מהו תקן ISO 20816-1?

תקן ISO 20816-1:2016 (כותרת מלאה: "ויברציה מכנית - מדידה והערכה של ויברציות מכונות - חלק 1: הנחיות כלליות") הוא התקן הבינלאומי הנוכחי המספק את המסגרת לאופן שבו יש למדוד ולהעריך ויברציות מכונות. הוא פורסם בשנת 2016 ומחליף שני תקנים יסודיים ישנים יותר שהיו בשימוש מאז שנות ה-90.

השינוי המשמעותי ביותר הוא הַאֲחָדָה של שתי פילוסופיות מדידה נפרדות בעבר למסמך אחד וקוהרנטי:

• תקן ISO 10816-1 — רטט מכוסה שנמדד על חלקים שאינם מסתובבים (בתי מיסב, מעטפת מכונה) באמצעות חיישנים סייסמיים (מדדי תאוצה).
• תקן ISO 7919-1 — רטט מכוסה שנמדד על פירים מסתובבים באמצעות מדי קרבה ללא מגע.

תקן ISO 20816-1 משלב את שתי הגישות למסגרת אחת, מתוך הכרה בכך שהערכה מקיפה של המכונה דורשת לעתים קרובות את שני סוגי המדידה. למכונה עשויה להיות רעידות מעטפת מקובלות אך תנועת ציר מסוכנת (המצביעה על בעיה דינמית ברוטור), או להיפך (המצביעה על בעיה מבנית/יסודית). רק על ידי הערכת שתיהן ניתן לקבל את התמונה המלאה.

מה התקן מכסה

1. סוגי היקף ומדידה — מגדיר מתודולוגיות למדידת רעידות של המארז והציר
2. דרישות מכשור — סוגי חיישנים, טווחי תדרים, כיול, סטנדרטים להרכבה
3. קריטריוני הערכה — גישת שני הקריטריונים (גבולות מוחלטים + שינוי מנקודת ההתחלה)
4. אזורי הערכה — מערכת הסיווג בת ארבעת האזורים (A, B, C, D)
5. הערכה משולבת וקבלה — כיצד להשתמש בשני סוגי המדידה יחד, בדיקות קבלה לעומת ניטור תפעולי

סדרת ISO 20816 המלאה

ISO 20816 הוא תקן רב-חלקי. חלק 1 מספק את המסגרת הכללית; חלקים אחרים מספקים מגבלות מספריות ספציפיות עבור קטגוריות מכונות שונות.

סוגי מדידה

תקן ISO 20816-1 מאחד באופן רשמי שתי גישות מדידה שונות באופן מהותי. הבנת ההבדל ביניהם חיונית ליישום נכון.

רעידות מעטפת (חלקים שאינם מסתובבים)

• מַה: רעידות של מבנה המכונה הנייחת - בתי מיסב, כנים, מסגרות, מעטפת.
• חיישן: מתמרים סייסמיים - מדי תאוצה פיזואלקטריים (הנפוצים ביותר) או מתמרי מהירות - המותקנים על בית המיסב לפי תקן ISO 5348.
• פָּרָמֶטֶר: מהירות RMS בפס רחב ב מ"מ/שנייה (או ב/ים באזורים מסוימים).
• טווח תדרים: 10–1000 הרץ סטנדרטי; 2–1000 הרץ למכונות בעלות מהירות נמוכה (<120 סל"ד).
• מה זה אומר לך: אנרגיית הרטט המועברת למבנה המכונה. משקפת את הכוחות הפועלים על המיסבים ואת התגובה המבנית. קשורה ישירות לעייפות המיסבים ולסיכון לנזק מבני.
• צִיוּד: ה Balanset-1A מודד מהירות RMS בפס רחב במצב Vibrometer (F5), מה שהופך אותו מתאים ישירות להערכת מעטפת ISO 20816.

רעידות פיר (חלקים מסתובבים)

• מַה: תזוזה דינמית של הציר יחסית לבית המיסב - כמה הציר זז בפועל בתוך מרווח המיסב שלו.
• חיישן: גלאי קרבה ללא מגע לזרמי מערבולת, המותקנים בדרך כלל בזוגות אורתוגונליים (XY) בכל מיסב לפי API 670.
• פָּרָמֶטֶר: תזוזה משיא לשיא ב מיקרומטר (מיקרומטר) או מיל (1 מיל = 25.4 מיקרומטר).
• טווח תדרים: בעיקר רכיבים סינכרוניים (1×) ותת-סינכרוניים של הצירים.
• מה זה אומר לך: התנהגות הדינמית בפועל של הרוטור - צורת המסלול, כיוון הסיבוב, מגע שפשוף. קריטי לגילוי כיפוף הציר, סיבובי שמן, מגע אטם וחוסר יישור שעשוי שלא לעבור ביעילות למעטפת.
• צִיוּד: גלאי קרבה המותקנים באופן קבוע (לא מכשירים ניידים בדרך כלל). משמשים בעיקר במכונות טורבו גדולות עם מיסבי סרט נוזל (מסב גיר).

