτρέποντας τον προσδιορισμό της τροχιάς του άξονα (τροχιάς) στο επίπεδο μέτρησης.

4.3 Όργανα (Εξοπλισμός Μετρήσεων)

Για την παρακολούθηση της κατάστασης, το σύστημα μέτρησης πρέπει να μετρήσει δόνηση RMS ευρείας ζώνης σε μια περιοχή συχνοτήτων τουλάχιστον 10 Hz έως 1000 Hz. Για μηχανές με ταχύτητες περιστροφής που δεν υπερβαίνουν τις 600 r/min, το κατώτερο όριο συχνότητας δεν πρέπει να υπερβαίνει 2 Hz.

Για μετρήσεις κραδασμών άξονα: Το ανώτερο όριο του εύρους συχνοτήτων πρέπει να υπερβαίνει τη μέγιστη συχνότητα περιστροφής του άξονα κατά τουλάχιστον 3,5 φορές. Ο εξοπλισμός μέτρησης πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις του ISO 10817-1.

Για μετρήσεις μη περιστρεφόμενων εξαρτημάτων: Ο εξοπλισμός πρέπει να συμμορφώνεται με ISO 2954. Ανάλογα με το καθορισμένο κριτήριο, η μετρούμενη ποσότητα μπορεί να είναι η μετατόπιση, η ταχύτητα ή και τα δύο (βλ. ISO 20816-1).

Εάν οι μετρήσεις πραγματοποιηθούν χρησιμοποιώντας επιταχυνσιόμετρα (κάτι που είναι σύνηθες στην πράξη), το σήμα εξόδου πρέπει να είναι ολοκληρωμένος για να λάβουμε σήμα ταχύτητας. Η λήψη σήματος μετατόπισης απαιτεί διπλή ολοκλήρωση, αλλά θα πρέπει να δοθεί προσοχή στην πιθανότητα αυξημένης παρεμβολής θορύβου. Για τη μείωση του θορύβου, μπορεί να εφαρμοστεί ένα φίλτρο υψιπερατού σήματος ή άλλη μέθοδος ψηφιακής επεξεργασίας σήματος.

Εάν το σήμα δόνησης προορίζεται επίσης για διαγνωστικούς σκοπούς, το εύρος μέτρησης θα πρέπει να καλύπτει συχνότητες από τουλάχιστον 0,2 φορές το κατώτερο όριο ταχύτητας άξονα να 2,5 φορές τη μέγιστη συχνότητα διέγερσης δόνησης (συνήθως δεν υπερβαίνει τα 10.000 Hz). Πρόσθετες πληροφορίες παρέχονται στα πρότυπα ISO 13373-1, ISO 13373-2 και ISO 13373-3.

Απαιτήσεις εύρους συχνοτήτων

Παράμετροι μέτρησης

Η παράμετρος μέτρησης μπορεί να είναι εκτόπισμα, ταχύτητα, ή και τα δύο, ανάλογα με το κριτήριο αξιολόγησης (βλ. ISO 20816-1).

• Μετρήσεις επιταχυνσιόμετρου: Εάν οι μετρήσεις χρησιμοποιούν επιταχυνσιόμετρα (τα πιο συνηθισμένα), ενσωματώστε το σήμα εξόδου για να υπολογίσετε την ταχύτητα. Η διπλή ολοκλήρωση αποδίδει μετατόπιση, αλλά προσέξτε τον αυξημένο θόρυβο χαμηλών συχνοτήτων. Εφαρμόστε φιλτράρισμα υψιπερατού σήματος ή ψηφιακή επεξεργασία σήματος για να μειώσετε τον θόρυβο.
• Δόνηση άξονα: Το ανώτερο όριο συχνότητας πρέπει να είναι τουλάχιστον 3,5 φορές τη μέγιστη ταχύτητα του άξονα. Τα όργανα πρέπει να συμμορφώνονται με ISO 10817-1.
• Μη περιστρεφόμενα μέρη: Τα όργανα πρέπει να συμμορφώνονται με ISO 2954.

4.4 Συνεχής και Περιοδική Παρακολούθηση

Συνεχής παρακολούθηση: Συνήθως, για μεγάλα ή κρίσιμα σημαντικά μηχανήματα, χρησιμοποιούνται συνεχείς μετρήσεις παρακολουθούμενων δεικτών κραδασμών με μόνιμα εγκατεστημένους μετατροπείς στα πιο σημαντικά σημεία, τόσο για σκοπούς παρακολούθησης της κατάστασης όσο και για την προστασία του εξοπλισμού. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το σύστημα μέτρησης που χρησιμοποιείται για αυτό ενσωματώνεται στο γενικό σύστημα διαχείρισης εξοπλισμού της εγκατάστασης.

Περιοδική παρακολούθηση: Για πολλά μηχανήματα, η συνεχής παρακολούθηση δεν είναι απαραίτητη. Επαρκείς πληροφορίες σχετικά με την εξέλιξη σφαλμάτων (ανισορροπία, φθορά ρουλεμάν, κακή ευθυγράμμιση, χαλαρότητα) μπορούν να ληφθούν μέσω περιοδικών μετρήσεων. Οι αριθμητικές τιμές σε αυτό το πρότυπο μπορούν να χρησιμοποιηθούν για περιοδική παρακολούθηση, υπό την προϋπόθεση ότι τα σημεία μέτρησης και τα όργανα συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις του προτύπου.

Δόνηση άξονα: Τα όργανα συνήθως εγκαθίστανται μόνιμα, αλλά οι μετρήσεις μπορούν να λαμβάνονται σε περιοδικά χρονικά διαστήματα.

Μη περιστρεφόμενα μέρη: Οι μετατροπείς συνήθως εγκαθίστανται μόνο κατά τη διάρκεια της μέτρησης. Για μηχανήματα με δύσκολη πρόσβαση, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνιμα τοποθετημένοι μετατροπείς με δρομολόγηση σήματος σε προσβάσιμες θέσεις.

4.5 Τρόποι λειτουργίας μηχανήματος

Οι μετρήσεις κραδασμών διεξάγονται αφού ο ρότορας και τα ρουλεμάν επιτύχουν θερμοκρασία ισορροπίας σε σταθερή κατάσταση καθορισμένη λειτουργία που καθορίζεται από χαρακτηριστικά όπως:

• Ονομαστική ταχύτητα άξονα
• Τάση τροφοδοσίας
• Ρυθμός ροής
• Πίεση λειτουργικού ρευστού
• Φορτίο

Μηχανές μεταβλητής ταχύτητας ή μεταβλητού φορτίου: Διεξάγετε μετρήσεις σε όλες τις λειτουργίες που χαρακτηρίζουν τη μακροχρόνια λειτουργία. Χρησιμοποιήστε το μέγιστη αξία που λαμβάνονται σε όλες τις λειτουργίες για την αξιολόγηση της κατάστασης δόνησης.

4.6 Δόνηση φόντου

Εάν η τιμή της παρακολουθούμενης παραμέτρου που λαμβάνεται κατά τη διάρκεια των μετρήσεων υπερβαίνει το κριτήριο αποδοχής και υπάρχουν λόγοι να πιστεύεται ότι οι κραδασμοί υποβάθρου στο μηχάνημα ενδέχεται να είναι υψηλοί, είναι απαραίτητο να διεξαχθούν μετρήσεις στο σταματημένη μηχανή για την αξιολόγηση των κραδασμών που προκαλούνται από εξωτερικές πηγές.

4.7 Επιλογή τύπου μέτρησης

Αυτό το πρότυπο παρέχει τη δυνατότητα διεξαγωγής μετρήσεων τόσο σε μη περιστρεφόμενα μέρη όσο και σε περιστρεφόμενους άξονες μηχανών. Η επιλογή του προτιμότερου από αυτούς τους δύο τύπους μέτρησης εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της μηχανής και τους αναμενόμενους τύπους σφαλμάτων.

