استاندارد ISO 10816-1 و پیاده‌سازی ابزاری تشخیص ارتعاش با استفاده از سیستم Balanset-1A

چکیده

این گزارش، تحلیل جامعی از الزامات نظارتی بین‌المللی برای شرایط ارتعاش تجهیزات صنعتی تعریف‌شده در استاندارد ISO 10816-1 و استانداردهای مشتق‌شده از آن ارائه می‌دهد. این سند، سیر تکامل استانداردسازی از استاندارد ISO 2372 تا استاندارد ISO 20816 فعلی را بررسی می‌کند، معنای فیزیکی پارامترهای اندازه‌گیری‌شده را توضیح می‌دهد و روش‌شناسی ارزیابی شدت شرایط ارتعاش را شرح می‌دهد. توجه ویژه‌ای به اجرای عملی این قوانین با استفاده از سیستم تعادل و تشخیص قابل حمل Balanset-1A شده است. این گزارش شامل شرح مفصلی از ویژگی‌های فنی دستگاه، الگوریتم‌های عملکرد آن در حالت‌های ارتعاش‌سنج و تعادل، و دستورالعمل‌های روش‌شناختی برای انجام اندازه‌گیری‌ها برای اطمینان از انطباق با معیارهای قابلیت اطمینان و ایمنی برای ماشین‌آلات دوار است.

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

د.إ8,771.08 + مالیات بر ارزش افزوده (در صورت وجود)

Parts

Vibration sensor

د.إ399.69 + مالیات بر ارزش افزوده (در صورت وجود)

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

د.إ550.69 + مالیات بر ارزش افزوده (در صورت وجود)

Devices

Balanset-4

د.إ30,212.47 + مالیات بر ارزش افزوده (در صورت وجود)

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

د.إ204.29 + مالیات بر ارزش افزوده (در صورت وجود)

Parts

Reflective tape

د.إ44.41 + مالیات بر ارزش افزوده (در صورت وجود)

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

د.إ7,705.22 + مالیات بر ارزش افزوده (در صورت وجود)

فصل 1. مبانی نظری تشخیص ارتعاش و تکامل استانداردسازی

۱.۱ ماهیت فیزیکی ارتعاش و انتخاب پارامترهای اندازه‌گیری

ارتعاش، به عنوان یک پارامتر تشخیصی، آموزنده‌ترین شاخص وضعیت دینامیکی یک سیستم مکانیکی است. برخلاف دما یا فشار که شاخص‌های جدایی‌ناپذیری هستند و اغلب با تأخیر به خطاها واکنش نشان می‌دهند، سیگنال ارتعاش اطلاعاتی در مورد نیروهایی که در داخل مکانیزم به صورت بلادرنگ عمل می‌کنند، حمل می‌کند.

استاندارد ISO 10816-1، مانند استانداردهای قبلی، مبتنی بر اندازه‌گیری سرعت ارتعاش است. این انتخاب تصادفی نیست و از ماهیت پرانرژی آسیب ناشی می‌شود. سرعت ارتعاش مستقیماً با انرژی جنبشی جرم نوسان‌کننده و بنابراین با تنش‌های خستگی که در اجزای ماشین ایجاد می‌شود، متناسب است.

تشخیص ارتعاش از سه پارامتر اصلی استفاده می‌کند که هر کدام کاربرد خاص خود را دارند:

جابجایی ارتعاش (جابجایی): دامنه نوسان اندازه‌گیری شده بر حسب میکرومتر (µm). این پارامتر برای ماشین‌های با سرعت پایین و برای ارزیابی فواصل در یاتاقان‌های ژورنال، که در آن‌ها جلوگیری از تماس روتور با استاتور مهم است، بسیار مهم است. در چارچوب ISO 10816-1، جابجایی کاربرد محدودی دارد، زیرا در فرکانس‌های بالا حتی جابجایی‌های کوچک نیز می‌توانند نیروهای مخرب ایجاد کنند.

سرعت ارتعاش (Velocity)سرعت نقطه‌ای سطح که بر حسب میلی‌متر بر ثانیه (mm/s) اندازه‌گیری می‌شود. این یک پارامتر جهانی برای محدوده فرکانسی 10 تا 1000 هرتز است که عیوب مکانیکی اصلی: عدم تعادل، ناهمراستایی و شل بودن را پوشش می‌دهد. استاندارد ISO 10816 سرعت ارتعاش را به عنوان معیار ارزیابی اصلی پذیرفته است.

