ISO 20816-3 täielik juhend: Põhjalik tehniline analüüs

Sissejuhatus

See standard kehtestab juhised tööstusseadmete vibratsiooniseisundi hindamiseks, mis põhinevad järgmiste näitajate mõõtmisel:

1. Vibratsioon laagritel, laagrijalgadel ja laagrikorpustel kohas, kuhu seadmed paigaldatakse;
2. Võllide radiaalne vibratsioon masinakomplektidest.

Tööstusseadmetega töötamise kogemusel põhinev, Kaks vibratsiooniseisundi hindamise kriteeriumi on kehtestatud:

• I kriteerium: Jälgitava lairiba vibratsiooniparameetri absoluutväärtus
• II kriteerium: Selle väärtuse muutus (võrreldes algtasemega)

Vibratsioonistandardite areng: ISO 10816 ja ISO 7919 lähenemine

Vibratsiooni standardiseerimise ajalugu kujutab endast järkjärgulist liikumist killustatud, komponendipõhistest suunistest tervikliku masina hindamise poole. Ajalooliselt oli masinate hindamine kaheharuline:

• ISO 10816 seeria: Keskendunud mittepöörlevate osade (laagrikorpused, alused) mõõtmisele kiirendusmõõturite või kiirusandurite abil
• ISO 7919 seeria: Pöörlevate võllide vibratsiooni käsitlemine laagrite suhtes, kasutades peamiselt kontaktivabu pöörisvoolusonde

See eraldatus viis sageli selleni, et diagnostiline ebaselgus. Masinal võib esineda vastuvõetav korpuse vibratsioon (tsoon A vastavalt standardile ISO 10816), samal ajal kui sellel võib esineda ohtlik võlli väljaviskumine või ebastabiilsus (tsoon C/D vastavalt standardile ISO 7919), eriti raskete korpuste või kilelaagrite puhul, kus vibratsioonienergia ülekanne on nõrgenenud.

1. jagu – Reguleerimisala

See standard kehtestab üldised nõuded vibratsiooniseisundi hindamiseks. tööstusseadmed (edaspidi "masinad") võimsusega üle 15 kW ja pöörlemiskiirusega 120 kuni 30 000 p/min, mis põhineb vibratsiooni mõõtmistel mittepöörlevad osad ja edasi pöörlevad võllid masina tavapäraste töötingimuste korral selle paigalduskohas.

Hindamine toimub jälgitava vibratsiooniparameetri ja ... põhjal. muudatused selle parameetri puhul masina statsionaarses töös. Seisundi hindamise kriteeriumide arvväärtused kajastavad seda tüüpi masinate töökogemust; need ei pruugi aga olla rakendatavad konkreetsetel juhtudel, mis on seotud antud masina konkreetsete töötingimuste ja konstruktsiooniga.

See standard kehtib järgmiste kohta:

1. Auruturbiinid ja generaatorid võimsusega kuni 40 MW (vt märkused 1 ja 2)
2. Auruturbiinid ja generaatorid mille väljundvõimsus on üle 40 MW ja pöörlemiskiirused peale 1500, 1800, 3000 ja 3600 p/min (vt märkus 1)
3. Pöördkompressorid (tsentrifugaalne, aksiaalne)
4. Tööstuslikud gaasiturbiinid võimsusega kuni 3 MW (vt märkus 2)
5. Turboventilaatormootorid
6. Igat tüüpi elektrimootorid painduva võlliühendusega. (Kui mootori rootor on jäigalt ühendatud masinaga, mida käsitleb mõni muu ISO 20816 seeria standard, võib mootori vibratsiooni hinnata kas selle standardi või käesoleva standardi kohaselt.)
7. Valtsimispingid ja valtsimispingid
8. Konveierid
9. Muutuva kiirusega sidurid
10. Ventilaatorid ja puhurid (vt märkus 3)

See standard EI kehti:

11. Auruturbiinid, gaasiturbiinid ja generaatorid võimsusega üle 40 MW ja kiirustega 1500, 1800, 3000 ja 3600 p/min → kasutamine ISO 20816-2
12. Gaasiturbiinid võimsusega üle 3 MW → kasutamine ISO 20816-4
13. Masinakomplektid hüdroelektrijaamades ja pump-akumulatsioonijaamades → kasutamine ISO 20816-5
14. Kolbmasinad ja kolbmasinatega jäigalt ühendatud masinad → kasutamine ISO 10816-6
15. Sisseehitatud või jäigalt ühendatud ajamimootoritega rotodünaamilised pumbad, mille tiivik on mootori võllil või on sellega jäigalt ühendatud → kasutamine ISO 10816-7
16. Kolbkompressorite paigaldused → kasutamine ISO 20816-8
17. Positiivse nihkega kompressorid (nt kruvikompressorid)
18. Sukeldatavad pumbad
19. Tuuleturbiinid → kasutamine ISO 10816-21

Rakendusala üksikasjad

Selle standardi nõuded kehtivad järgmiste näitajate mõõtmistele: lairiba vibratsioon võllidel, laagritel, korpustel ja laagrijalgadel püsiseisundis töötava masina puhul nimipöörlemiskiiruste vahemikus. Need nõuded kehtivad nii paigalduskohas kui ka vastuvõtukatsete ajal tehtavate mõõtmiste kohta. Kehtestatud vibratsioonitingimuste kriteeriumid kehtivad nii pidevates kui ka perioodilistes seiresüsteemides.

See standard kehtib masinate kohta, mis võivad sisaldada hammasrattad ja veerlaagrid; aga see on pole ette nähtud nende konkreetsete komponentide vibratsiooniseisundi hindamiseks (reduktorite kohta vt standardit ISO 20816-9).

2. jagu – Normatiivviited

See standard kasutab normatiivseid viiteid järgmistele standarditele. Dateeritud viidete puhul kehtib ainult viidatud väljaanne. Dateerimata viidete puhul kehtib uusim väljaanne (koos kõigi muudatustega):

Need standardid loovad aluse standardis ISO 20816-3 rakendatavale terminoloogiale, mõõtmismeetoditele ja üldisele hindamisfilosoofiale.

3. jagu – Mõisted ja määratlused

Käesoleva standardi kohaldamisel kasutatakse käesolevas standardis esitatud termineid ja määratlusi. ISO 2041 kandideeri.

Põhimõisted (standardist ISO 2041)

• Vibratsioon: Mehaanilise süsteemi liikumist või asendit kirjeldava suuruse suuruse muutus ajas
• RMS (ruutkeskmine): Suuruse ruutväärtuste keskmise ruutjuur kindla ajavahemiku jooksul
• Lairiba vibratsioon: Vibratsioon, mis sisaldab energiat, mis on jaotatud kindlaksmääratud sagedusvahemikus
• Omavõnkesagedus: Süsteemi vaba vibratsiooni sagedus
• Püsiseisundis töötamine: Töötingimus, mille puhul olulised parameetrid (kiirus, koormus, temperatuur) jäävad sisuliselt konstantseks
• Tipp-tipp väärtus: Äärmuslike väärtuste (maksimaalse ja minimaalse) algebraline erinevus
• Muundur: Seade, mis annab väljundkoguse, millel on sisendkogusega kindlaksmääratud seos.

5. jagu – Masinate klassifikatsioon

5.1 Üldine

Käesoleva standardiga kehtestatud kriteeriumide kohaselt hinnatakse masina vibratsiooniseisundit sõltuvalt:

1. Masina tüüp
2. Nimivõimsus või võlli kõrgus (vt ka ISO 496)
3. Vundamendi jäikuse aste

5.2 Klassifikatsioon masina tüübi, nimivõimsuse või võlli kõrguse järgi

Masinatüüpide ja laagrite konstruktsioonide erinevused nõuavad kõigi masinate jagamist järgmisteks osadeks: kaks rühma nimivõimsuse või võlli kõrguse põhjal.

Mõlema rühma masinate võllid võivad olla paigutatud horisontaalselt, vertikaalselt või kaldu ning tugedel võib olla erinev jäikusaste.

