ISO 10816-3: Tööstusmasinate vibratsioonipiirid
Praktiline standard, mis sätestab konkreetsed RMS-kiiruse piirväärtused ja hindamisvööndid pumpade, mootorite, ventilaatorite, kompressorite ja muude tööstuslike masinate puhul, mille nimivõimsus on 15 kW ja rohkem.
Kiirviited: Vibratsiooni raskusastme piirväärtused
Mõõtke laagrikorpuse lairiba RMS-kiirust (mm/s). Klassifitseerige oma masin, seejärel leidke oma tsoon allpool.
Hindamiskriteeriumid - RMS-kiirus (mm/s)
ISO 10816-3 tööstuslike masinate tsoonide piirväärtused
| Masinagrupp | Tsoon A / B | Tsoon B / C | Tsoon C / D |
|---|---|---|---|
| 1. rühm Suur, jäik vundament, >300 kW | 0.71 | 1.8 | 4.5 |
| Rühm 2 ★ Keskmine, jäik vundament, 15-300 kW | 1.12 | 2.8 | 7.1 |
| 3. rühm Suur, paindlik vundament, >300 kW | 1.8 | 4.5 | 11.2 |
| 4. rühm Keskmine, paindlik vundament, 15-300 kW | 2.8 | 7.1 | 18.0 |
Hiljuti kasutusele võetud masinad. Tüüpilised uued või hiljuti remonditud seadmed, mis on suurepärases seisukorras.
Aktsepteeritav piiranguteta pikaajaliseks kasutamiseks. Enamik hästi hooldatud masinaid töötab siin.
Ei sobi pidevaks tööks. Uurige algpõhjust ja kavandage parandushooldus.
Kahju oht. Rikke vältimiseks on vajalik viivitamatu väljalülitamine ja parandusmeetmed.
Imperial ühikud - RMS kiirus (in/s)
Ekvivalentväärtused piirkondade jaoks, mis kasutavad briti mõõtesüsteemi (1 mm/s ≈ 0,03937 in/s).
| Masinagrupp | Tsoon A / B | Tsoon B / C | Tsoon C / D |
|---|---|---|---|
| 1. rühm | 0.028 | 0.071 | 0.177 |
| Rühm 2 ★ | 0.044 | 0.110 | 0.280 |
| 3. rühm | 0.071 | 0.177 | 0.441 |
| 4. rühm | 0.110 | 0.280 | 0.709 |
⚡ Vibratsioonitsooni kalkulaator
Sisestage oma masina parameetrid ja mõõdetud vibratsioon, et määrata koheselt ISO 10816-3 tsoon.
Vööndi piiride visuaalne võrdlus
Iga tsooni proportsionaalne laius näitab, kuidas piirid laienevad paindlikult paigaldatud ja suuremate masinate puhul.
Mis on ISO 10816-3?
ISO 10816-3 on üks enim viidatud tööstusvibratsiooni standardeid maailmas. Rahvusvahelise Standardiorganisatsiooni poolt avaldatud standardis on sätestatud konkreetsed numbrilised piirnormid tavaliste pöörlevate tööstuslike masinate vibratsiooni tugevusele. See on otsene, praktiline rakendus üldisele raamistikule, mis on kehtestatud dokumendis ISO 10816-1: kui 1. osa selgitab üldpõhimõtteid, kuidas mõõta ja hinnata masina vibratsiooni, siis 3. osa annab teile tegelikud arvud - RMS-kiiruse väärtused millimeetrites/s -, mis määravad, kas masina vibratsioon on vastuvõetav või ohtlik.
Standard jagab vibratsiooni raskusastme neljaks hindamisvööndiks (A-D) nelja erineva masinarühma jaoks, mis põhinevad võimsusel ja vundamenditüübil. See lihtne maatriks annab hooldusinseneridele, tehase operaatoritele ja seisundi jälgimise tehnikutele selge, rahvusvaheliselt kokkulepitud raamistiku, mille alusel saab teha otsuseid seadmete seisundi kohta.