Εάν υπάρχει ανάγκη επιλογής ενός από τους δύο πιθανούς τύπους μέτρησης, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα:

Σκέψεις για την επιλογή τύπου μέτρησης:

• Ταχύτητα άξονα: Οι μετρήσεις μη περιστρεφόμενων εξαρτημάτων είναι πιο ευαίσθητες σε κραδασμούς υψηλής συχνότητας σε σύγκριση με τις μετρήσεις άξονα.
• Τύπος ρουλεμάν: Τα ρουλεμάν κύλισης έχουν πολύ μικρά διάκενα. Οι κραδασμοί του άξονα μεταδίδονται αποτελεσματικά στο περίβλημα. Οι μετρήσεις του περιβλήματος είναι συνήθως επαρκείς. Τα ρουλεμάν στροφέα έχουν μεγαλύτερα διάκενα και απόσβεση. Οι κραδασμοί του άξονα συχνά παρέχουν πρόσθετες διαγνωστικές πληροφορίες.
• Τύπος μηχανής: Τα μηχανήματα όπου το διάκενο των ρουλεμάν είναι συγκρίσιμο με το πλάτος των κραδασμών του άξονα απαιτούν μετρήσεις στον άξονα για την αποφυγή επαφής. Τα μηχανήματα με αρμονικές υψηλής τάξης (πέρασμα λεπίδας, πλέγμα γραναζιών, πέρασμα ράβδου) παρακολουθούνται μέσω μετρήσεων υψηλής συχνότητας στο περίβλημα.
• Λόγος μάζας ρότορα / μάζας βάθρου: Οι μηχανές όπου η μάζα του άξονα είναι μικρή σε σύγκριση με τη μάζα του βάθρου μεταδίδουν λίγους κραδασμούς στο βάθρο. Η μέτρηση του άξονα είναι πιο αποτελεσματική.
• Ευελιξία ρότορα: Εύκαμπτοι ρότορες: η σχετική δόνηση του άξονα παρέχει περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη συμπεριφορά του ρότορα.
• Συμμόρφωση με το βάθρο: Τα εύκαμπτα βάθρα παρέχουν μεγαλύτερη απόκριση δόνησης σε μη περιστρεφόμενα μέρη.
• Εμπειρία μέτρησης: Εάν υπάρχει εκτεταμένη εμπειρία με έναν συγκεκριμένο τύπο μέτρησης σε παρόμοια μηχανήματα, συνεχίστε να χρησιμοποιείτε αυτόν τον τύπο.

Λεπτομερείς συστάσεις σχετικά με την επιλογή μεθόδου μέτρησης παρέχονται στο πρότυπο ISO 13373-1. Οι τελικές αποφάσεις θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη την προσβασιμότητα, τη διάρκεια ζωής του μορφοτροπέα και το κόστος εγκατάστασης.

Τοποθεσίες και Οδηγίες Μέτρησης

• Μέτρηση σε περιβλήματα ρουλεμάν ή βάθρα — όχι σε λεπτά τοιχώματα ή εύκαμπτες επιφάνειες
• Χρήση δύο αμοιβαία κάθετες ακτινικές κατευθύνσεις σε κάθε θέση ρουλεμάν
• Για οριζόντιες μηχανές, η μία κατεύθυνση είναι συνήθως κάθετη
• Για κάθετες ή κεκλιμένες μηχανές, επιλέξτε κατευθύνσεις για να καταγράψετε τη μέγιστη δόνηση
• Αξονική δόνηση ενεργοποιημένη ωστικά ρουλεμάν χρησιμοποιεί τα ίδια όρια με την ακτινική δόνηση
• Αποφύγετε τοποθεσίες με τοπικοί συντονισμοί — επιβεβαιώστε συγκρίνοντας μετρήσεις σε κοντινά σημεία

Συνθήκες λειτουργίας

• Μέτρηση σε λειτουργία σε σταθερή κατάσταση στην ονομαστική ταχύτητα και φορτίο
• Αφήστε τον ρότορα και τα ρουλεμάν να φτάσουν θερμική ισορροπία
• Για μηχανήματα μεταβλητής ταχύτητας/φορτίου, μετρήστε σε όλα τα χαρακτηριστικά σημεία λειτουργίας και χρησιμοποιήστε τη μέγιστη
• Συνθήκες καταγραφής: ταχύτητα, φορτίο, θερμοκρασίες, πιέσεις, ρυθμοί ροής

Τμήμα 6 — Κριτήρια αξιολόγησης συνθηκών δόνησης

6.1 Γενικά

Το ISO 20816-1 παρέχει μια γενική περιγραφή δύο κριτηρίων για την αξιολόγηση της κατάστασης κραδασμών διαφορετικών κατηγοριών μηχανημάτων. Το ένα κριτήριο εφαρμόζεται στο απόλυτη τιμή της παρακολουθούμενης παραμέτρου δόνησης σε μια ευρεία ζώνη συχνοτήτων· η άλλη εφαρμόζεται σε αλλαγές σε αυτήν την τιμή (ανεξάρτητα από το αν οι αλλαγές είναι αυξήσεις ή μειώσεις).

Είναι σύνηθες να αξιολογείται η κατάσταση των κραδασμών της μηχανής με βάση την τιμή RMS της ταχύτητας κραδασμών σε μη περιστρεφόμενα μέρη, κάτι που οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στην απλότητα εκτέλεσης των αντίστοιχων μετρήσεων. Ωστόσο, για ορισμένες μηχανές, συνιστάται επίσης η μέτρηση των σχετικών μετατοπίσεων του άξονα από κορυφή σε κορυφή και, όπου υπάρχουν διαθέσιμα τέτοια δεδομένα μετρήσεων, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την αξιολόγηση της κατάστασης των κραδασμών της μηχανής.

6.2 Κριτήριο Ι — Αξιολόγηση με βάση το απόλυτο μέγεθος

6.2.1 Γενικές Απαιτήσεις

Για μετρήσεις περιστρεφόμενου άξονα: Η κατάσταση δόνησης αξιολογείται από τη μέγιστη τιμή της μετατόπισης της ευρυζωνικής δόνησης από κορυφή σε κορυφή. Αυτή η παρακολουθούμενη παράμετρος λαμβάνεται από μετρήσεις μετατοπίσεων σε δύο καθορισμένες ορθογώνιες κατευθύνσεις.

Για μετρήσεις μη περιστρεφόμενων εξαρτημάτων: Η κατάσταση των κραδασμών αξιολογείται από τη μέγιστη τιμή RMS της ταχύτητας ταλάντωσης ευρείας ζώνης στην επιφάνεια του εδράνου ή σε άμεση γειτνίαση με αυτήν.

Σύμφωνα με αυτό το κριτήριο, προσδιορίζονται οριακές τιμές της παρακολουθούμενης παραμέτρου που μπορούν να θεωρηθούν αποδεκτές από την άποψη:

• Δυναμικά φορτία σε ρουλεμάν
• Ακτινικές αποστάσεις σε ρουλεμάν
• Δόνηση που μεταδίδεται από το μηχάνημα στη δομή στήριξης και στη βάση

Η μέγιστη τιμή της παρακολουθούμενης παραμέτρου που λαμβάνεται σε κάθε ρουλεμάν ή βάθρο ρουλεμάν συγκρίνεται με την οριακή τιμή για τη δεδομένη ομάδα μηχανημάτων και τον τύπο στήριξης. Η εκτεταμένη εμπειρία στην παρατήρηση των κραδασμών των μηχανημάτων που ορίζονται στην Ενότητα 1 επιτρέπει τον καθορισμό των ορίων της ζώνης συνθηκών κραδασμών, η καθοδήγηση με την οποία μπορεί στις περισσότερες περιπτώσεις να διασφαλίσει αξιόπιστη μακροπρόθεσμη λειτουργία του μηχανήματος.

Οι καθορισμένες ζώνες συνθηκών κραδασμών προορίζονται για την αξιολόγηση των κραδασμών της μηχανής σε μια καθορισμένη σταθερή κατάσταση λειτουργίας με ονομαστική ταχύτητα άξονα και ονομαστικό φορτίο. Η έννοια της σταθερής κατάστασης επιτρέπει αργές αλλαγές φορτίου. Η αξιολόγηση είναι δεν εκτελείται εάν ο τρόπος λειτουργίας διαφέρει από τον καθορισμένο ή κατά τη διάρκεια μεταβατικών τρόπων λειτουργίας, όπως η επιτάχυνση, η επιβράδυνση με νεκρά ή η διέλευση από ζώνες συντονισμού (βλ. 6.4).

Τα γενικά συμπεράσματα σχετικά με την κατάσταση των κραδασμών συχνά βασίζονται σε μετρήσεις των κραδασμών τόσο σε μη περιστρεφόμενα όσο και σε περιστρεφόμενα μέρη της μηχανής.

Αξονική δόνηση των εδράνων στροφέα συνήθως δεν μετριέται κατά τη συνεχή παρακολούθηση της κατάστασης των κραδασμών. Τέτοιες μετρήσεις συνήθως εκτελούνται κατά την περιοδική παρακολούθηση ή για διαγνωστικούς σκοπούς, καθώς οι αξονικές κραδασμοί μπορεί να είναι πιο ευαίσθητοι σε ορισμένους τύπους σφαλμάτων. Αυτό το πρότυπο παρέχει κριτήρια αξιολόγησης μόνο για αξονική δόνηση των ωστικών ρουλεμάν, όπου συσχετίζεται με αξονικούς παλμούς ικανούς να προκαλέσουν ζημιά στη μηχανή.

