Ilmainen suunnittelutyökalu #023
Tärinärajat — Vesiturbiinit ja pumppuyksiköt
Arvioi hydraulisten turbiinien, pumpputurbiinien ja pumppujen tärinän vakavuutta standardin ISO 20816-5 mukaisesti. Tukee laakeripesän nopeuden ja akselin siirtymän mittauksia.
Tulokset
| Vyöhyke | Raja | Kuvaus |
|---|
ISO 20816-5 -standardin soveltamisala
ISO 20816-5 määrittelee tärinänarviointikriteerit hydraulisille koneille, mukaan lukien Kaplan-, Francis- ja Pelton-turbiinit, pumpputurbiinit ja vesivoimalaitoksissa käytettävät pumput. Se kattaa sekä pystysuorat että vaakasuorat konekokoonpanot.
Laakeripesän tärinä — Pystysuorat koneet
Laakerin pesästä mitattu laajakaistainen värähtelynopeus mm/s RMS, tyypillisesti alueella 10–1000 Hz. Koskee pystysuoria Kaplan-, Francis-, pumpputurbiini- ja pumppuyksiköitä. Tämän sivun vyöhykerajat ovat yksinkertaistettuja ohjearvoja ISO 10816/20816 -sarjasta; ISO 20816-5:n konetyyppi- ja nopeuskohtaiset taulukot poikkeavat yksityiskohdiltaan, ja niitä tulisi käyttää sopimus- tai hyväksymisarvioinneissa.
| Vyöhykkeen raja | Nopeus (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Laakeripesän tärinä — vaakasuora Pelton
Vaakasuorilla Pelton-turbiineilla on alhaisemmat sallitut rajat laakerijärjestelyn ja impulssikuormitusominaisuuksien vuoksi.
| Vyöhykkeen raja | Nopeus (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.3 |
| B/C | 4.5 |
| C/D | 7.1 |
Akselin siirtymä — Pystysuuntaiset koneet
Akselin suhteellinen siirtymä mitataan läheisyysantureilla, ja se ilmaistaan huippujen välisenä siirtymänä μm:inä.
| Vyöhykkeen raja | Siirtymä (μm p-p) |
|---|---|
| A/B | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
ℹ️ Huomautus: Pystysuuntaisilla hydraulisilla koneilla on ainutlaatuiset värähtelyominaisuudet akselin suuntaisen painovoiman vuoksi. Työntölaakerin kunto ja hydrauliset voimat (imuputken pulsaatio, kavitaatio) vaikuttavat merkittävästi värähtelykäyttäytymiseen.
⚠️ Tärkeää: Sekä laakeripesän että akselin värähtelyjä on seurattava. Näistä kahdesta arvioinnista huonompi määrää kokonaisarvioinnin. Käyttöolosuhteet (kuormitus, vedenkorkeus, alaveden pinta) vaikuttavat voimakkaasti hydrokoneiden värähtelytasoihin.
ISO 20816-5 applies to hydraulic machines including:
- Vertical Kaplan turbines
- Vertical Francis turbines
- Vertical pump-turbines (reversible)
- Horizontal Pelton turbines
- Vertical pumps
These machines operate in hydroelectric power plants with typical speeds from 60 to 1000 RPM.
Hydraulic machines operate at much lower speeds (60–500 RPM vs 1500–3600 RPM for steam turbines) and experience unique hydraulic excitation forces:
- Draft tube surge and pressure pulsations
- Cavitation-induced vibration
- Wicket gate and runner vane pass frequencies
- Von Kármán vortex shedding
Vertical machines also have additional considerations for thrust bearing vibration and axial hydraulic forces.
Shaft displacement is measured using proximity probes mounted near the guide bearings, measuring peak-to-peak displacement in micrometers (μm p-p). This is critical for vertical machines where shaft orbit monitoring reveals:
- Unbalance and misalignment
- Hydraulic instabilities
- Guide bearing wear
- Seal rub conditions
Horizontal Pelton turbines have lower vibration limits than vertical machines because:
- Horizontal bearing arrangements are more sensitive to dynamic forces
- Impulse loading from the Pelton bucket jet impact produces distinct vibration
- Gravity loads on horizontal bearings create different dynamic behavior
The Zone A/B boundary is 2.3 mm/s vs 2.8 mm/s for vertical machines.
For Zone C on a hydro turbine:
- Investigate root causes: runner cavitation, draft tube surge, guide bearing wear, shaft misalignment, hydraulic resonance
- Increase monitoring frequency to continuous if not already
- Consider load restrictions to reduce hydraulic excitation
- Plan corrective action during the next scheduled outage
- Monitor trend carefully — if approaching Zone D, consider shutdown
Tällä sivulla kuvatut menetelmät on kehittänyt ja kenttätestannut Vibromera-tiimi Balanset-1A-laitteella, joka on kannettava kaksikanavainen tasapainotuslaite ja tärinäanalysaattori roottoreiden tasapainotukseen paikan päällä.
Ammattimaiset värähtelyanalysaattorit ja kentän tasapainotusjärjestelmät vesivoimakoneille. ISO 20816 -yhteensopiva arviointi paikan päällä. Käytössä yli 50 maassa.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko on värähtelyanalyysi-insinööri sekä Vibromeran perustaja ja toimitusjohtaja. Yli 15 vuoden ajan hän on tasapainottanut pyöriviä koneita kentällä eikä koepenkissä: silppureita, teollisuuspuhaltimia, murskaimia, linkoja, akseleita ja karoja. Juuri tästä työstä Balanset-laitteet ovat syntyneet — ne suunniteltiin työkaluksi, jonka asiantuntija voi kantaa koneen luo ja jota hän voi käyttää yksin paikan päällä, ei laboratoriolaitteiksi. Vibromera perustettiin vuonna 2017, ja vuodesta 2023 lähtien sen kotipaikka on ollut Porto Portugalissa. Balanset-sarjan kehitys, kokoonpano ja tuki tapahtuvat täällä. Lippulaivalaite on Balanset-1A, kannettava analysaattori yhden ja kahden tason tasapainotukseen sekä värähtelydiagnostiikkaan. Nikolai osallistuu henkilökohtaisesti asiakastukeen, vaikeiden tasapainotustapausten ratkaisemiseen ja ohjelmiston kehittämiseen. Hän palvelee asiakkaita ympäri maailmaa, millä tahansa kielellä.