ISO 10816-3 on ametlikult asendatud ISO 20816-3-ga (avaldatud 2022. aastal), mis ajakohastab mõõtmismetoodikat ja lisab võllivibratsiooni kriteeriumid. Siiski on põhitsoonide piirväärtused endiselt väga asjakohased ning valdav enamik tööstuslikke seiresüsteeme, tehase protseduure ja hooldusprogramme kogu maailmas viitavad jätkuvalt ISO 10816-3 piirväärtustele. Üleminekuperioodil võib mõlemat standardit kasutada paralleelselt.
Ulatus ja kohaldatavus
ISO 10816-3 kehtib paljude tööstuslike pöörlevate masinate kohta. Enne tsooni piirväärtuste kohaldamist on oluline mõista, kas teie seadmed kuuluvad selle standardi kohaldamisalasse.
Kaetud masinad
Standard on ette nähtud kõige tavalisemat tüüpi tööstuslikele pöörlevatele seadmetele, mis töötavad tavapärastes püsitingimustes. Siia kuuluvad tsentrifugaalpumbad, elektrimootorid ja -generaatorid (nii induktsioon- kui ka sünkroonvoolumootorid), puhurid ja ventilaatorid (tsentrifugaal- ja aksiaalpumbad), tsentrifugaalkompressorid ning masinatesse integreeritud käigukastid. Masinate väljundvõimsus (või nimivõimsus) peab olema üle 15 kW ja need peavad töötama pöörlemiskiirusel 120 kuni 15 000 pööret minutis. Mõõtmisi tehakse ainult masina mittepöörlevatel osadel, täpsemalt laagrikorpustel, laagripindadel või konstruktsiooniosadel, mis reageerivad otseselt laagrite kaudu ülekantavatele dünaamilistele jõududele.
Välja arvatud masinad
Mitmed masinakategooriad jäävad väljapoole ISO 10816-3 reguleerimisala ja neid reguleerivad omaette standardid. Kolbmootorid, nagu diiselmootorid ja kolbmootorkompressorid, kuuluvad ISO 10816-6 alla. Tööpinkide ja nende ainulaadsete vibratsiooniomadustega masinate suhtes kohaldatakse standardit ISO 10816-8. Elektrijaamade hüdraulikasüsteemid ja pumbad vastavad standardile ISO 10816-5. Üle 50 MW võimsusega auruturbiinid ja üle 3 MW võimsusega gaasiturbiinid vastavad ISO 10816-2 standardile. Ühe silindriga masinad ja masinad, mille pöörlevad massid ei ole jäigalt rootori külge kinnitatud, on samuti välja jäetud.
Võimsusvahemik
Kehtib masinatele, mille nimivõimsus on üle 15 kW. Alla selle künnise jäävatel seadmetel on tavaliselt teistsugused vibratsiooniomadused ja neid hinnatakse tootja spetsifikatsioonide või muude kriteeriumide alusel.
Kiirusvahemik
Kehtib töökiirusele 120 kuni 15 000 pööret minutis. See hõlmab valdavat osa tööstuslikest pöörlevatest seadmetest, alates aeglastest hammasajamiga masinatest kuni kiirete turbomasinateni.
Mõõtmise asukoht
Kõik mõõtmised tuleb teha mittepöörlevatel osadel: laagrikorpustel, pjedestaalidel või konstruktsiooniosadel, mis reageerivad otseselt rootori dünaamilistele jõududele.
Mõõteparameeter
Lairibaühendus RMS-kiirus mm/s on peamine hindamisparameeter. See üks number näitab üldist vibratsiooni tugevust laias sagedusvahemikus (tavaliselt 10-1000 Hz).