דרישות מכשור

התקן קובע כי כל שרשרת המדידה - מתמר, כבלים, עיבוד אותות ומנתח - חייבת להיות מכוילת ותהיה מסוגלת למדוד במדויק את טווח התדרים הנדרש. מקורות עיקריים:

• הרכבה של מד תאוצה: לְכָל תקן ISO 5348 — עדיף להשתמש בהרכבה באמצעות פין, מתאים למגנטיות לניטור שגרתי, ניתן להשתמש בדבק להתקנה קבועה.
• התקנת גלאי קירבה: לפי API 670 - מרווח גשוש, גימור פני השטח של המטרה, כיוון זוג אורתוגונליים ודרישות ניתוב כבלים.
• כִּיוּל: כיול קבוע של כל השרשרת מול סטנדרטים ניתנים למעקב. ה-Balanset-1A מגיע מכויל במפעל וניתן לאמת אותו מול מקורות רטט ידועים.

אזורי הערכה A, B, C, D

מערכת ארבעת האזורים היא המאפיין המוכר ביותר בתקני הרטט של ISO. היא מספקת מסגרת אוניברסלית, מקודדת צבעים, לסיווג חומרת הרטט ולקביעת פעולה מתאימה.

ערכי גבול אזור - רעידות מעטפת (ISO 20816-3)

אלו הן המגבלות המספריות הספציפיות עבור מהירות RMS רחבת פס על בתי מיסבים, החלים על מכונות תעשייתיות בהספק מעל 15 קילוואט ומהירויות שבין 120 ל-15,000 סל"ד. ערכים אלה נקבעו במקור בתקן ISO 10816-3 ומועברים עם עדכונים קלים בתקן ISO 20816-3:2022.

ערכי גבול אזור - תזוזת פיר (ISO 20816-2)

עבור מכונות טורבו עם גלאי קירבה, מגבלות תזוזה של הציר תלויות במהירות. התקן משתמש בנוסחה המבוססת על שורש הריבועי של יחס המהירות.

שני קריטריוני ההערכה

תקן ISO 20816-1 מחייב כי הערכת רעידות חייבת לקחת בחשבון שְׁנֵיהֶם קריטריון אחד בלבד נותן תמונה חלקית.

קריטריון 1 - גודל מוחלט

השווה את ערך הרטט הנמדד לגבולות האזור הקבועים מהחלק הרלוונטי של תקן ISO 20816. זה מראה לך את מצב המכונה ביחס לאוכלוסייה הכללית של מכונות דומות.

• השתמש עבור: בדיקות קבלה של מכונות חדשות/מתוקנות, הערכת בסיס, הגדרת אזעקות הפעלה, השוואת מכונות בצי.
• הַגבָּלָה: מכונה שתמיד הייתה במהירות של 4.0 מ"מ/שנייה (אזור B עבור קבוצה 1) עשויה להיות תקינה לחלוטין - זוהי רמת הפעולה הרגילה שלה. קריטריון 1 לבדו אינו אומר לכם אם משהו השתנה.

קריטריון 2 - שינוי מקו הבסיס

השווה את הרטט הנוכחי לערך ייחוס (בסיס) קבוע. ערך הבסיס נמדד בדרך כלל לאחר הפעלה, לאחר תחזוקה, או כממוצע סטטיסטי על פני תקופת הפעלה יציבה.

• השתמש עבור: תחזוקה ניבויית מבוססת מגמות, זיהוי מוקדם של תקלות, זיהוי הידרדרות ללא קשר לרמה מוחלטת.
• תובנה מרכזית: משמעותי לְשַׁנוֹת בוויברציה - גם אם הערך המוחלט עדיין נמצא באזור A או B - הוא לעתים קרובות ה- האינדיקטור המוקדם והאמין ביותר של תקלה מתפתחת.