شتاب ارتعاش (شتاب): نرخ تغییر سرعت ارتعاش که بر حسب متر بر مجذور ثانیه (m/s²) یا واحد g اندازه‌گیری می‌شود. شتاب، نیروهای اینرسی را مشخص می‌کند و بیشترین حساسیت را به فرآیندهای فرکانس بالا (از ۱۰۰۰ هرتز و بالاتر)، مانند نقص‌های اولیه یاتاقان‌های غلتشی یا مشکلات درگیری چرخ‌دنده‌ها، دارد.

استاندارد ISO 10816-1 بر ارتعاشات پهن باند در محدوده 10 تا 1000 هرتز تمرکز دارد. این بدان معناست که دستگاه باید انرژی تمام نوسانات درون این باند را ادغام کرده و یک مقدار واحد - مقدار جذر میانگین مربعات (RMS) - را به عنوان خروجی ارائه دهد. استفاده از RMS به جای مقدار پیک توجیه پذیر است زیرا RMS توان کل فرآیند نوسانی را در طول زمان مشخص می‌کند، که برای ارزیابی تأثیر حرارتی و خستگی بر مکانیسم، مرتبط‌تر است.

۱.۲. پیشینه تاریخی: از ISO 2372 تا ISO 20816

درک نیازهای فعلی مستلزم تحلیل سیر تاریخی آنهاست.

ایزو ۲۳۷۲ (۱۹۷۴): اولین استاندارد جهانی که طبقه‌بندی ماشین‌ها بر اساس توان را معرفی کرد. این استاندارد کلاس‌های ماشین (کلاس I - کلاس IV) و مناطق ارزیابی (A، B، C، D) را تعریف کرد. اگرچه این استاندارد رسماً در سال ۱۹۹۵ لغو شد، اما اصطلاحات و منطق این استاندارد هنوز به طور گسترده در عمل مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ایزو ۱۰۸۱۶-۱ (۱۹۹۵)این استاندارد جایگزین ISO 2372 و ISO 3945 شد. نوآوری کلیدی آن، تمایز واضح‌تر الزامات بسته به نوع فونداسیون (صلب در مقابل انعطاف‌پذیر) بود. این استاندارد به یک سند "چتر" تبدیل شد که اصول کلی را تعریف می‌کند (بخش 1)، در حالی که مقادیر حدی خاص برای انواع مختلف ماشین‌آلات به بخش‌های بعدی منتقل شدند (بخش 2 - توربین‌های بخار، بخش 3 - ماشین‌های صنعتی، بخش 4 - توربین‌های گازی و غیره).

ایزو ۲۰۸۱۶-۱ (۲۰۱۶): تکرار مدرن استاندارد. ISO 20816 سری 10816 (ارتعاش قطعات غیر دوار) و سری 7919 (ارتعاش شفت‌های دوار) را ترکیب می‌کند. این یک گام منطقی است، زیرا ارزیابی کامل تجهیزات حیاتی نیاز به تجزیه و تحلیل هر دو پارامتر دارد. با این حال، برای اکثر ماشین‌های صنعتی عمومی (فن‌ها، پمپ‌ها)، که دسترسی به شفت دشوار است، روش مبتنی بر اندازه‌گیری‌های محفظه که در ISO 10816 معرفی شده است، همچنان غالب است.

این گزارش بر ISO 10816-1 و ISO 10816-3 تمرکز دارد، زیرا این اسناد ابزار اصلی کار برای حدود 90% از تجهیزات صنعتی هستند که با ابزارهای قابل حمل مانند Balanset-1A تشخیص داده شده‌اند.

فصل 2. تحلیل دقیق روش‌شناسی ISO 10816-1

۲.۱ دامنه و محدودیت‌ها

استاندارد ISO 10816-1 برای اندازه‌گیری‌های ارتعاش انجام شده روی قطعات غیرچرخشی ماشین‌ها (محفظه‌های یاتاقان، پایه‌ها، قاب‌های نگهدارنده) اعمال می‌شود. این استاندارد در مورد ارتعاش ناشی از نویز صوتی اعمال نمی‌شود و ماشین‌های رفت و برگشتی (که تحت پوشش استاندارد ISO 10816-6 هستند) که به دلیل اصل عملکرد خود نیروهای اینرسی خاصی ایجاد می‌کنند را پوشش نمی‌دهد.

یک جنبه حیاتی این است که استاندارد، اندازه‌گیری‌های درجا را تنظیم می‌کند - در شرایط عملیاتی واقعی، نه فقط در یک ایستگاه آزمایشی. این بدان معناست که محدودیت‌ها، تأثیر فونداسیون واقعی، اتصالات لوله‌کشی و شرایط بار عملیاتی را در نظر می‌گیرند.