1. rühm — Suured masinad

• Võimsusreiting > 300 kW
• VÕI elektrimasinad võlli kõrgusega Kõrgus > 315 mm
• Tavaliselt varustatud laagrid (hülsslaagrid)
• Töökiirus 120 kuni 30 000 p/min

2. rühm — keskmise suurusega masinad

• Võimsusreiting 15–300 kW
• VÕI elektrimasinad võlli kõrgusega 160 mm < K ≤ 315 mm
• Tavaliselt varustatud veeremlaagrid
• Töökiirused üldiselt > 600 p/min

5.3 Vundamendi jäikuse järgi klassifitseerimine

Masinate vundamendid liigitatakse jäikuse astme järgi kindlaksmääratud mõõtmissuunas järgmiselt:

1. Jäigad vundamendid
2. Paindlikud vundamendid

Selle klassifikatsiooni aluseks on masina jäikuse ja vundamendi vaheline seos. Kui "masina-vundamendi" süsteemi madalaim loomulik sagedus vibratsiooni mõõtmise suunas ületab peamise ergastussageduse (enamasti on see rootori pöörlemissagedus) võrra vähemalt 25%, siis sellist vundamenti selles suunas peetakse jäik. Kõiki teisi sihtasutusi arvestatakse. paindlik.

Tüüpilised näited

Jäigatel alustel olevad masinad on tavaliselt suured ja keskmise suurusega elektrimootorid, tavaliselt madala pöörlemiskiirusega.

Painduvatel alustel olevad masinad tavaliselt hõlmavad need turbogeneraatoreid või kompressoreid võimsusega üle 10 MW, samuti vertikaalse võlli orientatsiooniga masinaid.

Kui "masin-vundament" süsteemi omadusi ei saa arvutuste abil kindlaks määrata, saab seda teha katseliselt (löögikatsetused, operatiivsed modaalanalüüsid või käivitusvibratsioonianalüüsid).

Lisa A (normatiivlisa) – Mittepöörlevate osade vibratsioonitingimuste tsooni piirid kindlaksmääratud töörežiimides

Kogemus näitab et erinevat tüüpi ja erineva pöörlemiskiirusega masinate vibratsiooniseisundi hindamiseks tuleks mõõta kiirusest üksi piisab. Seega on peamiseks jälgitavaks parameetriks kiiruse efektiivväärtus.

Konstantse kiiruse kriteeriumi kasutamine ilma vibratsioonisagedust arvestamata võib aga viia selleni, et vastuvõetamatult suured nihkeväärtused. See juhtub eriti madala kiirusega masinate puhul, mille rootori pöörlemissagedus on alla 600 p/min, kui töökiiruse komponent domineerib lairiba vibratsioonisignaalis (vt lisa D).

Samamoodi võib konstantse kiiruse kriteerium viia vastuvõetamatult suurte kiirendusväärtusteni kiiretel masinatel, mille rootori pöörlemissagedus ületab 10 000 p/min või kui masina tekitatud vibratsiooni energia koondub peamiselt kõrgsagedusvahemikku. Seetõttu saab vibratsioonitingimuste kriteeriume formuleerida nihke, kiiruse ja kiirenduse ühikutes, olenevalt rootori pöörlemissageduse vahemikust ja masina tüübist.

Tabelites A.1 ja A.2 on esitatud tsoonide piirväärtused selle standardiga hõlmatud erinevate masinarühmade jaoks. Praegu on need piirid sõnastatud ainult ühikutes kiirus ja nihe.

Sagedusvahemikus 10–1000 Hz vibratsioonitingimuste tsooni piirid väljendatakse RMS-kiiruse ja -nihke väärtuste kaudu. Masinate puhul, mille rootori pöörlemissagedus on alla 600 p/min, on lairiba vibratsiooni mõõtmise vahemik 2 kuni 1000 Hz. Enamasti piisab vibratsiooniseisundi hindamisest ainult kiiruse kriteeriumi alusel; kui aga eeldatakse, et vibratsioonispekter sisaldab olulisi madalsageduslikke komponente, tehakse hindamine nii kiiruse kui ka nihke mõõtmise põhjal.

Kõikide vaadeldavate rühmade masinaid võib paigaldada kas jäikadele või painduvatele tugedele (vt 5. jagu), mille jaoks on tabelites A.1 ja A.2 kehtestatud erinevad tsoonipiirid.

Tabel A.1 — 1. rühma masinad (suured: >300 kW või K >315 mm)

Tabel A.2 — 2. rühma masinad (keskmised: 15–300 kW või K = 160–315 mm)

Lisa B (normatiivlisa) – Pöörlevate võllide vibratsioonitingimuste tsooni piirid kindlaksmääratud töörežiimides

B.1 Üldine

Vibratsioonitingimuste tsoonide piirid on loodud erinevate tööstusharude tegevuskogemuste põhjal, mis näitavad, et vastuvõetav suhteline võlli vibratsioon väheneb pöörlemissageduse suurenedes. Lisaks tuleb vibratsioonitingimuste hindamisel arvestada pöörleva võlli ja statsionaarsete masinaosade vahelise kokkupuute võimalusega. Liuglaagritega masinate puhul laagri minimaalne vastuvõetav kliirens tuleb samuti arvesse võtta (vt lisa C).

B.2 Vibratsioon nimipöörlemissagedusel püsiseisundis

B.2.1 Üldine

I kriteerium on seotud järgmisega:

1. Võlli nihete piiramine laagritele avaldatavate vastuvõetavate dünaamiliste koormuste tingimusest
2. Radiaalse kliirensi vastuvõetavad väärtused laagris
3. Vastuvõetav vibratsioon edastatakse tugedele ja vundamendile

Iga laagri maksimaalset võlli nihet võrreldakse nelja tsooni piiridega (vt standardi joonis B.1), mis on määratud masinate töökogemuse põhjal.

B.2.2 Tsoonide piirid

Kogemus võlli vibratsiooni mõõtmisel laia masinaklassi puhul võimaldab määrata vibratsioonitingimuste tsooni piire, mida väljendatakse järgmiste meetodite abil: Tipp-tipp nihe S(pp) mikromeetrites, pöördvõrdeline rootori pöörlemissageduse n ruutjuurega p/min-s.

Lähedusanduritega mõõdetud võlli suhtelise vibratsiooni puhul väljendatakse tsooni piire järgmiselt: Tipp-tipp nihe S(pp) mikromeetrites, mis varieerub vastavalt sõidukiirusele:

Kus n on maksimaalne töökiirus p/min, ja S(pp) on sees μm.

Näidisarvutus

Masina puhul, mis töötab kiirusel 3000 p/min:

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

Oluline: Tsoonipiire ei tohiks kasutada vastuvõtukriteeriumidena, mis peaksid olema tarnija ja kliendi vahelise kokkuleppe objektiks. Numbrilistest piirväärtustest juhindudes on aga võimalik vältida nii ilmselgelt halvas seisukorras masina kasutamist kui ka liigselt rangete nõuete kehtestamist selle vibratsioonile.

Mõnel juhul võivad konkreetsete masinate konstruktsioonilised iseärasused nõuda erinevate tsoonipiiride rakendamist – kõrgemate või madalamate (nt isejoonduvate kaldlaagrite puhul) ja elliptiliste laagritega masinate puhul võidakse erinevate mõõtmissuundade (maksimaalse ja minimaalse kliirensi suunas) jaoks rakendada erinevaid tsoonipiire.

Vastuvõetav vibratsioon võib olla seotud laagri läbimõõduga, kuna reeglina on suurema läbimõõduga laagritel ka suuremad lõtkud. Sellest tulenevalt võidakse ühe võllikäigu erinevatele laagritele kehtestada erinevad tsooni piirväärtused. Sellistel juhtudel peab tootja tavaliselt selgitama piirväärtuste muutmise põhjust ja eelkõige kinnitama, et nende muudatuste kohaselt lubatud suurenenud vibratsioon ei vähenda masina töökindlust.

Kui mõõtmisi tehakse laagri vahetust lähedusest eemal ja ka masina töötamise ajal siirderežiimides, näiteks kiirendusel ja aeglustusel (sh kriitiliste kiiruste läbimisel), võib vastuvõetav vibratsioon olla suurem.

Vertikaalsete liuglaagritega masinate puhul tuleks vibratsiooni piirväärtuste määramisel arvesse võtta võimalikke võlli nihkeid kliirensi piires ilma rootori raskusega seotud stabiliseeriva jõuta.

