ISO 10816-3: Teollisuuskoneiden tärinärajat
Käytännöllinen standardi, jossa annetaan erityiset RMS-nopeusrajat ja arviointivyöhykkeet pumpuille, moottoreille, puhaltimille, kompressoreille ja muille teollisuuskoneille, joiden nimellisteho on vähintään 15 kW.
Pikaviite: Tärinän vakavuusrajat
Mitataan laajakaistan RMS-nopeus (mm/s) laakeripesästä. Luokittele koneesi ja etsi sitten alla oleva vyöhyke.
Arviointiperusteet - RMS-nopeus (mm/s)
ISO 10816-3 Teollisuuskoneiden vyöhykerajojen arvot
| Koneryhmä | Vyöhyke A / B | Vyöhyke B / C | Vyöhyke C / D |
|---|---|---|---|
| Ryhmä 1 Suuri, jäykkä perusta, >300 kW | 0.71 | 1.8 | 4.5 |
| Ryhmä 2 ★ Keskikokoinen, jäykkä perusta, 15-300 kW | 1.12 | 2.8 | 7.1 |
| Ryhmä 3 Suuri, joustava perusta, >300 kW | 1.8 | 4.5 | 11.2 |
| Ryhmä 4 Keskikokoinen, joustava perusta, 15-300 kW | 2.8 | 7.1 | 18.0 |
Hiljattain käyttöönotetut koneet. Tyypillistä uusille tai äskettäin kunnostetuille, erinomaisessa kunnossa oleville laitteille.
Hyväksyttävä rajoittamattomaan pitkäaikaiseen toimintaan. Useimmat hyvin huolletut koneet toimivat täällä.
Ei sovellu jatkuvaan käyttöön. Tutki perimmäinen syy ja suunnittele korjaava kunnossapito.
Vaurion vaara. Vaaditaan välitöntä pysäyttämistä ja korjaavia toimenpiteitä vian estämiseksi.
Imperial-yksiköt - RMS-nopeus (in/s)
Vastaavat arvot alueilla, joilla käytetään englantilaista mittausjärjestelmää (1 mm/s ≈ 0.03937 in/s).
| Koneryhmä | Vyöhyke A / B | Vyöhyke B / C | Vyöhyke C / D |
|---|---|---|---|
| Ryhmä 1 | 0.028 | 0.071 | 0.177 |
| Ryhmä 2 ★ | 0.044 | 0.110 | 0.280 |
| Ryhmä 3 | 0.071 | 0.177 | 0.441 |
| Ryhmä 4 | 0.110 | 0.280 | 0.709 |
⚡ Tärinäalueen laskuri
Syötä koneen parametrit ja mitattu tärinä ja määritä ISO 10816-3 -vyöhyke välittömästi.
Vyöhykerajojen visuaalinen vertailu
Kunkin vyöhykkeen suhteellinen leveys osoittaa, miten rajat laajenevat joustavasti asennettujen ja suurempien koneiden osalta.
Mikä on ISO 10816-3?
ISO 10816-3 on yksi maailman laajimmin viitatuista teollisuustärinän standardeista. Kansainvälinen standardisoimisjärjestö on julkaissut sen, ja siinä annetaan erityiset numeeriset raja-arvot tavallisten pyörivien teollisuuskoneiden tärinän voimakkuudelle. Se on suora käytännön sovellus yleisistä puitteista, jotka on vahvistettu standardissa ISO 10816-1: osa 1 selittää yleiset periaatteet koneen tärinän mittaamisesta ja arvioimisesta, mutta osa 3 antaa todelliset luvut - keskinopeusarvot millimetreinä/s - jotka määrittelevät, onko koneen tärinä hyväksyttävää vai vaarallista.
Standardissa tärinän vakavuus jaetaan neljään arviointialueeseen (A-D) neljälle eri koneryhmälle tehon ja perustustyypin perusteella. Tämä yksinkertainen matriisi antaa kunnossapitoinsinööreille, laitosten käyttäjille ja kunnonvalvontateknikoille selkeän, kansainvälisesti sovitun kehyksen, jonka avulla he voivat tehdä laitteiden kuntoa koskevia päätöksiä.