Masina klassifikatsioon: Neli rühma
Masina õige klassifitseerimine on kõige kriitilisem samm ISO 10816-3 kohaldamisel. Standard jagab tööstuslikud masinad nelja rühma, mis põhinevad kahel põhiteguril: võimsus ja vundamendi tüüp. Vale rühma kohaldamine võib põhjustada kas valehäireid (hinnates paindlikult paigaldatud masinat jäigalt paigaldatud piirväärtuste suhtes) või jätta puudused tähelepanuta (kohaldades jäigalt paigaldatud masinale leebemaid piirväärtusi, kui eeldatavalt ja saavutatavalt on madalam vibratsioon).
| Grupp | Võimsus | Sihtasutus | Tüüpilised masinad | Peamine omadus |
|---|---|---|---|---|
| 1 | > 300 kW | Jäik | Suured pumbad, kompressorid, generaatorid betoonist alusplatvormidel | Ranged piirid - massiivsed rootorid, täppislaagrid, rasked vundamendid neelavad vibratsiooni |
| 2 ★ | 15-300 kW | Jäik | Standardmootorid, keskmised pumbad, ventilaatorid, puhurid betoon- või terasalusel | Kõige tavalisem rühm - hõlmab enamikku seadmetest. |
| 3 | > 300 kW | Paindlik | suured masinad vedruisolaatoritel, kummist alustel või kõrgendatud platvormidel | Laiemad piirid - paindlikud kinnitused võimaldavad suuremat masina vibratsiooni, kaitstes samal ajal konstruktsiooni |
| 4 | 15-300 kW | Paindlik | Keskmise suurusega masinad vedru- või kummist alustel, torupumbad | Kõige leebemad piirangud - mõõduka suuruse ja paindliku paigalduse kombinatsioon. |
Kuidas määrata sihtasutuse tüüpi
Jäikade ja paindlike vundamentide eristamine on kriitiline ja võib praktikas mõnikord olla mitmetähenduslik. Jäik vundament on selline, mille puhul masina ja vundamendi süsteemi omane sagedus on oluliselt suurem kui peamine ergutussagedus (tavaliselt masina käigukiirus). Praktikas tähendab see tavaliselt seda, et masin on polditud otse raske betoonist alusplaadi, paksu terasest alusplaadi või konstruktsioonipõranda külge ilma isolatsioonielementideta. Vundamendi mass peaks olema vähemalt 3-5 korda suurem kui masina mass, et seda saaks pidada tõeliselt jäigaks.
Paindlik vundament on selline, mis sisaldab tahtlikke vibratsiooni isoleerivaid elemente - vedruisolaatorid, kummipadjad, korgikihid või vedrudega seotud inertsplokid - või kus masin on paigaldatud kõrgendatud konstruktsioonile (näiteks vahekorrusele või torusillale), millel on oma märkimisväärne paindlikkus. Peamine test on see, kas vundament liigub või resoneerib märgatavalt, kui masin töötab. Kui põrandal või masinat ümbritseval konstruktsioonil on tunda vibratsiooni, käitub vundament tõenäoliselt paindlikult.
Kui te ei ole kindel, kas vundament on jäik või paindlik, aitab vibratsiooni mõõtmine nii masina laagrikorpuse kui ka vundamendi pinnal. Kui vundamendi vibratsioon on suurem kui 50% laagrikorpuse vibratsioonist töökiirusel, on vundament tõenäoliselt paindlik ja tuleks kasutada 3. või 4. rühma piirväärtusi.
Juhised praktilise rakendamise kohta
ISO 10816-3 eristab kahte põhimõtteliselt erinevat kasutusjuhtumit: uute või remonditud masinate seisundi hindamine (vastuvõtukatsetused) ja juba kasutusel olevate masinate jälgimine (tööseisundi jälgimine). Mõlemal kasutusjuhul on oma metoodika ja kriteeriumid.