4. jagu – Vibratsiooni mõõtmised

4.1 Üldnõuded

Mõõtemeetodid ja -seadmed peavad vastama standardi ISO 20816-1 üldnõuetele, kusjuures tuleb arvestada tööstusmasinate erinõuetega. Järgmised tegurid ei tohi mõõteseadmeid oluliselt mõjutada:

• Temperatuuri muutused — Anduri tundlikkuse triiv
• Elektromagnetilised väljad — Sealhulgas võlli magnetiseerumisefektid
• Akustilised väljad — Rõhulained kõrge müratasemega keskkondades
• Toiteallika variatsioonid — Pinge kõikumised
• Kaabli pikkus — Mõned lähedusandurite konstruktsioonid nõuavad sobivat kaabli pikkust
• Kaabli kahjustused — Katkendlikud ühendused või varjestuse katkemised
• Muunduri orientatsioon — Tundlikkuse telje joondamine

4.2 Mõõtepunktid ja -suunad

Seisundi jälgimise eesmärgil tehakse mõõtmisi mittepöörlevad osad või peal võllid, või mõlemad koos. Selles standardis viitab võlli vibratsioon, kui pole teisiti märgitud, selle nihe laagri suhtes.

Mittepöörlevad osad — laagrikorpuse mõõtmed

Mittepöörlevate osade vibratsioonimõõtmised iseloomustavad laagri, laagrikorpuse või muu konstruktsioonielemendi vibratsiooni, mis edastab laagri asukohas võlli vibratsioonist tulenevaid dünaamilisi jõude.

Tüüpiline mõõtmiskonfiguratsioon: Mõõtmised tehakse kasutades kaks muundurit kahes teineteise suhtes risti asetsevas radiaalsuunas laagrikaantel või korpustel. Horisontaalsete masinate puhul on üks suund tavaliselt vertikaalne. Kui võll on vertikaalne või kaldu, valige suunad, mis püüavad maksimaalset vibratsiooni kinni.

Ühepunktiline mõõtmine: Üksikut muundurit võib kasutada, kui on teada, et tulemused on üldise vibratsiooni suhtes representatiivsed. Valitud suund peab tagama maksimaalsetele näitudele lähedased näidud.

Võlli vibratsiooni mõõtmised

Võlli vibratsioon (vastavalt standardile ISO 20816-1) viitab võlli nihkele laagri suhtes. Eelistatud meetod kasutab a paar kontaktivaba lähedusandurit paigaldatud üksteisega risti, võimaldades määrata võlli trajektoori (orbiidi) mõõtetasandil.

4.3 Mõõteseadmed

Seisundi jälgimiseks peab mõõtesüsteem mõõtma lairiba RMS-vibratsioon vähemalt sagedusalas 10 Hz kuni 1000 Hz. Masinate puhul, mille pöörlemiskiirus ei ületa 600 p/min, ei tohi alumine sageduspiir ületada 2 Hz.

Võlli vibratsiooni mõõtmiseks: Sagedusvahemiku ülemine piir peab ületama võlli maksimaalset pöörlemissagedust vähemalt 3,5 korda. Mõõteseadmed peavad vastama ... standardi nõuetele. ISO 10817-1.

Mittepöörlevate osade mõõtmiseks: Varustus peab vastama ISO 2954. Sõltuvalt kehtestatud kriteeriumist võib mõõdetud suurus olla nihe, kiirus või mõlemad (vt ISO 20816-1).

Kui mõõtmised tehakse, kasutades kiirendusmõõturid (mis on praktikas tavaline), peab väljundsignaal olema integreeritud kiirussignaali saamiseks. Nihkesignaali saamiseks on vaja topeltintegratsioon, kuid tähelepanu tuleks pöörata võimalikule suurenenud mürainterferentsi tekkele. Müra vähendamiseks võib rakendada kõrgpääsfiltrit või muud digitaalset signaalitöötlusmeetodit.

Kui vibratsioonisignaali kasutatakse ka diagnostilistel eesmärkidel, peaks mõõteulatus hõlmama sagedusi vähemalt alates 0,2 korda alumisest võlli kiirusepiirangust kuni 2,5 korda maksimaalsest vibratsiooni ergastussagedusest (tavaliselt mitte üle 10 000 Hz). Lisateavet leiate standarditest ISO 13373-1, ISO 13373-2 ja ISO 13373-3.

Sagedusvahemiku nõuded

Mõõtmisparameetrid

Mõõteparameeter võib olla nihe, kiirus, või mõlemat, olenevalt hindamiskriteeriumist (vt ISO 20816-1).

• Kiirendusmõõturi mõõtmised: Kui mõõtmisteks kasutatakse kiirendusmõõtureid (kõige levinumad), integreerige väljundsignaal kiiruse saamiseks. Topeltintegreerimine annab nihke, kuid olge ettevaatlik suurenenud madalsagedusliku müra suhtes. Müra vähendamiseks rakendage kõrgpääsfiltrit või digitaalset signaalitöötlust.
• Võlli vibratsioon: Ülemine sageduspiir peab olema vähemalt 3,5 korda maksimaalsest võlli kiirusest. Instrumentatsioon peab vastama nõuetele ISO 10817-1.
• Mittepöörlevad osad: Instrumentatsioon peab vastama nõuetele ISO 2954.

4.4 Pidev ja perioodiline jälgimine

Pidev jälgimine: Tavaliselt kasutatakse suurte või kriitilise tähtsusega masinate puhul jälgitavate vibratsiooniindikaatorite pidevaid mõõtmisi, kasutades püsivalt paigaldatud muundureid kõige olulisematesse punktidesse, nii seisundi jälgimise eesmärgil kui ka seadmete kaitsmiseks. Mõnel juhul on selleks kasutatav mõõtesüsteem integreeritud üldise tehase seadmete juhtimissüsteemi.

Perioodiline jälgimine: Paljude masinate puhul pole pidev jälgimine vajalik. Piisavat teavet rikete tekke (tasakaalustamatus, laagrite kulumine, joondusviga, lõtvus) kohta saab perioodiliste mõõtmiste abil. Käesolevas standardis esitatud arvväärtusi saab kasutada perioodiliseks jälgimiseks, kui mõõtepunktid ja mõõteriistad vastavad standardi nõuetele.

Võlli vibratsioon: Tavaliselt paigaldatakse mõõteriistad püsivalt, kuid mõõtmisi võidakse teha perioodiliste intervallidega.

Mittepöörlevad osad: Muundurid paigaldatakse tavaliselt ainult mõõtmise ajal. Raske ligipääsuga masinate puhul võib kasutada püsivalt paigaldatud muundureid, mille signaal suunatakse ligipääsetavatesse kohtadesse.

4.5 Masina töörežiimid

Vibratsiooni mõõtmised viiakse läbi pärast rootori ja laagrite saavutamist tasakaalutemperatuur püsiseisundi kindlaksmääratud töörežiimis, mis on määratud selliste omadustega nagu:

• Nimivõlli kiirus
• Toitepinge
• Voolukiirus
• Töövedeliku rõhk
• Laadimine

Muutuva kiiruse või koormusega masinad: Tehke mõõtmisi kõigil pikaajalisele tööle iseloomulikel töörežiimidel. Kasutage maksimaalne väärtus vibratsiooniseisundi hindamiseks saadud kõigis režiimides.

4.6 Taustavibratsioon

Kui mõõtmiste käigus saadud jälgitava parameetri väärtus ületab vastuvõtukriteeriumi ja on alust arvata, et masina taustvibratsioon võib olla kõrge, on vaja läbi viia mõõtmised. peatatud masin väliste allikate põhjustatud vibratsiooni hindamiseks.

4.7 Mõõtmistüübi valik

See standard näeb ette võimaluse teostada mõõtmisi nii masinate mittepöörlevatel osadel kui ka pöörlevatel võllidel. Nende kahe mõõtmistüübi eelistatavam valik sõltub masina omadustest ja eeldatavatest rikete tüüpidest.