ISO 10816-3 on korvattu virallisesti ISO 20816-3:lla (julkaistu vuonna 2022), jossa päivitetään mittausmenetelmiä ja lisätään akselivärähtelykriteerit. Keskeiset vyöhykerajojen arvot ovat kuitenkin edelleen erittäin merkityksellisiä, ja valtaosa teollisuuden valvontajärjestelmistä, laitosmenettelyistä ja kunnossapito-ohjelmista maailmanlaajuisesti viittaa edelleen ISO 10816-3:n raja-arvoihin. Molempia standardeja voidaan käyttää rinnakkain siirtymäkauden aikana.
Soveltamisala ja sovellettavuus
ISO 10816-3 -standardia sovelletaan monenlaisiin teollisuuden pyöriviin koneisiin. On tärkeää ymmärtää, kuuluuko laitteesi tämän standardin soveltamisalaan, ennen kuin aluerajausarvoja sovelletaan.
Kattavat koneet
Standardi on suunniteltu yleisimmille teollisuuden pyöriville laitteille, jotka toimivat tavanomaisissa vakiotilaisissa olosuhteissa. Näihin kuuluvat keskipakopumput, sähkömoottorit ja -generaattorit (sekä induktio- että synkronimoottorit), puhaltimet ja tuulettimet (keskipako- ja aksiaalipuhaltimet), keskipakokompressorit ja koneistoon integroidut vaihteistot. Koneiden tehon (tai nimellistehon) on oltava yli 15 kW, ja niiden on toimittava nopeuksilla, jotka vaihtelevat välillä 120 kierrosta minuutissa ja 15 000 kierrosta minuutissa. Mittaukset tehdään yksinomaan koneen pyörimättömistä osista - erityisesti laakeripesistä, laakeripohjista tai rakenneosista, jotka reagoivat suoraan laakereiden välittämiin dynaamisiin voimiin.
Koneet poislukien
Useat koneryhmät eivät kuulu ISO 10816-3 -standardin soveltamisalaan, ja niitä koskevat omat standardit. Mäntäkoneisiin, kuten dieselmoottoreihin ja mäntäkompressoreihin, sovelletaan ISO 10816-6 -standardia. Työstökoneet, joilla on ainutlaatuiset tärinäominaisuudet, ovat ISO 10816-8 -standardin mukaisia. Voimalaitosten hydrauliset generaattorit ja pumput ovat ISO 10816-5 -standardin mukaisia. Yli 50 MW:n höyryturbiinit ja yli 3 MW:n kaasuturbiinit noudattavat ISO 10816-2 -standardia. Yksisylinteriset koneet ja koneet, joissa pyöriviä massoja ei ole kiinteästi liitetty roottoriin, eivät myöskään kuulu tämän standardin soveltamisalaan.
Tehoalue
Sovelletaan yli 15 kW:n koneisiin. Tämän kynnysarvon alapuolella olevilla laitteilla on tyypillisesti erilaiset tärinäominaisuudet, ja ne arvioidaan valmistajan eritelmien tai muiden kriteerien perusteella.
Nopeusalue
Voimassa 120-15 000 RPM:n kierrosnopeuksille. Tämä kattaa suurimman osan teollisuuden pyörivistä laitteista hitaista hammaspyöräkoneista suurnopeuksisiin turbokoneisiin.
Mittauspaikka
Kaikki mittaukset on tehtävä pyörimättömistä osista: laakeripesistä, jalustoista tai rakenneosista, jotka reagoivat suoraan roottorin dynaamisiin voimiin.
Mittausparametri
Laajakaista RMS-nopeus mm/s on ensisijainen arviointiparametri. Tämä yksittäinen luku kuvaa tärinän yleistä voimakkuutta laajalla taajuusalueella (tyypillisesti 10-1000 Hz).
