استاندارد ISO 20816-1 چیست؟

ایزو ۲۰۸۱۶-۱:۲۰۱۶ (عنوان کامل: "ارتعاش مکانیکی - اندازه‌گیری و ارزیابی ارتعاش ماشین - بخش 1: دستورالعمل‌های عمومی") استاندارد بین‌المللی فعلی است که چارچوبی برای نحوه اندازه‌گیری و ارزیابی ارتعاش ماشین‌آلات ارائه می‌دهد. این استاندارد در سال 2016 منتشر شد و جایگزین دو استاندارد بنیادی قدیمی‌تر است که از دهه 1990 مورد استفاده قرار می‌گرفتند.

مهمترین تغییر این است که وحدت بخشی دو فلسفه اندازه‌گیری که قبلاً جداگانه بودند را در یک سند واحد و منسجم ادغام می‌کند:

• ایزو ۱۰۸۱۶-۱ - ارتعاش پوشش داده شده روی قطعات غیر چرخشی (محفظه‌های یاتاقان، پوشش دستگاه) با استفاده از حسگرهای لرزه‌ای (شتاب‌سنج‌ها).
• ایزو ۷۹۱۹-۱ - ارتعاش پوشش داده شده روی شفت‌های چرخان با استفاده از پروب‌های مجاورتی غیر تماسی.

استاندارد ISO 20816-1 هر دو رویکرد را در یک چارچوب ترکیب می‌کند و اذعان دارد که ارزیابی جامع ماشین اغلب به هر دو نوع اندازه‌گیری نیاز دارد. یک ماشین ممکن است ارتعاش پوسته قابل قبولی داشته باشد اما حرکت شفت خطرناک باشد (که نشان‌دهنده مشکل دینامیکی روتور است) یا برعکس (که نشان‌دهنده مشکل سازه‌ای/فندی است). تنها با ارزیابی هر دو می‌توانید تصویر کاملی به دست آورید.

آنچه استاندارد پوشش می‌دهد

1. انواع دامنه و اندازه‌گیری - روش‌های اندازه‌گیری ارتعاش پوسته و شفت را تعریف می‌کند.
2. الزامات ابزار دقیق — انواع حسگر، محدوده فرکانس، کالیبراسیون، استانداردهای نصب
3. معیارهای ارزیابی — رویکرد دو معیاره (حدود مطلق + تغییر از خط پایه)
4. مناطق ارزیابی — سیستم طبقه‌بندی چهار منطقه‌ای (A، B، C، D)
5. ارزیابی و پذیرش ترکیبی - نحوه استفاده همزمان از هر دو نوع اندازه‌گیری، آزمون پذیرش در مقابل نظارت عملیاتی

سری کامل ISO 20816

استاندارد ISO 20816 یک استاندارد چندبخشی است. بخش اول آن چارچوب کلی را ارائه می‌دهد؛ بخش‌های دیگر محدودیت‌های عددی خاصی را برای دسته‌های مختلف ماشین‌آلات ارائه می‌دهند.

انواع اندازه‌گیری

استاندارد ISO 20816-1 رسماً دو رویکرد اندازه‌گیری اساساً متفاوت را متحد می‌کند. درک این تمایز برای کاربرد صحیح بسیار مهم است.

لرزش بدنه (قطعات غیرچرخشی)

• چه: ارتعاش سازه ثابت ماشین - محفظه یاتاقان‌ها، پایه‌ها، قاب‌ها، پوشش.
• حسگر: مبدل‌های لرزه‌ای - شتاب‌سنج‌های پیزوالکتریک (رایج‌ترین) یا مبدل‌های سرعت - نصب شده بر روی محفظه یاتاقان به ازای هر ایزو ۵۳۴۸.
• پارامتر: سرعت RMS پهنای باند در میلی‌متر بر ثانیه (یا در برخی مناطق در دقیقه/ثانیه).
• محدوده فرکانس: استاندارد ۱۰ تا ۱۰۰۰ هرتز؛ ۲ تا ۱۰۰۰ هرتز برای ماشین‌های کم‌سرعت (<120 دور در دقیقه).
• آنچه به شما می‌گوید: انرژی ارتعاشی که به سازه ماشین منتقل می‌شود. منعکس کننده نیروهای وارد بر یاتاقان‌ها و پاسخ سازه است. مستقیماً با خستگی یاتاقان و خطر آسیب سازه مرتبط است.
• تجهیزات: The Balanset-1A سرعت RMS پهنای باند را در حالت ارتعاش‌سنج (F5) اندازه‌گیری می‌کند و آن را مستقیماً برای ارزیابی پوشش بدنه با استاندارد ISO 20816 مناسب می‌سازد.