2.2 طبقه بندی تجهیزات

یکی از عناصر کلیدی این روش، تقسیم‌بندی تمام ماشین‌ها به کلاس‌های مختلف است. اعمال محدودیت‌های کلاس IV به یک ماشین کلاس I ممکن است باعث شود که یک مهندس یک وضعیت خطرناک را از دست بدهد، در حالی که عکس این موضوع ممکن است منجر به خاموش شدن بی‌دلیل تجهیزات سالم شود.

طبق پیوست ب استاندارد ISO 10816-1، ماشین‌ها به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند:

جدول 2.1. طبقه‌بندی ماشین‌آلات طبق استاندارد ISO 10816-1

کلاس	Description	ماشین‌های معمولی	نوع فونداسیون
کلاس اول	قطعات جداگانه موتورها و ماشین آلات، که از نظر ساختاری به کل متصل هستند. ماشین های کوچک.	موتورهای الکتریکی تا ۱۵ کیلووات. پمپ‌های کوچک، درایوهای کمکی.	هر
کلاس دوم	ماشین‌های متوسط بدون پایه‌های مخصوص.	موتورهای الکتریکی ۱۵ تا ۷۵ کیلووات. موتورهای تا ۳۰۰ کیلووات روی پایه صلب. پمپ‌ها، پنکه‌ها.	معمولاً سفت و سخت
کلاس سوم	محرک‌های اصلی بزرگ و سایر ماشین‌های بزرگ با جرم‌های چرخان.	توربین‌ها، ژنراتورها، پمپ‌های با توان بالا (>75 کیلووات).	سفت و سخت
کلاس چهارم	محرک‌های اصلی بزرگ و سایر ماشین‌های بزرگ با جرم‌های چرخان.	توربوژنراتورها، توربین‌های گازی (>10 مگاوات).	انعطاف‌پذیر

مشکل در تشخیص نوع فونداسیون (صلب در مقابل انعطاف‌پذیر):

استاندارد، فونداسیونی را صلب تعریف می‌کند که اولین فرکانس طبیعی سیستم “ماشین-فونداسیون” بالاتر از فرکانس تحریک اصلی (فرکانس چرخشی) باشد. فونداسیونی انعطاف‌پذیر است که فرکانس طبیعی آن کمتر از فرکانس چرخشی باشد.

در عمل این یعنی:

• دستگاهی که به یک کف بتنی عظیم کارگاه پیچ شده است، معمولاً به دسته‌ای با فونداسیون صلب تعلق دارد.
• دستگاهی که بر روی ایزولاتورهای ارتعاشی (فنرها، پدهای لاستیکی) یا بر روی یک قاب فولادی سبک (به عنوان مثال، یک سازه طبقه بالا) نصب شده است، متعلق به کلاسی با پایه انعطاف‌پذیر است.

این تمایز بسیار مهم است زیرا یک ماشین روی یک فونداسیون انعطاف‌پذیر می‌تواند با دامنه بالاتری ارتعاش کند بدون اینکه تنش‌های داخلی خطرناکی ایجاد کند. بنابراین، محدودیت‌های کلاس IV بیشتر از کلاس III است.

۲.۳ مناطق ارزیابی ارتعاش

به جای ارزیابی دودویی “خوب/بد”، این استاندارد یک مقیاس چهار منطقه‌ای ارائه می‌دهد که از نگهداری مبتنی بر شرایط پشتیبانی می‌کند.

منطقه A (خوب): سطح ارتعاش برای ماشین‌های تازه راه‌اندازی شده. این شرایط مرجع برای دستیابی پس از نصب یا تعمیرات اساسی است.

منطقه B (رضایت‌بخش)ماشین‌آلات برای کارکرد طولانی‌مدت و نامحدود مناسب هستند. سطح ارتعاش بالاتر از حد ایده‌آل است اما قابلیت اطمینان را تهدید نمی‌کند.

منطقه C (نامطلوب): ماشین‌آلات برای کارکرد مداوم و طولانی‌مدت نامناسب هستند. لرزش به سطحی می‌رسد که تخریب شتاب‌یافته قطعات (یاتاقان‌ها، آب‌بندها) شروع می‌شود. کارکرد برای مدت محدودی تحت نظارت دقیق تا زمان تعمیر و نگهداری برنامه‌ریزی‌شده بعدی امکان‌پذیر است.

منطقه D (غیرقابل قبول): سطوح ارتعاش که ممکن است باعث خرابی فاجعه‌بار شود. خاموش کردن فوری دستگاه الزامی است.