Koneen luokittelu: Neljä ryhmää
Koneen oikea luokittelu on kriittisin vaihe ISO 10816-3 -standardin soveltamisessa. Standardissa teollisuuskoneet jaetaan neljään ryhmään kahden avaintekijän perusteella: teho ja perustustyyppi. Väärän ryhmän soveltaminen voi johtaa joko vääriin hälytyksiin (kun joustavasti asennettua konetta arvioidaan jäykästi asennetun koneen raja-arvoja vastaan) tai siihen, että vikoja ei havaita (kun jäykästi asennettuun koneeseen sovelletaan lieviä raja-arvoja, vaikka alhaisempi tärinä on odotettavissa ja saavutettavissa).
| Ryhmä | Voima | Säätiö | Tyypilliset koneet | Tärkein ominaisuus |
|---|---|---|---|---|
| 1 | > 300 kW | Jäykkä | Suuret pumput, kompressorit ja generaattorit betonialustoilla. | Tiukimmat rajat - massiiviset roottorit, tarkkuuslaakerit, raskaat perustukset vaimentavat tärinää. |
| 2 ★ | 15-300 kW | Jäykkä | Vakiomoottorit, keskisuuret pumput, tuulettimet, puhaltimet betoni- tai teräsalustalla. | Yleisin ryhmä - kattaa suurimman osan laitoslaitteista. |
| 3 | > 300 kW | Joustava | Suuret koneet jousieristimillä, kumikiinnikkeillä tai korotetuilla alustoilla. | Laajemmat rajat - joustavat kiinnikkeet sallivat suuremman koneen tärinän ja suojaavat samalla rakennetta. |
| 4 | 15-300 kW | Joustava | Jousi- tai kumikiinnitteiset keskikokoiset koneet, putkiin asennetut pumput. | Lievimmät rajoitukset - kohtuullisen koon ja joustavan kiinnityksen yhdistelmä. |
Säätiön tyypin määrittäminen
Jäykän ja joustavan perustuksen erottaminen toisistaan on kriittinen asia, ja käytännössä se voi joskus olla epäselvä. Jäykällä perustuksella tarkoitetaan perustusta, jossa koneen ja perustuksen välisen järjestelmän ominaistaajuus on huomattavasti suurempi kuin pääasiallinen herätetaajuus (tyypillisesti koneen käyntinopeus). Käytännössä tämä tarkoittaa yleensä sitä, että kone on pultattu suoraan raskaaseen betonialustaan, paksuun teräksiseen pohjalevyyn tai rakenteelliseen lattiaan ilman eristyselementtejä. Perustuksen massan on oltava vähintään 3-5 kertaa koneen massa, jotta sitä voidaan pitää todella jäykkänä.
Joustava perustus on sellainen, jossa on tarkoituksellisia tärinäneristyselementtejä - jousieristeitä, kumityynyjä, korkkikerroksia tai jousien päällä olevia inertialohkoja - tai jossa kone on asennettu korotetulle rakenteelle (kuten välipohjalle tai putkisillalle), jolla on oma merkittävä joustavuutensa. Keskeinen testi on se, liikahtaako tai resonoiko perustus tuntuvasti koneen käydessä. Jos lattiassa tai koneen ympärillä olevassa rakenteessa on havaittavissa värähtelyä, perustuksen käyttäytyminen on todennäköisesti joustava.
Jos et ole varma, onko perustus jäykkä vai joustava, tärinän mittaaminen sekä koneen laakeripesästä että perustuksen pinnasta voi auttaa. Jos perustuksen värähtely on yli 50% laakeripesän värähtelystä ajonopeudella, perustus on todennäköisesti joustava ja on käytettävä ryhmän 3 tai 4 raja-arvoja.
Käytännön soveltamista koskevat ohjeet
ISO 10816-3:ssa erotetaan toisistaan kaksi perustavanlaatuisesti erilaista käyttötarkoitusta: uusien tai korjattujen koneiden kunnon arviointi (hyväksymistestaus) ja jo käytössä olevien koneiden valvonta (toiminnan valvonta). Kummallakin käyttötapauksella on omat menetelmät ja kriteerit.
Uusien/korjattujen laitteiden hyväksymistestaus
Kun uutta konetta otetaan käyttöön, kone hyväksytään asennuksen jälkeen tai kone palautetaan käyttöön peruskorjauksen jälkeen, tärinätason tulisi mieluiten olla alueella A. Vyöhykettä B pidetään hyväksyttävänä äskettäin käyttöönotetuissa laitteissa, mutta jos upouuden koneen lukemat ovat alueella B, se voi viitata asennusongelmaan (vääränlainen suuntaus, pehmeä jalka, putkiston kireys), joka on syytä tutkia, ennen kuin se aiheuttaa laakerien ennenaikaista kulumista. Uutta konetta, jossa esiintyy C- tai D-vyöhykkeen tärinää, ei pitäisi hyväksyä ennen kuin ongelma on löydetty ja korjattu. Hyväksymiskriteerit olisi dokumentoitava osto- tai kunnossapitosopimukseen, jossa viitataan nimenomaisesti ISO 10816-3:n ryhmä- ja vyöhykevaatimuksiin.
