Täydellinen opas standardiin ISO 20816-3: Kattava tekninen analyysi

Johdanto

Tämä standardi antaa ohjeita teollisuuslaitteiden värähtelytilan arvioimiseksi seuraavien mittausten perusteella:

1. Tärinä laakereissa, laakerinjaloissa ja laakeripesien paikassa, johon laite on asennettu;
2. Akseleiden säteittäinen värähtely konesarjoista.

Teollisuuslaitteiden käyttökokemuksen perusteella, kaksi kriteeriä tärinäolosuhteiden arvioimiseksi on perustettu:

• Kriteeri I: Valvotun laajakaistaisen värähtelyparametrin absoluuttinen arvo
• Kriteeri II: Tämän arvon muutos (suhteessa lähtötasoon)

Tärinästandardien kehitys: ISO 10816:n ja ISO 7919:n lähentyminen

Tärinän standardoinnin historia edustaa asteittaista siirtymistä hajanaisista, komponenttikohtaisista ohjeista kohti kokonaisvaltaista konearviointia. Historiallisesti koneiden arviointi oli kaksijakoista:

• ISO 10816 -sarja: Keskittyy pyörimättömien osien (laakeripesien, jalustojen) mittaamiseen kiihtyvyysantureilla tai nopeusantureilla
• ISO 7919 -sarja: Pyörivien akseleiden värähtelyn käsittely laakereihin nähden, pääasiassa käyttämällä kosketuksettomia pyörrevirta-antureita

Tämä ero johti usein siihen, että diagnostinen epäselvyys. Kone saattaa samanaikaisesti esiintyä hyväksyttävää kotelovärähtelyä (vyöhyke A standardin ISO 10816 mukaisesti) ja kärsiä samalla vaarallisesta akselin heitosta tai epävakaudesta (vyöhyke C/D standardin ISO 7919 mukaisesti), erityisesti tilanteissa, joissa on raskaita koteloita tai nestekalvolaakereita, joissa värähtelyenergian siirtyminen on vaimennettua.

1 jakso – Soveltamisala

Tämä standardi määrittää yleiset vaatimukset värähtelytilan arvioimiseksi teollisuuslaitteet (jäljempänä "koneet") teho yli 15 kW ja pyörimisnopeudet 120–30 000 r/min tärinämittausten perusteella pyörimättömät osat ja edelleen pyörivät akselit koneen normaaleissa käyttöolosuhteissa sen asennuspaikalla.

Arviointi suoritetaan seuratun värähtelyparametrin ja muutokset tässä parametrissa koneen vakiokäytössä. Kuntoarviointikriteerien numeeriset arvot heijastavat käyttökokemuksia tämän tyyppisillä koneilla; ne eivät kuitenkaan välttämättä sovellu erityistapauksissa, jotka liittyvät tietyn koneen erityisiin käyttöolosuhteisiin ja suunnitteluun.

Tämä standardi koskee:

1. Höyryturbiinit ja generaattorit teho enintään 40 MW (katso huomautukset 1 ja 2)
2. Höyryturbiinit ja generaattorit joiden lähtöteho ylittää 40 MW ja pyörimisnopeudet muuta kuin 1500, 1800, 3000 ja 3600 r/min (katso huomautus 1)
3. Pyörivät kompressorit (keskipakois-, aksiaalinen)
4. Teollisuuden kaasuturbiinit teho enintään 3 MW (katso huomautus 2)
5. Turboahdetut tuuletinmoottorit
6. Kaikenlaiset sähkömoottorit joustavalla akselikytkimellä. (Kun moottorin roottori on jäykästi kytketty koneeseen, jota käsitellään jossakin toisessa ISO 20816 -sarjan standardissa, moottorin värähtelyä voidaan arvioida joko kyseisen standardin tai tämän standardin mukaisesti.)
7. Valssaamot ja valssaimet
8. Kuljettimet
9. Muuttuvanopeuksiset kytkimet
10. Tuulettimet ja puhaltimet (katso huomautus 3)

Tätä standardia EI sovelleta:

11. Höyryturbiinit, kaasuturbiinit ja generaattorit, joiden teho on yli 40 MW ja nopeudet 1500, 1800, 3000 ja 3600 r/min → käyttö ISO 20816-2
12. Kaasuturbiinit, joiden teho ylittää 3 MW → käyttö ISO 20816-4
13. Vesivoimalaitosten ja pumppausvoimalaitosten koneistot → käyttö ISO 20816-5
14. Edestakaisin liikkuvat koneet ja edestakaisin liikkuviin koneisiin kiinteästi liitetyt koneet → käyttö ISO 10816-6
15. Rotodynaamiset pumput, joissa on sisäänrakennetut tai jäykästi yhdistetyt käyttömoottorit ja juoksupyörä moottorin akselilla tai jäykästi siihen liitettynä → käyttö ISO 10816-7
16. Mäntäkompressorien asennukset → käyttö ISO 20816-8
17. Positiivisen syrjäytyksen kompressorit (esim. ruuvikompressorit)
18. Uppopumput
19. Tuuliturbiinit → käyttö ISO 10816-21

Soveltamisalan tiedot

Tämän standardin vaatimukset koskevat seuraavia mittauksia: laajakaistainen värähtely akseleilla, laakereilla, pesillä ja laakeripukeilla koneen vakiokäytössä nimellisillä pyörimisnopeuksilla. Nämä vaatimukset koskevat mittauksia sekä asennuspaikalla että vastaanottotarkastusten aikana. Vakiintuneita värähtelyolosuhteiden kriteerejä voidaan soveltaa sekä jatkuvissa että säännöllisissä valvontajärjestelmissä.

Tämä standardi koskee koneita, jotka voivat sisältää hammaspyörästöt ja vierintälaakerit; se on kuitenkin ei tarkoitettu näiden tiettyjen komponenttien värähtelytilan arvioimiseksi (katso vaihteet standardista ISO 20816-9).

2 § – Viittaukset normeihin

Tässä standardissa käytetään normatiivisia viittauksia seuraaviin standardeihin. Päivättyjen viittausten osalta ainoastaan mainittu painos pätee. Päiväämättömien viittausten osalta sovelletaan uusinta painosta (kaikkine muutoksineen):

Nämä standardit tarjoavat perustan ISO 20816-3 -standardissa sovellettavalle terminologialle, mittausmenetelmille ja yleiselle arviointifilosofialle.

3. jakso – Termit ja määritelmät

Tässä standardissa käytetään standardissa annettuja termejä ja määritelmiä ISO 2041 hae.

Keskeiset termit (standardista ISO 2041)

• Tärinä: Mekaanisen järjestelmän liikettä tai sijaintia kuvaavan suureen suuruuden vaihtelu ajan funktiona
• RMS (neliöjuuri keskiarvo): Neliöjuuri tietyn aikavälin aikana laskettujen neliöityjen arvojen keskiarvosta
• Laajakaistan värähtely: Värähtely, joka sisältää energiaa jakautuneena tietylle taajuusalueelle
• Luonnollinen taajuus: Järjestelmän vapaan värähtelyn taajuus
• Vakiotilan toiminta: Käyttötila, jossa asiaankuuluvat parametrit (nopeus, kuormitus, lämpötila) pysyvät olennaisesti vakioina
• Huippu-huippu-arvo: Äärimmäisten arvojen (maksimi ja minimi) algebrallinen erotus
• Muunnin: Laite, joka tuottaa lähtösuureen, jolla on määrätty suhde syöttösuureeseen

Osa 5 — Koneen luokittelu

5.1 Yleistä

Tämän standardin mukaisten kriteerien mukaisesti koneen tärinäkuntoa arvioidaan seuraavien tekijöiden perusteella:

1. Koneen tyyppi
2. Nimellisteho tai akselin korkeus (katso myös ISO 496)
3. Perustuksen jäykkyyden aste

5.2 Luokittelu koneen tyypin, nimellistehon tai akselin korkeuden mukaan

Konetyyppien ja laakerirakenteiden erot edellyttävät kaikkien koneiden jakamista kaksi ryhmää nimellistehon tai akselin korkeuden perusteella.

Molempien ryhmien koneiden akselit voidaan sijoittaa vaakasuoraan, pystysuoraan tai kaltevaan asentoon, ja tuilla voi olla erilainen jäykkyysaste.