۲.۴ مقادیر حد ارتعاش

جدول زیر مقادیر حد مجاز سرعت ارتعاش RMS (میلی‌متر بر ثانیه) را طبق پیوست ب استاندارد ISO 10816-1 خلاصه می‌کند. این مقادیر تجربی هستند و در صورت عدم دسترسی به مشخصات سازنده، به عنوان راهنما عمل می‌کنند.

جدول 2.2. محدودیت‌های ناحیه ارتعاش (پیوست B استاندارد ISO 10816-1)

مرز منطقه	کلاس I (میلی‌متر بر ثانیه)	کلاس II (میلی‌متر بر ثانیه)	کلاس III (میلی‌متر بر ثانیه)	کلاس IV (میلی‌متر بر ثانیه)
الف / ب	0.71	1.12	1.80	2.80
ب / ج	1.80	2.80	4.50	7.10
سی / دی	4.50	7.10	11.20	18.00

تفسیر تحلیلی. مقدار ۴.۵ میلی‌متر بر ثانیه را در نظر بگیرید. برای ماشین‌های کوچک (کلاس I) این مرز وضعیت اضطراری (C/D) است که نیاز به خاموش کردن دارد. برای ماشین‌های متوسط (کلاس II) این وسط ناحیه “نیازمند توجه” است. برای ماشین‌های بزرگ روی فونداسیون سفت و سخت (کلاس III) این فقط مرز بین نواحی “رضایت‌بخش” و “غیررضایت‌بخش” است. برای ماشین‌های روی فونداسیون انعطاف‌پذیر (کلاس IV) این سطح ارتعاش عملیاتی عادی (ناحیه B) است.

این روند، خطر استفاده از محدودیت‌های جهانی را نشان می‌دهد. مهندسی که از قانون “۴.۵ میلی‌متر بر ثانیه بد است” برای همه ماشین‌ها استفاده می‌کند، ممکن است یا خرابی یک پمپ کوچک را نادیده بگیرد یا به طور غیرمنطقی یک توربوکمپرسور بزرگ را رد کند.

فصل ۳. مشخصات ماشین‌های صنعتی: ISO 10816-3

در حالی که استاندارد ISO 10816-1 چارچوب کلی را تعریف می‌کند، در عمل اکثر واحدهای صنعتی (پمپ‌ها، فن‌ها، کمپرسورهای بالای ۱۵ کیلووات) توسط بخش ۳ استاندارد (ISO 10816-3) که خاص‌تر است، اداره می‌شوند. درک تفاوت این دو مهم است زیرا Balanset-1A اغلب برای بالانس فن‌ها و پمپ‌های تحت پوشش این بخش استفاده می‌شود.

۳.۱ گروه‌های ماشین‌آلات در استاندارد ISO 10816-3

برخلاف چهار کلاس در بخش ۱، بخش ۳ ماشین‌ها را به دو گروه اصلی تقسیم می‌کند:

گروه ۱: ماشین‌های بزرگ با توان نامی بالای ۳۰۰ کیلووات. این گروه همچنین شامل ماشین‌های الکتریکی با ارتفاع شفت بیشتر از ۳۱۵ میلی‌متر می‌شود.

گروه ۲: ماشین‌های متوسط با توان نامی از ۱۵ کیلووات تا ۳۰۰ کیلووات. این گروه شامل ماشین‌های الکتریکی با ارتفاع شفت از ۱۶۰ میلی‌متر تا ۳۱۵ میلی‌متر می‌شود.

۳.۲ محدودیت‌های ارتعاش در استاندارد ISO 10816-3

محدودیت‌های اینجا همچنین به نوع فونداسیون (صلب/انعطاف‌پذیر) بستگی دارد.

جدول ۳.۱. محدودیت‌های ارتعاش طبق استاندارد ISO 10816-3 (RMS، میلی‌متر بر ثانیه)

وضعیت (منطقه)	گروه ۱ (>۳۰۰ کیلووات) صلب	گروه ۱ (>۳۰۰ کیلووات) انعطاف‌پذیر	گروه ۲ (۱۵ تا ۳۰۰ کیلووات) صلب	گروه ۲ (۱۵ تا ۳۰۰ کیلووات) انعطاف‌پذیر
الف (جدید)	< 2.3	<3.5	< 1.4	< 2.3
ب (عملکرد طولانی مدت)	۲.۳ – ۴.۵	۳.۵ – ۷.۱	۱.۴ – ۲.۸	۲.۳ – ۴.۵
ج (عملکرد محدود)	۴.۵ – ۷.۱	۷.۱ – ۱۱.۰	۲.۸ – ۴.۵	۴.۵ – ۷.۱
دی (خسارت)	> 7.1	> 11.0	> 4.5	> 7.1