Käytössä olevien laitteiden toiminnan valvonta
Jo käytössä olevien koneiden osalta standardissa esitetään kaksi toisiaan täydentävää arviointitapaa. Absoluuttisessa tärinän arvioinnissa verrataan nykyistä laajakaistaista RMS-nopeutta koneen ryhmän vyöhykerajoihin. Jos lukema on vyöhykkeellä A tai B, kone on hyväksyttävä. Vyöhyke C tarkoittaa, että kone voi toimia rajoitetun ajan korjaavan huollon suunnittelun ajan. Vyöhyke D edellyttää koneen välitöntä pysäyttämistä katastrofaalisten vaurioiden estämiseksi.
Suuntaukseen perustuva arviointi on yhtä tärkeää. Tärinän äkillinen lisääntyminen - vaikka lukema pysyisikin B-alueella - on merkittävä muutos, joka vaatii tutkimuksia. Kone, joka on toiminut vuosia 1,0 mm/s nopeudella ja joka yhtäkkiä nousee 2,2 mm/s nopeuteen, kuuluu edelleen ryhmän 2 B-vyöhykkeeseen, mutta 1,2 mm/s:n muutos merkitsee kehittyvää vikaa, joka pahenee entisestään. Standardissa suositellaan perustason määrittämistä kullekin koneelle ja muutosten seuraamista ajan mittaan, ei pelkästään absoluuttisten raja-arvojen tarkistamista.
Mittausmenettelyt
Standardin mukaan värähtelymittaukset on tehtävä jokaisesta käytettävissä olevasta laakeripaikasta kolmessa kohtisuorassa suunnassa: vaakasuunnassa (kohtisuorassa akselin akseliin nähden), pystysuunnassa ja aksiaalisesti (akselin akselin suuntaisesti). Koneen kokonaisarvioinnissa käytetään suurinta lukemaa mistä tahansa suunnasta missä tahansa laakerissa. Tällä "pahimman tapauksen" lähestymistavalla varmistetaan, että suuntautuneita värähtelymalleja (kuten suuntausvirheitä, jotka ilmenevät pääasiassa aksiaalisuunnassa) ei jätetä huomiotta.
| Suunta | Lyhenne | Yleiset havaitut viat |
|---|---|---|
| Vaakasuora (kohtisuorassa akselia vastaan) | H | Epätasapaino, löysyys, laakereiden kuluminen |
| Pystysuora | V | Epätasapaino, rakenteellinen resonanssi |
| Aksiaalinen (akselin suuntainen) | A | Virheellinen suuntaus, taipunut akseli, työntölaakeriviat |
ISO 10816-3 on laajakaistan seulontatyökalu. Se kertoo että ongelma on olemassa (sijoittamalla kone alueelle C tai D), mutta se ei kerro, että mitä ongelma on. Vian diagnosoimiseksi - olipa kyseessä sitten epätasapaino, suuntausvirhe, laakerivaurio tai jokin muu vika - tarvitset seuraavat tiedot taajuusspektrianalyysi tärinäanalysaattorin tai kannettavan tasapainotusjärjestelmän avulla.
Käytännön esimerkkejä
Vaiheittaiset arvioinnit ISO 10816-3:n vyöhykekriteerien avulla.
Kone: Keskipakopumppu, jota pyörittää 75 kW:n sähkömoottori.
Säätiö: Pultattu betonialustaan (jäykkä perustus).
Luokitus: Ryhmä 2 (15-300 kW, jäykkä perustus)
Mitattu tärinä: 3,5 mm/s RMS pumpun vetopään laakerissa vaakasuunnassa
Ryhmän 2 rajat: A/B = 1,12 mm/s - B/C = 2,8 mm/s - C/D = 7,1 mm/s.