Ryhmä 1 — Suuret koneet

• Teholuokitus > 300 kW
• TAI sähkökoneet, joiden akselikorkeus K > 315 mm
• Tyypillisesti varustettu liukulaakerit (holkkilaakerit)
• Käyttönopeudet 120–30 000 rpm

Ryhmä 2 — Keskikokoiset koneet

• Teholuokitus 15–300 kW
• TAI sähkökoneet, joiden akselikorkeus 160 mm < korkeus ≤ 315 mm
• Tyypillisesti varustettu vierintälaakerit
• Käyttönopeudet yleensä > 600 r/min

5.3 Luokittelu perustuksen jäykkyyden mukaan

Koneen perustukset luokitellaan jäykkyysasteen mukaan määritetyssä mittaussuunnassa seuraavasti:

1. Jäykät perustukset
2. Joustavat perustukset

Tämän luokittelun perustana on koneen jäykkyyden ja perustuksen välinen suhde. Jos "kone-perustus"-järjestelmän alin luonnollinen taajuus värähtelymittaussuunnassa ylittää pääherätetaajuuden (useimmissa tapauksissa tämä on roottorin pyörimistaajuus) vähintään 25%, niin tällaista perustaa kyseiseen suuntaan pidetään jäykkä. Kaikki muut säätiöt otetaan huomioon joustava.

Tyypillisiä esimerkkejä

Jäykillä perustuksilla olevat koneet ovat tyypillisesti suuria ja keskikokoisia sähkömoottoreita, joiden pyörimisnopeus on yleensä alhainen.

Koneet joustavilla perustuksilla tyypillisesti yli 10 MW:n tehoiset turbogeneraattorit tai kompressorit sekä pystysuoran akselin suuntaiset koneet.

Jos "kone-perustus"-järjestelmän ominaisuuksia ei voida määrittää laskelmalla, se voidaan tehdä kokeellisesti (iskukoe, operatiivinen modaalianalyysi tai käynnistysvärähtelyanalyysi).

Liite A (normatiivinen) — Tärinäolosuhteiden vyöhykkeiden rajat pyörimättömille osille tietyissä käyttötiloissa

Kokemus osoittaa että erityyppisten ja eri pyörimisnopeuksilla varustettujen koneiden värähtelytilan arvioimiseksi tarvitaan mittauksia pelkkä nopeus riittää. Siksi ensisijainen valvottu parametri on nopeuden RMS-arvo.

Vakionopeuskriteerin käyttö ilman värähtelytaajuuden huomioon ottamista voi kuitenkin johtaa kohtuuttoman suuret siirtymäarvot. Tämä tapahtuu erityisesti hitailla nopeuksilla toimivissa koneissa, joiden roottorin pyörimistaajuus on alle 600 r/min, kun käyntinopeuden komponentti hallitsee laajakaistaista värähtelysignaalia (katso liite D).

Vastaavasti vakionopeuskriteeri voi johtaa kohtuuttoman suuriin kiihtyvyysarvoihin suurnopeuskoneissa, joiden roottorin pyörimistaajuus on yli 10 000 r/min, tai kun koneen tuottaman värähtelyn energia keskittyy pääasiassa korkeataajuusalueelle. Siksi värähtelyehtokriteerit voidaan muotoilla siirtymän, nopeuden ja kiihtyvyyden yksiköissä roottorin pyörimistaajuusalueesta ja konetyypistä riippuen.

Taulukot A.1 ja A.2 esittävät tämän standardin kattamien eri koneryhmien vyöhykeraja-arvot. Tällä hetkellä nämä rajat on muotoiltu vain yksiköissä nopeus ja siirtymä.

Tärinäolosuhteiden vyöhykerajat taajuusalueella 10–1000 Hz ilmaistaan RMS-nopeus- ja siirtymäarvojen avulla. Koneille, joiden roottorin pyörimistaajuus on alle 600 r/min, laajakaistainen värähtelyn mittausalue on 2–1000 Hz. Useimmissa tapauksissa värähtelyolosuhteiden arviointi riittää pelkästään nopeuskriteerin perusteella; jos värähtelyspektrin odotetaan sisältävän merkittäviä matalataajuisia komponentteja, arviointi suoritetaan sekä nopeuden että siirtymän mittausten perusteella.

Kaikkien tarkasteltujen ryhmien koneet voidaan asentaa joko jäykille tai joustaville alustoille (katso luku 5), joille on esitetty erilaiset vyöhykerajat taulukoissa A.1 ja A.2.

Taulukko A.1 — Ryhmän 1 koneet (Suuret: >300 kW tai K >315 mm)

Taulukko A.2 — Ryhmän 2 koneet (Keskikoko: 15–300 kW tai K = 160–315 mm)

Liite B (normatiivinen) — Pyörivien akseleiden värähtelyolosuhteiden vyöhykkeiden rajat tietyissä käyttötiloissa

B.1 Yleistä

Tärinäolosuhteiden vyöhykkeiden rajat on rakennettu eri teollisuudenalojen käyttökokemusten perusteella, mikä osoittaa, että Hyväksyttävä suhteellinen akselin värähtely pienenee pyörimistaajuuden kasvaessa. Lisäksi tärinäolosuhteita arvioitaessa on otettava huomioon pyörivän akselin ja paikallaan olevien koneen osien välinen kosketusmahdollisuus. Liukulaakerillisilla koneilla laakerin pienin hyväksyttävä välys on myös otettava huomioon (katso liite C).

B.2 Tärinä nimellisellä pyörimistaajuudella vakiotilassa

B.2.1 Yleistä

Kriteeri I liittyy seuraaviin:

1. Akselin siirtymien rajoittaminen laakereiden hyväksyttävien dynaamisten kuormien ehdosta
2. Hyväksyttävät säteittäisen välyksen arvot laakerissa
3. Hyväksyttävä tärinä välittyy tukiin ja perustuksiin

Kunkin laakerin suurinta akselin siirtymää verrataan neljän vyöhykkeen rajoihin (katso standardin kuva B.1), jotka määritetään koneiden käyttökokemusten perusteella.

B.2.2 Vyöhykerajat

Kokemus akselin värähtelyn mittaamisesta laajalle koneryhmälle mahdollistaa värähtelyolosuhteiden vyöhykerajojen määrittämisen, jotka ilmaistaan seuraavasti: huipusta huippuun siirtymä S(pp) mikrometreinä, kääntäen verrannollinen roottorin pyörimistaajuuden n neliöjuureen yksikössä r/min.

Lähestymisantureilla mitattujen akselin suhteellisten värähtelyjen vyöhykerajat ilmaistaan seuraavasti: huipusta huippuun siirtymä S(pp) mikrometreinä, joka vaihtelee juoksunopeuden mukaan:

Jossa n on suurin käyttönopeus kierrosta minuutissa, ja S(pp) on μm.

Esimerkkilaskelma

Koneelle, jonka nopeus on 3000 rpm:

• √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

Tärkeää: Vyöhykerajoja ei tule käyttää hyväksymiskriteereinä, vaan niistä tulee sopia toimittajan ja asiakkaan kesken. Numeeristen raja-arvojen avulla on kuitenkin mahdollista sekä estää selvästi huonossa kunnossa olevan koneen käyttö että välttää liian tiukkojen vaatimusten asettaminen sen tärinälle.

Joissakin tapauksissa tiettyjen koneiden suunnitteluominaisuudet saattavat edellyttää erilaisten vyöhykerajojen soveltamista – korkeampia tai matalampia (esim. itseasentuville kallistuville laakereille), ja elliptisten laakereiden koneissa voidaan soveltaa erilaisia vyöhykerajoja eri mittaussuuntiin (kohti suurinta ja pienintä välystä).

Hyväksyttävä värähtely voi liittyä laakerin halkaisijaan, koska yleensä suuremmilla halkaisijaltaan olevilla laakereilla on myös suuremmat välykset. Näin ollen saman akseliston eri laakereille voidaan määrittää erilaiset vyöhykeraja-arvot. Tällaisissa tapauksissa valmistajan on tyypillisesti selitettävä raja-arvojen muutoksen syy ja erityisesti vahvistettava, että näiden muutosten mukaisesti sallittu lisääntynyt värähtely ei johda koneen luotettavuuden heikkenemiseen.

Jos mittauksia ei suoriteta laakerin välittömässä läheisyydessä ja myös koneen käytön aikana muuttuvissa tiloissa, kuten kiihdytyksessä ja hidastuksessa (mukaan lukien kriittisten nopeuksien ylitys), hyväksyttävä värähtely voi olla suurempi.

Liukulaakerilla varustettujen pystysuorien koneiden värähtelyn raja-arvoja määritettäessä on otettava huomioon mahdolliset akselin siirtymät välyksen sisällä ilman roottorin painoon liittyvää vakauttavaa voimaa.