لرزش شفت (قطعات دوار)

• چه: جابجایی دینامیکی شفت نسبت به محفظه یاتاقان - میزان جابجایی واقعی شفت در فضای خالی یاتاقان.
• حسگر: پراب‌های مجاورتی جریان گردابی غیرتماسی، که معمولاً طبق استاندارد API 670 به صورت جفت‌های متعامد (XY) در هر یاتاقان نصب می‌شوند.
• پارامتر: جابجایی اوج به اوج در میکرومتر (میکرومتر) یا میل (۱ میل = ۲۵.۴ میکرومتر).
• محدوده فرکانس: عمدتاً اجزای سنکرون (۱×) و زیرسنکرون شفت.
• آنچه به شما می‌گوید: رفتار دینامیکی واقعی روتور - شکل مدار، جهت چرخش، تماس سایشی. برای تشخیص قوس شفت، چرخش روغن، تماس آب‌بند و عدم هم‌ترازی که ممکن است به طور موثر به محفظه منتقل نشود، بسیار مهم است.
• تجهیزات: پروب‌های مجاورتی نصب‌شده دائمی (معمولاً ابزارهای قابل حمل نیستند). عمدتاً در ماشین‌آلات توربو بزرگ با یاتاقان‌های فیلم سیال (ژورنال) استفاده می‌شوند.

الزامات ابزار دقیق

این استاندارد مشخص می‌کند که کل زنجیره اندازه‌گیری - مبدل، کابل‌کشی، آماده‌سازی سیگنال و آنالایزر - باید کالیبره شده و قادر به اندازه‌گیری دقیق در محدوده فرکانسی مورد نیاز باشند. منابع کلیدی:

• نصب شتاب سنج: پر ایزو ۵۳۴۸ - نصب با گل‌میخ ترجیح داده می‌شود، برای نظارت معمول، مغناطیسی قابل قبول است، برای نصب دائمی چسبی است.
• نصب پروب مجاورتی: طبق API 670 - فاصله پروب، پرداخت سطح هدف، جهت‌گیری متعامد جفت و الزامات مسیریابی کابل.
• کالیبراسیون: کالیبراسیون منظم کل زنجیره در برابر استانداردهای قابل ردیابی. دستگاه Balanset-1A در کارخانه کالیبره شده و می‌توان آن را در برابر منابع ارتعاش شناخته شده تأیید کرد.

مناطق ارزیابی A، B، C، D

سیستم چهار ناحیه‌ای شناخته‌شده‌ترین ویژگی استانداردهای ارتعاش ISO است. این سیستم یک چارچوب جهانی و کدگذاری‌شده با رنگ برای طبقه‌بندی شدت ارتعاش و تعیین اقدام مناسب ارائه می‌دهد.

مقادیر مرزی ناحیه — ارتعاش پوشش (ISO 20816-3)

اینها محدودیت‌های عددی خاص برای سرعت RMS پهنای باند روی محفظه‌های یاتاقان, ، قابل استفاده برای ماشین‌های صنعتی با توان بالای ۱۵ کیلووات و سرعت ۱۲۰ تا ۱۵۰۰۰ دور در دقیقه. این مقادیر در ابتدا در استاندارد ISO 10816-3 تعیین شده و با به‌روزرسانی‌های جزئی در استاندارد ISO 20816-3:2022 به بعد منتقل شده‌اند.

مقادیر مرزی ناحیه — جابجایی شفت (ISO 20816-2)

برای توربوماشین‌ها با پروب‌های مجاورتی، محدودیت‌های جابجایی شفت وابسته به سرعت هستند. استاندارد از فرمولی بر اساس جذر نسبت سرعت استفاده می‌کند.