Kui on vaja valida üks kahest võimalikust mõõtmistüübist, tuleks arvesse võtta järgmist:

Mõõtmistüübi valiku kaalutlused:

• Võlli kiirus: Mittepöörlevate osade mõõtmised on võlli mõõtmistega võrreldes tundlikumad kõrgsagedusliku vibratsiooni suhtes.
• Laagri tüüp: Veerelaagritel on väga väikesed lõtkud; võlli vibratsioon kandub tõhusalt korpusesse. Korpuse mõõtmetest tavaliselt piisab. Liuglaagritel on suuremad lõtkud ja summutus; võlli vibratsioon annab sageli lisateavet diagnostiliseks kasutamiseks.
• Masina tüüp: Masinate puhul, mille laagrite vahe on võrreldav võlli vibratsiooni amplituudiga, on vaja võlli mõõtmisi, et vältida kokkupuudet. Kõrgema harmoonilise esinemisega masinaid (laba läbiminek, hammasratta hambumine, lati läbiminek) jälgitakse kõrgsageduslike korpuse mõõtmiste abil.
• Rootori massi ja aluse massi suhe: Masinad, mille võlli mass on aluse massiga võrreldes väike, kannavad alusele vähe vibratsiooni üle. Võlli mõõtmine on efektiivsem.
• Rootori paindlikkus: Painduvad rootorid: võlli suhteline vibratsioon annab rootori käitumise kohta lisateavet.
• Pjedestaali vastavus: Paindlikud alused pakuvad mittepöörlevatele osadele suuremat vibratsioonivastust.
• Mõõtmiskogemus: Kui sarnaste masinate puhul on teatud mõõtetüübiga ulatuslikke kogemusi, jätkake selle tüübi kasutamist.

Mõõtmismeetodi valiku üksikasjalikud soovitused on esitatud standardis ISO 13373-1. Lõplike otsuste tegemisel tuleks arvestada ligipääsetavust, anduri kasutusiga ja paigalduskulusid.

Mõõtmiskohad ja -suunad

• Mõõtmine laagrikorpused või alused — mitte õhukeseinalistel katetel ega painduvatel pindadel
• Kasutage kaks teineteise suhtes risti asetsevat radiaalsuunda igas laagri asukohas
• Horisontaalsete masinate puhul on üks suund tavaliselt vertikaalne
• Vertikaalsete või kaldpindade puhul valige suunad, mis püüavad vibratsiooni maksimaalselt kinni
• Aksiaalne vibratsioon sees tõukelaagrid kasutab samu piirväärtusi nagu radiaalne vibratsioon
• Vältige kohti, kus on lokaalsed resonantsid — kinnitada lähedalasuvate punktide mõõtmiste võrdlemisega

Töötingimused

• Mõõtke sisse püsiseisundis töötamine nimikiirusel ja -koormusel
• Laske rootoril ja laagritel jõuda termiline tasakaal
• Muutuva kiiruse/koormusega masinate puhul mõõtke kõigis iseloomulikes tööpunktides ja kasutage maksimaalset
• Dokumenteerimistingimused: kiirus, koormus, temperatuurid, rõhud, voolukiirused

6. jagu – Vibratsioonitingimuste hindamise kriteeriumid

6.1 Üldine

ISO 20816-1 annab üldise kirjelduse kahest kriteeriumist erinevat tüüpi masinate vibratsiooniseisundi hindamiseks. Ühte kriteeriumi rakendatakse absoluutväärtus jälgitava vibratsiooniparameetri laias sagedusribas; teine rakendatakse muudatused selles väärtuses (olenemata sellest, kas muutused on suurenemised või vähenemised).

Masina vibratsiooniseisundit hinnatakse tavaliselt mittepöörlevate osade vibratsioonikiiruse efektiivväärtuse põhjal, mis on suuresti tingitud vastavate mõõtmiste lihtsusest. Mitmete masinate puhul on aga soovitatav mõõta ka tippudevahelisi suhtelisi võlli nihkeid ning kui sellised mõõtmisandmed on olemas, saab neid kasutada ka masina vibratsiooniseisundi hindamiseks.

6.2 I kriteerium – hindamine absoluutse suurusjärgu järgi

6.2.1 Üldnõuded

Pöörleva võlli mõõtmiseks: Vibratsiooni seisundit hinnatakse lairiba vibratsiooni nihke tippudevahelise maksimaalse väärtuse abil. See jälgitav parameeter saadakse nihete mõõtmisest kahes kindlaksmääratud ortogonaalses suunas.

Mittepöörlevate osade mõõtmiseks: Vibratsiooniseisundit hinnatakse lairiba vibratsioonikiiruse maksimaalse RMS-väärtuse järgi laagripinnal või selle vahetus läheduses.

Selle kriteeriumi kohaselt määratakse jälgitava parameetri piirväärtused, mida võib pidada vastuvõetavaks järgmistel asjaoludel:

• Dünaamilised koormused laagritele
• Laagrite radiaalsed lõtkud
• Masina poolt tugikonstruktsioonile ja vundamendile edastatav vibratsioon

Iga laagri või laagrialuse juures saadud jälgitava parameetri maksimaalset väärtust võrreldakse antud masinagrupi ja tugitüübi piirväärtusega. 1. osas nimetatud masinate vibratsiooni jälgimise ulatuslikud kogemused võimaldavad kehtestada vibratsioonitingimuste tsoonide piirid, mille järgimine võib enamikul juhtudel tagada masina usaldusväärse pikaajalise töö.

Kehtestatud vibratsioonitingimuste tsoonid on ette nähtud masina vibratsiooni hindamiseks kindlaksmääratud püsiseisundis töörežiimis nimivõlli kiiruse ja nimikoormusega. Püsiseisundi kontseptsioon lubab aeglaseid koormuse muutusi. Hindamine on pole teostatud kui töörežiim erineb täpsustatust või siirderežiimide ajal, näiteks kiirenduse, aeglustumise või resonantsitsoonide läbimise ajal (vt 6.4).

Vibratsiooniseisundi kohta tehakse üldisi järeldusi sageli nii pöörlevate kui ka mittepöörlevate masinaosade vibratsiooni mõõtmiste põhjal.

Aksiaalne vibratsioon Laagrite vibratsiooni pideva vibratsiooniseisundi jälgimise käigus tavaliselt ei mõõdeta. Selliseid mõõtmisi tehakse tavaliselt perioodilise jälgimise käigus või diagnostilistel eesmärkidel, kuna aksiaalne vibratsioon võib olla teatud tüüpi rikete suhtes tundlikum. See standard annab hindamiskriteeriumid ainult tõukelaagrite aksiaalne vibratsioon, kus see korreleerub aksiaalsete pulsatsioonidega, mis võivad masinaid kahjustada.

6.2.2 Vibratsioonitingimuste tsoonid

6.2.2.1 Üldine kirjeldus

Masina vibratsiooni kvalitatiivseks hindamiseks ja vajalike meetmete kohta otsuste tegemiseks on kehtestatud järgmised vibratsioonitingimuste tsoonid:

Tsoon A — Sellesse tsooni kuuluvad tavaliselt äsja kasutusele võetud masinad.

Tsoon B — Sellesse tsooni kuuluvaid masinaid peetakse tavaliselt sobivaks edasiseks tööks ilma ajaliste piiranguteta.

Tsoon C — Sellesse tsooni kuuluvaid masinaid peetakse tavaliselt pikaajaliseks pidevaks tööks sobimatuks. Tavaliselt võivad sellised masinad töötada piiratud aja jooksul, kuni tekib sobiv võimalus remonditööde tegemiseks.

Tsoon D — Selle tsooni vibratsioonitaset peetakse tavaliselt piisavalt tõsiseks, et see põhjustaks masina kahjustusi.

6.2.2.2 Tsooni piiride arvväärtused

Vibratsioonitingimuste tsoonide piiride kehtestatud arvväärtused on ei ole ette nähtud kasutamiseks vastuvõtukriteeriumina, mis peaks olema masina tarnija ja kliendi vahelise kokkuleppe ese. Neid piire saab aga kasutada üldise suunisena, mis võimaldab vältida vibratsiooni vähendamise ebavajalikke kulusid ja ennetada liiga rangeid nõudeid.

Mõnikord võivad masina konstruktsiooniomadused või töökogemus nõuda muude piirväärtuste (kõrgemate või madalamate) kehtestamist. Sellistel juhtudel esitab tootja tavaliselt piirväärtuste muutmise põhjenduse ja kinnitab eelkõige, et nende muudatuste kohaselt lubatud suurenenud vibratsioon ei vähenda masina töökindlust.