ترکیب داده‌ها. مقایسه جداول ISO 10816-1 و ISO 10816-3 نشان می‌دهد که ISO 10816-3 الزامات سختگیرانه‌تری را برای ماشین‌های با قدرت متوسط (گروه 2) بر روی فونداسیون‌های صلب اعمال می‌کند. مرز ناحیه D بر روی 4.5 میلی‌متر بر ثانیه تعیین شده است که با حد مجاز کلاس I در بخش 1 مطابقت دارد. این امر روند به سمت محدودیت‌های سختگیرانه‌تر برای تجهیزات مدرن، سریع‌تر و سبک‌تر را تأیید می‌کند. هنگام استفاده از Balanset-1A برای تشخیص فن 45 کیلوواتی روی کف بتنی، باید روی ستون "گروه 2 / صلب" این جدول تمرکز کنید، جایی که انتقال به ناحیه اضطراری با سرعت 4.5 میلی‌متر بر ثانیه رخ می‌دهد.

فصل ۴. معماری سخت‌افزاری سیستم Balanset-1A

برای اجرای الزامات ISO 10816/20816، به ابزاری نیاز دارید که اندازه‌گیری‌های دقیق و تکرارپذیر ارائه دهد و با محدوده‌های فرکانسی مورد نیاز مطابقت داشته باشد. سیستم Balanset-1A که توسط Vibromera توسعه داده شده است، یک راه‌حل یکپارچه است که عملکردهای یک آنالایزر ارتعاش دو کاناله و یک ابزار بالانس میدانی را ترکیب می‌کند.

۴.۱ کانال‌های اندازه‌گیری و حسگرها

سیستم Balanset-1A دارای دو کانال اندازه‌گیری ارتعاش مستقل (X1 و X2) است که امکان اندازه‌گیری همزمان در دو نقطه یا در دو صفحه را فراهم می‌کند.

نوع حسگر. این سیستم از شتاب‌سنج‌ها (مبدل‌های ارتعاشی که شتاب را اندازه‌گیری می‌کنند) استفاده می‌کند. این یک استاندارد صنعتی مدرن است زیرا شتاب‌سنج‌ها قابلیت اطمینان بالا، محدوده فرکانسی وسیع و خطی بودن خوبی را ارائه می‌دهند.

ادغام سیگنال. از آنجا که استاندارد ISO 10816 نیاز به ارزیابی سرعت ارتعاش (میلی‌متر بر ثانیه) دارد، سیگنال شتاب‌سنج‌ها در سخت‌افزار یا نرم‌افزار ادغام می‌شود. این یک مرحله پردازش سیگنال حیاتی است و کیفیت مبدل آنالوگ به دیجیتال نقش کلیدی ایفا می‌کند.

محدوده اندازه گیری. این دستگاه سرعت ارتعاش (RMS) را در محدوده 0.05 تا 100 میلی‌متر بر ثانیه اندازه‌گیری می‌کند. این محدوده به طور کامل تمام مناطق ارزیابی ISO 10816 (از منطقه A < 0.71 تا منطقه D > 45 میلی‌متر بر ثانیه) را پوشش می‌دهد.

۴.۲ ویژگی‌های فرکانسی و دقت

مشخصات مترولوژیکی Balanset-1A کاملاً با الزامات استاندارد مطابقت دارد.

محدوده فرکانس. نسخه پایه این دستگاه در باند فرکانسی ۵ هرتز تا ۵۵۰ هرتز کار می‌کند.

حد پایین ۵ هرتز (۳۰۰ دور در دقیقه) حتی از الزام استاندارد ISO 10816 یعنی ۱۰ هرتز نیز فراتر می‌رود و از تشخیص ماشین‌های کم‌سرعت پشتیبانی می‌کند. حد بالای ۵۵۰ هرتز تا هارمونیک یازدهم را برای ماشین‌هایی با فرکانس چرخشی ۳۰۰۰ دور در دقیقه (۵۰ هرتز) پوشش می‌دهد که برای تشخیص عدم تعادل (۱×)، عدم هم‌ترازی (۲×، ۳×) و شل‌شدگی کافی است. به صورت اختیاری، محدوده فرکانس را می‌توان تا ۱۰۰۰ هرتز افزایش داد که به طور کامل الزامات استاندارد را پوشش می‌دهد.

دقت دامنه. خطای اندازه‌گیری دامنه در مقیاس کامل ±5% است. برای وظایف نظارت عملیاتی، که در آن مرزهای منطقه صدها درصد متفاوت هستند، این دقت بیش از حد کافی است.