دو معیار ارزیابی

ISO 20816-1 حکم می‌کند که ارزیابی ارتعاش باید موارد زیر را در نظر بگیرد: هر دو معیارها را به طور همزمان. استفاده فقط از یکی، تصویر ناقصی ارائه می‌دهد.

معیار ۱ - قدر مطلق

مقدار ارتعاش اندازه‌گیری شده را با مرزهای ناحیه ثابت از بخش مربوطه ISO 20816 مقایسه کنید. این به شما وضعیت دستگاه را نسبت به جمعیت کلی دستگاه‌های مشابه نشان می‌دهد.

• استفاده برای: تست پذیرش ماشین‌های نو/تعمیر شده، ارزیابی اولیه، تنظیم آلارم‌های قطع برق، مقایسه ماشین‌آلات در سراسر ناوگان.
• محدودیت: دستگاهی که همیشه با سرعت ۴.۰ میلی‌متر بر ثانیه (ناحیه B برای گروه ۱) بوده است، ممکن است کاملاً سالم باشد - این سطح عملکرد طبیعی آن است. معیار ۱ به تنهایی به شما نمی‌گوید که آیا چیزی تغییر کرده است یا خیر.

معیار ۲ - تغییر از سطح پایه

ارتعاش فعلی را با یک مقدار مرجع (خط پایه) تعیین‌شده مقایسه کنید. خط پایه معمولاً پس از راه‌اندازی، پس از تعمیر و نگهداری یا به عنوان میانگین آماری در یک دوره عملیاتی پایدار اندازه‌گیری می‌شود.

• استفاده برای: نگهداری و تعمیرات پیش‌بینانه مبتنی بر روند، تشخیص زودهنگام خطا، تشخیص وخامت اوضاع صرف نظر از سطح مطلق آن.
• بینش کلیدی: قابل توجه تغییر در ارتعاش - حتی اگر مقدار مطلق هنوز در ناحیه A یا B باشد - اغلب اولین و مطمئن‌ترین شاخص از یک گسل در حال توسعه.

گروه‌های ماشین‌آلات (ISO 20816-3)

استاندارد ISO 20816-3 (و استاندارد قبلی آن ISO 10816-3) ماشین‌ها را بر اساس موارد زیر به چهار گروه طبقه‌بندی می‌کند: رتبه‌بندی قدرت and نوع فونداسیون. مرزهای ناحیه برای هر گروه متفاوت است زیرا ماشین‌های بزرگتر روی فونداسیون‌های انعطاف‌پذیر به طور طبیعی ارتعاش بیشتری نسبت به ماشین‌های کوچک روی فونداسیون‌های صلب دارند.

نقاط تنظیم آلارم و تریپ

کاربرد عملی استاندارد ISO 20816 در سیستم‌های نظارتی نیازمند تنظیم ... هشدار (زنگ خطر) و خطر نقاط تنظیم (تریپ). استاندارد، راهنمایی‌هایی را برای هر دو نقطه تنظیم مطلق و نسبی ارائه می‌دهد.

نقاط تنظیم مطلق (از معیار ۱)

• هشدار = مقدار مرزی ناحیه B/C. وقتی ارتعاش از این مقدار بیشتر شد، نظارت را افزایش دهید، علت اصلی را بررسی کنید و اقدامات اصلاحی را برنامه‌ریزی کنید.
• سفر = مقدار مرزی ناحیه C/D. هنگامی که ارتعاش از این مقدار تجاوز کند، خاموش شدن خودکار (در صورت وجود) یا اقدام فوری دستی برای جلوگیری از آسیب.

نقاط تنظیم نسبی (از معیار ۲)

• هشدار نسبی = خط پایه × ضریب (معمولاً ۲.۰-۲.۵×). دو برابر شدن یا بیشتر ارتعاش از خط پایه نشان دهنده یک گسل در حال توسعه است.
• The نقطه تنظیم هشدار موثر باید هر کدام که هست باشد پایین‌تر بین هشدار مطلق و هشدار نسبی. این تضمین می‌کند که اولین معیاری که نقض می‌شود، زنگ خطر را به صدا در می‌آورد.