Uute/remonditud seadmete vastuvõtukatsetused
Uue masina kasutuselevõtmisel, masina vastuvõtmisel pärast paigaldamist või masina tagasivõtmisel pärast kapitaalremonti peaks vibratsioonitase ideaalis olema tsoonis A. Tsooni B loetakse vastuvõetavaks äsja kasutusele võetud seadmete puhul, kuid kui täiesti uue masina näitajad on tsoonis B, võib see viidata paigaldusprobleemile (valesti paigutatud, pehme jalg, torustiku pinge), mida tasub uurida, enne kui see põhjustab laagrite enneaegset kulumist. Iga uut masinat, millel on C- või D-tsooni vibratsioon, ei tohiks vastu võtta enne, kui probleem on leitud ja parandatud. Vastuvõtukriteeriumid tuleks dokumenteerida ostu- või kapitaalremondilepingus, viidates selgesõnaliselt ISO 10816-3 rühma- ja tsooninõuetele.
Kasutusel olevate seadmete operatiivseire
Juba kasutuses olevate masinate puhul näeb standard ette kaks üksteist täiendavat hindamismeetodit. Absoluutse vibratsiooni hindamisel võrreldakse praegust lairiba RMS-kiirust masinarühma tsoonipiiridega. Kui näit on A- või B-tsoonis, on masin vastuvõetav. Tsoon C tähendab, et masin võib töötada piiratud aja jooksul, kuni kavandatakse parandushooldust. Tsoon D nõuab katastroofiliste kahjustuste vältimiseks kohest väljalülitamist.
Sama oluline on trendipõhine hindamine. Vibratsiooni järsk suurenemine - isegi kui näit jääb tsooni B sisse - on oluline muutus, mis nõuab uurimist. Masin, mis on aastaid töötanud kiirusega 1,0 mm/s ja mis järsku tõuseb kiirusega 2,2 mm/s, kuulub endiselt 2. rühma B-tsooni, kuid 1,2 mm/s muutus kujutab endast arenevat riket, mis jätkab süvenemist. Standard soovitab kehtestada iga masina jaoks lähtejooned ja jälgida muutusi aja jooksul, mitte ainult kontrollida absoluutseid piirväärtusi.
Mõõtmismenetlused
Standardis on sätestatud, et vibratsioonimõõtmisi tuleb teha igas juurdepääsetavas laagri asukohas kolmes ortogonaalses suunas: horisontaalselt (risti võlli teljega), vertikaalselt ja aksiaalselt (paralleelselt võlli teljega). Masina üldiseks hindamiseks kasutatakse mis tahes laagri suurim näit, mis on saadud mis tahes suunas. Selline "halvimal juhul" põhinev lähenemisviis tagab, et ei jäeta tähelepanuta suundvibratsioonimustreid (nt paigutusvead, mis avalduvad peamiselt telgsuunas).
| Suund | Lühend | Avastatud üldised defektid |
|---|---|---|
| Horisontaalne (risti võlliga) | H | Tasakaalustamatus, lõtvus, laagrite kulumine |
| Vertikaalne | V | Tasakaalustamatus, struktuuriline resonants |
| Aksiaalne (paralleelselt võlliga) | A | Vääras paigutus, painutatud võll, tõukelaagri vead |
ISO 10816-3 on lairibaühenduse sõelumisvahend. See ütleb teile et probleem on olemas (paigutades masina tsooni C või D), kuid see ei ütle teile, et mida probleem on järgmine. Konkreetse vea diagnoosimiseks - olgu see siis tasakaalustamatus, valesuunalisus, laagrikahjustus või midagi muud - on vaja sagedusspektri analüüs kasutades vibratsiooni analüsaatorit või kaasaskantavat tasakaalustussüsteemi.
Praktilised näited
Samm-sammuline hindamine, kasutades ISO 10816-3 tsoonikriteeriume.
Masin: 75 kW elektrimootoriga ajendatud tsentrifugaalpump
Sihtasutus: Poltidega kinnitatud betoonalusele (jäik vundament)
Klassifikatsioon: Rühm 2 (15-300 kW, jäik vundament)
Mõõdetud vibratsioon: 3,5 mm/s RMS pumba ajamipoolses laagris, horisontaalsuunas
Rühma 2 piirid: A/B = 1,12 mm/s - B/C = 2,8 mm/s - C/D = 7,1 mm/s
3,5 mm/s jääb B/C piiri (2,8) ja C/D piiri (7,1) vahele. See masin ei sobi pidevaks pikaajaliseks tööks. Planeerige vibratsiooni analüüs, et teha kindlaks selle algpõhjus - tavalised vead sellel tasemel on tasakaalustamatus, valesuunamine või varajane laagri kahjustus.
