מדריך מלא לתקן ISO 20816-3: ניתוח טכני מקיף

Introduction

תקן זה קובע הנחיות להערכת מצב הרטט של ציוד תעשייתי על סמך מדידות של:

1. רעידות על מיסבים, עמודי מיסבים ובתי מיסבים במקום בו מותקן הציוד;
2. רטט רדיאלי של פירים של ערכות מכונות.

בהתבסס על ניסיון תפעולי עם ציוד תעשייתי, שני קריטריונים להערכת מצב הרטט הוקמו:

• קריטריון א': ערך מוחלט של פרמטר הרטט בפס רחב המנוטר
• קריטריון II: שינוי בערך זה (יחסית לנקודת הבסיס)

התפתחות תקני הרטט: התכנסות התקן ISO 10816 ו-ISO 7919

ההיסטוריה של סטנדרטיזציה של ויברציות מייצגת תנועה הדרגתית מהנחיות מקוטעות וספציפיות לרכיבים לעבר הערכה הוליסטית של מכונות. מבחינה היסטורית, הערכת מכונות הייתה מחולקת לחלקים:

• סדרת ISO 10816: התמקדות במדידת חלקים שאינם מסתובבים (בתי מיסב, כנים) באמצעות מדי תאוצה או מתמרי מהירות
• סדרת ISO 7919: טיפול ברעידות של צירים מסתובבים ביחס למסבים, בעיקר באמצעות גלאי זרם מערבולת ללא מגע.

הפרדה זו הובילה לעיתים קרובות ל עמימות אבחנתית. מכונה עשויה להפגין רעידות מקובלות במארז (אזור A לפי ISO 10816) ובמקביל לסבול מחוסר יציבות או יציבות מסוכנת של הציר (אזור C/D לפי ISO 7919), במיוחד בתרחישים הכוללים מעטפות כבדות או מיסבי סרט נוזל שבהם העברת אנרגיית הרעידות מוחלשת.

סעיף 1 - היקף

תקן זה קובע דרישות כלליות להערכת מצב הרטט של ציוד תעשייתי (להלן "מכונות") עם דירוג הספק מעל 15 קילוואט ומהירויות סיבוב של 120 עד 30,000 סל"ד בהתבסס על מדידות רטט ב חלקים שאינם מסתובבים והלאה פירים מסתובבים בתנאי הפעלה רגילים של המכונה במקום ההתקנה שלה.

ההערכה מתבצעת על סמך פרמטר הרטט המנוטר ועל שינויים בפרמטר זה בפעולת מכונה במצב יציב. הערכים המספריים של קריטריוני הערכת המצב משקפים ניסיון תפעולי עם מכונות מסוג זה; עם זאת, ייתכן שהם לא יהיו ישימים במקרים ספציפיים הקשורים לתנאי ההפעלה והתכנון הספציפיים של מכונה נתונה.

תקן זה חל על:

1. טורבינות קיטור וגנרטורים עם הספק של עד 40 מגה-וואט (ראה הערות 1 ו-2)
2. טורבינות קיטור וגנרטורים עם הספק פלט העולה על 40 מגה-וואט ומהירויות סיבוב מלבד 1500, 1800, 3000 ו-3600 סל"ד (ראה הערה 1)
3. מדחסים סיבוביים (צנטריפוגלי, צירי)
4. טורבינות גז תעשייתיות עם הספק של עד 3 מגה-וואט (ראה הערה 2)
5. מנועי טורבו-מאוורר
6. מנועים חשמליים מכל הסוגים עם מצמד ציר גמיש. (כאשר רוטור המנוע מחובר באופן קשיח למכונות המכוסות על ידי תקן אחר בסדרת ISO 20816, ניתן להעריך את רעידות המנוע בהתאם לתקן זה או בהתאם לתקן זה)
7. מפעלי גלגול ומעמדי גלגול
8. מסועים
9. מצמדים במהירות משתנה
10. מאווררים ומפוחים (ראה הערה 3)

תקן זה אינו חל על:

11. טורבינות קיטור, טורבינות גז וגנרטורים בעלי הספק העולה על 40 מגה-וואט ומהירויות של 1500, 1800, 3000 ו-3600 סל"ד → שימוש תקן ISO 20816-2
12. טורבינות גז בהספק העולה על 3 מגה-וואט → שימוש תקן ISO 20816-4
13. סטים של מכונות בתחנות כוח הידרואלקטריות ותחנות אגירה שאובה → שימוש תקן ISO 20816-5
14. מכונות גומלין ומכונות המחוברות באופן קשיח למכונות גומלין → שימוש תקן ISO 10816-6
15. משאבות רוטודינמיות עם מנועי הנעה מובנים או מחוברים בקפידה עם אימפלר על ציר המנוע או מחוברים אליו בקפידה → שימוש תקן ISO 10816-7
16. התקנות מדחס בוכנה → שימוש תקן ISO 20816-8
17. מדחסים בעלי תזוזה חיובית (למשל, מדחסים בורגיים)
18. משאבות טבולות
19. טורבינות רוח → שימוש תקן ISO 10816-21

פרטי היקף היישום

דרישות תקן זה חלות על מדידות של רטט בפס רחב על צירים, מיסבים, בתי מיסבים ובסיסי מיסבים בפעולת מכונה במצב יציב בטווח מהירויות סיבוב נומינליות. דרישות אלה חלות על מדידות הן במקום ההתקנה והן במהלך בדיקות קבלה. קריטריונים קבועים לתנאי רטט ישימים הן במערכות ניטור רציפות והן במערכות ניטור תקופתיות.

תקן זה חל על מכונות שעשויות לכלול גלגלי שיניים ומיסבי אלמנטים מתגלגלים; עם זאת, זהו לא נועד להערכת מצב הרטט של רכיבים ספציפיים אלה (ראה ISO 20816-9 עבור יחידות הילוכים).