Osa 4 — Tärinämittaukset

4.1 Yleiset vaatimukset

Mittausmenetelmien ja -laitteiden on täytettävä ISO 20816-1 -standardin yleiset vaatimukset, ottaen huomioon erityisesti teollisuuskoneet. Seuraavien tekijöiden ei tule vaikuttaa merkittävästi mittauslaitteisiin:

• Lämpötilan muutokset — Anturin herkkyyden ryömintä
• Sähkömagneettiset kentät — Sisältää akselin magnetisoitumisvaikutukset
• Akustiset kentät — Paineaallot meluisissa ympäristöissä
• Virtalähteen vaihtelut — Jännitevaihtelut
• Kaapelin pituus — Jotkin läheisyysanturimallit vaativat vastaavan kaapelipituuden
• Kaapelivauriot — Katkonaiset yhteydet tai suojakatkokset
• Anturin suunta — Herkkyysakselin kohdistus

4.2 Mittauspisteet ja -suunnat

Kuntovalvontaa varten mittauksia suoritetaan pyörimättömät osat tai päällä akselit, tai molemmat yhdessä. Tässä standardissa, ellei toisin mainita, akselin värähtelyllä tarkoitetaan sen siirtymä laakeriin nähden.

Pyörimättömät osat — Laakeripesän mitat

Pyörimättömien osien värähtelymittaukset kuvaavat laakerin, laakeripesän tai muun akselin värähtelystä dynaamisia voimia välittävän rakenneosan värähtelyä laakerin kohdassa.

Tyypillinen mittauskonfiguraatio: Mittaukset suoritetaan käyttämällä kaksi anturia kahdessa keskenään kohtisuorassa säteittäisessä suunnassa laakerikansissa tai -koteloissa. Vaakasuorissa koneissa toinen suunta on tyypillisesti pystysuora. Jos akseli on pystysuora tai kalteva, valitse suunnat, jotka vangitsevat maksimaalisen värähtelyn.

Yhden pisteen mittaus: Yksittäistä anturia voidaan käyttää, jos tiedetään, että tulokset edustavat kokonaisvärähtelyä. Valitun suunnan on varmistettava lähes maksimilukemat.

Akselin värähtelymittaukset

Akselin värähtely (kuten standardissa ISO 20816-1 on määritelty) viittaa akselin siirtymään suhteessa laakeriin. Suositeltava menetelmä käyttää pari kosketuksetonta lähestymisanturia asennettu kohtisuoraan toisiinsa nähden, mikä mahdollistaa akselin reitin (kiertoradan) määrittämisen mittaustasossa.

4.3 Instrumentointi (mittauslaitteet)

Kuntovalvontaa varten mittausjärjestelmän on mitattava laajakaistainen RMS-värähtely vähintään taajuusalueella 10 Hz - 1000 Hz. Koneille, joiden pyörimisnopeus on enintään 600 r/min, alempi taajuusraja ei saa ylittää 2 Hz.

Akselin värähtelymittauksia varten: Ylemmän taajuusalueen rajan on oltava suurempi kuin akselin suurin pyörimistaajuus vähintään 3,5 kertaa. Mittauslaitteiden on täytettävä seuraavat vaatimukset: ISO 10817-1.

Pyörimättömien osien mittaukset: Laitteiden on oltava standardien mukaisia ISO 2954. Määritellystä kriteeristä riippuen mitattu suure voi olla siirtymä, nopeus tai molemmat (ks. ISO 20816-1).

Jos mittaukset tehdään käyttämällä kiihtyvyysmittarit (mikä on käytännössä tavallista), lähtösignaalin on oltava integroitu nopeussignaalin saamiseksi. Siirtymäsignaalin saamiseksi tarvitaan kaksoisintegraatio, mutta huomiota on kiinnitettävä lisääntyneen kohinan mahdollisuuteen. Kohinan vähentämiseksi voidaan käyttää ylipäästösuodatinta tai muuta digitaalista signaalinkäsittelymenetelmää.

Jos värähtelysignaalia on tarkoitus käyttää myös diagnostiikkaan, mittausalueen tulisi kattaa taajuudet vähintään 0,2 kertaa akselin alempi nopeusraja että 2,5 kertaa suurin värähtelyn herätetaajuus (tyypillisesti enintään 10 000 Hz). Lisätietoja on standardeissa ISO 13373-1, ISO 13373-2 ja ISO 13373-3.

Taajuusalueen vaatimukset

Mittausparametrit

Mittausparametri voi olla siirtymä, nopeus, tai molemmat, riippuen arviointikriteeristä (ks. ISO 20816-1).

• Kiihtyvyysanturin mittaukset: Jos mittauksissa käytetään kiihtyvyysantureita (yleisin menetelmä), integroi lähtösignaali nopeuden saamiseksi. Kaksinkertainen integrointi antaa tulokseksi siirtymän, mutta varo lisääntynyttä matalataajuista kohinaa. Käytä ylipäästösuodatusta tai digitaalista signaalinkäsittelyä kohinan vähentämiseksi.
• Akselin tärinä: Ylätaajuuden on oltava vähintään 3,5 kertaa suurin akselinopeus. Instrumentoinnin on oltava standardin ISO 10817-1.
• Pyörimättömät osat: Instrumentoinnin on oltava standardin mukaista ISO 2954.

4.4 Jatkuva ja säännöllinen seuranta

Jatkuva seuranta: Suurissa tai kriittisen tärkeissä koneissa käytetään tyypillisesti valvottujen värähtelyindikaattoreiden jatkuvia mittauksia, joissa tärkeimpiin pisteisiin asennetaan pysyvästi antureita sekä kunnonvalvontatarkoituksiin että laitteiden suojaamiseksi. Joissakin tapauksissa tähän käytetty mittausjärjestelmä on integroitu laitoksen yleiseen laitteiden hallintajärjestelmään.

Säännöllinen seuranta: Monille koneille jatkuva valvonta on tarpeetonta. Riittävät tiedot vikojen kehittymisestä (epätasapaino, laakerin kuluminen, linjausvirhe, löysyys) voidaan saada säännöllisillä mittauksilla. Tässä standardissa esitettyjä numeerisia arvoja voidaan käyttää säännölliseen valvontaan, jos mittauspisteet ja instrumentointi täyttävät standardin vaatimukset.

Akselin tärinä: Mittauslaitteet asennetaan yleensä pysyvästi, mutta mittauksia voidaan tehdä säännöllisin väliajoin.

Pyörimättömät osat: Anturit asennetaan tyypillisesti vain mittauksen ajaksi. Vaikeapääsyisissä koneissa voidaan käyttää pysyvästi asennettuja antureita, joiden signaali on reititetty helppopääsyisiin paikkoihin.

4.5 Koneen toimintatilat

Tärinämittaukset suoritetaan sen jälkeen, kun roottori ja laakerit saavuttavat tasapainolämpötila vakiotilassa määritellyssä toimintatilassa, joka määräytyy ominaisuuksien, kuten:

• Nimellinen akselin nopeus
• Syöttöjännite
• Virtausnopeus
• Käyttönesteen paine
• Ladata

Muuttuvanopeuksiset tai muuttuvan kuormituksen omaavat koneet: Suorita mittaukset kaikissa pitkäaikaiskäytölle ominaisissa toimintatiloissa. Käytä maksimiarvo kaikissa moodeissa värähtelyolosuhteiden arviointia varten.

4.6 Taustavärähtely

Jos mittausten aikana saatu valvotun parametrin arvo ylittää hyväksymiskriteerin ja on syytä epäillä, että koneen taustavärähtely voi olla voimakasta, on tarpeen suorittaa mittauksia pysähtynyt kone ulkoisten lähteiden aiheuttaman tärinän arvioimiseksi.

4.7 Mittaustyypin valinta

Tämä standardi mahdollistaa mittausten suorittamisen sekä pyörimättömillä osilla että koneiden pyörivillä akseleilla. Näistä kahdesta mittaustyypistä parhaan valinta riippuu koneen ominaisuuksista ja odotettavissa olevista vikatyypeistä.

Jos on tarpeen valita toinen kahdesta mahdollisesta mittaustyypistä, on otettava huomioon seuraavat asiat:

Mittaustyypin valinnassa huomioon otettavaa:

• Akselin nopeus: Pyörimättömien osien mittaukset ovat herkempiä korkeataajuiselle värähtelylle verrattuna akselimittauksiin.
• Laakerityyppi: Vierintälaakereiden välykset ovat hyvin pienet; akselin värähtely siirtyy tehokkaasti koteloon. Kotelon mitat ovat yleensä riittävät. Liukulaakerien välykset ja vaimennus ovat suuremmat; akselin värähtely antaa usein lisätietoja diagnostiikassa.
• Koneen tyyppi: Koneet, joissa laakerivälys on verrattavissa akselin värähtelyn amplitudiin, vaativat akselimittauksia kosketuksen estämiseksi. Koneita, joissa esiintyy korkean asteen harmonisia yliaaltoja (terän ylitys, hammaspyörän kytkentä, tangon ylitys), valvotaan korkeataajuisilla kotelomittauksilla.
• Roottorin massan ja jalustan massan suhde: Koneet, joissa akselin massa on pieni verrattuna jalustan massaan, välittävät jalustaan vain vähän värähtelyä. Akselin mittaus on tehokkaampaa.
• Roottorin joustavuus: Joustavat roottorit: akselin suhteellinen värähtely antaa lisätietoja roottorin käyttäytymisestä.
• Jalustan vaatimustenmukaisuus: Joustavat jalustat tarjoavat paremman värähtelyvasteen pyörimättömille osille.
• Kokemusta mittauksesta: Jos tietyn mittaustyypin käytöstä vastaavilla koneilla on laaja kokemus, jatka kyseisen tyypin käyttöä.