קבוצות מכונות (ISO 20816-3)

תקן ISO 20816-3 (וקודמו ISO 10816-3) מסווג מכונות לארבע קבוצות על סמך דירוג הספק and סוג היסוד. גבולות האזור שונים עבור כל קבוצה מכיוון שלמכונות גדולות יותר על יסודות גמישים יש באופן טבעי רעידות גבוהות יותר מאשר למכונות קטנות על יסודות קשיחים.

נקודות קביעת אזעקה וטריקה

היישום המעשי של ISO 20816 במערכות ניטור דורש הגדרה עֵרָנִי (אזעקה) ו סַכָּנָה נקודות קביעת ערך (לנסיעה). התקן מספק הנחיות הן לנקודות קביעת ערך מוחלטות והן לנקודות קביעת ערך יחסיות.

נקודות ייעוד מוחלטות (מקריטריון 1)

• עֵרָנִי = ערך גבול אזור B/C. כאשר הרעידות עולות על ערך זה, יש להגביר את הניטור, לחקור את שורש הבעיה ולתכנן פעולה מתקנת.
• טִיוּל = ערך גבול אזור C/D. כאשר הרטט עולה על ערך זה, כיבוי אוטומטי (אם קיים) או פעולה ידנית מיידית למניעת נזק.

נקודות ייעוד יחסיות (מקריטריון 2)

• התראה קרובת משפחה = קו בסיס × מכפיל (בדרך כלל 2.0–2.5×). הכפלה או יותר של הרעידות מקו הבסיס מצביעה על תקלה מתפתחת.
• ה נקודת התראה אפקטיבית צריך להיות מה שזה לא יהיה לְהוֹרִיד בין ההתראה המוחלטת להתראה היחסית. זה מבטיח שהקריטריון הראשון שמופר יפעיל את האזעקה.

בדיקות קבלה לעומת ניטור תפעולי

תקן ISO 20816-1 מבחין בבירור בין שני הקשרים של הערכה:

בדיקות קבלה

משמש בעת הפעלת מכונות חדשות או קבלת מכונות לאחר שיפוץ. הדרישה היא בדרך כלל שהרטט ייכנס לטווח אזור A או אזור B. זהו קריטריון קפדני של עובר/נכשל - מכונה חדשה המסופקת באזור C בדרך כלל תידחה.

• יש לשלוט בקפדנות בתנאי המדידה (מהירות יציבה, עומס מלא, שיווי משקל תרמי).
• קריאות מרובות בכל נקודת מדידה.
• תוצאות מתועדות בדוח קבלה רשמי.

ניטור תפעולי

משמש להערכת מצב מתמשכת של מכונות בשירות. המיקוד עובר מעמידה/נכשלה ל מגמות וזיהוי שינויים (קריטריון 2). נקודות קביעת התרעה ונסיעה הן הכלים העיקריים.

• איסוף נתונים נייד מבוסס מסלול (Balanset-1A) או ניטור מקוון קבוע.
• נקודות מדידה, תנאים ונהלים עקביים להשוואת מגמות תקפה.
• החלטות פעולה המבוססות הן על אזור מוחלט והן על כיוון המגמה.

מעבר מ-ISO 10816 ל-ISO 20816

מתקנים רבים עדיין מתייחסים לתקן ISO 10816 בנהלים שלהם, במאגרי המידע ובמפרטים שלהם. הנה מה שאתם צריכים לדעת על המעבר.

יישום מעשי עם Balanset-1A

ה Balanset-1A מנתח רעידות נייד תומך ישירות בהערכת רעידות מעטפת ISO 20816 באמצעות מצבי המדידה המובנים שלו.

מצב ויברמטר (F5)

אמצעים מהירות RMS בפס רחב — הפרמטר המדויק שצוין על ידי תקן ISO 20816 עבור רעידות מעטפת. הצג מציג:

• מכשירי V1 (רטט כולל) - השווה ישירות לגבולות האזור
• V1o (רכיב 1× סל"ד) - מציין כמה מהתנודה הכוללת נובעת מחוסר איזון
• שני הערוצים בו זמנית - כיוון קרוב ורחוק במדידה אחת

מנתח ספקטרום (F1 / F8)

מציג את ספקטרום התדרים של FFT, ומאפשר לך לזהות את מָקוֹר של רעידות גבוהות (חוסר איזון ב-1×, חוסר יישור ב-2×, פגמי מיסב בתדרים אופייניים). ראה את מדריך לניתוח רעידות לפרשנות ספקטרום.