6.2.2 Ζώνες Συνθήκης Δόνησης

6.2.2.1 Γενική Περιγραφή

Οι ακόλουθες ζώνες συνθηκών κραδασμών έχουν καθοριστεί για την ποιοτική αξιολόγηση των κραδασμών της μηχανής και τη λήψη αποφάσεων σχετικά με τα απαραίτητα μέτρα:

Ζώνη Α — Τα μηχανήματα που τέθηκαν πρόσφατα σε λειτουργία συνήθως εμπίπτουν σε αυτήν την κατηγορία.

Ζώνη Β — Τα μηχανήματα που εμπίπτουν σε αυτήν τη ζώνη θεωρούνται συνήθως κατάλληλα για συνεχή λειτουργία χωρίς χρονικούς περιορισμούς.

Ζώνη Γ — Τα μηχανήματα που εμπίπτουν σε αυτήν τη ζώνη θεωρούνται συνήθως ακατάλληλα για μακροχρόνια συνεχή λειτουργία. Συνήθως, τέτοια μηχανήματα μπορούν να λειτουργούν για περιορισμένο χρονικό διάστημα μέχρι να προκύψει η κατάλληλη ευκαιρία για την εκτέλεση εργασιών επισκευής.

Ζώνη Δ — Τα επίπεδα κραδασμών σε αυτήν τη ζώνη θεωρούνται συνήθως αρκετά σοβαρά ώστε να προκαλέσουν ζημιά στο μηχάνημα.

6.2.2.2 Αριθμητικές τιμές ορίου ζώνης

Οι καθορισμένες αριθμητικές τιμές των ορίων ζώνης κατάστασης δόνησης είναι δεν προορίζεται για χρήση ως κριτήρια αποδοχής, η οποία θα πρέπει να αποτελεί αντικείμενο συμφωνίας μεταξύ του προμηθευτή και του πελάτη του μηχανήματος. Ωστόσο, αυτά τα όρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως γενική καθοδήγηση, επιτρέποντας την αποφυγή περιττών δαπανών για τη μείωση των κραδασμών και την πρόληψη υπερβολικά αυστηρών απαιτήσεων.

Μερικές φορές, τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού του μηχανήματος ή η λειτουργική εμπειρία ενδέχεται να απαιτούν τον καθορισμό άλλων οριακών τιμών (υψηλότερων ή χαμηλότερων). Σε τέτοιες περιπτώσεις, ο κατασκευαστής συνήθως παρέχει αιτιολόγηση για την αλλαγή των ορίων και, ειδικότερα, επιβεβαιώνει ότι η αυξημένη δόνηση που επιτρέπεται σύμφωνα με αυτές τις αλλαγές δεν θα οδηγήσει σε μειωμένη αξιοπιστία του μηχανήματος.

6.2.2.3 Κριτήρια Αποδοχής

Τα κριτήρια αποδοχής των κραδασμών της μηχανής είναι πάντα το αντικείμενο συμφωνίας μεταξύ προμηθευτή και πελάτη, η οποία πρέπει να τεκμηριώνεται πριν ή κατά τη στιγμή της παράδοσης (η πρώτη επιλογή είναι προτιμότερη). Σε περίπτωση παράδοσης νέου μηχανήματος ή επιστροφής μηχανήματος από γενική επισκευή, τα όρια ζώνης κατάστασης κραδασμών μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βάση για τον καθορισμό τέτοιων κριτηρίων. Ωστόσο, οι αριθμητικές τιμές ορίων ζώνης θα πρέπει δεν να εφαρμόζονται εξ ορισμού ως κριτήρια αποδοχής.

Τυπική σύσταση: Η παρακολουθούμενη παράμετρος δόνησης ενός νέου μηχανήματος θα πρέπει να εμπίπτει στη Ζώνη Α ή Β, αλλά δεν πρέπει να υπερβαίνει το όριο μεταξύ αυτών των ζωνών κατά περισσότερο από 1,25 φορές. Η παρούσα σύσταση ενδέχεται να μην ληφθεί υπόψη κατά τον καθορισμό κριτηρίων αποδοχής, εάν η βάση για αυτό είναι τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού του μηχανήματος ή η συσσωρευμένη λειτουργική εμπειρία με παρόμοιους τύπους μηχανημάτων.

Οι δοκιμές αποδοχής εκτελούνται υπό αυστηρά καθορισμένες συνθήκες λειτουργίας του μηχανήματος (χωρητικότητα, ταχύτητα περιστροφής, ρυθμός ροής, θερμοκρασία, πίεση κ.λπ.) σε καθορισμένο χρονικό διάστημα. Εάν το μηχάνημα παραδόθηκε μετά από αντικατάσταση ενός από τα κύρια συγκροτήματα ή συντήρηση, ο τύπος της εργασίας που εκτελέστηκε και οι τιμές των παρακολουθούμενων παραμέτρων πριν από την απόσυρσή του από τη διαδικασία παραγωγής λαμβάνονται υπόψη κατά τον καθορισμό των κριτηρίων αποδοχής.

6.3 Κριτήριο II — Αξιολόγηση με βάση την Αλλαγή στο Μέγεθος

Αυτό το κριτήριο βασίζεται στη σύγκριση της τρέχουσας τιμής της παρακολουθούμενης παραμέτρου ταλάντωσης ευρείας ζώνης σε λειτουργία σταθερής κατάστασης του μηχανήματος (επιτρέποντας ορισμένες μικρές διακυμάνσεις στα χαρακτηριστικά λειτουργίας) με μια προηγουμένως καθορισμένη τιμή. βασική τιμή (αναφοράς).

Σημαντικές αλλαγές ενδέχεται να απαιτούν τη λήψη κατάλληλων μέτρων ακόμη και αν δεν έχει επιτευχθεί ακόμη το όριο της ζώνης B/C. Αυτές οι αλλαγές μπορεί να αναπτυχθούν σταδιακά ή να έχουν αιφνίδιο χαρακτήρα, αποτελώντας συνέπειες αρχικής ζημιάς ή άλλων διαταραχών στη λειτουργία του μηχανήματος.

Η συγκριμένη παράμετρος δόνησης πρέπει να ληφθεί χρησιμοποιώντας την ίδια θέση και προσανατολισμό του μετατροπέα για τον ίδιο τρόπο λειτουργίας του μηχανήματος. Όταν εντοπίζονται σημαντικές αλλαγές, διερευνώνται οι πιθανές αιτίες τους με στόχο την πρόληψη επικίνδυνων καταστάσεων.

6.4 Αξιολόγηση της Κατάστασης Δόνησης σε Μεταβατικές Φάσεις

Τα όρια ζώνης συνθηκών δόνησης που δίνονται στα Παραρτήματα Α και Β ισχύουν για τους κραδασμούς σε λειτουργία μηχανής σε σταθερή κατάσταση. Οι παροδικές καταστάσεις λειτουργίας μπορούν συνήθως να συνοδεύονται από υψηλότερους κραδασμούς. Ένα παράδειγμα είναι οι κραδασμοί της μηχανής σε ένα εύκαμπτο στήριγμα κατά την ανοδική ή την καθοδική κίνηση, όταν η αύξηση των κραδασμών σχετίζεται με τη διέλευση από κρίσιμες ταχύτητες του ρότορα. Επιπλέον, μπορεί να παρατηρηθεί αύξηση των κραδασμών λόγω κακής ευθυγράμμισης των συναρμοζόμενων περιστρεφόμενων μερών ή του τόξου του ρότορα κατά τη θέρμανση.

Κατά την ανάλυση της κατάστασης των κραδασμών της μηχανής, είναι απαραίτητο να δοθεί προσοχή στο πώς οι κραδασμοί αντιδρούν στις αλλαγές στον τρόπο λειτουργίας και στις εξωτερικές συνθήκες λειτουργίας. Παρόλο που το παρόν πρότυπο δεν λαμβάνει υπόψη την αξιολόγηση των κραδασμών σε μεταβατικές καταστάσεις λειτουργίας της μηχανής, ως γενική οδηγία μπορεί να γίνει δεκτό ότι οι κραδασμοί είναι αποδεκτοί εάν κατά τη διάρκεια μεταβατικών καταστάσεων περιορισμένης διάρκειας δεν υπερβαίνουν το άνω όριο της Ζώνης Γ.