סעיף 2 - הפניות נורמטיביות

תקן זה משתמש בהפניות נורמטיביות לתקנים הבאים. עבור הפניות מתוארכות, רק המהדורה המצוטטת תקפה. עבור הפניות ללא תאריך, המהדורה העדכנית ביותר (כולל כל התיקונים) תקפה:

תקנים אלה מספקים את הבסיס לטרמינולוגיה, שיטות מדידה ופילוסופיית הערכה כללית המיושמת בתקן ISO 20816-3.

סעיף 3 - מונחים והגדרות

למטרות תקן זה, המונחים וההגדרות המופיעים ב ISO 2041 לִפְנוֹת.

מונחים מרכזיים (מתוך ISO 2041)

• רֶטֶט: שינוי עם הזמן של גודל של כמות המתארת את התנועה או המיקום של מערכת מכנית
• RMS (שורש ממוצע הריבועים): שורש ריבועי של ממוצע הערכים הריבועיים של כמות על פני פרק זמן נתון
• רטט פס רחב: רטט המכיל אנרגיה המפוזרת על פני טווח תדרים מוגדר
• תדר טבעי: תדירות הרטט החופשי של מערכת
• פעולה במצב יציב: תנאי פעולה שבהם פרמטרים רלוונטיים (מהירות, עומס, טמפרטורה) נשארים קבועים באופן מהותי
• ערך משיא לשיא: הפרש אלגברי בין ערכים קיצוניים (מקסימום ומינימום)
• מַתמֵר: התקן המספק כמות פלט בעלת קשר קבוע לכמות הקלט

סעיף 5 - סיווג מכונה

5.1 כללי

בהתאם לקריטריונים שנקבעו בתקן זה, מצב הרטט של המכונה מוערך בהתאם ל:

1. סוג מכונה
2. הספק מדורג או גובה ציר (ראה גם ISO 496)
3. מידת קשיחות היסוד

5.2 סיווג לפי סוג מכונה, הספק מדורג או גובה ציר

הבדלים בסוגי מכונות ועיצובי מיסבים מחייבים חלוקה של כל המכונות ל שתי קבוצות בהתבסס על הספק מדורג או גובה הפיר.

צירים של מכונות בשתי הקבוצות עשויים להיות ממוקמים אופקית, אנכית או בשיפוע, ולתומכים עשויות להיות דרגות קשיחות שונות.

קבוצה 1 - מכונות גדולות

• דירוג הספק > 300 קילוואט
• או מכונות חשמליות עם גובה פיר גובה > 315 מ"מ
• מצויד בדרך כלל ב מיסבי שרוול (יורק)
• מהירויות פעולה מ-120 עד 30,000 סל"ד

קבוצה 2 - מכונות בינוניות

• דירוג הספק 15 – 300 קילוואט
• או מכונות חשמליות עם גובה פיר 160 מ"מ < גובה ≤ 315 מ"מ
• מצויד בדרך כלל ב מיסבי אלמנטים מתגלגלים
• מהירויות פעולה בדרך כלל > 600 סל"ד

5.3 סיווג לפי קשיחות יסודות

יסודות מכונות מסווגים לפי דרגת קשיחות בכיוון המדידה שצוין ל:

1. יסודות קשיחים
2. יסודות גמישים

הבסיס לסיווג זה הוא הקשר בין קשיחות המכונה לבין היסוד. אם ה- התדר הטבעי הנמוך ביותר של מערכת "יסוד מכונה" בכיוון מדידת הרטט עולה על תדר העירור הראשי (ברוב המקרים, זהו תדר הסיבוב של הרוטור) ב- לפחות 25%, אז נחשב בסיס כזה בכיוון זה קָשִׁיחַ. כל שאר היסודות נחשבים גָמִישׁ.

דוגמאות אופייניות

מכונות על יסודות קשיחים הם בדרך כלל מנועים חשמליים גדולים ובינוניים, בדרך כלל עם מהירויות סיבוב נמוכות.

מכונות על יסודות גמישים כוללים בדרך כלל טורבוגנרטורים או מדחסים בהספק העולה על 10 מגה-וואט, כמו גם מכונות עם ציר אנכי.

אם לא ניתן לקבוע את מאפייני מערכת "המכונה-יסוד" באמצעות חישוב, ניתן לעשות זאת באופן ניסיוני (בדיקת פגיעה, ניתוח מודאלי תפעולי, או ניתוח רעידות בעת הפעלה).

נספח א' (נורמטיבי) - גבולות אזור תנאי רעידות עבור חלקים שאינם מסתובבים במצבי פעולה מוגדרים

הניסיון מראה שלצורך הערכת מצב הרטט של סוגים שונים של מכונות עם מהירויות סיבוב שונות, מדידות של מהירות לבדה מספיקה. לכן, הפרמטר העיקרי הננטר הוא ערך ה-RMS של המהירות.

עם זאת, שימוש בקריטריון המהירות הקבועה ללא התחשבות בתדירות הרטט עלול להוביל ל ערכי תזוזה גדולים באופן בלתי מתקבל על הדעת. זה קורה במיוחד עבור מכונות בעלות מהירות נמוכה עם תדרי סיבוב הרוטור מתחת ל-600 סל"ד, כאשר רכיב מהירות הריצה שולט באות הרטט בפס רחב (ראה נספח ד').

באופן דומה, קריטריון המהירות הקבועה יכול להוביל לערכי תאוצה גדולים באופן בלתי מתקבל על הדעת עבור מכונות במהירות גבוהה עם תדרי סיבוב הרוטור העולים על 10,000 סל"ד, או כאשר אנרגיית הרטט המיוצרת על ידי המכונה מרוכזת בעיקר בתחום התדרים הגבוהים. לכן, ניתן לנסח קריטריונים לתנאי רטט ביחידות של תזוזה, מהירות ותאוצה בהתאם לטווח תדרי סיבוב הרוטור ולסוג המכונה.