دقت فاز. این دستگاه زاویه فاز را با دقت ±1 درجه اندازه‌گیری می‌کند. اگرچه فاز توسط ISO 10816 تنظیم نشده است، اما برای مرحله بعدی - متعادل‌سازی - بسیار مهم است.

۴.۳ کانال تاکومتر

این کیت شامل یک تاکومتر لیزری (سنسور نوری) است که دو عملکرد را انجام می‌دهد:

• سرعت روتور (RPM) را از ۱۵۰ تا ۶۰۰۰۰ دور در دقیقه (در برخی نسخه‌ها تا ۱۰۰۰۰۰ دور در دقیقه) اندازه‌گیری می‌کند. این امر امکان تشخیص همزمانی یا ناهمزمانی ارتعاش با فرکانس چرخشی (۱×) را فراهم می‌کند.
• یک سیگنال فاز مرجع (علامت فاز) برای میانگین‌گیری همزمان و محاسبه زوایای جرم اصلاحی در حین بالانس تولید می‌کند.

۴.۴ اتصالات و طرح‌بندی

کیت استاندارد شامل کابل‌های حسگر به طول ۴ متر (اختیاری ۱۰ متر) است. این امر ایمنی را در حین اندازه‌گیری‌های درجا افزایش می‌دهد. کابل‌های بلند به اپراتور اجازه می‌دهند تا در فاصله‌ای ایمن از قطعات چرخان ماشین قرار گیرد که الزامات ایمنی صنعتی برای کار با تجهیزات چرخان را برآورده می‌کند.

فصل 5. روش اندازه‌گیری و ارزیابی ISO 10816 با استفاده از Balanset-1A

این فصل یک الگوریتم گام به گام برای استفاده از دستگاه Balanset-1A جهت انجام ارزیابی‌های ارتعاش را شرح می‌دهد.

5.1 آماده سازی برای اندازه گیری ها

دستگاه را شناسایی کنید. کلاس دستگاه را تعیین کنید (مطابق فصل‌های ۲ و ۳ این گزارش). به عنوان مثال، یک “فن ۴۵ کیلوواتی روی لرزه‌گیرها” متعلق به گروه ۲ (ISO 10816-3) با فونداسیون انعطاف‌پذیر است.

نصب نرم‌افزار. درایورها و نرم‌افزار Balanset-1A را از درایو USB ارائه شده نصب کنید. واحد رابط را به پورت USB لپ‌تاپ وصل کنید.

سنسورها را نصب کنید.

• سنسورها را روی محفظه یاتاقان نصب کنید. آنها را روی پوشش‌های نازک نصب نکنید.
• از پایه های مغناطیسی استفاده کنید. مطمئن شوید که آهنربا محکم روی سطح قرار می گیرد. رنگ یا زنگ زدگی زیر آهنربا مانند یک میراگر عمل می کند و خوانش فرکانس بالا را کاهش می دهد.
• حفظ تعامد: اندازه‌گیری‌ها را در جهت‌های عمودی (V)، افقی (H) و محوری (A) انجام دهید. Balanset-1A دارای دو کانال است، بنابراین می‌توانید به عنوان مثال، V و H را به طور همزمان در یک تکیه‌گاه اندازه‌گیری کنید.

۵.۲ حالت ویبرومتر (F5)

نرم‌افزار Balanset-1A یک حالت اختصاصی برای ارزیابی ISO 10816 دارد.

• برنامه را اجرا کنید.
• F5 را فشار دهید (یا روی دکمه “F5 – ارتعاش‌سنج” در رابط کاربری کلیک کنید). یک پنجره ارتعاش‌سنج چند کاناله باز می‌شود.
• برای شروع جمع‌آوری داده‌ها، F9 (اجرا) را فشار دهید.

تحلیل شاخص.

• RMS (کل)دستگاه، سرعت کلی ارتعاش RMS (V1s، V2s) را نمایش می‌دهد. این مقداری است که شما با محدودیت‌های جدول‌بندی شده استاندارد مقایسه می‌کنید.
• ۱× لرزش: این دستگاه دامنه ارتعاش را در فرکانس چرخشی استخراج می‌کند.

اگر مقدار RMS بالا باشد (ناحیه C/D) اما مولفه 1× پایین باشد، مشکل عدم تعادل نیست. ممکن است ایراد از یاتاقان، کاویتاسیون (برای پمپ) یا مسائل الکترومغناطیسی باشد. اگر RMS نزدیک به مقدار 1× باشد (برای مثال، RMS = 10 mm/s، 1× = 9.8 mm/s)، عدم تعادل غالب است و متعادل‌سازی، ارتعاش را حدود 95% کاهش می‌دهد.