Mittausmenetelmän valintaa koskevia yksityiskohtaisia suosituksia annetaan standardissa ISO 13373-1. Lopullisissa päätöksissä on otettava huomioon saavutettavuus, anturin käyttöikä ja asennuskustannukset.

Mittauspaikat ja -suunnat

• Mittaa päällä laakeripesät tai jalustat — ei ohutseinäisille kansille tai joustaville pinnoille
• Käytä kaksi keskenään kohtisuoraa säteittäistä suuntaa jokaisen laakerin kohdalla
• Vaakasuuntaisissa koneissa yksi suunta on tyypillisesti pystysuora
• Pysty- tai kaltevilla koneilla valitse suunnat, jotka vangitsevat maksimaalisen tärinän
• Aksiaalinen värähtely päällä työntölaakerit käyttää samoja rajoja kuin säteittäinen värähtely
• Vältä paikkoja, joissa on paikalliset resonanssit — varmista vertaamalla mittauksia lähellä olevissa pisteissä

Käyttöolosuhteet

• Mittaa sisään vakaan tilan toiminta nimellisnopeudella ja -kuormalla
• Anna roottorin ja laakerien ulottua terminen tasapaino
• Muuttuvanopeuksisille/kuormitetuille koneille mittaa kaikissa ominaisissa toimintapisteissä ja käytä suurinta arvoa
• Dokumentointiolosuhteet: nopeus, kuormitus, lämpötilat, paineet, virtausnopeudet

Osa 6 – Tärinäolosuhteiden arviointikriteerit

6.1 Yleistä

ISO 20816-1 -standardissa on yleinen kuvaus kahdesta kriteeristä eri koneluokkien värähtelyolosuhteiden arvioimiseksi. Yhtä kriteeriä sovelletaan absoluuttinen arvo valvotusta värähtelyparametrista laajalla taajuuskaistalla; toinen kohdistetaan muutokset tässä arvossa (riippumatta siitä, ovatko muutokset nousuja vai laskuja).

Koneen värähtelyolosuhteita arvioidaan yleensä pyörimättömien osien värähtelynopeuden RMS-arvon perusteella, mikä johtuu suurelta osin vastaavien mittausten suorittamisen yksinkertaisuudesta. Useiden koneiden kohdalla on kuitenkin suositeltavaa mitata myös huippujen väliset suhteelliset akselisiirtymät, ja jos tällaisia mittaustietoja on saatavilla, niitä voidaan käyttää myös koneen värähtelyolosuhteiden arviointiin.

6.2 Kriteeri I – Arviointi absoluuttisen suuruuden perusteella

6.2.1 Yleiset vaatimukset

Pyörivän akselin mittaukset: Tärinäolosuhteita arvioidaan laajakaistaisen värähtelysiirtymän huippujen välisen maksimiarvon perusteella. Tämä valvottu parametri saadaan mittaamalla siirtymiä kahdessa määrätyssä ortogonaalisessa suunnassa.

Pyörimättömien osien mittaukset: Tärinäolosuhde arvioidaan laakerin pinnalla tai sen välittömässä läheisyydessä esiintyvän laajakaistaisen värähtelynopeuden suurimman RMS-arvon perusteella.

Tämän kriteerin mukaisesti määritetään seurattavan parametrin raja-arvot, joita voidaan pitää hyväksyttävinä seuraavien näkökulmasta:

• Laakereiden dynaamiset kuormitukset
• Laakereiden säteittäiset välykset
• Koneen tukirakenteeseen ja perustuksiin välittynyt tärinä

Kunkin laakerin tai laakerijalustan kohdalla saatua valvotun parametrin maksimiarvoa verrataan kyseisen koneryhmän ja tukityypin raja-arvoon. Laaja kokemus luvussa 1 määriteltyjen koneiden värähtelyn havainnoinnista mahdollistaa värähtelyolosuhteiden vyöhykkeiden rajojen määrittämisen, joiden ohjaaminen voi useimmissa tapauksissa varmistaa koneiden luotettavan pitkäaikaisen toiminnan.

Vakiintuneet värähtelyolosuhdevyöhykkeet on tarkoitettu koneen värähtelyn arviointiin tietyssä tasaisessa käyttötilassa nimellisellä akselin nopeudella ja nimelliskuormalla. Tasaisen käyttötilan käsite sallii hitaat kuormituksen muutokset. Arviointi on ei suoritettu jos toimintatila poikkeaa määritellystä, tai transienttitilojen, kuten kiihtymisen, rullausnopeuden tai resonanssivyöhykkeiden läpikulun, aikana (katso 6.4).

Yleisiä johtopäätöksiä värähtelyolosuhteista tehdään usein sekä pyörivien että ei-pyörivien koneenosien värähtelymittausten perusteella.

Aksiaalinen värähtely liukulaakerien tärinää ei tyypillisesti mitata jatkuvan värähtelykunnon valvonnan aikana. Tällaiset mittaukset tehdään yleensä säännöllisen valvonnan aikana tai diagnostisiin tarkoituksiin, koska aksiaalinen värähtely voi olla herkempi tietyntyyppisille vikaantumisille. Tämä standardi tarjoaa arviointikriteerit vain työntölaakereiden aksiaalinen värähtely, jossa se korreloi aksiaalisten pulsaatioiden kanssa, jotka voivat aiheuttaa konevaurioita.

6.2.2 Tärinäolosuhteiden vyöhykkeet

6.2.2.1 Yleinen kuvaus

Koneen tärinän laadullista arviointia ja tarvittavista toimenpiteistä päättämistä varten on määritetty seuraavat tärinäolosuhdevyöhykkeet:

Vyöhyke A — Uudet käyttöönotetut koneet kuuluvat tyypillisesti tälle vyöhykkeelle.

Vyöhyke B — Tälle vyöhykkeelle kuuluvia koneita pidetään yleensä sopivina jatkuvaan käyttöön ilman aikarajoituksia.

Vyöhyke C — Tälle vyöhykkeelle kuuluvia koneita pidetään yleensä sopimattomina pitkäaikaiseen jatkuvaan käyttöön. Tyypillisesti tällaiset koneet voivat toimia rajoitetun ajan, kunnes korjaustöiden suorittamiseen tulee sopiva tilaisuus.

Vyöhyke D — Tämän vyöhykkeen tärinätasot katsotaan yleensä riittävän vakaviksi aiheuttamaan konevaurioita.

6.2.2.2 Vyöhykkeen rajojen numeeriset arvot

Värähtelyolosuhteiden vyöhykkeiden rajojen vakiintuneet numeeriset arvot ovat ei tarkoitettu käytettäväksi hyväksymiskriteereinä, josta koneen toimittajan ja asiakkaan tulisi sopia. Näitä rajoja voidaan kuitenkin käyttää yleisinä ohjeina, joiden avulla voidaan välttää tarpeettomat tärinänvaimennuskustannukset ja estää liian tiukat vaatimukset.

Joskus koneen suunnitteluominaisuudet tai käyttökokemus saattavat edellyttää muiden raja-arvojen (korkeampien tai matalampien) asettamista. Tällaisissa tapauksissa valmistaja yleensä perustelee rajojen muuttamisen ja erityisesti vahvistaa, että näiden muutosten mukaisesti sallittu lisääntynyt tärinä ei johda koneen luotettavuuden heikkenemiseen.

6.2.2.3 Hyväksymiskriteerit

Koneen tärinän hyväksymiskriteerit ovat aina sopimuksen kohteena toimittajan ja asiakkaan välillä, mikä on dokumentoitava ennen toimitusta tai toimituksen yhteydessä (edellinen vaihtoehto on parempi). Uuden koneen toimituksen tai perusteellisen huollon jälkeen palautetun koneen tapauksessa värähtelyolosuhdevyöhykkeiden rajoja voidaan käyttää tällaisten kriteerien määrittämisen perustana. Numeeristen vyöhykerajojen tulisi kuitenkin olla ei sovellettava oletusarvoisesti hyväksymiskriteereinä.