טבלאות A.1 ו-A.2 מציגות ערכי גבולות אזורים עבור קבוצות מכונות שונות המכוסות על ידי תקן זה. נכון לעכשיו, גבולות אלה מנוסחים רק ביחידות של מהירות ותזוזה.

גבולות אזור תנאי הרטט עבור רטט בטווח התדרים 10 עד 1000 הרץ באים לידי ביטוי באמצעות ערכי מהירות ותזוזה RMS. עבור מכונות עם תדר סיבוב הרוטור מתחת ל-600 סל"ד, טווח מדידת הרטט בפס רחב הוא 2 עד 1000 הרץ. ברוב המקרים, הערכת מצב הרטט מספיקה על סמך קריטריון המהירות בלבד; עם זאת, אם ספקטרום הרטט צפוי להכיל רכיבים משמעותיים בתדר נמוך, ההערכה מתבצעת על סמך מדידות של מהירות ותזוזה כאחד.

ניתן להתקין מכונות מכל הקבוצות הנחשבות על גבי תומכים קשיחים או גמישים (ראה סעיף 5), שעבורם נקבעו גבולות אזור שונים בטבלאות A.1 ו-A.2.

טבלה A.1 - מכונות קבוצה 1 (גדולות: >300 קילוואט או גובה > 315 מ"מ)

טבלה A.2 - מכונות קבוצה 2 (בינוניות: 15–300 קילוואט או גובה = 160–315 מ"מ)

נספח ב' (נורמטיבי) - גבולות אזור תנאי רעידות עבור צירים מסתובבים במצבי פעולה מוגדרים

ב.1 כללי

גבולות אזורי תנאי רעידות נבנים על סמך ניסיון תפעולי מתעשיות שונות, דבר המראה כי רטט יחסי מקובל של הציר פוחת עם עלייה בתדירות הסיבוב. בנוסף, בעת הערכת מצב הרטט, יש לקחת בחשבון את האפשרות של מגע בין הציר המסתובב לחלקי מכונה נייחים. עבור מכונות עם מיסבי ג'ורנל, ה... מרווח מינימלי מקובל במיסב יש לקחת בחשבון גם כן (ראה נספח ג').

ב.2 רעידות בתדר סיבובי נומינלי במצב פעולה יציב

ב.2.1 כללי

קריטריון I קשור ל:

1. הגבלת תזוזות פיר ממצב של עומסים דינמיים מקובלים על מיסבים
2. ערכים מקובלים של מרווח רדיאלי במיסב
3. רטט מקובל מועבר לתומכים וליסודות

תזוזה מרבית של הציר בכל מיסב מושווה לגבולות של ארבעה אזורים (ראה איור B.1 בתקן), שנקבעה על סמך ניסיון תפעולי עם מכונות.

ב.2.2 גבולות האזור

ניסיון במדידת רעידות פיר עבור סוג רחב של מכונות מאפשר קביעת גבולות אזורי תנאי רעידות המתבטאים באמצעות תזוזה משיא לשיא S(pp) במיקרומטרים, ביחס הפוך לשורש הריבועי של תדר סיבוב הרוטור n בסל"ד.

עבור רעידות יחסיות של הציר הנמדדות באמצעות גלאי קרבה, גבולות האזור מבוטאים כ- תזוזה משיא לשיא S(pp) במיקרומטרים, המשתנה בהתאם למהירות הריצה:

אֵיפֹה n היא מהירות הפעולה המקסימלית ב סל"ד, ו-S(pp) נמצא בתוך מיקרומטר.

חישוב לדוגמה

עבור מכונה הפועלת ב-3000 סל"ד:

• √3000 ≈ 54.77
• A/B = 4800 / 54.77 ≈ 87.6 מיקרומטר
• B/C = 9000 / 54.77 ≈ 164.3 מיקרומטר
• C/D = 13200 / 54.77 ≈ 241.0 מיקרומטר

חָשׁוּב: אין להשתמש בגבולות אזורים כקריטריונים לקבלה, אשר צריכים להיות נושא להסכמה בין הספק ללקוח. עם זאת, בהנחיית ערכי גבול מספריים, ניתן הן למנוע שימוש במכונה במצב גרוע באופן ברור והן להימנע מהטלת דרישות מחמירות מדי על הרטט שלה.

במקרים מסוימים, מאפייני תכנון של מכונות ספציפיות עשויים לדרוש יישום של גבולות אזור שונים - גבוהים יותר או נמוכים יותר (למשל, עבור מיסבי משטח הטיה בעלי יישור עצמי), ועבור מכונות עם מיסבים אליפטיים, ניתן להחיל גבולות אזור שונים עבור כיווני מדידה שונים (לכיוון מרווח מקסימלי ומינימלי).

רעידות מקובלות עשויות להיות קשורות לקוטר המיסב, שכן ככלל, למסבים בקוטר גדול יותר יש גם מרווחים גדולים יותר. בהתאם לכך, ניתן לקבוע ערכי גבול אזוריים שונים עבור מיסבים שונים של מערכת צירים אחת. במקרים כאלה, היצרן בדרך כלל צריך להסביר את הסיבה לשינוי ערכי הגבול, ובפרט, לאשר כי רעידות מוגברות המותרות בהתאם לשינויים אלה לא יובילו לירידה באמינות המכונה.

אם המדידות נערכות לא בקרבה מידית למיסב, וגם במהלך פעולת המכונה במצבים חולפים כגון עלייה וירידה (כולל מעבר במהירויות קריטיות), הרעידות המקובלות עשויות להיות גבוהות יותר.

עבור מכונות אנכיות עם מיסבי גלגל, בעת קביעת ערכי רטט גבוליים, יש לקחת בחשבון תזוזות ציר אפשריות בתוך גבולות המרווח ללא כוח ייצוב הקשור למשקל הרוטור.