3,5 mm/s jää B/C-rajan (2,8) ja C/D-rajan (7,1) väliin. Tämä kone ei sovellu jatkuvaan pitkäaikaiseen käyttöön. Järjestä tärinäanalyysi perimmäisen syyn selvittämiseksi - yleisiä vikoja tällä tasolla ovat epätasapaino, virheasento tai laakerin varhainen heikkeneminen.
Kone: Keskipakopuhallin, 500 kW moottori, 1480 RPM
Säätiö: Teräsrunko jousieristeiden varassa (joustava perustus)
Luokitus: Ryhmä 3 (>300 kW, joustava perusta)
Mitattu tärinä: 2,0 mm/s RMS (korkein lukema, aksiaalisesti vetopään laakerin kohdalla).
Ryhmän 3 rajat: A/B = 1,8 mm/s - B/C = 4,5 mm/s - C/D = 11,2 mm/s.
2,0 mm/s ylittää juuri ja juuri A/B-rajan (1,8). Vastikään käyttöönotetulle koneelle tämä on hyväksyttävää mutta ei ihanteellista. Pieni ylitys viittaa siihen, että kohdistusta tai tasapainotusta on tutkittava - nopea tasapainotus voisi tuoda koneen A-alueelle ja pidentää laakerin käyttöikää merkittävästi.
Kone: Sähkömoottori, 45 kW, pienen puhaltimen käyttövoima
Säätiö: Kumiset tärinänvaimennuskiinnikkeet (joustava perusta)
Luokitus: Ryhmä 4 (15-300 kW, joustava perusta)
Lähtötason tärinä: 3,0 mm/s RMS (vahvistettu 6 kuukautta sitten)
Nykyinen tärinä: 6,8 mm/s RMS
Ryhmän 4 rajat: A/B = 2,8 mm/s - B/C = 7,1 mm/s - C/D = 18,0 mm/s.
Vaikka 6,8 mm/s on teknisesti edelleen B-alueella ryhmän 4 osalta, tärinä on yli kaksinkertaistunut 3,0 mm/s:n lähtötasosta. Tällainen muutoksen suuruusluokka - jopa saman vyöhykkeen sisällä - viittaa kehittyvään vikaan ja edellyttää välitöntä tutkimusta spektrianalyysin avulla. Älä odota, että lukema siirtyy alueelle C.
Keskeiset käsitteet ja parhaat käytännöt
Toimivaltaiset rajat
ISO 10816-3 muuntaa osan 1 teoreettisen kehyksen konkreettisiksi hyväksyttyjen/hylättyjen numeroiden määriksi. Näiden arvojen perusteella asetetaan hälytyskynnykset online-seurantajärjestelmiin ja kirjataan hyväksymiskriteerit hankintasopimuksiin ja peruskorjauseritelmiin.
Säätiöasiat
Tärinätaso, joka on täysin hyväksyttävä suurelle, joustavasti asennetulle tuulettimelle (ryhmä 3), voi olla merkki keskikokoisen, jäykästi asennetun moottorin (ryhmä 2) välittömästä vikaantumisesta. Perustustyypin virheellinen luokittelu on yleisin virhe tätä standardia sovellettaessa.
Suuntaus yli kynnysarvon
Kokeneet ammattilaiset tietävät, että suuntaus on usein tärkeämpi kuin absoluuttinen arvo. Tasaisesti 2,5 mm/s:n nopeudella toimiva kone on vähemmän tärkeä kuin kone, joka hyppäsi kahdessa viikossa 1,0 mm/s:sta 2,5 mm/s:iin - vaikka molemmissa lukema olisi tänään sama.
Seulonta, ei diagnoosi
Tämä standardi on laajakaistan seulontatyökalu. Siinä tunnistetaan että ongelma on olemassa, mutta ei mitä ongelma on. Käytä perimmäisen syyn diagnosointiin spektrianalyysi, aika-aaltomuotoanalyysi ja vaihemittaukset värähtelyanalysaattorilla.