6.2.2.3 Vastuvõtukriteeriumid

Masina vibratsiooni vastuvõetavuse kriteeriumid on alati kokkuleppe objekt tarnija ja kliendi vahel, mis tuleb dokumenteerida enne tarnimist või tarnimise ajal (eelistatav on esimene variant). Uue masina tarnimise või kapitaalremondist tagastamise korral võib selliste kriteeriumide kehtestamise alusena kasutada vibratsioonitingimuste tsooni piire. Tsoonide numbrilised piiriväärtused peaksid aga olema... mitte rakendatakse vaikimisi vastuvõtukriteeriumidena.

Tüüpiline soovitus: Uue masina jälgitav vibratsiooniparameeter peaks jääma tsooni A või B, kuid ei tohiks ületada nende tsoonide vahelist piiri rohkem kui 1,25 korda. Seda soovitust ei pruugita vastuvõtukriteeriumide kehtestamisel arvesse võtta, kui selle aluseks on masina konstruktsioonielemendid või sarnaste masinatüüpidega omandatud töökogemus.

Vastuvõtukatsetusi tehakse rangelt kindlaksmääratud masina töötingimustes (tootlikkus, pöörlemiskiirus, voolukiirus, temperatuur, rõhk jne) kindlaksmääratud ajavahemiku jooksul. Kui masin saabus pärast ühe põhisõlme väljavahetamist või hooldust, võetakse vastuvõtukriteeriumide kehtestamisel arvesse enne masina tootmisprotsessist eemaldamist tehtud töö tüüpi ja jälgitavate parameetrite väärtusi.

6.3 II kriteerium – hindamine ulatuse muutuse alusel

See kriteerium põhineb jälgitava lairiba vibratsiooniparameetri praeguse väärtuse võrdlemisel masina püsiseisundis töötamise ajal (lubades tööomadustes mõningaid väiksemaid erinevusi) eelnevalt kindlaksmääratud väärtusega. baasväärtus (võrdlusväärtus).

Olulised muutused võivad nõuda asjakohaste meetmete võtmist isegi kui B/C-tsooni piiri pole veel saavutatud. Need muutused võivad tekkida järk-järgult või olla äkilised, olles algava kahjustuse või muude masina töö häirete tagajärg.

Võrreldav vibratsiooniparameeter tuleb saada, kasutades sama anduri asukoht ja suund sama masina töörežiimi jaoks. Oluliste muutuste tuvastamisel uuritakse nende võimalikke põhjuseid eesmärgiga ennetada ohtlikke olukordi.

6.4 Vibratsioonitingimuste hindamine siirderežiimides

Lisades A ja B esitatud vibratsioonitingimuste tsoonide piirid kehtivad vibratsioonile masina püsiseisundis töötamine. Mööduvate töörežiimidega võib tavaliselt kaasneda suurem vibratsioon. Näiteks on masina vibratsioon painduval toel käivitus- või aeglustusperioodil, kui vibratsiooni kasv on seotud rootori kriitiliste kiiruste läbimisega. Lisaks võib vibratsiooni suurenemist täheldada pöörlevate osade või rootorikaare joondamise valesti paigutamise tõttu kuumutamise ajal.

Masina vibratsiooniseisundi analüüsimisel on vaja pöörata tähelepanu sellele, kuidas vibratsioon reageerib töörežiimi ja väliste töötingimuste muutustele. Kuigi see standard ei käsitle vibratsiooni hindamist masina siirderežiimides, võib üldise juhisena pidada vibratsiooni vastuvõetavaks, kui see piiratud kestusega siirderežiimide ajal ei ületa tsooni C ülemine piir.

II kriteerium – muutus võrreldes algtasemega

Isegi kui vibratsioon püsib B-tsoonis, a oluline muutus algtasemest näitab arenevaid probleeme:

6.5 Vibratsioonitaseme piiramine püsiseisundis

6.5.1 Üldine

Reeglina kehtestatakse pikaajaliseks tööks mõeldud masinate puhul vibratsiooni piirväärtused, mille ületamine masina püsirežiimis põhjustab teatud tüüpi märguandeid. HOIATUS või REIS.

HOIATUS — teade, mis juhib tähelepanu asjaolule, et jälgitava vibratsiooniparameetri väärtus või selle muutus on jõudnud tasemeni, mille järel võib olla vaja võtta parandusmeetmeid. Reeglina võib HOIATUSteate ilmumisel masinat mõnda aega töötada, et uurida vibratsiooni muutuse põhjuseid ja määrata kindlaks, milliseid parandusmeetmeid tuleks võtta.

REIS — teade, mis näitab, et vibratsiooniparameeter on saavutanud taseme, mille juures masina edasine kasutamine võib seda kahjustada. Kui TRIP-tase on saavutatud, tuleb viivitamatult võtta meetmeid vibratsiooni vähendamiseks või masina peatamiseks.

Masina dünaamiliste koormuste ja tugijäikuste erinevuste tõttu võidakse erinevate mõõtepunktide ja suundade jaoks kehtestada erinevad vibratsiooni piirväärtused.

6.5.2 HOIATUStaseme seadistamine

HOIATUSTASE võib masinati oluliselt erineda (kas tõusta või langeda). Tavaliselt määratakse see tase teatud baastaseme iga konkreetse masina puhul kindlaksmääratud punkti ja kindlaksmääratud mõõtmissuuna jaoks saadud töökogemuse põhjal.

Soovitatav on HOIATUS tase seadistada nii, et see ületaks baastaseme 25% ülemise tsooni B piirväärtusest. Kui baastaseme väärtus on madal, võib HOIATUStase olla alla C-tsooni.

Kui baastaseme ei ole määratletud (nt uue masina puhul), määratakse HOIATUStase kas sarnaste masinatega töötamise kogemuste põhjal või jälgitava vibratsiooniparameetri kokkulepitud vastuvõetavate väärtuste suhtes. Mõne aja pärast, masina vibratsiooni vaatluste põhjal, kehtestatakse baastase ja HOIATUStaset reguleeritakse vastavalt.

Tavaliselt on HOIATUS tase seatud nii, et see ei ületa B-tsooni ülemist piiri rohkem kui 1,25 korda.

Kui baastasemes toimub muutus (nt pärast masina remonti), tuleb ka HOIATUStaset vastavalt reguleerida.

6.5.3 TRIP-taseme seadistamine

TRIP-tase on tavaliselt seotud masina mehaanilise terviklikkuse säilitamisega, mis omakorda sõltub selle konstruktsiooniomadustest ja võimest taluda ebanormaalseid dünaamilisi jõude. Seetõttu on TRIP-tase tavaliselt sama sarnase konstruktsiooniga masinate puhul ja on ei ole seotud algtasemega.

Masinate konstruktsioonide mitmekesisuse tõttu ei ole võimalik anda universaalset juhist TRIP-taseme seadistamiseks. Tavaliselt seatakse TRIP-tase tsoonis C või D, kuid mitte rohkem kui 25% võrra kõrgem kui nende tsoonide vaheline piir.

6.6 Lisaprotseduurid ja -kriteeriumid

Seal on lihtsat arvutamismeetodit pole laagri aluspinna vibratsioon võlli vibratsioonist (või vastupidi, võlli vibratsioon aluspinna vibratsioonist). Absoluutse ja suhtelise võlli vibratsiooni erinevus on seotud laagri aluspinna vibratsiooniga, kuid reeglina on see mitte sellega võrdne.

Praktiline tähendus: Kui korpuse vibratsioon näitab tsooni B (vastuvõetav), aga võlli vibratsioon näitab tsooni C (piiratud), liigitage masin tsooni C ja planeerige parandusmeetmed. Kasutage alati halvima stsenaariumi hinnangut, kui on olemas kaks mõõtmist.

6.7 Teabe vektoresitusel põhinev hindamine

Vibratsiooni üksiku sageduskomponendi amplituudi muutus, isegi kui see on oluline, on mitte tingimata kaasas lairiba vibratsioonisignaali olulise muutuse tõttu. Näiteks võib rootori prao tekkimine põhjustada pöörlemissageduse oluliste harmooniliste ilmnemist, kuid nende amplituud võib jääda väikeseks võrreldes komponendiga töötamiskiirusel. See ei võimalda prao tekke mõju usaldusväärselt jälgida ainult lairiba vibratsiooni muutuste põhjal.