סעיף 4 - מדידות רעידות

4.1 דרישות כלליות

שיטות מדידה ומכשור חייבים לעמוד בדרישות הכלליות לפי תקן ISO 20816-1, עם שיקולים ספציפיים למכונות תעשייתיות. הגורמים הבאים לא צריכים להשפיע באופן משמעותי על ציוד המדידה:

• שינויי טמפרטורה — סחף רגישות החיישן
• שדות אלקטרומגנטיים — כולל אפקטים של מגנטיזציה של פיר
• שדות אקוסטיים גלי לחץ בסביבות רועשות
• וריאציות של ספקי כוח — תנודות מתח
• אורך כבל — חלק מתכנני גששי הקרבה דורשים אורך כבל תואם
• נזק לכבל — חיבורים לסירוגין או שבירת מגן
• כיוון מתמר — יישור ציר הרגישות

4.2 נקודות וכיוונים של מדידה

למטרות ניטור מצב, מדידות מבוצעות על חלקים שאינם מסתובבים או על פירים, או שניהם יחד. בתקן זה, אלא אם כן צוין אחרת במפורש, רטט הציר מתייחס ל תזוזה יחסית למיסב.

חלקים שאינם מסתובבים - מידות בית מיסב

מדידות רעידות על חלקים שאינם מסתובבים מאפייניות את רעידות המיסב, בית המיסב או רכיב מבני אחר המעביר כוחות דינמיים מרעידות הציר במיקום המיסב.

תצורת מדידה אופיינית: מדידות נערכות באמצעות שני מתמרים בשני כיוונים רדיאליים ניצבים זה לזה על גבי כיפות מיסבים או בתי מיסב. עבור מכונות אופקיות, כיוון אחד הוא בדרך כלל אנכי. אם הציר אנכי או נוטה, יש לבחור כיוונים ללכידת רעידות מקסימליות.

מדידה בנקודה אחת: ניתן להשתמש במתמר יחיד אם ידוע שהתוצאות ייצגו את הרטט הכולל. הכיוון הנבחר חייב להבטיח קריאות כמעט מקסימליות.

מדידות רעידות פיר

רעידות פיר (כהגדרתן ב-ISO 20816-1) מתייחסות לתזוזה של הפיר יחסית למיסב. השיטה המועדפת משתמשת ב- זוג גלאי קרבה ללא מגע מותקנים בניצב זה לזה, המאפשרים קביעת מסלול הציר (מסלול) במישור המדידה.

4.3 מכשור (ציוד מדידה)

לצורך ניטור המצב, מערכת המדידה חייבת למדוד רטט RMS בפס רחב על פני טווח תדרים של לפחות 10 הרץ עד 1000 הרץ. עבור מכונות עם מהירויות סיבוב שאינן עולות על 600 סל"ד, גבול התדר התחתון לא יעלה על 2 הרץ.

למדידות רעידות פיר: גבול טווח התדרים העליון חייב לעלות על תדר סיבוב הציר המרבי ב- לפחות 3.5 פעמים. ציוד מדידה חייב לעמוד בדרישות של תקן ISO 10817-1.

עבור מדידות של חלקים שאינם מסתובבים: הציוד חייב לעמוד בדרישות תקן ISO 2954. בהתאם לקריטריון שנקבע, הכמות הנמדדת עשויה להיות תזוזה, מהירות או שניהם (ראה ISO 20816-1).

אם מדידות מבוצעות באמצעות מדי תאוצה (וזה נהוג בפועל), אות הפלט חייב להיות מְשׁוּלָב כדי לקבל אות מהירות. קבלת אות תזוזה דורשת אינטגרציה כפולה, אך יש לשים לב לאפשרות של הפרעות רעש מוגברות. כדי להפחית רעש, ניתן להשתמש במסנן מעביר גבוהים או בשיטת עיבוד אותות דיגיטלית אחרת.

אם אות הרטט מיועד גם למטרות אבחון, טווח המדידה צריך לכסות תדרים של לפחות פי 0.2 מגבלת מהירות הציר התחתונה אֶל פי 2.5 מתדירות עירור הרטט המרבית (בדרך כלל לא יעלה על 10,000 הרץ). מידע נוסף ניתן ב-ISO 13373-1, ISO 13373-2 ו-ISO 13373-3.

דרישות טווח תדרים

פרמטרי מדידה

פרמטר המדידה עשוי להיות תְזוּזָה, מְהִירוּת, או שניהם, בהתאם לקריטריון ההערכה (ראה ISO 20816-1).

• מדידות מד תאוצה: אם המדידות משתמשות במדי תאוצה (הנפוצים ביותר), יש לבצע אינטגרציה של אות הפלט כדי לקבל את המהירות. אינטגרציה כפולה מניבה תזוזה, אך יש להיזהר מרעש מוגבר בתדר נמוך. יש להשתמש בסינון מעביר גבוהים או בעיבוד אותות דיגיטלי כדי להפחית את הרעש.
• רעידות פיר: גבול התדר העליון חייב להיות לפחות פי 3.5 ממהירות הציר המרבית. המכשור חייב לעמוד בדרישות תקן ISO 10817-1.
• חלקים שאינם מסתובבים: המכשור חייב לעמוד בדרישות תקן ISO 2954.

4.4 ניטור רציף ותקופתי

ניטור רציף: בדרך כלל, עבור מכונות גדולות או בעלות חשיבות קריטית, נעשה שימוש במדידות רציפות של מחווני רעידות מנוטרים באמצעות מתמרים המותקנים באופן קבוע בנקודות החשובות ביותר, הן למטרות ניטור מצב והן להגנה על הציוד. במקרים מסוימים, מערכת המדידה המשמשת לכך משולבת במערכת ניהול הציוד הכללית של המפעל.

ניטור תקופתי: עבור מכונות רבות, ניטור רציף אינו הכרחי. ניתן להשיג מידע מספק על התפתחות תקלות (חוסר איזון, שחיקת מיסבים, חוסר יישור, רפיון) באמצעות מדידות תקופתיות. ניתן להשתמש בערכים המספריים בתקן זה לניטור תקופתי, בתנאי שנקודות המדידה והמכשור עומדים בדרישות התקן.