Masin: Tsentrifugaalventilaator, 500 kW mootor, 1480 RPM
Sihtasutus: Teraskarkass vedruisolaatoritel (paindlik vundament)
Klassifikatsioon: Rühm 3 (>300 kW, paindlik vundament)
Mõõdetud vibratsioon: 2,0 mm/s RMS (kõrgeim näit, aksiaalselt ajamipoolses laagris)
Rühma 3 piirid: A/B = 1,8 mm/s - B/C = 4,5 mm/s - C/D = 11,2 mm/s
2,0 mm/s ületab lihtsalt A/B piiri (1,8). Äsja kasutusele võetud masina puhul on see vastuvõetav, kuid mitte ideaalne. Väike ületamine viitab sellele, et tuleb uurida joondamist või tasakaalustamist - kiire trimmi tasakaalustamine võib viia masina A-tsooni ja pikendada oluliselt laagri kasutusiga.
Masin: Elektrimootor, 45 kW, mis ajab väikest puhurit.
Sihtasutus: Kummist vibratsioonivastased kinnitused (paindlik alus)
Klassifikatsioon: Rühm 4 (15-300 kW, paindlik vundament)
Baasvibratsioon: 3,0 mm/s RMS (kehtestatud 6 kuud tagasi)
Praegune vibratsioon: 6,8 mm/s RMS
Rühma 4 piirid: A/B = 2,8 mm/s - B/C = 7,1 mm/s - C/D = 18,0 mm/s
Kuigi 6,8 mm/s kuulub tehniliselt endiselt 4. rühma B-tsooni, on vibratsioon 3,0 mm/s algtasemega võrreldes rohkem kui kahekordistunud. Selline muutuse suurus - isegi samas tsoonis - viitab arenevale veale ja nõuab viivitamatut uurimist spektraalanalüüsi abil. Ärge oodake, kuni näit ületab tsooni C.
Põhimõisted ja parimad tavad
Kättesaadavad piirid
ISO 10816-3 tõlgib 1. osa teoreetilise raamistiku konkreetseteks positiivsete/tagasilangevate numbriteks. Need väärtused on aluseks häirekünniste määramisel veebipõhistes seiresüsteemides ning vastuvõtukriteeriumide kirjutamisel hankelepingutesse ja kapitaalremondi spetsifikatsioonidesse.
Sihtasutuse küsimused
Vibratsioonitase, mis on täiesti vastuvõetav suure, paindlikult paigaldatud ventilaatori (3. rühm) puhul, võib anda märku keskmise suurusega, jäigalt paigaldatud mootori (2. rühm) peatsest rikkest. Kõige tavalisem viga selle standardi kohaldamisel on vundamenditüübi valesti klassifitseerimine.
Trend üle künnise
Kogenud praktikud teavad, et suundumus on sageli olulisem kui absoluutne väärtus. Masina, mis töötab stabiilselt 2,5 mm/s, on vähem tähtis kui masin, mis on kahe nädalaga hüpanud 1,0 mm/s-lt 2,5 mm/s-ni - isegi kui mõlemad näitavad täna sama arvu.
Sõelumine, mitte diagnoosimine
See standard on lairibaühenduse sõelumisvahend. Sellega määratakse kindlaks et probleem on olemas, kuid mitte mida probleem on järgmine. Põhiotsuse diagnoosimiseks kasutage spektraalanalüüs, ajaline lainekuju analüüs ja faasimõõtmised vibratsioonianalüsaatoriga.