تست پذیرش در مقابل نظارت عملیاتی

استاندارد ISO 20816-1 به وضوح بین دو زمینه ارزیابی تمایز قائل می‌شود:

تست پذیرش

هنگام راه‌اندازی ماشین‌های جدید یا پذیرش ماشین‌ها پس از تعمیرات اساسی استفاده می‌شود. الزاماً این است که ارتعاش در محدوده مجاز قرار گیرد. منطقه A یا منطقه B. این یک معیار قطعی برای قبول/رد است - یک دستگاه جدید که در منطقه C تحویل داده شود، معمولاً رد می‌شود.

• شرایط اندازه‌گیری باید به شدت کنترل شود (سرعت پایدار، بار کامل، تعادل حرارتی).
• چندین قرائت در هر نقطه اندازه‌گیری.
• نتایج در یک گزارش پذیرش رسمی مستند شده است.

نظارت عملیاتی

برای ارزیابی مداوم وضعیت ماشین‌های در حال کار استفاده می‌شود. تمرکز از قبول/رد به تغییر می‌کند. تشخیص روند و تغییر (معیار ۲). نقاط تنظیم هشدار و تریپ ابزارهای اصلی هستند.

• جمع‌آوری داده‌های مبتنی بر مسیر قابل حمل (Balanset-1A) یا نظارت آنلاین دائمی.
• نقاط اندازه‌گیری، شرایط و رویه‌های ثابت برای مقایسه معتبر روند.
• تصمیمات عملی بر اساس هر دو منطقه مطلق و جهت روند.

مهاجرت از ISO 10816 به ISO 20816

بسیاری از مراکز هنوز در رویه‌ها، پایگاه‌های داده نظارت و مشخصات خود به استاندارد ISO 10816 ارجاع می‌دهند. در اینجا آنچه باید در مورد این گذار بدانید، آورده شده است.

کاربرد عملی با Balanset-1A

The Balanset-1A آنالایزر ارتعاش قابل حمل مستقیماً از طریق حالت‌های اندازه‌گیری داخلی خود، ارزیابی ارتعاش بدنه ISO 20816 را پشتیبانی می‌کند.

حالت ارتعاش‌سنج (F5)

اقدامات سرعت RMS پهنای باند — پارامتر دقیق مشخص شده توسط ISO 20816 برای ارتعاش محفظه. صفحه نمایش موارد زیر را نشان می‌دهد:

• V1 ها (ارتعاش کلی) - مستقیماً با مرزهای منطقه مقایسه کنید
• V1o (۱× مؤلفه دور در دقیقه) - نشان می‌دهد که چه مقدار از کل ارتعاش ناشی از عدم تعادل است
• هر دو کانال به طور همزمان - جهت نزدیک و دور در یک اندازه‌گیری

آنالایزر طیف (F1 / F8)

طیف فرکانسی FFT را نمایش می‌دهد و به شما امکان می‌دهد تا ... را شناسایی کنید. منبع ارتعاش بالا (عدم تعادل در ۱×، ناهمراستایی در ۲×، عیوب یاتاقان در فرکانس‌های مشخصه). به بخش راهنمای تحلیل ارتعاشات برای تفسیر طیف.

حالت تعادل

اگر لرزش به عنوان عدم تعادل (پیک غالب ۱× دور در دقیقه) تشخیص داده شود، Balanset-1A می‌تواند بلافاصله برای اصلاح آن، به متعادل‌سازی میدانی اقدام کند - کاهش لرزش از ناحیه C یا D به ناحیه A یا B. به راهنمای بالانس دینامیکی میدانی برای انجام کامل مراحل.

سوالات متداول

تفاوت بین ISO 20816 و ISO 10816 چیست؟

استاندارد ISO 20816 با ترکیب ارتعاشات محفظه (که قبلاً ISO 10816 نام داشت) و ارتعاشات شفت (که قبلاً ISO 7919 نام داشت) در یک استاندارد واحد، جایگزین استاندارد ISO 10816 می‌شود. مقادیر مرز ناحیه برای ارتعاش محفظه در استاندارد ISO 20816-3 بسیار شبیه به مقادیر موجود در استاندارد ISO 10816-3 است. بهبود اصلی، ادغام هر دو فلسفه اندازه‌گیری در یک سند است.