Tyypillinen suositus: Uuden koneen valvotun värähtelyparametrin tulee olla vyöhykkeellä A tai B, mutta sen ei tule ylittää näiden vyöhykkeiden välistä rajaa enempää kuin 1,25 kertaa. Tätä suositusta ei saa ottaa huomioon hyväksymiskriteerejä määritettäessä, jos niiden perustana ovat koneen suunnittelun ominaisuudet tai kertynyt käyttökokemus vastaavien konetyyppien kanssa.

Vastaanottotarkastus suoritetaan tarkasti määritellyissä koneen käyttöolosuhteissa (kapasiteetti, pyörimisnopeus, virtausnopeus, lämpötila, paine jne.) tietyn aikavälin kuluessa. Jos kone saapui jonkin pääkokoonpanon vaihdon tai huollon jälkeen, hyväksymiskriteerejä määritettäessä otetaan huomioon suoritetun työn tyyppi ja valvottujen parametrien arvot ennen koneen poistamista tuotantoprosessista.

6.3 Kriteeri II – Arviointi suuruuden muutoksen perusteella

Tämä kriteeri perustuu valvotun laajakaistaisen värähtelyparametrin nykyisen arvon vertaamiseen koneen vakiokäytössä (käyttöominaisuuksissa sallitaan joitakin pieniä vaihteluita) aiemmin määritettyyn arvoon. lähtötaso (viitearvo).

Merkittävät muutokset saattavat edellyttää asianmukaisia toimenpiteitä vaikka B/C-vyöhykkeen rajaa ei olisi vielä saavutettu. Nämä muutokset voivat kehittyä vähitellen tai olla äkillisiä, ja ne voivat olla seurausta alkavasta vauriosta tai muista koneen toiminnan häiriöistä.

Vertailtava värähtelyparametri on saatava käyttämällä sama anturin asento ja suunta samalle koneen toimintatilalle. Kun merkittäviä muutoksia havaitaan, niiden mahdollisia syitä tutkitaan vaarallisten tilanteiden ehkäisemiseksi.

6.4 Tärinäolosuhteiden arviointi transienttitiloissa

Liitteissä A ja B annetut tärinäolosuhteiden vyöhykkeiden rajat koskevat tärinää koneen vakaan tilan toiminta. Transienttikäyttötiloihin voi tyypillisesti liittyä lisääntynyttä tärinää. Esimerkkinä tästä on koneen tärinä joustavalla alustalla kiihdytyksen tai hidastuksen aikana, kun tärinän kasvu liittyy roottorin kriittisten nopeuksien ylittämiseen. Lisäksi tärinän kasvua voi havaita pyörivien osien tai roottorin kaaren virheellisen linjauksen vuoksi kuumennuksen aikana.

Koneen värähtelyolosuhteita analysoitaessa on kiinnitettävä huomiota siihen, miten värähtely reagoi toimintatavan ja ulkoisten käyttöolosuhteiden muutoksiin. Vaikka tämä standardi ei käsittele värähtelyn arviointia koneen muuttuvissa toimintatiloissa, yleisenä ohjeena voidaan pitää värähtelyn hyväksyttävää arvoa, jos se rajoitetun ajan muuttuvissa tiloissa ei ylitä vyöhykkeen C yläraja.

Kriteeri II – Muutos lähtötilanteesta

Vaikka tärinä pysyykin vyöhykkeellä B, merkittävä muutos lähtötilanteesta viittaa kehittyviin ongelmiin:

6.5 Tärinän raja-arvot vakiokäytössä

6.5.1 Yleistä

Pitkäaikaiseen käyttöön tarkoitetuille koneille on yleensä asetettu värähtelyn raja-arvot, joiden ylittäminen koneen vakiokäytössä johtaa tyyppisten varoitussignaalien ilmestymiseen VAROITUS tai MATKA.

VAROITUS — ilmoitus, joka kiinnittää huomiota siihen, että valvotun värähtelyparametrin arvo tai sen muutos on saavuttanut tason, jonka jälkeen korjaavat toimenpiteet voivat olla tarpeen. Yleensä VAROITUS-ilmoituksen ilmestyessä konetta voidaan käyttää jonkin aikaa, kunnes värähtelymuutoksen syyt on tutkittu ja korjaavat toimenpiteet on suoritettava.

MATKA — ilmoitus, joka osoittaa, että tärinäparametri on saavuttanut tason, jolla koneen toiminnan jatkaminen voi johtaa sen vaurioitumiseen. Kun TRIP-taso saavutetaan, on ryhdyttävä välittömästi toimenpiteisiin tärinän vähentämiseksi tai koneen pysäyttämiseksi.

Koneen dynaamisten kuormien ja tukijäykkyyksien erojen vuoksi eri mittauspisteille ja -suunnille voidaan määrittää erilaiset värähtelyn raja-arvot.

6.5.2 VAROITUStason asettaminen

VAROITUStaso voi vaihdella merkittävästi (joko nousta tai laskea) koneesta toiseen. Tyypillisesti tämä taso määritetään suhteessa tiettyyn lähtötaso joka on saatu kullekin tietylle koneelle tietyssä pisteessä ja tietyssä mittaussuunnassa käyttökokemuksen perusteella.

On suositeltavaa asettaa VAROITUStaso siten, että se ylittää perustason 25% vyöhykkeen B ylemmästä raja-arvosta. Jos perustaso on matala, VAROITUStaso voi olla vyöhykkeen C alapuolella.

Jos perustasoa ei ole määritelty (esim. uudelle koneelle), VAROITUStaso määritetään joko vastaavien koneiden käyttökokemusten perusteella tai suhteessa valvotun värähtelyparametrin sovittuihin hyväksyttäviin arvoihin. Jonkin ajan kuluttua koneen värähtelyhavaintojen perusteella määritetään perustaso ja VAROITUStasoa säädetään vastaavasti.

Yleensä VAROITUS-taso asetetaan niin, että se ei ylitä vyöhykkeen B ylärajaa yli 1,25-kertaisesti.

Jos perustasossa tapahtuu muutos (esim. koneen korjauksen jälkeen), myös VAROITUStasoa on säädettävä vastaavasti.

6.5.3 TRIP-tason asettaminen

TRIP-taso liittyy yleensä koneen mekaanisen eheyden säilyttämiseen, joka puolestaan määräytyy sen suunnitteluominaisuuksien ja kyvyn kestää epänormaaleja dynaamisia voimia perusteella. Siksi TRIP-taso on tyypillisesti sama samanlaisille koneille ja on ei liity perustilanteeseen.

Konemallien monimuotoisuuden vuoksi ei ole mahdollista antaa yleispäteviä ohjeita TRIP-tason asettamiseen. Yleensä TRIP-taso asetetaan vyöhykkeen C tai D sisällä, mutta ei yli 25% korkeammalla kuin näiden vyöhykkeiden välinen raja.

6.6 Lisämenettelyt ja -kriteerit

On ei yksinkertaista laskentatapaa laakerin jalustan värähtely akselin värähtelystä (tai päinvastoin akselin värähtely jalustan värähtelystä). Absoluuttisen ja suhteellisen akselin värähtelyn välinen ero liittyy laakerin jalustan värähtelyyn, mutta yleensä on ei sen veroinen.

Käytännön merkitys: Jos kotelon tärinä osoittaa vyöhykettä B (hyväksyttävä), mutta akselin tärinä osoittaa vyöhykettä C (rajoitettu), luokittele kone vyöhykkeeksi C ja suunnittele korjaavat toimenpiteet. Käytä aina pahimman mahdollisen tapauksen arviointia, kun saatavilla on kaksi mittausta.

6.7 Tiedon vektoriesitykseen perustuva arviointi

Yksittäisen värähtelyn taajuuskomponentin amplitudin muutos, vaikka se olisi merkittävä, on ei välttämättä mukana laajakaistaisen värähtelysignaalin merkittävän muutoksen seurauksena. Esimerkiksi roottorin halkeaman kehittyminen voi aiheuttaa merkittävien pyörimistaajuuden harmonisten yliaaltojen esiintymisen, mutta niiden amplitudit voivat jäädä pieniksi verrattuna komponenttiin sen käydessä. Tämä ei mahdollista luotettavaa halkeaman kehittymisen vaikutusten seurantaa pelkästään laajakaistaisen värähtelyn muutosten perusteella.

Yksittäisten värähtelykomponenttien amplitudin muutosten seuranta myöhempien diagnostisten toimenpiteiden tietojen saamiseksi edellyttää seuraavien menetelmien käyttöä: erityiset mittaus- ja analyysilaitteet, yleensä monimutkaisempi ja vaatii erityistä pätevyyttä soveltamiseen (katso ISO 18436-2).