מצב איזון

אם מאובחנת חוסר איזון בתנודה (שיא דומיננטי של 1× סל"ד), ה-Balanset-1A יכול להמשיך מיד לאיזון בשטח כדי לתקן זאת - הפחתת תנודות מאזור C או D בחזרה לאזור A או B. ראה את מדריך איזון דינמי בשטח עבור ההליך המלא.

שאלות נפוצות

מה ההבדל בין ISO 20816 ל-ISO 10816?

תקן ISO 20816 מחליף את ISO 10816 על ידי שילוב של רעידות מעטפת (לשעבר ISO 10816) ורעידות פיר (לשעבר ISO 7919) לתקן מאוחד. ערכי גבול האזור עבור רעידות מעטפת בתקן ISO 20816-3 דומים מאוד לאלה שבתקן ISO 10816-3. השיפור העיקרי הוא שילוב שתי פילוסופיות המדידה במסמך אחד.

האם תקן ISO 10816 עדיין בתוקף?

חלקי תקן ISO 10816 בוטלו רשמית לאחר שהוחלפו בחלקים מקבילים של ISO 20816. עם זאת, מגבלות הרטט מוטמעות באופן נרחב במערכות ניטור וחוזים קיימים. הערכים המספריים של רעידות מעטפת נותרו למעשה תקפים, כך שתוכניות קיימות המבוססות על ISO 10816 נותרות תקפות מבחינה טכנית בפועל.

איזה פרמטר עליי למדוד - מהירות או תזוזה?

עבור מכונות תעשייתיות כלליות עם מיסבי גלגול הנמדדים חיצונית (מכשירים ניידים): מהירות RMS במ"מ/שנייה. עבור מכונות טורבו גדולות עם מיסבי ג'ורנל ומדידות קירבה מותקנות: תזוזה של ציר משיא לשיא במיקרומטר. אם שניהם זמינים, הערך את שניהם - הם מספקים מידע משלים.

איך אני קובע את קבוצת המכונות?

שני גורמים: דירוג הספק (מעל או מתחת ל-300 קילוואט) וסוג היסוד (קשיח או גמיש). מנוע 75 קילוואט המחובר למשטח בטון = קבוצה 2. מדחס 500 קילוואט על משטח פלדה = קבוצה 3. ראה סעיף קבוצות מכונות לעיל.

האם עדיין יכולה להיות תקלה מתפתחת במכונה באזור B?

כן - זו בדיוק הסיבה שקריטריון 2 קיים. אם קו הבסיס של מכונה היה 0.8 מ"מ/שנייה והוא עולה ל-2.2 מ"מ/שנייה, היא עדיין נמצאת באזור B עבור קבוצה 2 (מתחת ל-2.8 מ"מ/שנייה), אך העלייה של פי 2.75 מקו הבסיס מצביעה על בעיה משמעותית מתפתחת.

לאיזו רמת רטט עליי לשאוף לאחר איזון?

לאחר איזון השדה, שאפו ל אזור א' (מתחת לגבול A/B עבור קבוצת המכונות שלך). עבור מכונה מקבוצה 2, פירוש הדבר הוא מתחת ל-1.4 מ"מ/שנייה. ה- מדריך איזון מכסה את ההליך בפירוט.

איזה טווח תדרים מכסה מהירות ה-RMS בפס רחב?

טווח התדרים הסטנדרטי הוא 10–1000 הרץ לפי תקן ISO 20816-1. טווח זה לוכד את סימני התקלות הנפוצים ביותר: 1× עד ~60× עבור מכונה הפועלת במהירות 1000 סל"ד (~17 הרץ), או 1× עד ~20× עבור מכונה במהירות 3000 סל"ד (50 הרץ). מכונות במהירות נמוכה (<120 סל"ד) משתמשות בטווח מורחב של 2–1000 הרץ.

האם אני צריך לקנות את מסמך ISO 20816-1 כדי להשתמש בערכי האזור?

תקן ISO 20816-1 עצמו אינו מכיל ערכי אזור ספציפיים - הוא רק מגדיר את המתודולוגיה. מספרי גבולות האזור נמצאים ב ISO 20816-3 (למכונות תעשייתיות כלליות). לקבלת המסמכים הרשמיים המלאים עם כל הנהלים והנספחים, ניתן לרכוש מ חנות ISO. ערכי האזורים המתפרסמים במדריך זה לקוחים ממקורות זמינים לציבור ונמצאים בשימוש נרחב בתעשייה.

מאמרים קשורים

← חזרה למפתח המונחים