Üksikute vibratsioonikomponentide amplituudi muutuste jälgimine andmete saamiseks järgnevate diagnostiliste protseduuride jaoks nõuab spetsiaalsed mõõtmis- ja analüüsiseadmed, tavaliselt keerukam ja nõuab oma rakendamiseks spetsiaalset kvalifikatsiooni (vt ISO 18436-2).

Selle standardiga kehtestatud meetodid on piirdub lairiba vibratsiooni mõõtmisega ilma üksikute sageduskomponentide amplituudide ja faaside hindamiseta. Enamasti on see piisav masina vastuvõtukatseteks ja seisukorra jälgimiseks paigalduskohas.

Siiski on pikaajalise seisundi jälgimise ja diagnostikaprogrammide kasutamine vektoriteave Sageduskomponentide (eriti töökiiruse ja selle teise harmoonilise) kohta käivate andmete põhjal saab hinnata masina dünaamilise käitumise muutusi, mis on ainult lairiba vibratsiooni jälgimisel eristamatud. Üksikute sageduskomponentide ja nende faaside vaheliste seoste analüüs leiab üha enam rakendust seisundi jälgimise ja diagnostikasüsteemides.

Märkus: See standard ei paku vibratsioonitingimuste hindamise kriteeriume, mis põhinevad vektorkomponentide muutustel. Täpsemat teavet selle teema kohta on esitatud standardites ISO 13373-1, ISO 13373-2 ja ISO 13373-3 (vt ka ISO 20816-1).

8. Mööduv töö

Kiirenduse, mahajooksu või nimikiirusest suurema kiirusega töötamise ajal on oodata suuremat vibratsiooni, eriti kriitiliste kiiruste ületamisel.

9. Tausta vibratsioon

Kui mõõdetud vibratsioon ületab vastuvõetavaid piire ja kahtlustatakse taustvibratsiooni, mõõtke seisva masinaga. Korrigeerimine on vajalik, kui taust ületab ühte järgmistest:

• 25% mõõdetud väärtusest töötamise ajal VÕI
• Selle masinaklassi B/C piiri 25%

Lisa C (teatmeline) – Tsoonide piirid ja suunavahed

Masinate puhul, millel on laagrid (vedelikfilmlaagrid), on ohutu käitamise põhitingimuseks nõue, et võlli nihked õlikiilul ei tohi võimaldada kokkupuudet laagriliuguga. Seetõttu tuleb lisas B esitatud võlli suhtelise nihke tsoonipiirid selle nõudega kooskõlastada.

Eriti väikese lõtkuga laagrite puhul võib olla vajalik vähenda tsooni piiride väärtusi. Vähendamise aste sõltub laagritüübist ja mõõtesuuna ning minimaalse kliirensi suuna vahelisest nurgast.

Näide: Suur auruturbiin (3000 p/min, liuglaagriga)

• Arvutatud B/C (lisa B): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• Tegelik laagri diameetriline lõtk: 150 μm
• Kuna 164 > 150, siis kasutage kliirensil põhinevaid piirväärtusi:
• A/B = 0,4 × 150 = 60 μm
• B/C = 0,6 × 150 = 90 μm
• C/D = 0,7 × 150 = 105 μm

Rakenduse märkus: Need reguleeritud väärtused kehtivad võlli vibratsiooni mõõtmisel laagris või selle lähedal. Teistes võlli asukohtades, kus radiaalvahed on suuremad, võivad kehtida standardsed B lisa valemid.

Lisa D (teatmeline) — Konstantse kiiruse kriteeriumi rakendatavus madala kiirusega masinate puhul

Käesolev lisa põhjendab madala sagedusega vibratsiooniga (alla 120 p/min) masinate kiiruse mõõtmisel põhinevate kriteeriumide kohaldamise ebasoovitavust. Madala kiirusega masinate puhul tuleks kriteeriumid, mis põhinevad... nihke mõõtmine sobivate mõõteseadmete kasutamine võib olla sobivam. Selliseid kriteeriume käesolevas standardis aga ei arvestata.

Kiiruskriteeriumi ajalooline alus

Vibratsiooni kasutamise ettepanek kiirus Vibratsioonitingimuste kirjeldamise alusena mittepöörlevatel masinaosadel mõõdetud vibratsioon formuleeriti arvukate katsetulemuste üldistamise põhjal (vt näiteks Rathbone TC teedrajavat tööd, 1939), võttes arvesse teatud füüsikalisi kaalutlusi.

Sellega seoses peeti aastaid masinaid seisukorra ja vibratsiooni mõju seisukohast samaväärseteks, kui RMS-kiiruse mõõtmise tulemused sagedusvahemikus 10–1000 Hz langevad kokku. Selle lähenemisviisi eeliseks oli võimalus kasutada samu vibratsioonitingimuste kriteeriume olenemata vibratsiooni sageduskoostisest või masina pöörlemissagedusest.

Vastupidiselt tooks nihke või kiirenduse kasutamine vibratsioonitingimuste hindamise alusena kaasa vajaduse luua sagedusest sõltuvad kriteeriumid, kuna nihke ja kiiruse suhe on pöördvõrdeline vibratsioonisagedusega ning kiirenduse ja kiiruse suhe on sellega otseselt proportsionaalne.

Kiiruse konstantse paradigma

Vibratsiooni kasutamine kiirus kuna peamine parameeter põhineb ulatuslikul testimisel ja tähelepanekul, et masinad on seisukorras "samaväärsed", kui neil on sama RMS-kiirus sagedusvahemikus 10–1000 Hz, olenemata sageduslikust sisust.

Eelis: Lihtsus. Üks kiirusepiirangute komplekt kehtib laias kiirusevahemikus ilma sagedussõltuvate korrektsioonideta.

Probleem madalatel sagedustel: Nihke ja kiiruse suhe on pöördvõrdeline sagedusega:

Väga madalatel sagedustel (< 10 Hz), võib konstantse kiiruse (nt 4,5 mm/s) aktsepteerimine lubada liiga suuri nihe, mis võib pingestada ühendatud komponente (torustik, ühendused) või viidata suurematele konstruktsiooniprobleemidele.

Graafiline illustratsioon (lisast D)

Vaatleme konstantset kiirust 4,5 mm/s erinevatel liikumiskiirustel:

Vaatlus: Kiiruse vähenedes suureneb nihe dramaatiliselt. 358 μm nihe kiirusel 120 p/min võib sidureid üle koormata või põhjustada õlifilmi purunemise laagritel, isegi kui kiirus on "vastuvõetav"."

Joonis D.1 peegeldab lihtsat matemaatilist seost konstantse kiiruse ja muutuva nihke vahel erinevatel pöörlemissagedustel. Samal ajal näitab see, kuidas konstantse kiiruse kriteeriumi kasutamine võib viia laagrialuse nihke kasvuni pöörlemissageduse vähenemisega. Kuigi laagrile mõjuvad dünaamilised jõud jäävad vastuvõetavatesse piiridesse, võivad laagrikorpuse olulised nihked negatiivselt mõjutada ühendatud masinaelemente, näiteks õlitorustikke.

Balanset-1A konfiguratsioon madala kiirusega masinate jaoks

Mõõtemasinate puhul, mis on ≤600 p/min:

• Määra sagedusvahemiku alumine piir väärtusele 2 Hz (mitte 10 Hz)
• Kuva mõlemad Kiirus (mm/s) ja Nihe (μm) mõõdikud
• Võrdle mõlemat parameetrit oma standardi/protseduuri läviväärtustega (sisesta need kalkulaatorisse)
• Kui mõõdetakse ainult kiirust ja see läbib objekti, kuid nihe pole teada, siis hinnang on ... mittetäielik
• Veenduge, et muunduril on lineaarne reaktsioon kuni 2 Hz-ni (kontrollige kalibreerimissertifikaati)

12. Siirdetalitlus: kiirendus, aeglustus ja ülekiirus

Lisades A ja B olevad tsoonide piirid kehtivad püsiseisundis töötamine nimikiirusel ja -koormusel. Siirdetingimuste (käivitamine, seiskamine, kiiruse muutused) ajal on oodata suuremat vibratsiooni, eriti läbimisel kriitilised kiirused (resonantsid).

Tabel 1 — Soovituslikud piirväärtused siirdeperioodide ajal

Märkus kiiruse <20% kohta: Väga madalatel kiirustel ei pruugi kiiruse kriteeriumid kehtida (vt lisa D). Nihe muutub kriitilise tähtsusega.