Tässä standardissa vahvistetut menetelmät ovat rajoitettu laajakaistaisen värähtelyn mittaukseen ilman yksittäisten taajuuskomponenttien amplitudien ja vaiheiden arviointia. Useimmissa tapauksissa tämä riittää koneen vastaanottotestaukseen ja kunnonvalvontaan asennuspaikalla.

Pitkäaikaisissa kunnonvalvonta- ja diagnostiikkaohjelmissa käyttö kuitenkin vektoritiedot taajuuskomponenteista (erityisesti ajonopeudella ja sen toisella harmonisella) voidaan arvioida koneen dynaamisen käyttäytymisen muutoksia, jotka ovat erottamattomia valvottaessa vain laajakaistaista värähtelyä. Yksittäisten taajuuskomponenttien ja niiden vaiheiden välisten suhteiden analysointia sovelletaan yhä enemmän kunnonvalvonta- ja diagnostiikkajärjestelmissä.

Huom: Tämä standardi ei tarjoa värähtelyolosuhteiden arviointikriteerejä vektorikomponenttien muutosten perusteella. Tarkempia tietoja tästä aiheesta on standardeissa ISO 13373-1, ISO 13373-2 ja ISO 13373-3 (katso myös ISO 20816-1).

8. Transienttinen toiminta

Kiihdytys-, rullaus- tai nimellisnopeutta suuremmalla nopeudella ajettaessa odotetaan suurempaa tärinää, erityisesti kriittisten nopeuksien ylittyessä.

9. Taustavärähtely

Jos mitattu tärinä ylittää hyväksymisrajat ja epäillään taustavärähtelyä, mittaa kone pysäytettynä. Korjauksia tarvitaan, jos taustavärähtely ylittää jommankumman seuraavista:

• 25% mitatusta arvosta käytön aikana, TAI
• 25% kyseisen koneluokan B/C-rajalla

Liite C (tiedottava) – Vyöhykerajat ja suuntimavälit

Koneille, joissa on liukulaakerit (nestekalvolaakerit), turvallisen käytön perusedellytys on vaatimus, että öljykiilan akselin siirtymät eivät saa koskettaa laakerikuorta. Siksi liitteessä B annetut suhteellisten akselin siirtymien vyöhykerajat on sovitettava yhteen tämän vaatimuksen kanssa.

Erityisesti pienen välyksen omaavien laakereiden kohdalla voi olla tarpeen pienennä vyöhykkeen raja-arvoja. Pienennysaste riippuu laakerityypistä ja mittaussuunnan ja pienimmän välyksen suunnan välisestä kulmasta.

Esimerkki: Suuri höyryturbiini (3000 rpm, liukulaakeri)

• Laskettu B/C (liite B): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• Todellinen laakerin halkaisijavälys: 150 μm
• Koska 164 > 150, käytä välyspohjaisia rajoja:
• A/B = 0,4 × 150 = 60 μm
• B/C = 0,6 × 150 = 90 μm
• C/D = 0,7 × 150 = 105 μm

Sovellushuomautus: Nämä säädetyt arvot ovat voimassa akselin värähtelyn mittauksessa laakerissa tai sen lähellä. Muissa akselikohdissa, joissa on suuremmat säteittäiset välykset, voidaan soveltaa liitteen B mukaisia vakiokaavoja.

Liite D (informatiivinen) — Vakionopeuskriteerin sovellettavuus hitaille koneille

Tässä liitteessä perustellaan, miksi nopeusmittaukseen perustuvien kriteerien soveltaminen ei ole toivottavaa koneissa, joissa on matalataajuinen tärinä (alle 120 r/min). Hitaiden nopeuksien koneissa kriteerit, jotka perustuvat siirtymän mittaus asianmukaisten mittauslaitteiden käyttö voi olla sopivampaa. Tällaisia kriteerejä ei kuitenkaan käsitellä tässä standardissa.

Nopeuskriteerin historiallinen perusta

Ehdotus tärinän käytöstä nopeus Värähtelyolosuhteiden kuvaamisen perustaksi tarkoitettu pyörimättömillä koneenosilla mitattu värähtelyarvo muotoiltiin lukuisten testitulosten yleistyksen perusteella (ks. esimerkiksi Rathbone TC:n uraauurtava työ, 1939) ottaen huomioon tietyt fysikaaliset näkökohdat.

Tässä yhteydessä on pitkään katsottu, että koneet ovat yhtäpitäviä kunnon ja niihin kohdistuvien tärinävaikutusten kannalta, jos RMS-nopeusmittaustulokset 10–1000 Hz:n taajuusalueella ovat samat. Tämän lähestymistavan etuna oli kyky käyttää samoja värähtelyolosuhteiden kriteerejä riippumatta värähtelyn taajuuskoostumuksesta tai koneen pyörimistaajuudesta.

Käänteisesti siirtymän tai kiihtyvyyden käyttäminen värähtelyolosuhteiden arvioinnin perustana johtaisi taajuusriippuvien kriteerien laatimisen tarpeeseen, koska siirtymän ja nopeuden suhde on kääntäen verrannollinen värähtelytaajuuteen ja kiihtyvyyden ja nopeuden suhde on suoraan verrannollinen siihen.

Nopeusvakion paradigma

Tärinän käyttö nopeus ensisijaisena parametrina perustuu laajaan testaukseen ja havaintoon, että koneet ovat "ekvivalenttisia" kunnon suhteen, jos niillä on sama RMS-nopeus 10–1000 Hz:n alueella, taajuussisällöstä riippumatta.

Etu: Yksinkertaisuus. Yksi nopeusrajoitusten sarja pätee laajalla nopeusalueella ilman taajuusriippuvaisia korjauksia.

Ongelma matalilla taajuuksilla: Siirtymän ja nopeuden suhde on kääntäen verrannollinen taajuuteen:

Hyvin matalilla taajuuksilla (< 10 Hz), vakionopeuden (esim. 4,5 mm/s) hyväksyminen voi sallia liian suuria siirtymä, jotka voivat rasittaa liitettyjä komponentteja (putkia, liittimiä) tai viitata vakaviin rakenteellisiin ongelmiin.

Graafinen kuva (liitteestä D)

Tarkastellaan vakionopeutta 4,5 mm/s eri ajonopeuksilla:

Havainto: Nopeuden laskiessa siirtymä kasvaa dramaattisesti. 358 μm:n siirtymä 120 rpm:n nopeudella voi ylikuormittaa kytkimiä tai aiheuttaa öljykalvon vaurioitumisen liukulaakereissa, vaikka nopeus olisi "hyväksyttävä"."

Kuva D.1 havainnollistaa yksinkertaista matemaattista suhdetta vakionopeuden ja muuttuvan siirtymän välillä eri pyörimistaajuuksilla. Samalla se kuitenkin osoittaa, kuinka vakionopeuskriteerin käyttö voi johtaa laakerin jalustan siirtymän kasvuun pyörimistaajuuden laskiessa. Vaikka laakeriin vaikuttavat dynaamiset voimat pysyvät hyväksyttävissä rajoissa, laakeripesän merkittävät siirtymät voivat vaikuttaa negatiivisesti kytkettyihin koneen osiin, kuten öljyputkistoon.

Balanset-1A-konfiguraatio hitaille koneille

Mittauslaitteissa, joiden arvo on ≤600 rpm:

• Aseta taajuusalueen alaraja arvoon 2 Hz (ei 10 Hz)
• Näytä molemmat Nopeus (mm/s) ja Siirtymä (μm) mittarit
• Vertaa molempia parametreja standardisi/menettelysi kynnysarvoihin (syötä ne laskuriin)
• Jos mitataan vain nopeus ja se kulkee läpi, mutta siirtymää ei tiedetä, arviointi on keskeneräinen
• Varmista, että anturin vaste on lineaarinen 2 Hz:iin asti (tarkista kalibrointitodistus)

12. Transienttitoiminta: Kiihdytys, hidastus ja ylinopeus

Liitteiden A ja B vyöhykerajoja sovelletaan vakaan tilan toiminta nimellisnopeudella ja -kuormituksella. Muuttuvissa olosuhteissa (käynnistys, sammutus, nopeuden muutokset) on odotettavissa suurempaa tärinää, erityisesti kulkiessaan kriittiset nopeudet (resonanssit).

Taulukko 1 — Suositellut raja-arvot vaihtovirtavaihteluiden aikana

Huomautus alle 20%-nopeudelle: Hyvin pienillä nopeuksilla nopeuskriteerit eivät välttämättä päde (katso liite D). Siirtymästä tulee kriittinen.