Κριτήριο II — Αλλαγή από την αρχική τιμή

Ακόμα κι αν η δόνηση παραμένει στη Ζώνη Β, ένα σημαντική αλλαγή από την αρχική τιμή υποδηλώνει προβλήματα που αναπτύσσονται:

6.5 Περιορισμός επιπέδων κραδασμών σε λειτουργία σταθερής κατάστασης

6.5.1 Γενικά

Κατά κανόνα, για μηχανήματα που προορίζονται για μακροχρόνια λειτουργία, καθορίζονται όρια στα επίπεδα κραδασμών, η υπέρβαση των οποίων σε σταθερή κατάσταση λειτουργίας του μηχανήματος οδηγεί στην εμφάνιση σημάτων ειδοποίησης τύπων ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ ή ΤΑΞΙΔΙ.

ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ — ειδοποίηση που εφιστά την προσοχή στο γεγονός ότι η τιμή της παρακολουθούμενης παραμέτρου κραδασμών ή η αλλαγή της έχει φτάσει σε ένα επίπεδο μετά το οποίο ενδέχεται να απαιτούνται διορθωτικά μέτρα. Κατά κανόνα, όταν εμφανίζεται μια ειδοποίηση ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗΣ, το μηχάνημα μπορεί να λειτουργήσει για κάποιο χρονικό διάστημα, ενώ διερευνώνται τα αίτια της αλλαγής των κραδασμών και προσδιορίζονται τα διορθωτικά μέτρα που πρέπει να ληφθούν.

ΤΑΞΙΔΙ — ειδοποίηση που υποδεικνύει ότι η παράμετρος δόνησης έχει φτάσει σε επίπεδο στο οποίο η περαιτέρω λειτουργία του μηχανήματος μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη του. Όταν επιτευχθεί το επίπεδο TRIP, θα πρέπει να ληφθούν άμεσα μέτρα για τη μείωση των κραδασμών ή τη διακοπή της λειτουργίας του μηχανήματος.

Λόγω των διαφορών στα δυναμικά φορτία και τις ακαμψίες στήριξης της μηχανής, ενδέχεται να καθοριστούν διαφορετικά επίπεδα οριακών κραδασμών για διαφορετικά σημεία και κατευθύνσεις μέτρησης.

6.5.2 Ρύθμιση Επιπέδου ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗΣ

Το επίπεδο ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗΣ μπορεί να διαφέρει σημαντικά (είτε αυξανόμενο είτε μειωνόμενο) από μηχάνημα σε μηχάνημα. Συνήθως, αυτό το επίπεδο καθορίζεται σε σχέση με ένα συγκεκριμένο βασικό επίπεδο που λαμβάνονται για κάθε συγκεκριμένη περίπτωση μηχανής για ένα συγκεκριμένο σημείο και μια συγκεκριμένη κατεύθυνση μέτρησης με βάση την λειτουργική εμπειρία.

Συνιστάται να ρυθμίσετε το επίπεδο ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗΣ έτσι ώστε να υπερβαίνει τη γραμμή βάσης κατά 25% της ανώτερης οριακής τιμής της Ζώνης Β. Εάν το επίπεδο αναφοράς είναι χαμηλό, το επίπεδο ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗΣ ενδέχεται να είναι κάτω από τη Ζώνη C.

Εάν δεν έχει οριστεί το βασικό επίπεδο (π.χ., για ένα νέο μηχάνημα), το επίπεδο ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗΣ καθορίζεται είτε από την εμπειρία λειτουργίας με παρόμοια μηχανήματα είτε σε σχέση με τις συμφωνημένες αποδεκτές τιμές της παρακολουθούμενης παραμέτρου δόνησης. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, με βάση τις παρατηρήσεις των δονήσεων του μηχανήματος, καθορίζεται μια βασική τιμή και το επίπεδο ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗΣ προσαρμόζεται ανάλογα.

Συνήθως, το επίπεδο ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗΣ ορίζεται έτσι ώστε να δεν υπερβαίνει το άνω όριο της Ζώνης Β περισσότερο από 1,25 φορές.

Εάν παρουσιαστεί αλλαγή στο βασικό επίπεδο (π.χ. μετά από επισκευή του μηχανήματος), το επίπεδο ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗΣ πρέπει επίσης να προσαρμοστεί ανάλογα.

6.5.3 Ρύθμιση Επιπέδου TRIP

Το επίπεδο TRIP συνήθως συνδέεται με τη διατήρηση της μηχανικής ακεραιότητας της μηχανής, η οποία με τη σειρά της καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού της και την ικανότητά της να αντέχει σε μη φυσιολογικές δυναμικές δυνάμεις. Επομένως, το επίπεδο TRIP είναι συνήθως... το ίδιο ισχύει και για μηχανήματα παρόμοιου σχεδιασμού και είναι δεν σχετίζεται με την αρχική τιμή.

Λόγω της ποικιλομορφίας των σχεδίων των μηχανημάτων, δεν είναι δυνατόν να παρέχονται καθολικές οδηγίες για τη ρύθμιση του επιπέδου TRIP. Συνήθως, το επίπεδο TRIP ορίζεται εντός της Ζώνης Γ ή Δ, αλλά όχι υψηλότερα από το όριο μεταξύ αυτών των ζωνών κατά περισσότερο από 25%.

6.6 Πρόσθετες Διαδικασίες και Κριτήρια

Υπάρχει δεν υπάρχει απλή μέθοδος υπολογισμού δόνηση του βάθρου του ρουλεμάν από δόνηση του άξονα (ή αντίστροφα, δόνηση του άξονα από δόνηση του βάθρου). Η διαφορά μεταξύ απόλυτης και σχετικής δόνησης του άξονα σχετίζεται με τη δόνηση του βάθρου του ρουλεμάν, αλλά κατά κανόνα, είναι δεν είναι ίσο με αυτό.

Πρακτική συνέπεια: Εάν οι κραδασμοί του περιβλήματος υποδεικνύουν Ζώνη Β (αποδεκτή) αλλά οι κραδασμοί του άξονα υποδεικνύουν Ζώνη Γ (περιορισμένη), ταξινομήστε το μηχάνημα ως Ζώνη Γ και σχεδιάστε διορθωτικά μέτρα. Να χρησιμοποιείτε πάντα την αξιολόγηση της χειρότερης περίπτωσης όταν υπάρχουν διαθέσιμες διπλές μετρήσεις.

6.7 Αξιολόγηση με βάση την διανυσματική αναπαράσταση πληροφοριών

Μια αλλαγή στο πλάτος μιας μεμονωμένης συνιστώσας συχνότητας της δόνησης, ακόμη και αν είναι σημαντική, είναι δεν συνοδεύεται απαραίτητα από μια σημαντική αλλαγή στο σήμα δόνησης ευρείας ζώνης. Για παράδειγμα, η ανάπτυξη μιας ρωγμής στον ρότορα μπορεί να προκαλέσει την εμφάνιση σημαντικών αρμονικών της περιστροφικής συχνότητας, αλλά τα πλάτη τους μπορεί να παραμείνουν μικρά σε σύγκριση με το εξάρτημα σε ταχύτητα λειτουργίας. Αυτό δεν επιτρέπει την αξιόπιστη παρακολούθηση των επιδράσεων της ανάπτυξης ρωγμών μόνο από τις αλλαγές στις δονήσεις ευρείας ζώνης.

Η παρακολούθηση των αλλαγών στο πλάτος των μεμονωμένων συνιστωσών της δόνησης για τη λήψη δεδομένων για επόμενες διαγνωστικές διαδικασίες απαιτεί τη χρήση ειδικός εξοπλισμός μέτρησης και ανάλυσης, συνήθως πιο πολύπλοκο και απαιτεί ειδική πιστοποίηση για την εφαρμογή του (βλ. ISO 18436-2).

Οι μέθοδοι που καθορίζονται από αυτό το πρότυπο είναι περιορίζεται στη μέτρηση των κραδασμών ευρείας ζώνης χωρίς αξιολόγηση των μεγεθών και των φάσεων των μεμονωμένων συνιστωσών συχνότητας. Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτό επαρκεί για τις δοκιμές αποδοχής της μηχανής και την παρακολούθηση της κατάστασης στη θέση εγκατάστασης.