רעידות פיר: מכשור מותקן בדרך כלל באופן קבוע, אך ניתן לבצע מדידות במרווחי זמן תקופתיים.

חלקים שאינם מסתובבים: מתמרים מותקנים בדרך כלל רק במהלך המדידה. עבור מכונות עם גישה קשה, ניתן להשתמש במתמרים המותקנים באופן קבוע עם ניתוב אות למיקומים נגישים.

4.5 מצבי הפעלה של המכונה

מדידות רעידות מבוצעות לאחר שהרוטור והמיסבים מגיעים ל- טמפרטורת שיווי המשקל במצב פעולה קבוע שנקבע על ידי מאפיינים כגון:

• מהירות פיר נומינלית
• מתח אספקה
• קצב זרימה
• לחץ נוזל עבודה
• לִטעוֹן

מכונות בעלות מהירות משתנה או עומס משתנה: בצעו מדידות בכל מצבי ההפעלה האופייניים לפעולה ארוכת טווח. השתמשו ב- ערך מקסימלי שהתקבל בכל המצבים להערכת מצב הרטט.

4.6 רעידות רקע

אם ערך הפרמטר המנוטר שהתקבל במהלך המדידות עולה על קריטריון הקבלה ויש סיבה להאמין שרעידות הרקע במכונה עשויות להיות גבוהות, יש לבצע מדידות על מכונה עצורה להערכת רעידות הנגרמות על ידי מקורות חיצוניים.

4.7 בחירת סוג המדידה

תקן זה מאפשר לבצע מדידות הן על חלקים שאינם מסתובבים והן על צירים מסתובבים של מכונות. הבחירה באיזה משני סוגי המדידה הללו עדיפה תלויה במאפייני המכונה ובסוגי התקלות הצפויים.

אם יש צורך לבחור אחד משני סוגי מדידה אפשריים, יש לקחת בחשבון את הדברים הבאים:

שיקולים לבחירת סוג המדידה:

• מהירות פיר: מדידות של חלקים שאינם מסתובבים רגישות יותר לרעידות בתדר גבוה בהשוואה למדידות של פיר.
• סוג מיסב: למסבי אלמנטים מתגלגלים יש מרווחים קטנים מאוד; רעידות הציר מועברות ביעילות לבית. מדידות בית בדרך כלל מספיקות. למסבי ג'ורנל יש מרווחים גדולים יותר ובלימת גז; רעידות הציר מספקות לעתים קרובות מידע אבחוני נוסף.
• סוג מכונה: מכונות שבהן מרווח המיסבים דומה למשרעת רעידות הציר דורשות מדידות ציר כדי למנוע מגע. מכונות עם הרמוניות מסדר גבוה (מעבר להב, רשת גלגלי שיניים, מעבר מוט) מנוטרות באמצעות מדידות בית בתדר גבוה.
• יחס מסת הרוטור / מסת הכן: מכונות שבהן מסת הציר קטנה בהשוואה למסת הכן מעבירות מעט רעידות לכן. מדידת הציר יעילה יותר.
• גמישות הרוטור: רוטורים גמישים: רטט יחסי של הציר מספק מידע נוסף על התנהגות הרוטור.
• תאימות לתקן הכן: כנים גמישים מספקים תגובת רטט גדולה יותר על חלקים שאינם מסתובבים.
• ניסיון במדידה: אם קיים ניסיון רב עם סוג מדידה מסוים במכונות דומות, המשך להשתמש בסוג זה.

המלצות מפורטות לבחירת שיטת מדידה ניתנות בתקן ISO 13373-1. החלטות סופיות צריכות לקחת בחשבון נגישות, אורך חיים של מתמר ועלות התקנה.

מיקומי מדידה וכיוונים

• מדוד על בתי מיסב או כנים — לא על כיסויים דקים או משטחים גמישים
• Use שני כיוונים רדיאליים ניצבים זה לזה בכל מיקום מיסב
• עבור מכונות אופקיות, כיוון אחד הוא בדרך כלל אנכי
• עבור מכונות אנכיות או משופעות, בחרו כיוונים ללכידת רטט מקסימלי
• רטט צירי דולק מיסבי דחף משתמש באותם גבולות כמו רטט רדיאלי
• הימנעו ממיקומים עם תהודות מקומיות — לאשר על ידי השוואת מדידות בנקודות סמוכות

תנאי הפעלה

• מדוד ב פעולה במצב יציב במהירות נומינלית ובעומס
• אפשרו לרוטור ולמיסבים להגיע שיווי משקל תרמי
• עבור מכונות בעלות מהירות/עומס משתנה, יש למדוד בכל נקודות הפעולה האופייניות ולהשתמש במקסימום
• תנאי מסמך: מהירות, עומס, טמפרטורות, לחצים, קצבי זרימה

סעיף 6 - קריטריונים להערכת תנאי רטט

6.1 כללי

תקן ISO 20816-1 מספק תיאור כללי של שני קריטריונים להערכת מצב הרטט של סוגי מכונות שונים. קריטריון אחד מיושם על ערך מוחלט של פרמטר הרטט המנוטר בפס תדרים רחב; השני מוחל על שינויים בערך זה (ללא קשר לשאלה האם השינויים הם עליות או ירידות).

נהוג להעריך את מצב הרטט של המכונה על סמך ערך ה-RMS של מהירות הרטט על חלקים שאינם מסתובבים, דבר הנובע בעיקר מפשטות ביצוע המדידות המתאימות. עם זאת, עבור מספר מכונות, מומלץ גם למדוד תזוזות ציר יחסיות משיא לשיא, וכאשר נתוני מדידה כאלה זמינים, ניתן להשתמש בהם גם להערכת מצב הרטט של המכונה.

6.2 קריטריון I - הערכה לפי גודל מוחלט

6.2.1 דרישות כלליות

עבור מדידות של ציר מסתובב: מצב הרטט מוערך על ידי הערך המקסימלי של תזוזת הרטט בפס רחב משיא לשיא. פרמטר מנוטר זה מתקבל ממדידות של תזוזות בשני כיוונים אורתוגונליים מוגדרים.