Käytännön tulkinta

• Kone voi hetkellisesti ylittää vakaan tilan rajat kiihdytyksen/hidastuvuuden aikana
• Akselin värähtelyn sallitaan saavuttaa 1,5 × C/D-raja (enintään 90%-nopeuteen asti), jotta kriittiset nopeudet ylitetään
• Jos tärinä pysyy voimakkaana käyttönopeuden saavuttamisen jälkeen, se osoittaa jatkuva vika, ei ohimenevä resonanssi

Balanset-1A:n alasajoanalyysi

Balanset-1A sisältää kokeellisen "RunDown"-kaaviotoiminnon, joka tallentaa värähtelyn amplitudin kierroslukua vastaan rullausjarrutuksen aikana:

• Tunnistaa kriittiset nopeudet: Terävät amplitudihuiput osoittavat resonansseja
• Varmistaa nopean kulun: Kapeat huiput vahvistavat, että kone kulkee nopeasti läpi (hyvä)
• Havaitsee nopeudesta riippuvat viat: Jatkuvasti nopeuden mukana kasvava amplitudi viittaa aerodynaamisiin tai prosessiin liittyviin ongelmiin

Nämä tiedot ovat korvaamattomia erotettaessa ohimenevät piikit (hyväksyttävät taulukon 1 mukaan) pysyvän tilan liiallisesta värähtelystä (hyväksymätön).

13. Käytännön työnkulku ISO 20816-3 -standardin noudattamiseksi

14. Syventävä aihe: Vaikutuskertoimien tasapainotusteoria

Kun koneessa diagnosoidaan epätasapaino (korkea 1× tärinä, vakaa vaihe), Balanset-1A käyttää Vaikutuskertoimen menetelmä tarkkojen korjauspainojen laskemiseksi.

Matemaattinen perusta

Roottorin värähtelyvastetta mallinnetaan seuraavasti: lineaarinen järjestelmä jossa massan lisääminen muuttaa värähtelyvektoria:

Kolmen kierroksen tasapainotusmenettely (yksi taso)

1. Alkuperäinen ajo (Ajo 0):
   • Tärinän mittaus: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
   • Vektori: V₀ = 6,2∠45°
2. Koepainotusajo (ajo 1):
   • Lisää koemassa: M_{oikeudenkäynti} = 20 g kulmassa θ_{oikeudenkäynti} = 0°
   • Tärinän mittaus: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
   • Vektori: V₁ = 4,1∠110°
3. Laske vaikutuskerroin:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (vektorin vähennyslasku)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • α kertoo meille "kuinka paljon värähtely muuttuu lisättyä massagrammaa kohden""
4. Laske korjaus:
   • M_korjaus = −V₀ / α
   • Tulos: M_korjaus = 28,5 g kulmassa θ_korjaus = 215°
5. Tee korjaus ja tarkista:
   • Poista koepaino
   • Lisää 28,5 g 215°:n kulmassa (mitattuna roottorin referenssimerkistä)
   • Mittaa lopullinen värähtely: A_lopullinen = 1,1 mm/s (tavoite: <1,4 mm/s vyöhykkeelle A)

Miksi tämä toimii

Epätasapaino luo keskipakoisvoiman F = m × e × ω², jossa m on epätasapainossa oleva massa, e on sen epäkeskisyys ja ω on kulmanopeus. Tämä voima aiheuttaa värähtelyä. Lisäämällä tarkasti lasketun massan tietyssä kulmassa luomme yhtä suuret ja vastakkaiset keskipakoisvoima, joka kumoaa alkuperäisen epätasapainon. Balanset-1A-ohjelmisto suorittaa monimutkaisen vektorilaskennan automaattisesti ja opastaa teknikkoa prosessin läpi.

11. Fysiikan ja kaavojen viite

Signaalinkäsittelyn perusteet

Siirtymän, nopeuden ja kiihtyvyyden välinen suhde

Sillä sinimuotoinen värähtely Taajuudella f (Hz) siirtymän (d), nopeuden (v) ja kiihtyvyyden (a) väliset suhteet määräytyvät laskennan avulla:

Keskeinen näkemys: Nopeus on verrannollinen taajuuteen × siirtymään. Kiihtyvyys on verrannollinen taajuuteen² × siirtymään. Tästä syystä:

• Klo matalat taajuudet (< 10 Hz), siirtymä on kriittinen parametri
• Klo keskitaajuudet (10–1000 Hz), nopeus korreloi hyvin energian kanssa ja on taajuudesta riippumaton
• Klo korkeat taajuudet (> 1000 Hz), kiihtyvyydestä tulee hallitseva

RMS vs. huippuarvot

The Neliöjuurikeskiarvo (RMS) arvo edustaa signaalin tehollista energiaa. Puhtaalla siniaallolla:

Miksi RMS? RMS korreloi suoraan voima ja väsymys stressi koneen osiin kohdistuva värähtelysignaali, jonka V_RMS = 4,5 mm/s tuottaa saman mekaanisen energian aaltomuodon monimutkaisuudesta riippumatta.

Laajakaistan RMS-laskenta

Monimutkaiselle signaalille, joka sisältää useita taajuuskomponentteja (kuten oikeissa koneissa):

Missä jokainen V_RMS,i edustaa RMS-amplitudia tietyllä taajuudella (1×, 2×, 3× jne.). Tämä on värähtelyanalysaattoreiden näyttämä "kokonaisarvo", jota käytetään ISO 20816-3 -vyöhykearvioinnissa.

Balanset-1A-signaalinkäsittelyarkkitehtuuri

Käytännön esimerkki: Diagnostiset läpikäynnit

Skenaario: 75 kW:n keskipakopumppu, joka käy nopeudella 1480 rpm (24,67 Hz) jäykällä betoniperustuksella.

Vaihe 1: Luokittelu

• Teho: 75 kW → Ryhmä 2 (15–300 kW)
• Perustus: Jäykkä (iskukokeella varmistettu)
• Määritä A/B-, B/C- ja C/D-kynnysarvot vakiotekstistäsi/spesifikaatiostasi ja syötä ne laskuriin.

Vaihe 2: Mittaus Balanset-1A:lla

• Asenna kiihtyvyysanturit pumpun laakeripesiin (ulko- ja sisämoottori)
• Siirry "Tärinämittari"-tilaan (F5)
• Asetettu taajuusalue: 10–1000 Hz
• Kokonais-RMS-nopeuden tallennus: 6,2 mm/s

Vaihe 3: Vyöhykkeen arviointi

Vertaa mitattua arvoa (esim. 6,2 mm/s RMS) syöttämiisi kynnysarvoihin: C/D:n yläpuolella → VYÖHYKE D; B/C:n ja C/D:n välillä → VYÖHYKE C, jne.

Vaihe 4: Spektridiagnoosi

Vaihda FFT-tilaan. Spektri näyttää:

• 1× komponentti (24,67 Hz): 5,8 mm/s — Hallitseva
• 2× komponentti (49,34 Hz): 1,2 mm/s — vähäinen
• Muut taajuudet: Merkityksetön

Diagnoosi: Voimakas 1× värähtely vakaalla vaiheella → Epätasapaino

Vaihe 5: Tasapainotus Balanset-1A:lla

Siirry "Yksitasoinen tasapainotus" -tilaan:

• Alkuperäinen ajo: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
• Koepaino: Lisää 20 grammaa 0° kulmassa (mielivaltainen kulma)
• Koeajo: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
• Ohjelmisto laskee: Korjausmassa = 28,5 grammaa kulmassa = 215°
• Korjaus tehty: Poista koepaino, lisää 28,5 g 215°C:ssa
• Vahvistusajo: A_lopullinen = 1,1 mm/s

Vaihe 6: Vaatimustenmukaisuuden varmennus

1,1 mm/s < 1,4 mm/s (A/B-raja) → VYÖHYKE A — Erinomaisessa kunnossa!

Pumppu on nyt ISO 20816-3 -standardin mukainen rajoittamatonta pitkäaikaista käyttöä varten. Luo raportti, joka dokumentoi ennen (6,2 mm/s, vyöhyke D) ja jälkeen (1,1 mm/s, vyöhyke A) spektrikaavioineen.