Ωστόσο, η χρήση σε μακροπρόθεσμα προγράμματα παρακολούθησης και διάγνωσης της κατάστασης διανυσματικές πληροφορίες Η ανάλυση των συνιστωσών συχνότητας (ειδικά στην ταχύτητα λειτουργίας και τη δεύτερη αρμονική της) επιτρέπει την αξιολόγηση αλλαγών στη δυναμική συμπεριφορά της μηχανής που είναι δυσδιάκριτες κατά την παρακολούθηση μόνο των κραδασμών ευρείας ζώνης. Η ανάλυση των σχέσεων μεταξύ των μεμονωμένων συνιστωσών συχνότητας και των φάσεων τους βρίσκει ολοένα και μεγαλύτερη εφαρμογή σε συστήματα παρακολούθησης κατάστασης και διάγνωσης.

Σημείωση: Αυτό το πρότυπο δεν παρέχει κριτήρια αξιολόγησης της κατάστασης των κραδασμών με βάση τις αλλαγές στις διανυσματικές συνιστώσες. Λεπτομερέστερες πληροφορίες σχετικά με αυτό το ζήτημα παρέχονται στα πρότυπα ISO 13373-1, ISO 13373-2, ISO 13373-3 (βλ. επίσης ISO 20816-1).

8. Μεταβατική Λειτουργία

Κατά την επιτάχυνση, την επιβράδυνση με νεκρά ή τη λειτουργία πάνω από την ονομαστική ταχύτητα, αναμένονται υψηλότεροι κραδασμοί, ειδικά κατά την υπέρβαση κρίσιμων ταχυτήτων.

9. Δόνηση φόντου

Εάν η μετρούμενη δόνηση υπερβαίνει τα αποδεκτά όρια και υπάρχει υποψία για δόνηση υποβάθρου, μετρήστε με το μηχάνημα σταματημένο. Απαιτούνται διορθώσεις εάν η τιμή υποβάθρου υπερβαίνει ένα από τα εξής:

• 25% μετρούμενης τιμής κατά τη λειτουργία, Ή
• 25% του ορίου B/C για αυτήν την κατηγορία μηχανής

Παράρτημα Γ (Πληροφοριακό) — Όρια Ζωνών και Αποστάσεις Διόπτευσης

Για μηχανήματα με ρουλεμάν με στροφέα (ρευστό φιλμ), η βασική προϋπόθεση για την ασφαλή λειτουργία είναι η απαίτηση οι μετατοπίσεις του άξονα στη σφήνα λαδιού να μην επιτρέπουν την επαφή με το κέλυφος του ρουλεμάν. Συνεπώς, τα όρια ζώνης για τις σχετικές μετατοπίσεις του άξονα που δίνονται στο Παράρτημα Β πρέπει να συντονίζονται με αυτήν την απαίτηση.

Συγκεκριμένα, για ρουλεμάν με μικρό διάκενο, μπορεί να είναι απαραίτητο να μείωση των τιμών των ορίων ζώνης. Ο βαθμός μείωσης εξαρτάται από τον τύπο του ρουλεμάν και τη γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης μέτρησης και της κατεύθυνσης του ελάχιστου διακένου.

Παράδειγμα: Μεγάλος ατμοστρόβιλος (3000 στροφές/λεπτό, ρουλεμάν περιστροφής)

• Υπολογισμένο B/C (Παράρτημα Β): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• Πραγματική διαμετρική απόσταση ρουλεμάν: 150 μm
• Από 164 > 150, χρησιμοποιήστε όρια βάσει αποστάσεων:
• Α/Β = 0,4 × 150 = 60 μm
• Β/Κ = 0,6 × 150 = 90 μm
• C/D = 0,7 × 150 = 105 μm

Σημείωση αίτησης: Αυτές οι προσαρμοσμένες τιμές ισχύουν κατά τη μέτρηση των κραδασμών του άξονα μέσα ή κοντά στο ρουλεμάν. Σε άλλες θέσεις άξονων με μεγαλύτερες ακτινικές αποστάσεις, ενδέχεται να ισχύουν οι τυπικοί τύποι του Παραρτήματος Β.

Παράρτημα Δ (Πληροφοριακό) — Εφαρμογή του κριτηρίου σταθερής ταχύτητας για μηχανές χαμηλής ταχύτητας

Το παρόν παράρτημα παρέχει αιτιολόγηση για την ανεπιθύμητη εφαρμογή κριτηρίων που βασίζονται στη μέτρηση της ταχύτητας για μηχανές με κραδασμούς χαμηλής συχνότητας (κάτω των 120 r/min). Για μηχανές χαμηλής ταχύτητας, κριτήρια που βασίζονται σε μέτρηση μετατόπισης Η χρήση κατάλληλου εξοπλισμού μέτρησης μπορεί να είναι καταλληλότερη. Ωστόσο, τέτοια κριτήρια δεν λαμβάνονται υπόψη στο παρόν πρότυπο.

Ιστορική Βάση του Κριτηρίου Ταχύτητας

Η πρόταση για χρήση δόνησης ταχύτητα Η τιμή που μετρήθηκε σε μη περιστρεφόμενα μέρη μηχανής ως βάση για την περιγραφή της κατάστασης δόνησης διατυπώθηκε με βάση τη γενίκευση πολυάριθμων αποτελεσμάτων δοκιμών (βλ., για παράδειγμα, την πρωτοποριακή εργασία του Rathbone TC, 1939) λαμβάνοντας υπόψη ορισμένες φυσικές παραμέτρους.

Σε σχέση με αυτό, για πολλά χρόνια θεωρούνταν ότι οι μηχανές είναι ισοδύναμες από άποψη κατάστασης και επιδράσεων των κραδασμών σε αυτές, εάν τα αποτελέσματα μέτρησης ταχύτητας RMS στην περιοχή συχνοτήτων 10 έως 1000 Hz συμπίπτουν. Το πλεονέκτημα αυτής της προσέγγισης ήταν η δυνατότητα χρήσης των ίδιων κριτηρίων κατάστασης κραδασμών ανεξάρτητα από τη σύνθεση συχνότητας των κραδασμών ή τη συχνότητα περιστροφής της μηχανής.

Αντίθετα, η χρήση της μετατόπισης ή της επιτάχυνσης ως βάσης για την αξιολόγηση της κατάστασης δόνησης θα οδηγούσε στην ανάγκη κατασκευής κριτηρίων που εξαρτώνται από τη συχνότητα, καθώς ο λόγος μετατόπισης προς ταχύτητα είναι αντιστρόφως ανάλογος με τη συχνότητα δόνησης και ο λόγος επιτάχυνσης προς ταχύτητα είναι άμεσα ανάλογος με αυτήν.

Το παράδειγμα της σταθεράς ταχύτητας

Η χρήση της δόνησης ταχύτητα καθώς η κύρια παράμετρος βασίζεται σε εκτεταμένες δοκιμές και στην παρατήρηση ότι οι μηχανές είναι "ισοδύναμες" όσον αφορά την κατάσταση εάν εμφανίζουν την ίδια ταχύτητα RMS στην περιοχή των 10–1000 Hz, ανεξάρτητα από το περιεχόμενο συχνότητας.

Πλεονέκτημα: Απλότητα. Ένα σύνολο ορίων ταχύτητας ισχύει σε ένα ευρύ φάσμα ταχυτήτων χωρίς διορθώσεις που εξαρτώνται από τη συχνότητα.

Πρόβλημα σε χαμηλές συχνότητες: Ο λόγος της μετατόπισης προς την ταχύτητα είναι αντιστρόφως ανάλογος με τη συχνότητα:

Σε πολύ χαμηλές συχνότητες (< 10 Hz), η αποδοχή σταθερής ταχύτητας (π.χ., 4,5 mm/s) μπορεί να επιτρέψει υπερβολικά μεγάλες εκτόπισμα, τα οποία μπορούν να καταπονήσουν συνδεδεμένα εξαρτήματα (σωληνώσεις, σύνδεσμοι) ή να υποδηλώσουν σοβαρά δομικά προβλήματα.

Γραφική απεικόνιση (από το Παράρτημα Δ)

Θεωρήστε μια σταθερή ταχύτητα 4,5 mm/s σε διάφορες ταχύτητες κίνησης:

Παρατήρηση: Καθώς η ταχύτητα μειώνεται, η μετατόπιση αυξάνεται δραματικά. Μια μετατόπιση 358 μm στις 120 σ.α.λ. θα μπορούσε να υπερφορτώσει τους συνδέσμους ή να προκαλέσει διάσπαση της μεμβράνης λαδιού στα ρουλεμάν περιστροφής, παρόλο που η ταχύτητα είναι "αποδεκτή"."