Praktiline tõlgendamine

• Masin võib kiirenduse/aeglustuse ajal lühiajaliselt ületada püsiseisundi piire.
• Võlli vibratsioon võib ulatuda 1,5 korda C/D piirist (kuni kiiruseni 90%), et võimaldada läbimist kriitilistel kiirustel
• Kui vibratsioon püsib pärast töökiiruse saavutamist kõrge, viitab see püsiv viga, mitte mööduv resonants

Balanset-1A languse analüüs

Balanset-1A-l on katseline "RunDown" diagrammifunktsioon, mis salvestab vibratsiooni amplituudi pöörete arvu suhtes mahajooksul:

• Tuvastab kriitilised kiirused: Teravad amplituudi tipud näitavad resonantse
• Kiire läbimise kinnitus: Kitsad tipud kinnitavad, et masin läbib materjali kiiresti (hea)
• Tuvastab kiirusest sõltuvaid rikkeid: Amplituudi pidev suurenemine kiirusega viitab aerodünaamilistele või protsessiga seotud probleemidele

Need andmed on hindamatud mööduvate vibratsioonipiikide (tabeli 1 kohaselt vastuvõetavad) eristamiseks püsiseisundi liigsest vibratsioonist (vastuvõetamatu).

13. Praktiline töövoog standardile ISO 20816-3 vastavuse tagamiseks

14. Edasijõudnute teema: mõjukoefitsiendi tasakaalustamise teooria

Kui masinal diagnoositakse tasakaalustamatus (kõrge 1× vibratsioon, stabiilne faas), kasutab Balanset-1A Mõju koefitsiendi meetod täpsete paranduskaalude arvutamiseks.

Matemaatiline Sihtasutus

Rootori vibratsioonireaktsiooni modelleeritakse kui lineaarne süsteem kus massi lisamine muudab vibratsioonivektorit:

Kolmekäiguline tasakaalustamisprotseduur (üks tasapind)

1. Esialgne käivitamine (0. käivitamine):
   • Vibratsiooni mõõtmine: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
   • Vektor: V₀ = 6,2∠45°
2. Prooviraskuste jooks (1. jooks):
   • Lisa katsemass: M_{kohtuprotsess} = 20 g nurga θ juures_{kohtuprotsess} = 0°
   • Vibratsiooni mõõtmine: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
   • Vektor: V₁ = 4,1∠110°
3. Arvutage mõjukoefitsient:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (vektori lahutamine)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • α näitab meile, "kui palju vibratsioon muutub lisatud massi grammi kohta""
4. Arvutage parandus:
   • M_korr = −V₀ / α
   • Tulemus: M_korr = 28,5 g nurga θ juures_korr = 215°
5. Rakenda parandus ja kontrolli:
   • Eemalda proovikaal
   • Lisage 215° juures 28,5 g (mõõdetuna rootori kontrollmärgist).
   • Lõpliku vibratsiooni mõõtmine: A_lõplik = 1,1 mm/s (siht: <1,4 mm/s tsoonis A)

Miks see toimib

Tasakaalustamatus tekitab tsentrifugaaljõu F = m × e × ω², kus m on tasakaalustamata mass, e on selle ekstsentrilisus ja ω on nurkkiirus. See jõud tekitab vibratsiooni. Lisades täpselt arvutatud massi kindla nurga all, loome võrdne ja vastandlik tsentrifugaaljõud, mis nullib esialgse tasakaalustamatuse. Balanset-1A tarkvara teeb keerulise vektormatemaatika automaatselt, juhendades tehnikut kogu protsessi vältel.

11. Füüsika ja valemite viide

Signaalitöötluse alused

Nihke, kiiruse ja kiirenduse vaheline seos

Sest sinusoidaalne vibratsioon Sagedusel f (Hz) määratakse nihke (d), kiiruse (v) ja kiirenduse (a) vahelised seosed arvutuse abil:

Peamine arusaam: Kiirus on võrdeline sagedusega × nihkega. Kiirendus on võrdeline sagedusega² × nihkega. Sellepärast:

• Kell madalad sagedused (< 10 Hz), on nihe kriitilise tähtsusega parameeter
• Kell keskmised sagedused (10–1000 Hz), kiirus korreleerub hästi energiaga ja on sagedusest sõltumatu
• Kell kõrged sagedused (> 1000 Hz), kiirendus muutub domineerivaks

RMS vs tippväärtused

The Ruutkeskmine (RMS) väärtus esindab signaali efektiivset energiat. Puhta siinuslaine korral:

Miks RMS? RMS korreleerub otseselt võimsus ja väsimusstress Masinakomponentidele rakendatud vibratsioonisignaal V-ga_RMS = 4,5 mm/s annab sama mehaanilise energia olenemata lainekuju keerukusest.

Lairiba RMS-i arvutamine

Kompleksse signaali puhul, mis sisaldab mitut sageduskomponenti (nagu päris masinatel):

Kus iga V_RMS,i tähistab RMS-amplituudi kindlal sagedusel (1×, 2×, 3× jne). See on vibratsioonianalüsaatorite kuvatav "üldväärtus", mida kasutatakse tsooni hindamiseks vastavalt ISO 20816-3 standardile.

Balanset-1A signaalitöötlusarhitektuur

Praktiline näide: diagnostika läbivaatus

Stsenaarium: Jäigale betoonvundamendile paigaldatud 75 kW tsentrifugaalpump, mis töötab kiirusel 1480 p/min (24,67 Hz).

1. samm: Klassifikatsioon

• Võimsus: 75 kW → 2. rühm (15–300 kW)
• Vundament: Jäik (löögikatsega kinnitatud)
• Määrake oma standardteksti/spetsifikatsiooni põhjal A/B, B/C ja C/D läviväärtused ja sisestage need kalkulaatorisse.

2. samm: Mõõtmine Balanset-1A abil

• Paigaldage kiirendusmõõturid pumba laagrikorpustele (nii sise- kui ka välismootorile)
• Sisenege vibromeetri režiimi (F5)
• Määratud sagedusvahemik: 10–1000 Hz
• Salvesta üldine RMS-kiirus: 6,2 mm/s

3. samm: tsooni hindamine

Võrrelge mõõdetud väärtust (nt 6,2 mm/s RMS) sisestatud läviväärtustega: üle C/D → TSOON D; B/C ja C/D vahel → TSOON C, jne.

4. samm: Spektraalne diagnoos

Lülitage FFT-režiimile. Spekter näitab:

• 1× komponent (24,67 Hz): 5,8 mm/s — domineeriv
• 2× komponent (49,34 Hz): 1,2 mm/s — väike
• Muud sagedused: Ebaoluline

Diagnoos: Stabiilse faasiga kõrge 1× vibratsioon → Tasakaalustamatus

5. samm: tasakaalustamine Balanset-1A abil

Sisenege režiimi "Ühe tasapinna tasakaalustamine":

• Esialgne katse: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
• Proovikaal: Lisage 0° nurga all 20 grammi (suvaline nurk)
• Prooviversioon: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
• Tarkvara arvutab: Korrektsioonimass = 28,5 grammi nurga = 215° juures
• Parandus rakendatud: Eemaldage proovikaal, lisage 28,5 g temperatuuril 215°
• Kontrollimine: A_lõplik = 1,1 mm/s

6. samm: vastavuse kontrollimine

1,1 mm/s < 1,4 mm/s (A/B piir) → TSOON A — Suurepärane seisukord!

Pump vastab nüüd standardile ISO 20816-3 piiranguteta pikaajaliseks tööks. Looge aruanne, mis dokumenteerib enne (6,2 mm/s, tsoon D) ja pärast (1,1 mm/s, tsoon A) spektrigraafikutega.

Miks kiirus on peamine kriteerium

Vibratsiooni kiirus korreleerub hästi vibratsiooni tugevusega laias sagedusvahemikus, kuna:

• Kiirus on seotud energia kandub edasi vundamendile ja ümbrusele
• Kiirus on suhteliselt sagedusest sõltumatu tüüpiliste tööstusseadmete jaoks
• Väga madalatel sagedustel (<10 Hz) saab nihkest piirav tegur
• Väga kõrgetel sagedustel (>1000 Hz) muutub kiirendus oluliseks (eriti laagrite diagnoosimisel).