Miksi nopeus on ensisijainen kriteeri

Tärinän nopeus korreloi hyvin tärinän voimakkuuden kanssa laajalla taajuusalueella, koska:

• Nopeus liittyy energia siirtyy perustuksiin ja ympäristöön
• Nopeus on suhteellisen taajuudesta riippumaton tyypillisille teollisuuslaitteille
• Hyvin matalilla taajuuksilla (<10 Hz) siirtymästä tulee rajoittava tekijä
• Hyvin korkeilla taajuuksilla (>1000 Hz) kiihtyvyys on tärkeää (erityisesti laakeridiagnostiikassa)

Staattinen taipuma ja ominaistaajuus

Perustuksen jäykkyyden tai joustavuuden arvioimiseksi:

Kriittisen nopeuden arviointi

Yksinkertaisen roottorin ensimmäinen kriittinen nopeus:

15. Yleisiä virheitä ja sudenkuoppia standardin ISO 20816-3 soveltamisessa

16. Integrointi laajempaan kunnonvalvontastrategiaan

ISO 20816-3 -standardin mukaiset tärinärajat ovat välttämätön mutta ei riittävä täydelliseen koneiden kunnon hallintaan. Integroi värähtelytiedot seuraaviin:

• Öljyanalyysi: Kulumishiukkaset, viskositeetin lasku, kontaminaatio
• Termografia: Laakerien lämpötilat, moottorin käämityksen kuumat kohdat, linjausvirheen aiheuttama kuumeneminen
• Ultraääni: Laakerivoiteluvikojen varhainen havaitseminen, sähköinen valokaaret
• Moottorin virran ominaiskuva-analyysi (MCSA): Roottoritangon viat, epäkeskisyys, kuormituksen vaihtelut
• Prosessiparametrit: Virtausnopeus, paine, tehonkulutus – korreloi värähtelypiikit prosessihäiriöihin

Balanset-1A tarjoaa tärinäpilari tämän strategian. Käytä sen arkistointi- ja trendiominaisuuksia historiallisen tietokannan rakentamiseen. Vertaile värähtelytapahtumia huoltotietueiden, öljynäytteiden päivämäärien ja käyttölokien kanssa.

17. Sääntelyyn ja sopimukseen liittyvät näkökohdat

Hyväksyntätestaus (uudet koneet)

Tärkeää: vyöhykerajat ovat tyypillisesti ohjeellisia tilanarvioinnille, kun taas hyväksymiskriteerit Uuden koneen kustannukset määritellään sopimuksessa/spesifikaatiossa ja niistä sovitaan toimittajan ja asiakkaan kesken.

Balanset-1A:n rooli: Tehtaan hyväksyntätestien (FAT) tai työmaan hyväksyntätestien (SAT) aikana Balanset-1A tarkistaa toimittajan ilmoittamat tärinätasot. Luo dokumentoidut raportit, jotka osoittavat sopimusrajojen noudattamisen.

Vakuutus ja vastuuvakuutus

Joillakin lainkäyttöalueilla koneiden käyttö Vyöhyke D voi mitätöidä vakuutusturvan, jos tapahtuu vakava vika. Dokumentoidut ISO 20816-3 -arvioinnit osoittavat koneiden asianmukaisen huollon.

18. Tulevaisuuden kehitys: ISO 20816 -sarjan laajennus

ISO 20816 -sarja kehittyy jatkuvasti. Tulevia osia ja tarkistuksia ovat:

• ISO 20816-6: Edestakaisin liikkuvat koneet (korvaa standardin ISO 10816-6)
• ISO 20816-7: Rotodynaamiset pumput (korvaavat standardin ISO 10816-7)
• ISO 20816-8: Mäntäkompressorijärjestelmät (uudet)
• ISO 20816-21: Tuuliturbiinit (korvaa standardin ISO 10816-21)

Näissä standardeissa käytetään samankaltaisia vyöhykerajojen määrittelyperiaatteita, mutta konekohtaisilla mukautuksilla. Balanset-1A pysyy joustavan kokoonpanonsa ja laajan taajuus-/amplitudialueensa ansiosta yhteensopivana, kun nämä standardit julkaistaan.

19. Tapaustutkimukset

Tapaustutkimus 1: Väärä diagnoosi vältettiin kaksoismittauksella

Kone: 5 MW:n höyryturbiini, 3000 rpm, liukulaakerit

Tilanne: Laakeripesän tärinä = 3,0 mm/s (vyöhyke B, hyväksyttävä). Käyttäjät raportoivat kuitenkin epätavallisesta melusta.

Tutkinta: Balanset-1A kytketty olemassa oleviin lähestymisantureihin. Akselin värähtely = 180 μm pp. Laskettu B/C-raja (liite B) = 164 μm. Akseli sisään Vyöhyke C!

Perimmäinen syy: Öljykalvon epävakaus (öljyn pyörre). Kotelon värähtely oli vähäistä raskaan jalustamassan vaimennuksen vuoksi, joka vaimensi akselin liikettä. Pelkästään kotelon mittauksiin luottamalla tämä vaarallinen tilanne olisi jäänyt havaitsematta.

Toiminto: Säädetty laakeriöljyn syöttöpaine, välystä pienennetty lisäämällä säätölevyjä. Akselin värähtely vähennetty 90 μm:iin (vyöhyke A).

Tapaustutkimus 2: Tasapainottaminen pelastaa kriittisen tuulettimen

Kone: 200 kW:n indusoitu vetopuhallin, 980 rpm, joustava kytkentä

Alkuperäinen ehto: Tärinä = 7,8 mm/s (vyöhyke D). Laitos harkitsee hätäpysäytystä ja laakerin vaihtoa ($50 000, 3 päivän seisokki).

Balanset-1A-diagnoosi: FFT näyttää 1× = 7,5 mm/s, 2× = 0,8 mm/s. Vaihestabiili. Epätasapaino, ei laakerivaurioita.

Kentän tasapainotus: Kaksitasoinen tasapainotus suoritettiin paikan päällä 4 tunnissa. Lopullinen tärinä = 1,6 mm/s (vyöhyke A).

Tulos: Vältettiin seisokki, säästettiin 1 50 000 t. Perimmäinen syy: hiomapölyn aiheuttama terän etureunojen kuluminen. Korjattu tasapainottamalla; suunniteltu terän kunnostus seuraavan suunnitellun seisokin yhteydessä.

20. Yhteenveto ja parhaat käytännöt

Siirtyminen ISO 20816-3:2022 edustaa värähtelyanalyysin kypsymistä, joka vaatii fysiikkaan perustuvaa, kaksinäköistä lähestymistapaa koneiden kuntoon. Keskeiset havainnot:

The Balanset-1A-järjestelmä osoittaa vahvaa yhdenmukaisuutta ISO 20816-3 -standardin vaatimusten kanssa. Sen tekniset tiedot – taajuusalue, tarkkuus, anturin joustavuus ja ohjelmiston työnkulku – mahdollistavat huoltotiimien paitsi diagnosoida vaatimustenvastaisuudet myös korjata ne aktiivisesti tarkkuustasapainotuksen avulla. Yhdistämällä diagnostisen spektrianalyysin korjaavaan tasapainotusominaisuuteen Balanset-1A antaa luotettavuusinsinööreille mahdollisuuden ylläpitää teollisuuslaitoksia vyöhykkeellä A/B varmistaen pitkäikäisyyden, turvallisuuden ja keskeytymättömän tuotannon.

Viitestandardit ja bibliografia

Viittaukset standardeihin (ISO 20816-3, osa 2)

Liittyvät standardit ISO 20816 -sarjassa

Täydentävät standardit

Historiallinen konteksti (korvatut standardit)

ISO 20816-3:2022 korvaa seuraavat standardit:

• ISO 10816-3:2009 — Koneen värähtelyn arviointi mittauksilla pyörimättömistä osista — Osa 3: Teollisuuskoneet, joiden nimellisteho on yli 15 kW ja nimellisnopeudet 120 r/min ja 15 000 r/min välillä
• ISO 7919-3:2009 — Mekaaninen värähtely — Konevärähtelyn arviointi pyörivillä akseleilla tehtävillä mittauksilla — Osa 3: Kytketyt teollisuuskoneet

Kotelovärähtelyn (10816) ja akselivärähtelyn (7919) integrointi yhtenäiseksi standardiksi poistaa aiemmat epäselvyydet ja tarjoaa yhtenäisen arviointikehyksen.

Liite DA (tiedottava) — Viitattujen kansainvälisten standardien vastaavuus kansallisiin ja osavaltioiden välisiin standardeihin

Tätä standardia sovellettaessa on suositeltavaa käyttää vastaavia kansallisia ja osavaltioiden välisiä standardeja viitattujen kansainvälisten standardien sijaan. Seuraava taulukko esittää luvussa 2 viitattujen ISO-standardien ja niiden kansallisten vastineiden välisen suhteen.

Huom: Tässä taulukossa käytetään seuraavaa tavanomaista vastaavuusasteen nimitystä:

• IDT — Identtiset standardit

Kansallisilla standardeilla voi olla eri julkaisupäivät, mutta ne säilyttävät teknisen vastaavuuden viitattujen ISO-standardien kanssa. Tarkista aina ajantasaisimmat vaatimukset kansallisten standardien uusimmista painoksista.

Bibliografia

Seuraaviin asiakirjoihin viitataan standardissa ISO 20816-3 tiedoksi:

Historiallinen huomautus: Viite [16] (Rathbone, 1939) edustaa uraauurtavaa työtä, joka loi perustan nopeuden käytölle ensisijaisena värähtelykriteerinä.