Το Σχήμα Δ.1 απεικονίζει μια απλή μαθηματική σχέση μεταξύ σταθερής ταχύτητας και μεταβλητής μετατόπισης σε διαφορετικές συχνότητες περιστροφής. Ταυτόχρονα, όμως, δείχνει πώς η χρήση του κριτηρίου σταθερής ταχύτητας μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση της μετατόπισης του βάθρου του ρουλεμάν με τη μείωση της συχνότητας περιστροφής. Αν και οι δυναμικές δυνάμεις που ασκούνται στο ρουλεμάν παραμένουν εντός αποδεκτών ορίων, οι σημαντικές μετατοπίσεις του περιβλήματος του ρουλεμάν μπορεί να έχουν αρνητική επίδραση στα συνδεδεμένα στοιχεία της μηχανής, όπως οι σωληνώσεις λαδιού.

Διαμόρφωση Balanset-1A για μηχανήματα χαμηλής ταχύτητας

Κατά τη μέτρηση μηχανών ≤600 rpm:

• Ορίστε το κατώτερο όριο εύρους συχνότητας σε 2 Hz (όχι 10 Hz)
• Εμφάνιση και των δύο Ταχύτητα (mm/s) και Μετατόπιση (μm) μετρήσεις
• Συγκρίνετε και τις δύο παραμέτρους με τα όρια από το πρότυπο/διαδικασία σας (εισάγετέ τα στην αριθμομηχανή)
• Εάν μετρηθεί μόνο η ταχύτητα και περάσει, αλλά η μετατόπιση είναι άγνωστη, η αξιολόγηση είναι ατελής
• Βεβαιωθείτε ότι ο μετατροπέας έχει γραμμική απόκριση έως και 2 Hz (ελέγξτε το πιστοποιητικό βαθμονόμησης)

12. Μεταβατική λειτουργία: Επιτάχυνση, Επιβράδυνση με νεκρά και Υπερβολική ταχύτητα

Τα όρια ζώνης στα Παραρτήματα Α και Β ισχύουν για λειτουργία σε σταθερή κατάσταση σε ονομαστική ταχύτητα και φορτίο. Κατά τη διάρκεια μεταβατικών συνθηκών (εκκίνηση, διακοπή λειτουργίας, αλλαγές ταχύτητας), αναμένεται υψηλότερος κραδασμός, ειδικά κατά τη διέλευση από κρίσιμες ταχύτητες (συντονισμοί).

Πίνακας 1 — Συνιστώμενα όρια κατά τη διάρκεια μεταβατικών φαινομένων

Σημείωση για ταχύτητα <20%: Σε πολύ χαμηλές ταχύτητες, τα κριτήρια ταχύτητας ενδέχεται να μην ισχύουν (βλ. Παράρτημα Δ). Η μετατόπιση καθίσταται κρίσιμη.

Πρακτική Ερμηνεία

• Ένα μηχάνημα μπορεί να υπερβεί για λίγο τα όρια σταθερής κατάστασης κατά την επιτάχυνση/επιβράδυνση.
• Η δόνηση του άξονα επιτρέπεται να φτάσει το 1,5 × το όριο C/D (μέχρι την ταχύτητα 90%) για να επιτρέψει τη διέλευση από κρίσιμες ταχύτητες
• Εάν η δόνηση παραμένει υψηλή μετά την επίτευξη της ταχύτητας λειτουργίας, αυτό υποδηλώνει επίμονο σφάλμα, όχι ένας παροδικός συντονισμός

Ανάλυση Καταρρεύσης Balanset-1A

Το Balanset-1A περιλαμβάνει μια λειτουργία χάρτη "RunDown" (πειραματική) που καταγράφει το πλάτος των κραδασμών σε σχέση με τις στροφές ανά λεπτό κατά την επιβράδυνση με ταχύτητα αδράνειας:

• Προσδιορίζει κρίσιμες ταχύτητες: Οι αιχμηρές κορυφές σε πλάτος υποδεικνύουν συντονισμούς
• Επαληθεύει την ταχεία διέλευση: Οι στενές κορυφές επιβεβαιώνουν ότι το μηχάνημα περνάει γρήγορα (καλό)
• Εντοπίζει σφάλματα που εξαρτώνται από την ταχύτητα: Η συνεχής αύξηση του πλάτους με την ταχύτητα υποδηλώνει αεροδυναμικά ή διεργασιακά προβλήματα

Αυτά τα δεδομένα είναι ανεκτίμητα για τη διάκριση των παροδικών αιχμών (αποδεκτές σύμφωνα με τον Πίνακα 1) από τις υπερβολικές δονήσεις σταθερής κατάστασης (μη αποδεκτές).

13. Πρακτική Ροή Εργασίας για τη Συμμόρφωση με το ISO 20816-3

14. Προχωρημένο Θέμα: Θεωρία Εξισορρόπησης Συντελεστών Επιρροής

Όταν σε ένα μηχάνημα διαγνωστεί ανισορροπία (υψηλή δόνηση 1×, σταθερή φάση), το Balanset-1A χρησιμοποιεί το Μέθοδος Συντελεστή Επιρροής για τον ακριβή υπολογισμό των διορθωτικών βαρών.

Μαθηματική Βάση

Η απόκριση δόνησης του ρότορα μοντελοποιείται ως γραμμικό σύστημα όπου η προσθήκη μάζας αλλάζει το διάνυσμα δόνησης:

Διαδικασία εξισορρόπησης τριών στροφών (μονό επίπεδο)

1. Αρχική εκτέλεση (Εκτέλεση 0):
   • Μέτρηση κραδασμών: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
   • Διάνυσμα: V₀ = 6,2∠45°
2. Δοκιμαστικό τρέξιμο με βάρη (Τρέξιμο 1):
   • Προσθήκη δοκιμαστικής μάζας: M_δοκιμή = 20 g υπό γωνία θ_δοκιμή = 0°
   • Μέτρηση κραδασμών: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
   • Διάνυσμα: V₁ = 4,1∠110°
3. Υπολογισμός συντελεστή επιρροής:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (αφαίρεση διανύσματος)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • Το α μας λέει "πόσο αλλάζει η δόνηση ανά γραμμάριο προστιθέμενης μάζας"."
4. Υπολογισμός διόρθωσης:
   • M_corr = −V₀ / α
   • Αποτέλεσμα: Μ_corr = 28,5 g υπό γωνία θ_corr = 215°
5. Εφαρμόστε τη διόρθωση και επαληθεύστε:
   • Αφαίρεση δοκιμαστικού βάρους
   • Προσθέστε 28,5 g στις 215° (μετρημένα από ένα σημάδι αναφοράς στον ρότορα)
   • Μέτρηση τελικής δόνησης: A_{τελικός} = 1,1 mm/s (στόχος: <1,4 mm/s για τη Ζώνη Α)

Γιατί αυτό λειτουργεί

Η ανισορροπία δημιουργεί μια φυγόκεντρο δύναμη F = m × e × ω², όπου m είναι η μη ισορροπημένη μάζα, e είναι η εκκεντρότητά της και ω είναι η γωνιακή ταχύτητα. Αυτή η δύναμη δημιουργεί δόνηση. Προσθέτοντας μια με ακρίβεια υπολογισμένη μάζα σε μια συγκεκριμένη γωνία, δημιουργούμε μια ίσο και αντίθετο φυγόκεντρος δύναμη, εξαλείφοντας την αρχική ανισορροπία. Το λογισμικό Balanset-1A εκτελεί αυτόματα τους σύνθετους διανυσματικούς υπολογισμούς, καθοδηγώντας τον τεχνικό σε όλη τη διαδικασία.

11. Αναφορά Φυσικής και Τύπων

Βασικές Αρχές Επεξεργασίας Σήματος

Σχέση μεταξύ μετατόπισης, ταχύτητας και επιτάχυνσης

Για ημιτονοειδής δόνηση στη συχνότητα f (Hz), οι σχέσεις μεταξύ μετατόπισης (d), ταχύτητας (v) και επιτάχυνσης (a) διέπονται από τον λογισμό:

Βασική πληροφορία: Η ταχύτητα είναι ανάλογη της συχνότητας × μετατόπισης. Η επιτάχυνση είναι ανάλογη της συχνότητας² × μετατόπισης. Αυτός είναι ο λόγος:

• Στο χαμηλές συχνότητες (< 10 Hz), η μετατόπιση είναι η κρίσιμη παράμετρος
• Στο μεσαίες συχνότητες (10–1000 Hz), η ταχύτητα συσχετίζεται καλά με την ενέργεια και είναι ανεξάρτητη από τη συχνότητα
• Στο υψηλές συχνότητες (> 1000 Hz), η επιτάχυνση γίνεται κυρίαρχη

RMS έναντι κορυφαίων τιμών

Το Μέση Τετραγωνική Ρίζα (RMS) Η τιμή αντιπροσωπεύει την ενεργό ενέργεια ενός σήματος. Για ένα καθαρό ημιτονοειδές κύμα:

Γιατί RMS; Το RMS συσχετίζεται άμεσα με το εξουσία και κόπωση, στρες επιβάλλεται στα εξαρτήματα του μηχανήματος. Ένα σήμα δόνησης με V_RMS = 4,5 mm/s παρέχει την ίδια μηχανική ενέργεια ανεξάρτητα από την πολυπλοκότητα της κυματομορφής.