עבור מדידות של חלקים שאינם מסתובבים: מצב הרטט מוערך לפי ערך ה-RMS המרבי של מהירות הרטט בפס רחב על משטח המיסב או בסביבתו הקרובה.

בהתאם לקריטריון זה, נקבעים ערכי גבול של הפרמטר המנוטר אשר יכולים להיחשב מקובלים מנקודת מבט של:

• עומסים דינמיים על מיסבים
• מרווחים רדיאליים במיסבים
• רעידות המועברות על ידי המכונה למבנה התמיכה וליסודות

הערך המקסימלי של הפרמטר המנוטר המתקבל בכל מיסב או בסיס מיסב מושווה לערך המגביל עבור קבוצת המכונה וסוג התמיכה הנתונים. ניסיון רב בתצפית על רעידות של מכונות המפורטות בסעיף 1 מאפשר קביעת גבולות של אזורי תנאי רעידות, אשר ברוב המקרים יכולים להבטיח פעולת מכונה אמינה לטווח ארוך.

אזורי תנאי רטט קבועים נועדו להערכת רטט המכונה במצב פעולה יציב מוגדר עם מהירות ציר נומינלית ועומס נומינלי. מושג מצב המצב היציב מאפשר שינויים איטיים בעומס. ההערכה היא לא בוצע אם מצב הפעולה שונה מזה שצוין, או במהלך מצבי תנועה חולפים כגון הפעלה, ירידה בכביש או מעבר דרך אזורי תהודה (ראה 6.4).

מסקנות כלליות לגבי מצב רעידות מתקבלות לעתים קרובות על סמך מדידות רעידות הן בחלקי מכונה שאינם מסתובבים והן בחלקי מכונה מסתובבים.

רטט צירי של מיסבי גלגלת בדרך כלל לא נמדדים במהלך ניטור רציף של מצב הרטט. מדידות כאלה מבוצעות בדרך כלל במהלך ניטור תקופתי או למטרות אבחון, מכיוון שרטט צירי עשוי להיות רגיש יותר לסוגי תקלות מסוימים. תקן זה מספק קריטריונים להערכה רק עבור רטט צירי של מיסבי דחף, כאשר הוא מתואם עם פעימות ציריות המסוגלות לגרום נזק למכונה.

6.2.2 אזורי תנאי רטט

6.2.2.1 תיאור כללי

אזורי תנאי הרטט הבאים נקבעו לצורך הערכה איכותית של רעידות המכונה וקבלת החלטות לגבי האמצעים הנדרשים:

אזור א' מכונות שהוכנסו לשימוש לאחרונה נופלות בדרך כלל תחת אזור זה.

אזור ב' מכונות הנכללות באזור זה נחשבות בדרך כלל מתאימות להמשך פעולה ללא הגבלות זמן.

אזור ג' מכונות הנכללות באזור זה נחשבות בדרך כלל לא מתאימות לפעולה רציפה לטווח ארוך. בדרך כלל, מכונות כאלה עשויות לפעול לתקופה מוגבלת עד שתהיה הזדמנות מתאימה לביצוע עבודות תיקון.

אזור ד' — רמות הרטט באזור זה נחשבות בדרך כלל חמורות מספיק כדי לגרום נזק למכונה.

6.2.2.2 ערכים מספריים של גבולות אזור

הערכים המספריים שנקבעו של גבולות אזורי תנאי הרטט הם לא מיועד לשימוש כקריטריוני קבלה, אשר צריכה להיות נושא להסכם בין הספק ללקוח של המכונה. עם זאת, ניתן להשתמש בגבולות אלה כהנחיה כללית, המאפשרת הימנעות מעלויות מיותרות להפחתת רעידות ומניעת דרישות מחמירות מדי.

לעיתים, מאפייני תכנון המכונה או ניסיון תפעולי עשויים לדרוש קביעת ערכי גבול אחרים (גבוהים או נמוכים יותר). במקרים כאלה, היצרן בדרך כלל מספק הצדקה לשינוי הגבולות, ובפרט, מאשר כי הרעידות המוגברות המותרות בהתאם לשינויים אלה לא יובילו לירידה באמינות המכונה.

6.2.2.3 קריטריונים לקבלה

קריטריוני קבלת רעידות המכונה הם תמיד נושא להסכמה בין הספק ללקוח, אשר חייב להיות מתועד לפני או בזמן המסירה (האפשרות הראשונה עדיפה). במקרה של מסירה של מכונה חדשה או החזרה של מכונה משיפוץ גדול, ניתן להשתמש בגבולות אזור תנאי הרטט כבסיס לקביעת קריטריונים כאלה. עם זאת, ערכי גבול האזור המספריים צריכים להיות לֹא יוחלו כברירת מחדל כקריטריוני קבלה.

המלצה אופיינית: פרמטר הרטט המנוטר של מכונה חדשה צריך להיות באזור A או B, אך לא צריך לחרוג מהגבול בין אזורים אלה ביותר מ- 1.25 פעמים. ייתכן שלא תילקח בחשבון המלצה זו בעת קביעת קריטריוני קבלה אם הבסיס לכך הוא מאפייני תכנון המכונה או ניסיון תפעולי מצטבר עם סוגי מכונות דומים.

בדיקות קבלה מתבצעות תחת תנאי הפעלה מוגדרים בקפדנות של המכונה (קיבולת, מהירות סיבוב, קצב זרימה, טמפרטורה, לחץ וכו') לאורך פרק זמן מוגדר. אם המכונה הגיעה לאחר החלפת אחד המכלולים העיקריים או תחזוקה, סוג העבודה שבוצעה וערכי הפרמטרים המנוטרים לפני הוצאת המכונה מתהליך הייצור נלקחים בחשבון בעת קביעת קריטריוני קבלה.