آیا استاندارد ISO 10816 هنوز معتبر است؟

بخش‌های ISO 10816 رسماً کنار گذاشته شده‌اند زیرا بخش‌های مربوطه ISO 20816 جایگزین آنها شده‌اند. با این حال، محدودیت‌های ارتعاش به طور گسترده در سیستم‌ها و قراردادهای نظارتی موجود تعبیه شده‌اند. مقادیر عددی ارتعاش پوشش اساساً بدون تغییر باقی مانده‌اند، بنابراین برنامه‌های موجود مبتنی بر ISO 10816 از نظر فنی در عمل معتبر باقی می‌مانند.

کدام پارامتر را باید اندازه بگیرم - سرعت یا جابجایی؟

برای ماشین‌های صنعتی عمومی با یاتاقان‌های غلتشی که از خارج اندازه‌گیری می‌شوند (ابزارهای قابل حمل): سرعت مؤثر (RMS) بر حسب میلی‌متر بر ثانیه. برای ماشین‌های توربوی بزرگ با یاتاقان‌های ژورنال و پروب‌های مجاورتی نصب شده: جابجایی محور پیک تا پیک بر حسب میکرومتر. اگر هر دو در دسترس هستند، هر دو را ارزیابی کنید - آنها اطلاعات مکمل ارائه می‌دهند.

چگونه گروه ماشین را تعیین کنم؟

دو عامل: توان نامی (بالاتر یا پایین‌تر از ۳۰۰ کیلووات) و نوع فونداسیون (صلب یا انعطاف‌پذیر). یک موتور ۷۵ کیلوواتی که به یک پد بتنی پیچ شده است = گروه ۲. یک کمپرسور ۵۰۰ کیلوواتی روی یک سکوی فولادی = گروه ۳. به بخش گروه‌های ماشین‌آلات در بالا مراجعه کنید.

آیا ممکن است دستگاهی در ناحیه B هنوز دچار نقص در حال توسعه باشد؟

بله - دقیقاً به همین دلیل است که معیار ۲ وجود دارد. اگر سرعت پایه یک دستگاه ۰.۸ میلی‌متر بر ثانیه بوده و به ۲.۲ میلی‌متر بر ثانیه افزایش یابد، هنوز در ناحیه B برای گروه ۲ (زیر ۲.۸ میلی‌متر بر ثانیه) قرار دارد، اما افزایش ۲.۷۵ برابری از سرعت پایه نشان دهنده یک مشکل قابل توجه در حال توسعه است.

بعد از بالانس کردن، چه سطح ارتعاشی را باید هدف قرار دهم؟

پس از متعادل‌سازی میدان، هدف این است که منطقه الف (زیر مرز A/B برای گروه ماشین شما). برای یک ماشین گروه ۲، این به معنی زیر ۱.۴ میلی‌متر بر ثانیه است. راهنمای متعادل‌سازی روش کار را با جزئیات پوشش می‌دهد.

سرعت RMS پهنای باند چه محدوده فرکانسی را پوشش می‌دهد؟

محدوده استاندارد طبق استاندارد ISO 20816-1، 10 تا 1000 هرتز است. این محدوده، رایج‌ترین نشانه‌های خطا را در بر می‌گیرد: 1× تا ~60× برای دستگاهی که با سرعت 1000 دور در دقیقه (~17 هرتز) کار می‌کند، یا 1× تا ~20× برای دستگاهی که با سرعت 3000 دور در دقیقه (50 هرتز) کار می‌کند. دستگاه‌های کم‌سرعت (کمتر از 120 دور در دقیقه) از محدوده وسیع 2 تا 1000 هرتز استفاده می‌کنند.

آیا برای استفاده از مقادیر منطقه، نیاز به خرید سند ISO 20816-1 دارم؟

خود استاندارد ISO 20816-1 حاوی مقادیر خاص منطقه نیست - فقط روش‌شناسی را تعریف می‌کند. شماره‌های مرز منطقه در ایزو ۲۰۸۱۶-۳ (برای ماشین‌های صنعتی عمومی). برای دریافت اسناد رسمی کامل به همراه تمام رویه‌ها و ضمائم، از فروشگاه ایزو. مقادیر ناحیه‌ای که در این راهنما منتشر شده‌اند، از منابع عمومی در دسترس هستند و به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مقالات مرتبط

← بازگشت به فهرست واژه‌نامه