Υπολογισμός RMS ευρυζωνικής σύνδεσης

Για ένα σύνθετο σήμα που περιέχει πολλαπλές συνιστώσες συχνότητας (όπως σε πραγματικές μηχανές):

Όπου κάθε V_RMS,i αντιπροσωπεύει το πλάτος RMS σε μια συγκεκριμένη συχνότητα (1×, 2×, 3×, κ.λπ.). Αυτή είναι η "Συνολική" τιμή που εμφανίζεται από τους αναλυτές κραδασμών και χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση ζώνης ISO 20816-3.

Αρχιτεκτονική επεξεργασίας σήματος Balanset-1A

Πρακτικό παράδειγμα: Διαγνωστική περιήγηση

Σενάριο: Μια φυγοκεντρική αντλία 75 kW που λειτουργεί στις 1480 rpm (24,67 Hz) σε άκαμπτη βάση από σκυρόδεμα.

Βήμα 1: Ταξινόμηση

• Ισχύς: 75 kW → Ομάδα 2 (15–300 kW)
• Θεμέλιο: Άκαμπτο (επαληθευμένο με δοκιμή κρούσης)
• Προσδιορίστε τα όρια A/B, B/C, C/D από το τυπικό σας αντίγραφο/προδιαγραφή και εισαγάγετέ τα στην αριθμομηχανή

Βήμα 2: Μέτρηση με το Balanset-1A

• Τοποθετήστε επιταχυνσιόμετρα σε περιβλήματα ρουλεμάν αντλίας (εξωτερικά και εσωτερικά)
• Είσοδος σε λειτουργία "Δονόμετρο" (F5)
• Ρύθμιση εύρους συχνότητας: 10–1000 Hz
• Καταγραφή συνολικής ταχύτητας RMS: 6,2 mm/s

Βήμα 3: Αξιολόγηση Ζώνης

Συγκρίνετε τη μετρούμενη τιμή (π.χ., 6,2 mm/s RMS) με τα όρια που εισαγάγατε: πάνω από C/D → ΖΩΝΗ Δ; μεταξύ B/C και C/D → ΖΩΝΗ Γ, κ.λπ.

Βήμα 4: Φασματική διάγνωση

Μετάβαση σε λειτουργία FFT. Το Spectrum εμφανίζει:

• 1× στοιχείο (24,67 Hz): 5,8 mm/s — Κυρίαρχο
• 2× συνιστώσα (49,34 Hz): 1,2 mm/s — Μικρό
• Άλλες συχνότητες: Αμελητέος

Διάγνωση: Υψηλή δόνηση 1× με σταθερή φάση → Ανισορροπία

Βήμα 5: Εξισορρόπηση με Balanset-1A

Είσοδος σε λειτουργία "Ισορροπία ενός επιπέδου":

• Αρχική εκτέλεση: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
• Βάρος δοκιμής: Προσθέστε 20 γραμμάρια στις 0° (αυθαίρετη γωνία)
• Δοκιμαστική εκτέλεση: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
• Το λογισμικό υπολογίζει: Διορθωτική μάζα = 28,5 γραμμάρια υπό γωνία = 215°
• Διόρθωση που εφαρμόστηκε: Αφαιρέστε το δοκιμαστικό βάρος, προσθέστε 28,5 g στους 215°
• Εκτέλεση επαλήθευσης: A_{τελικός} = 1,1 mm/s

Βήμα 6: Επαλήθευση συμμόρφωσης

1,1 mm/s < 1,4 mm/s (όριο A/B) → ΖΩΝΗ Α — Άριστη κατάσταση!

Η αντλία συμμορφώνεται πλέον με το πρότυπο ISO 20816-3 για απεριόριστη μακροπρόθεσμη λειτουργία. Δημιουργήστε αναφορά που τεκμηριώνει το πριν (6,2 mm/s, Ζώνη D) και το μετά (1,1 mm/s, Ζώνη A) με φασματικά διαγράμματα.

Γιατί η ταχύτητα είναι το κύριο κριτήριο

Η ταχύτητα δόνησης συσχετίζεται καλά με τη σοβαρότητα της δόνησης σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων επειδή:

• Η ταχύτητα σχετίζεται με ενέργεια μεταδίδεται στα θεμέλια και στον περιβάλλοντα χώρο
• Η ταχύτητα είναι σχετικά ανεξάρτητα από τη συχνότητα για τυπικό βιομηχανικό εξοπλισμό
• Σε πολύ χαμηλές συχνότητες (<10 Hz), η μετατόπιση γίνεται ο περιοριστικός παράγοντας
• Σε πολύ υψηλές συχνότητες (>1000 Hz), η επιτάχυνση καθίσταται σημαντική (ειδικά για τη διάγνωση ρουλεμάν)

Στατική Εκτροπή και Φυσική Συχνότητα

Για την εκτίμηση του κατά πόσον μια θεμελίωση είναι άκαμπτη ή εύκαμπτη:

Εκτίμηση κρίσιμης ταχύτητας

Πρώτη κρίσιμη ταχύτητα ενός απλού ρότορα:

15. Συνήθη λάθη και παγίδες στην εφαρμογή του ISO 20816-3

16. Ενσωμάτωση με ευρύτερη στρατηγική παρακολούθησης κατάστασης

Τα όρια κραδασμών ISO 20816-3 είναι απαραίτητο αλλά όχι επαρκές για πλήρη διαχείριση της υγείας των μηχανημάτων. Ενσωματώστε δεδομένα κραδασμών με:

• Ανάλυση λαδιού: Σωματίδια φθοράς, διάσπαση ιξώδους, μόλυνση
• Θερμογραφία: Θερμοκρασίες ρουλεμάν, θερμά σημεία περιέλιξης κινητήρα, θέρμανση που προκαλείται από κακή ευθυγράμμιση
• Υπέρηχος: Έγκαιρη ανίχνευση βλαβών λίπανσης ρουλεμάν, ηλεκτρικού τόξου
• Ανάλυση υπογραφής ρεύματος κινητήρα (MCSA): Ελαττώματα ράβδου ρότορα, εκκεντρότητα, μεταβολές φορτίου
• Παράμετροι διεργασίας: Ρυθμός ροής, πίεση, κατανάλωση ενέργειας — συσχετίζουν τις αιχμές των κραδασμών με τις διαταραχές της διεργασίας

Το Balanset-1A παρέχει το πυλώνας δόνησης αυτής της στρατηγικής. Χρησιμοποιήστε τις λειτουργίες αρχειοθέτησης και καταγραφής τάσεων για να δημιουργήσετε μια ιστορική βάση δεδομένων. Διασταυρώστε συμβάντα δόνησης με αρχεία συντήρησης, ημερομηνίες δειγματοληψίας λαδιού και αρχεία καταγραφής λειτουργίας.

17. Κανονιστικές και Συμβατικές Παραμέτρους

Δοκιμές Αποδοχής (Νέα Μηχανήματα)

Σημαντικό: τα όρια ζώνης αποτελούν συνήθως οδηγό για την αξιολόγηση της κατάστασης, ενώ κριτήρια αποδοχής για ένα νέο μηχάνημα ορίζονται από σύμβαση/προδιαγραφές και συμφωνούνται μεταξύ προμηθευτή και πελάτη.

Ρόλος Balanset-1A: Κατά τη διάρκεια των δοκιμών αποδοχής στο εργοστάσιο (FAT) ή των δοκιμών αποδοχής στο χώρο (SAT), το Balanset-1A επαληθεύει τα επίπεδα κραδασμών που δηλώνονται από τον προμηθευτή. Δημιουργεί τεκμηριωμένες αναφορές που δείχνουν τη συμμόρφωση με τα συμβατικά όρια.

Ασφάλιση και Αστική Ευθύνη

Σε ορισμένες δικαιοδοσίες, η λειτουργία μηχανημάτων σε Ζώνη Δ ενδέχεται να ακυρώσει την ασφαλιστική κάλυψη σε περίπτωση καταστροφικής βλάβης. Οι τεκμηριωμένες αξιολογήσεις ISO 20816-3 καταδεικνύουν την δέουσα επιμέλεια στη φροντίδα των μηχανημάτων.