۵.۳. تحلیل طیفی (FFT)

اگر لرزش کلی از حد مجاز (ناحیه C یا D) فراتر رود، باید علت آن را شناسایی کنید. حالت F5 شامل یک برگه نمودارها است.

طیف. طیف، دامنه را در مقابل فرکانس نشان می‌دهد.

• یک پیک غالب در ۱× (فرکانس چرخشی) نشان‌دهنده عدم تعادل است.
• پیک‌های ۲× و ۳× نشان‌دهنده‌ی ناهم‌ترازی یا شل‌شدگی هستند.
• “نویز” فرکانس بالا یا انبوهی از هارمونیک‌ها نشان‌دهنده‌ی عیوب یاتاقان غلتشی است.
• فرکانس عبور پره (تعداد پره‌ها × دور در دقیقه) نشان‌دهنده مشکلات آیرودینامیکی در یک فن یا مشکلات هیدرولیکی در یک پمپ است.

Balanset-1A این تجسم‌ها را ارائه می‌دهد که آن را از یک “سنجش انطباق” ساده به یک ابزار تشخیصی کامل تبدیل می‌کند.

فصل 6. بالانس کردن به عنوان یک روش اصلاح: استفاده عملی از Balanset-1A

وقتی تشخیص‌ها (بر اساس غلبه ۱× در طیف) عدم تعادل را به عنوان علت اصلی تجاوز از حد مجاز ISO 10816 نشان می‌دهند، مرحله بعدی متعادل‌سازی است. Balanset-1A روش ضریب نفوذ (روش سه مرحله‌ای) را پیاده‌سازی می‌کند.

۶.۱ نظریه تعادل

عدم تعادل زمانی رخ می‌دهد که مرکز جرم روتور با محور چرخش آن منطبق نباشد. این امر باعث ایجاد نیروی گریز از مرکز می‌شود. F = m · r · ω² که ارتعاشی با فرکانس چرخشی ایجاد می‌کند. هدف از بالانس کردن، اضافه کردن یک جرم اصلاحی (وزنه) است که نیرویی برابر با بزرگی و در خلاف جهت نیروی عدم بالانس ایجاد کند.

۶.۲. روش متعادل‌سازی تک‌صفحه‌ای

از این روش برای روتورهای باریک (فن، پولی، دیسک) استفاده کنید.

راه اندازی.

• سنسور ارتعاش (کانال ۱) را عمود بر محور چرخش نصب کنید.
• دورسنج لیزری را تنظیم کنید و یک علامت نوار بازتابنده روی روتور قرار دهید.
• در برنامه، F2 - Single Plane را انتخاب کنید.

اجرای ۰ - مقدار اولیه.

• روتور را روشن کنید. F9 را فشار دهید. دستگاه، ارتعاش اولیه (دامنه و فاز) را اندازه‌گیری می‌کند.
• مثال: ۸.۵ میلی‌متر بر ثانیه در زاویه ۱۲۰ درجه.

اجرای ۱ - وزنه آزمایشی.

• روتور را متوقف کنید.
• یک وزنه آزمایشی با جرم مشخص (مثلاً 10 گرم) را در یک مکان دلخواه نصب کنید.
• روتور را روشن کنید. F9 را فشار دهید. دستگاه تغییر در بردار ارتعاش را ثبت می‌کند.
• مثال: ۵.۲ میلی‌متر بر ثانیه در زاویه ۱۶۰ درجه.

محاسبه و اصلاح.

• این برنامه به طور خودکار جرم و زاویه وزنه اصلاح را محاسبه می‌کند.
• برای مثال، دستگاه ممکن است دستور دهد: “۱۵ گرم را با زاویه ۴۵ درجه از موقعیت وزنه آزمایشی اضافه کنید.”
• توابع بالانس از تقسیم وزن‌ها پشتیبانی می‌کنند: اگر نتوانید وزن را در محل محاسبه‌شده قرار دهید، برنامه آن را به دو وزن تقسیم می‌کند تا مثلاً روی پره‌های فن نصب شود.

اجرای ۲ - تأیید.

• وزنه اصلاحی محاسبه‌شده را نصب کنید (در صورت نیاز برنامه، وزنه آزمایشی را بردارید).
• روتور را روشن کنید و مطمئن شوید که لرزش باقیمانده طبق استاندارد ISO 10816 به ناحیه A یا B کاهش یافته است (برای مثال، زیر 2.8 میلی‌متر بر ثانیه).