6.3 קריטריון II - הערכה לפי שינוי גודל

קריטריון זה מבוסס על השוואת הערך הנוכחי של פרמטר הרטט בפס רחב המנוטר במצב פעולה יציב של המכונה (תוך מתן אפשרות לשינויים קלים במאפייני ההפעלה) עם ערך שנקבע קודם לכן. ערך בסיסי (יחוס).

שינויים משמעותיים עשויים לדרוש נקיטת צעדים מתאימים גם אם גבול אזור B/C טרם הושג. שינויים אלה עשויים להתפתח בהדרגה או להיות בעלי אופי פתאומי, כתוצאה של נזק התחלתי או הפרעות אחרות בפעולת המכונה.

יש לקבל את פרמטר הרטט המושוואה באמצעות אותו מיקום וכיוון מתמר עבור אותו מצב פעולה של המכונה. כאשר מזוהים שינויים משמעותיים, הסיבות האפשריות שלהם נחקרות במטרה למנוע מצבים מסוכנים.

6.4 הערכת מצב הרטט במצבי תנועה חולפים

גבולות אזור תנאי הרטט המפורטים בנספחים א' ו-ב' חלים על רעידות ב פעולת מכונה במצב יציב. מצבי פעולה חולפים יכולים בדרך כלל להיות מלווים ברעידות גבוהות יותר. דוגמה לכך היא רעידות מכונה על תמיכה גמישה במהלך הפעלה או הרחקה, כאשר עלייה ברעידות קשורה למעבר דרך מהירויות קריטיות של הרוטור. בנוסף, ייתכן שיתגלה עלייה ברעידות עקב חוסר יישור של חלקים מסתובבים או קשת הרוטור במהלך החימום.

בעת ניתוח מצב הרטט של המכונה, יש לשים לב לאופן שבו הרטט מגיב לשינויים במצב הפעולה ובתנאי הפעולה החיצוניים. למרות שתקן זה אינו מתחשב בהערכת רעידות במצבי הפעלה חולפים של המכונה, כהנחיה כללית ניתן לקבל שרטט מקובל אם במהלך מצבים חולפים בעלי משך זמן מוגבל הוא אינו עולה על ה... הגבול העליון של אזור C.

קריטריון II - שינוי מקו הבסיס

גם אם הרטט נשאר באזור B, א שינוי משמעותי מנקודת ההתחלה מצביע על בעיות מתפתחות:

6.5 הגבלת רמות רעידות במצב יציב

6.5.1 כללי

ככלל, עבור מכונות המיועדות לפעולה ארוכת טווח, נקבעות רמות רטט מגבילות, שחריגה מהן, במצב יציב של פעולת מכונה, מובילה להופעת אותות התראה מסוגים שונים. אַזהָרָה אוֹ טִיוּל.

אַזהָרָה — הודעה להסבת תשומת הלב לעובדה שערך פרמטר הרטט המנוטר או השינוי בו הגיע לרמה שאחריה ייתכן שיהיה צורך באמצעי תיקון. ככלל, כאשר מופיעה הודעת אזהרה, ניתן להפעיל את המכונה למשך זמן מה תוך חקירת הגורמים לשינוי הרטט וקביעת אילו אמצעי תיקון יש לבצע.

טִיוּל — הודעה המציינת כי פרמטר הרטט הגיע לרמה שבה המשך פעולת המכונה עלול לגרום נזק לה. כאשר מגיעים לרמת TRIP, יש לנקוט באמצעים מיידיים כדי להפחית את הרטט או לעצור את המכונה.

עקב הבדלים בעומסים דינמיים ובנוקשות התמיכה של המכונה, ייתכן שייקבעו רמות רטט גבול שונות עבור נקודות וכיוונים שונים של מדידה.

6.5.2 הגדרת רמת אזהרה

רמת האזהרה יכולה להשתנות באופן משמעותי (לעלות או לרדת) ממכונה למכונה. בדרך כלל, רמה זו נקבעת ביחס לרמה מסוימת. רמת הבסיס המתקבל עבור כל מופע מכונה ספציפי עבור נקודה מוגדרת וכיוון מדידה מוגדר על סמך ניסיון תפעולי.

מומלץ להגדיר את רמת האזהרה כך שתעלה על קו הבסיס ב- 25% של ערך הגבול העליון של אזור B. אם רמת הבסיס נמוכה, רמת האזהרה עשויה להיות מתחת לאזור C.

אם רמת הבסיס אינה מוגדרת (למשל, עבור מכונה חדשה), רמת האזהרה נקבעת על סמך ניסיון תפעולי עם מכונות דומות או יחסית לערכים מקובלים מוסכמים של פרמטר הרטט המנוטר. לאחר זמן מה, בהתבסס על תצפיות של רטט המכונה, נקבעת רמת בסיס ורמת האזהרה מותאמת בהתאם.

בדרך כלל, רמת האזהרה מוגדרת כך שהיא אינו חורג מגבול אזור B העליון ביותר מפי 1.25.

אם מתרחש שינוי ברמת הבסיס (למשל, לאחר תיקון מכונה), יש להתאים גם את רמת האזהרה בהתאם.

6.5.3 הגדרת רמת טריפ

רמת TRIP קשורה בדרך כלל לשמירה על השלמות המכנית של המכונה, אשר בתורה נקבעת על ידי מאפייני התכנון שלה ויכולתה לעמוד בכוחות דינמיים חריגים. לכן, רמת TRIP היא בדרך כלל אותו הדבר לגבי מכונות בעלות עיצובים דומים והוא לא קשור לבסיס.

בשל מגוון עיצובי המכונות, לא ניתן לספק הנחיות אוניברסליות לקביעת רמת ה-TRIP. בדרך כלל, רמת ה-TRIP נקבעת בתוך אזור C או D, אך לא גבוה יותר מהגבול בין אזורים אלה ביותר מ-25%.