Staatiline läbipaine ja loomulik sagedus

Vundamendi jäikuse või painduvuse hindamiseks:

Kriitilise kiiruse hindamine

Lihtsa rootori esimene kriitiline kiirus:

15. Levinumad vead ja lõksud standardi ISO 20816-3 rakendamisel

16. Integreerimine laiema seisundi jälgimise strateegiaga

ISO 20816-3 vibratsiooni piirväärtused on vajalik, aga mitte piisav Masinate seisukorra täielikuks haldamiseks. Integreerige vibratsiooniandmed järgmistega:

• Õli analüüs: Kulumisosakesed, viskoossuse lagunemine, saastumine
• Termograafia: Laagritemperatuurid, mootori mähise kuumad kohad, joondusvea põhjustatud kuumenemine
• Ultraheli: Laagri määrimisvigade varajane avastamine, elektrikaarlahendus
• Mootori voolu signatuuri analüüs (MCSA): Rootorivarda defektid, ekstsentrilisus, koormuse muutused
• Protsessi parameetrid: Voolukiirus, rõhk, energiatarve – seo vibratsioonipiigid protsessi häiretega

Balanset-1A pakub vibratsioonisammas selle strateegia kohta. Kasutage selle arhiveerimis- ja trendifunktsioone ajaloolise andmebaasi loomiseks. Võrrelge vibratsioonisündmusi hooldusdokumentide, õliproovide kuupäevade ja töölogidega.

17. Regulatiivsed ja lepingulised kaalutlused

Vastuvõtutestimine (uued masinad)

Oluline: tsoonipiirid on tavaliselt seisundi hindamise juhised, samas kui vastuvõtukriteeriumid Uue masina puhul on määratletud lepingu/spetsifikatsiooniga ning tarnija ja klient lepivad need kokku.

Balanset-1A roll: Tehase vastuvõtukatsete (FAT) või kohapealsete vastuvõtukatsete (SAT) ajal kontrollib Balanset-1A tarnija deklareeritud vibratsioonitasemeid. Loo dokumenteeritud aruandeid, mis näitavad vastavust lepingulistele piirväärtustele.

Kindlustus ja vastutus

Mõnes jurisdiktsioonis masinate käsitsemine Tsoon D võib katastroofilise rikke korral kindlustuskaitse tühistada. Dokumenteeritud ISO 20816-3 hindamised näitavad masinate hooldamisel nõuetekohast hoolsust.

18. Edasised arengud: ISO 20816 seeria laiendamine

ISO 20816 seeria areneb pidevalt. Eelseisvad osad ja muudatused hõlmavad järgmist:

• ISO 20816-6: Kolbmasinad (asendab standardit ISO 10816-6)
• ISO 20816-7: Rotodünaamilised pumbad (asendavad standardit ISO 10816-7)
• ISO 20816-8: Kolbkompressorisüsteemid (uued)
• ISO 20816-21: Tuuleturbiinid (asendab standardit ISO 10816-21)

Need standardid võtavad kasutusele sarnased tsoonipiiride põhimõtted, kuid masinapõhiste kohandustega. Balanset-1A oma paindliku konfiguratsiooni ja laia sagedus-/amplituudivahemikuga jääb ühilduvaks ka nende standardite avaldamise järel.

19. Juhtumiuuringud

Juhtumiuuring 1: valediagnoosi vältimine kahekordse mõõtmise abil

Masin: 5 MW auruturbiin, 3000 p/min, liuglaagrid

Olukord: Laagrikorpuse vibratsioon = 3,0 mm/s (tsoon B, vastuvõetav). Operaatorid teatasid aga ebatavalisest mürast.

Uurimine: Balanset-1A on ühendatud olemasolevate lähedusanduritega. Võlli vibratsioon = 180 μm pp. Arvutatud B/C piirväärtus (lisa B) = 164 μm. Võll sees Tsoon C!

Põhjus: Õlifilmi ebastabiilsus (õli keerlemine). Korpuse vibratsioon oli madal võlli liikumist summutava tugeva alusmassi tõttu. Ainult korpuse mõõtmisele lootmine oleks selle ohtliku seisundi märkamata jätnud.

Toiming: Reguleeritud laagriõli toiterõhk, vähendatud vahetükkide vahetamise abil. Võlli vibratsioon vähendatud 90 μm-ni (tsoon A).

Juhtumiuuring 2: Tasakaalustamine päästab kriitilise ventilaatori

Masin: 200 kW indutseeritud tõmbeventilaator, 980 p/min, painduv ühendus

Esialgne tingimus: Vibratsioon = 7,8 mm/s (tsoon D). Tehas kaalub avariiseiskamist ja laagrite vahetamist ($50 000, 3-päevane seisak).

Balanset-1A diagnoos: FFT näitab 1× = 7,5 mm/s, 2× = 0,8 mm/s. Faas stabiilne. Tasakaalustamatus, ei kanna kahjustusi.

Välja tasakaalustamine: Kahe tasapinna tasakaalustamine teostati kohapeal 4 tunni jooksul. Lõplik vibratsioon = 1,6 mm/s (tsoon A).

Tulemused: Välditi seisakut, säästeti $50 000. Põhjus: abrasiivsest tolmust tingitud labade esiservade erosioon. Parandatud tasakaalustamise teel; plaaniline labade renoveerimine järgmise plaanilise seisaku ajal.

20. Kokkuvõte ja parimad tavad

Üleminek ISO 20816-3:2022 kujutab endast vibratsioonianalüüsi küpsemist, mis nõuab füüsikal põhinevat, kaheperspektiivilist lähenemist masinate seisukorrale. Peamised järeldused:

The Balanset-1A süsteem näitab tugevat vastavust standardile ISO 20816-3. Selle tehnilised kirjeldused – sagedusvahemik, täpsus, andurite paindlikkus ja tarkvara töövoog – võimaldavad hooldusmeeskondadel mitte ainult diagnoosida mittevastavust, vaid ka seda täppistasakaalustamise abil aktiivselt parandada. Kombineerides diagnostilise spektrianalüüsi korrigeeriva tasakaalustamise võimalusega, annab Balanset-1A töökindluse inseneridele võimaluse hooldada tööstusvarasid A/B-tsoonis, tagades pikaealisuse, ohutuse ja katkematu tootmise.

Viitestandardid ja bibliograafia

Normatiivviited (ISO 20816-3 2. jagu)

Seotud standardid ISO 20816 seerias

Täiendavad standardid

Ajalooline kontekst (asendatud standardid)

ISO 20816-3:2022 asendab järgmised standardid:

• ISO 10816-3:2009 — Masina vibratsiooni hindamine mittepöörlevate osade mõõtmise teel — Osa 3: Tööstusmasinad nimivõimsusega üle 15 kW ja nimikiirusega vahemikus 120 p/min kuni 15 000 p/min
• ISO 7919-3:2009 — Mehaaniline vibratsioon — Masina vibratsiooni hindamine pöörlevate võllide mõõtmise teel — Osa 3: Ühendatud tööstusmasinad

Korpuse vibratsiooni (10816) ja võlli vibratsiooni (7919) integreerimine ühtseks standardiks kõrvaldab varasemad ebaselgused ja pakub sidusa hindamisraamistiku.

Lisa DA (teatmeline) – Viidatud rahvusvaheliste standardite vastavus riiklikele ja riikidevahelistele standarditele

Selle standardi kohaldamisel on soovitatav kasutada vastavaid riiklikke ja riikidevahelisi standardeid viidatud rahvusvaheliste standardite asemel. Järgmises tabelis on näidatud 2. osas viidatud ISO standardite ja nende riiklike ekvivalentide vaheline seos.

Märkus: Selles tabelis kasutatakse järgmist vastavusastme tavapärast tähistust:

• IDT — Identsed standardid

Riiklikel standarditel võivad olla erinevad avaldamiskuupäevad, kuid need säilitavad tehnilise samaväärsuse viidatud ISO standarditega. Kõige ajakohasemate nõuete osas tutvu alati riiklike standardite uusimate väljaannetega.

Bibliograafia

Standardis ISO 20816-3 viidatakse teavitamise eesmärgil järgmistele dokumentidele:

Ajalooline märkus: Viide [16] (Rathbone, 1939) esindab teedrajavat tööd, mis pani aluse kiiruse kasutamisele peamise vibratsioonikriteeriumina.