18. Μελλοντικές Εξελίξεις: Επέκταση της Σειράς ISO 20816

Η σειρά ISO 20816 συνεχίζει να εξελίσσεται. Τα επερχόμενα μέρη και αναθεωρήσεις περιλαμβάνουν:

• ISO 20816-6: Παλινδρομικές μηχανές (αντικαθιστώντας το ISO 10816-6)
• ISO 20816-7: Ροτοδυναμικές αντλίες (αντικαθιστώντας το ISO 10816-7)
• ISO 20816-8: Συστήματα παλινδρομικών συμπιεστών (νέα)
• ISO 20816-21: Ανεμογεννήτριες (αντικαθιστώντας το ISO 10816-21)

Αυτά τα πρότυπα θα υιοθετήσουν παρόμοιες φιλοσοφίες ορίων ζώνης, αλλά με προσαρμογές ειδικές για κάθε μηχάνημα. Το Balanset-1A, με την ευέλικτη διαμόρφωσή του και το ευρύ φάσμα συχνότητας/πλάτους, θα παραμείνει συμβατό καθώς αυτά τα πρότυπα δημοσιεύονται.

19. Μελέτες Περιπτώσεων

Μελέτη περίπτωσης 1: Αποφυγή λανθασμένης διάγνωσης μέσω διπλής μέτρησης

Μηχανή: Ατμοστρόβιλος 5 MW, 3000 στροφές/λεπτό, ρουλεμάν περιστροφής

Κατάσταση: Δόνηση περιβλήματος ρουλεμάν = 3,0 mm/s (Ζώνη Β, αποδεκτή). Ωστόσο, οι χειριστές ανέφεραν ασυνήθιστο θόρυβο.

Ερευνα: Balanset-1A συνδεδεμένο σε υπάρχοντες αισθητήρες εγγύτητας. Δόνηση άξονα = 180 μm pp. Υπολογιζόμενο όριο B/C (Παράρτημα Β) = 164 μm. Άξονας σε Ζώνη Γ!

Βασική αιτία: Ασταθής στροβιλισμός λαδιού (στροβιλισμός λαδιού). Οι κραδασμοί του περιβλήματος ήταν χαμηλοί λόγω της έντονης κίνησης του άξονα απόσβεσης της μάζας του βάθρου. Αν βασιζόμασταν μόνο στις μετρήσεις του περιβλήματος, θα είχαμε παραβλέψει αυτήν την επικίνδυνη κατάσταση.

Δράση: Ρυθμισμένη πίεση τροφοδοσίας λαδιού ρουλεμάν, μειωμένο διάκενο με επανατοποθέτηση στεγανοποίησης. Οι κραδασμοί του άξονα μειώθηκαν στα 90 μm (Ζώνη Α).

Μελέτη περίπτωσης 2: Η εξισορρόπηση σώζει έναν κρίσιμο ανεμιστήρα

Μηχανή: Ανεμιστήρας επαγωγικού ρεύματος 200 kW, 980 rpm, εύκαμπτος σύνδεσμος

Αρχική συνθήκη: Δόνηση = 7,8 mm/s (Ζώνη D). Το εργοστάσιο εξετάζει το ενδεχόμενο έκτακτης διακοπής λειτουργίας και αντικατάστασης ρουλεμάν ($50.000, 3ήμερη διακοπή λειτουργίας).

Διάγνωση Balanset-1A: Το FFT δείχνει 1× = 7,5 mm/s, 2× = 0,8 mm/s. Σταθερή φάση. Ανισορροπία, χωρίς να φέρει ζημιές.

Εξισορρόπηση πεδίου: Η ζυγοστάθμιση δύο επιπέδων πραγματοποιήθηκε επί τόπου σε 4 ώρες. Τελική δόνηση = 1,6 mm/s (Ζώνη Α).

Αποτελέσματα: Αποφεύχθηκε η διακοπή λειτουργίας, εξοικονομήθηκαν $50.000. Βασική αιτία: διάβρωση των μπροστινών άκρων των λεπίδων από λειαντική σκόνη. Διορθώθηκε με ζυγοστάθμιση· προγραμματισμένη ανακαίνιση των λεπίδων στην επόμενη προγραμματισμένη διακοπή λειτουργίας.

20. Συμπέρασμα και βέλτιστες πρακτικές

Η μετάβαση σε ISO 20816-3:2022 αντιπροσωπεύει μια ωρίμανση στην ανάλυση κραδασμών, απαιτώντας μια προσέγγιση διπλής προοπτικής για την υγεία των μηχανημάτων, βασισμένη στη φυσική. Βασικά συμπεράσματα:

Το Σύστημα Balanset-1A Επιδεικνύει ισχυρή ευθυγράμμιση με τις απαιτήσεις του προτύπου ISO 20816-3. Οι τεχνικές προδιαγραφές του — εύρος συχνοτήτων, ακρίβεια, ευελιξία αισθητήρων και ροή εργασίας λογισμικού — επιτρέπουν στις ομάδες συντήρησης όχι μόνο να διαγιγνώσκουν τη μη συμμόρφωση αλλά και να τη διορθώνουν ενεργά μέσω ακριβούς εξισορρόπησης. Συνδυάζοντας την ανάλυση διαγνωστικού φάσματος με την ικανότητα διορθωτικής εξισορρόπησης, το Balanset-1A δίνει τη δυνατότητα στους μηχανικούς αξιοπιστίας να διατηρούν βιομηχανικά περιουσιακά στοιχεία εντός της Ζώνης Α/Β, εξασφαλίζοντας μακροζωία, ασφάλεια και αδιάλειπτη παραγωγή.

Πρότυπα Αναφοράς και Βιβλιογραφία

Κανονιστικές Αναφορές (Τμήμα 2 του ISO 20816-3)

Σχετικά πρότυπα στη σειρά ISO 20816

Συμπληρωματικά Πρότυπα

Ιστορικό Πλαίσιο (Αντικατασταθέντα Πρότυπα)

Το ISO 20816-3:2022 αντικαθιστά τα ακόλουθα πρότυπα:

• ISO 10816-3:2009 — Αξιολόγηση των κραδασμών της μηχανής με μετρήσεις σε μη περιστρεφόμενα μέρη — Μέρος 3: Βιομηχανικές μηχανές με ονομαστική ισχύ άνω των 15 kW και ονομαστικές ταχύτητες μεταξύ 120 r/min και 15.000 r/min
• ISO 7919-3:2009 — Μηχανικές δονήσεις — Αξιολόγηση των δονήσεων της μηχανής με μετρήσεις σε περιστρεφόμενους άξονες — Μέρος 3: Συνδεδεμένες βιομηχανικές μηχανές

Η ενσωμάτωση των κραδασμών του περιβλήματος (10816) και των κραδασμών του άξονα (7919) σε ένα ενιαίο πρότυπο εξαλείφει προηγούμενες ασάφειες και παρέχει ένα συνεκτικό πλαίσιο αξιολόγησης.

Παράρτημα DA (Πληροφοριακό) — Αντιστοιχία των Αναφερόμενων Διεθνών Προτύπων με τα Εθνικά και Διακρατικά Πρότυπα

Κατά την εφαρμογή αυτού του προτύπου, συνιστάται η χρήση αντίστοιχων εθνικών και διακρατικών προτύπων αντί των διεθνών προτύπων που αναφέρονται. Ο ακόλουθος πίνακας δείχνει τη σχέση μεταξύ των προτύπων ISO που αναφέρονται στην Ενότητα 2 και των εθνικών τους ισοδύναμων.

Σημείωση: Σε αυτόν τον πίνακα, χρησιμοποιείται η ακόλουθη συμβατική ονομασία βαθμού αντιστοιχίας:

• IDT — Πανομοιότυπα πρότυπα

Τα εθνικά πρότυπα ενδέχεται να έχουν διαφορετικές ημερομηνίες δημοσίευσης, αλλά διατηρούν την τεχνική ισοδυναμία με τα πρότυπα ISO στα οποία γίνεται αναφορά. Να συμβουλεύεστε πάντα τις πιο πρόσφατες εκδόσεις των εθνικών προτύπων για τις πιο πρόσφατες απαιτήσεις.

Βιβλιογραφία

Τα ακόλουθα έγγραφα αναφέρονται στο πρότυπο ISO 20816-3 για ενημερωτικούς σκοπούς:

Ιστορική σημείωση: Η αναφορά [16] (Rathbone, 1939) αντιπροσωπεύει την πρωτοποριακή εργασία που έθεσε τα θεμέλια για τη χρήση της ταχύτητας ως κύριου κριτηρίου ταλάντωσης.