۶.۳. بالانس دو صفحه‌ای

روتورهای بلند (شفت‌ها، درام‌های سنگ‌شکن) نیاز به بالانس دینامیکی در دو صفحه اصلاح دارند. این روش مشابه است اما به دو سنسور ارتعاش (X1، X2) و سه بار اجرا (اولیه، وزن آزمایشی در صفحه 1، وزن آزمایشی در صفحه 2) نیاز دارد. برای این روش از حالت F3 استفاده کنید.

فصل 7. سناریوهای عملی و تفسیر (مطالعات موردی)

سناریو ۱: فن اگزوز صنعتی (۴۵ کیلووات)

زمینه. این فن روی سقف و روی لرزه‌گیرهای فنری نصب شده است.

طبقه بندی. ISO 10816-3، گروه 2، فونداسیون انعطاف‌پذیر.

اندازه‌گیری. دستگاه Balanset-1A در حالت F5، مقدار RMS برابر با 6.8 میلی‌متر بر ثانیه را نشان می‌دهد.

تحلیل.

• طبق جدول 3.1، مرز B/C برای “انعطاف‌پذیر” 4.5 میلی‌متر بر ثانیه و مرز C/D 7.1 میلی‌متر بر ثانیه است.

نتیجه‌گیری. فن در ناحیه C (عملکرد محدود) کار می‌کند و به ناحیه اضطراری D نزدیک می‌شود.

تشخیص بیماری. طیف یک پیک قوی 1× را نشان می‌دهد.

اکشن. بالانس کردن لازم است. پس از بالانس با Balanset-1A، سطح ارتعاش به ۱.۲ میلی‌متر بر ثانیه (ناحیه A) کاهش یافت. از خرابی جلوگیری شد.

سناریو ۲: پمپ تغذیه بویلر (۲۰۰ کیلووات)

زمینه. پمپ به صورت صلب بر روی یک فونداسیون بتنی عظیم نصب شده است.

طبقه بندی. ISO 10816-3، گروه 2، فونداسیون صلب.

اندازه‌گیری. Balanset-1A مقدار RMS برابر با 5.0 میلی‌متر بر ثانیه را نشان می‌دهد.

تحلیل.

• طبق جدول 3.1، مرز C/D برای حالت “صلب” 4.5 میلی‌متر بر ثانیه است.

نتیجه‌گیری. پمپ در ناحیه D (وضعیت اضطراری) کار می‌کند. مقدار ۵.۰ میلی‌متر بر ثانیه برای نصب صلب غیرقابل قبول است.

تشخیص بیماری. طیف، مجموعه‌ای از هارمونیک‌ها و سطح نویز بالایی را نشان می‌دهد. پیک ۱× پایین است.

اکشن. بالانس کردن کمکی نمی‌کند. مشکل احتمالاً از یاتاقان‌ها یا کاویتاسیون است. پمپ باید برای بازرسی مکانیکی متوقف شود.

فصل ۸. نتیجه‌گیری

استاندارد ISO 10816-1 و بخش تخصصی ۳ آن، مبنای اساسی برای تضمین قابلیت اطمینان تجهیزات صنعتی فراهم می‌کنند. گذار از ادراک ذهنی به ارزیابی کمی سرعت ارتعاش (RMS، میلی‌متر بر ثانیه) به مهندسان اجازه می‌دهد تا وضعیت ماشین‌آلات را به صورت عینی طبقه‌بندی کرده و بر اساس شرایط واقعی، برنامه‌ریزی تعمیر و نگهداری انجام دهند.

پیاده‌سازی ابزاری این استانداردها با استفاده از سیستم Balanset-1A مؤثر بوده است. این دستگاه اندازه‌گیری‌های دقیقی از نظر مترولوژیکی در محدوده ۵ تا ۵۵۰ هرتز ارائه می‌دهد (که الزامات استاندارد اکثر ماشین‌ها را به طور کامل پوشش می‌دهد) و قابلیت لازم برای شناسایی علل ارتعاش بالا (تحلیل طیفی) و حذف آنها (متعادل‌سازی) را ارائه می‌دهد.

برای شرکت‌های فعال، اجرای نظارت منظم بر اساس روش ISO 10816 و ابزارهایی مانند Balanset-1A یک سرمایه‌گذاری مستقیم در کاهش هزینه‌های عملیاتی است. توانایی تشخیص منطقه B از منطقه C به جلوگیری از تعمیرات زودهنگام ماشین‌های سالم و همچنین خرابی‌های فاجعه‌بار ناشی از نادیده گرفتن سطوح بحرانی ارتعاش کمک می‌کند.

پایان گزارش