Seiresüsteemide häiretasemete seadistamine
Pideva või perioodilise vibratsiooni seiresüsteemi häiretasemete konfigureerimisel pakuvad ISO 10816-3 tsoonipiirid loomulikku raamistikku. Üldine tööstuslik tava on seadistada häire "Alert" (või "Warning") tsooni B/C piirile ja häire "Danger" (või "Trip") tsooni C/D piirile. Mõned praktikud seavad madalama "Caution" taseme tsooni A/B piirile, et tähistada varajasi muutusi. Masinate puhul, millel on kehtestatud baaspiirid, võimaldavad täiendavad muutustel põhinevad häired (nt "häire, kui vibratsioon suureneb rohkem kui 25% võrra võrreldes baaspiiriga") avastada tekkivaid rikkeid varem kui ainult absoluutse lävendi häireid.
Seos teiste standarditega
ISO 10816-3 on osa ulatuslikust vibratsiooni hindamise standardite perekonnast. ISO 10816-1 sätestab üldised põhimõtted. ISO 10816-7 käsitleb konkreetselt rotodünaamilisi pumpasid. ISO 7919 käsitleb pigem võllivibratsiooni (mõõdetuna pöörlevatel osadel lähedussondide abil) kui laagrikorpuse vibratsiooni ja seda kasutatakse peamiselt vedeliku-kile laagritega masinate, näiteks turbiinide puhul. Järgnevas standardis ISO 20816-3 (2022) ühtlustatakse standardis 10816 esitatud korpuse vibratsiooni lähenemisviis ja standardis 7919 esitatud võllivibratsiooni lähenemisviis ühtseks raamistikuks. Mõistmine, kuhu ISO 10816-3 selles perekonnas sobib, on oluline iga konkreetse masina ja mõõtmistüübi jaoks õige standardi valimiseks.
Korduma kippuvad küsimused
Tüüpilise keskmise suurusega pumba (15-300 kW) puhul, mis asub jäigal vundamendil (2. rühm), on vibratsioon kuni 1,12 mm/s RMS väga hea (A tsoon), kuni 2,8 mm/s on pikaajalise töö puhul vastuvõetav (B tsoon), kuni 7,1 mm/s nõuab uurimist ja parandavat hooldust (C tsoon) ja üle 7,1 mm/s tähendab, et on soovitatav viivitamatult sulgeda (D tsoon). Paindlikel alustel olevate pumpade puhul tuleb kasutada 4. rühma piirväärtusi, mis on leebemad.
Jäik vundament (betoonist alusplaat, konstruktsiooniterasest alus) edastab vibratsiooni otse ümbritsevale konstruktsioonile ja nõuab madalamaid vibratsioonipiiranguid. Paindlik vundament (vedruisolaatorid, kummist alused, elastomeersed alused) võimaldab suuremat vibratsiooni masina juures, sest see isoleerib vibratsiooni konstruktsioonist. Standard lubab paindlikult paigaldatud masinate puhul kõrgemaid vibratsioonipiiranguid, sest isolatsioon takistab vibratsiooni kahjustamist ümbritsevatele seadmetele ja konstruktsioonidele.
Jah, ISO 10816-3 on ametlikult asendatud ISO 20816-3-ga (avaldatud 2022. aastal). Kuid põhitsoonide piirväärtused on endiselt väga asjakohased ja need on endiselt tööstusstandard, mida kasutatakse tuhandetes käitistes kogu maailmas. Paljudes olemasolevates seiresüsteemides, lepingulistes spetsifikatsioonides ja hooldusprogrammides viidatakse jätkuvalt ISO 10816-3 piirväärtustele. Üleminek standardile ISO 20816-3 toimub järk-järgult ja selle aja jooksul võib kasutada mõlemat standardit.
ISO 10816-3 ei kehti ametlikult alla 15 kW võimsusega masinate kohta. Praktikas kasutavad paljud tehnikud siiski grupi 2 piirväärtusi väiksemate seadmete puhul ligikaudse suunisena. Kriitiliste väikeste masinate puhul on parem kehtestada pärast paigaldamist ja kasutuselevõtmist vibratsiooni baastase ja seejärel jälgida muutusi võrreldes selle baastasemega, mitte kohaldada selle standardi absoluutseid piirväärtusi.