Hälytystasojen asettaminen valvontajärjestelmille
Kun hälytystasoja määritetään jatkuvan tai jaksottaisen tärinänvalvontajärjestelmän hälytystasoja, ISO 10816-3:n mukaiset vyöhykerajat tarjoavat luonnolliset puitteet. Yleinen teollinen käytäntö on asettaa "hälytys"- (tai "varoitus"-) hälytys vyöhykkeen B/C rajalle ja "vaara"- (tai "laukaisu"-) hälytys vyöhykkeen C/D rajalle. Jotkut ammattilaiset asettavat alemman "varoitustason" vyöhykkeen A/B rajalle varhaisten muutosten varoittamiseksi. Koneissa, joilla on vakiintuneet perustasot, muutoksiin perustuvat lisähälytykset (esim. "hälytys, jos värähtely kasvaa yli 25% perustasosta") auttavat havaitsemaan kehittyvät viat aikaisemmin kuin pelkät absoluuttiset kynnyshälytykset.
Suhde muihin standardeihin
ISO 10816-3 on osa kattavaa tärinänarviointistandardiperhettä. ISO 10816-1 sisältää yleiset periaatteet. ISO 10816-7 koskee erityisesti rotaatiopumppuja. ISO 7919 käsittelee akselivärähtelyä (mitattuna pyörivistä osista läheisyysantureilla) eikä laakeripesän värähtelyä, ja sitä käytetään ensisijaisesti koneissa, joissa on nestekalvolaakerit, kuten turbiineissa. Seuraavassa standardissa ISO 20816-3 (2022) yhdenmukaistetaan 10816:n kotelovärähtelyä ja 7919:n akselivärähtelyä koskevat lähestymistavat yhdeksi yhtenäiseksi kehykseksi. Sen ymmärtäminen, miten ISO 10816-3 sijoittuu tähän perheeseen, on tärkeää, jotta voidaan valita oikea standardi kullekin erityiselle koneelle ja mittaustyypille.
Usein kysytyt kysymykset
Tyypilliselle keskikokoiselle pumpulle (15-300 kW), joka on jäykällä alustalla (ryhmä 2), enintään 1,12 mm/s RMS-tärinä on erinomaista (vyöhyke A), enintään 2,8 mm/s on hyväksyttävää pitkäaikaiselle toiminnalle (vyöhyke B), enintään 7,1 mm/s vaatii tutkimuksia ja korjaavaa huoltoa (vyöhyke C) ja yli 7,1 mm/s tarkoittaa, että välitön pysäyttäminen on suositeltavaa (vyöhyke D). Joustavilla kiinnikkeillä varustetuille pumpuille käytetään ryhmän 4 raja-arvoja, jotka ovat lievempiä.
Jäykkä perustus (betonialusta, teräsrakenteinen pohja) siirtää tärinän suoraan ympäröivään rakenteeseen ja edellyttää alhaisempia tärinän raja-arvoja. Joustava perustus (jousieristeet, kumitelineet, elastomeerityynyt) sallii suuremman tärinän koneessa, koska se eristää tärinän rakenteesta. Standardi sallii korkeammat tärinän raja-arvot joustavasti asennetuille koneille, koska eristys estää tärinää aiheuttamasta vahinkoa ympäröiville laitteille ja rakenteille.
Kyllä, ISO 10816-3 on virallisesti korvattu ISO 20816-3:lla (julkaistu vuonna 2022). Ydinvyöhykkeiden raja-arvot ovat kuitenkin edelleen erittäin merkityksellisiä, ja ne ovat edelleen teollisuusstandardi, jota käytetään tuhansissa laitoksissa maailmanlaajuisesti. Monissa nykyisissä seurantajärjestelmissä, sopimusmäärittelyissä ja huolto-ohjelmissa viitataan edelleen ISO 10816-3:n raja-arvoihin. Siirtyminen ISO 20816-3:een tapahtuu asteittain, ja molempia standardeja voidaan käyttää tänä aikana.
ISO 10816-3 ei virallisesti koske alle 15 kW:n koneita. Käytännössä monet teknikot käyttävät kuitenkin ryhmän 2 raja-arvoja karkeana ohjeena pienemmille laitteille. Kriittisten pienten koneiden osalta on parempi määrittää tärinän perustaso asennuksen ja käyttöönoton jälkeen ja seurata muutoksia suhteessa tähän perustasoon kuin soveltaa tämän standardin absoluuttisia raja-arvoja.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 