6.6 נהלים וקריטריונים נוספים

יֵשׁ אין שיטה פשוטה לחישוב רעידת עמוד המסב כתוצאה מרעידת הציר (או להיפך, רעידת הציר כתוצאה מרעידת עמוד). ההבדל בין רעידת ציר מוחלטת ליחסית קשורה לרעידת עמוד המסב, אך ככלל, הוא לא שווה לזה.

השלכה מעשית: אם רעידות בית המכונה מצביעות על אזור B (מקובל) אך רעידות הציר מצביעות על אזור C (מוגבל), סווגו את המכונה כאזור C ותכננו פעולה מתקנת. השתמשו תמיד בהערכת המקרה הגרוע ביותר כאשר קיימות מדידות כפולות.

6.7 הערכה המבוססת על ייצוג וקטורי של מידע

שינוי באמפליטודה של רכיב תדר בודד של רטט, גם אם משמעותי, הוא לא בהכרח מלווה על ידי שינוי מהותי באות הרטט בפס רחב. לדוגמה, התפתחות סדק ברוטור עשויה לגרום להופעת הרמוניות משמעותיות של תדר הסיבוב, אך אמפליטודות שלהן עשויות להישאר קטנות בהשוואה לרכיב במהירות הפעולה. זה לא מאפשר מעקב אמין אחר השפעות התפתחות הסדק על ידי שינויים ברטט בפס רחב בלבד.

ניטור שינויים באמפליטודה של רכיבי רטט בודדים לצורך קבלת נתונים עבור הליכי אבחון עוקבים דורש שימוש ב- ציוד מדידה וניתוח מיוחד, בדרך כלל מורכב יותר ודורש הסמכה מיוחדת ליישומו (ראה ISO 18436-2).

השיטות שנקבעו על ידי תקן זה הן מוגבל למדידת רטט פס רחב ללא הערכת אמפליטודות ופאזות של רכיבי תדר בודדים. ברוב המקרים, זה מספיק לבדיקת קבלה של המכונה וניטור מצב במקום ההתקנה.

עם זאת, שימוש בתוכניות ניטור ואבחון ארוכות טווח של מצבים של מידע וקטורי אודות רכיבי תדר (במיוחד במהירות ריצה ובהרמוניה השנייה שלה) מאפשר הערכה של שינויים בהתנהגות הדינמית של המכונה שאינם ניתנים להבחנה בעת ניטור רעידות פס רחב בלבד. ניתוח הקשרים בין רכיבי תדר בודדים לפאזות שלהם מוצא יישום הולך וגובר במערכות ניטור מצב ואבחון.

הערה: תקן זה אינו מספק קריטריונים להערכת מצב רעידות המבוססים על שינויים ברכיבי וקטור. מידע מפורט יותר בנושא זה ניתן ב-ISO 13373-1, ISO 13373-2, ISO 13373-3 (ראה גם ISO 20816-1).

8. פעולה חולפת

במהלך הפעלה, ירידה מהכביש או פעולה מעל המהירות המדורגת, צפויה רעידות גבוהות יותר, במיוחד במעבר דרך מהירויות קריטיות.

9. רטט רקע

אם הרטט הנמדד חורג ממגבלות הקבלה ויש חשד שרטט רקע, יש למדוד כאשר המכונה עומדת. יש צורך בתיקונים אם הרקע חורג מאחד משני הדברים הבאים:

• 25% של ערך נמדד במהלך הפעולה, או
• 25% של גבול B/C עבור מחלקת מכונה זו

נספח ג' (אינפורמטיבי) - גבולות אזור ומרווחי כיוון

עבור מכונות עם מיסבי ג'ורנל (סרט נוזל), התנאי הבסיסי לפעולה בטוחה הוא הדרישה שתזוזות הציר על טריז השמן לא יאפשרו מגע עם מעטפת המיסב. לכן, גבולות האזור לתזוזות הציר היחסיות המפורטות בנספח ב' חייבים להיות מתואמים עם דרישה זו.

בפרט, עבור מיסבים בעלי מרווח קטן, ייתכן שיהיה צורך להפחית את ערכי גבול האזור. מידת ההפחתה תלויה בסוג המיסב ובזווית בין כיוון המדידה לכיוון המרווח המינימלי.

דוגמה: טורבינת קיטור גדולה (3000 סל"ד, מיסב ציר)

• מחושב B/C (נספח B): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 מיקרומטר
• מרווח קוטר מיסב בפועל: 150 מיקרון
• מאחר ש-164 > 150, יש להשתמש במגבלות מבוססות מרווח:
• א/ב = 0.4 × 150 = 60 מיקרומטר
• B/C = 0.6 × 150 = 90 מיקרומטר
• C/D = 0.7 × 150 = 105 מיקרומטר

הערת יישום: ערכים מותאמים אלה חלים בעת מדידת רעידות הציר בתוך המיסב או לידו. במיקומי פיר אחרים עם מרווחים רדיאליים גדולים יותר, ייתכן שיחולו נוסחאות סטנדרטיות של נספח B.

נספח ד' (אינפורמטיבי) - תחולת קריטריון המהירות הקבועה עבור מכונות במהירות נמוכה

נספח זה מספק הצדקה לחוסר הרצוי ביישום קריטריונים המבוססים על מדידת מהירות עבור מכונות עם רעידות בתדר נמוך (מתחת ל-120 סל"ד). עבור מכונות בעלות מהירות נמוכה, קריטריונים המבוססים על מדידת תזוזה שימוש בציוד מדידה מתאים עשוי להיות מתאים יותר. עם זאת, קריטריונים כאלה אינם נלקחים בחשבון בתקן זה.

הבסיס ההיסטורי של קריטריון המהירות

ההצעה להשתמש ברטט מְהִירוּת שנמדד על חלקי מכונה שאינם מסתובבים כבסיס לתיאור מצב הרטט גובש על סמך הכללה של תוצאות בדיקה רבות (ראה, למשל, את עבודתו החלוצית של Rathbone TC, 1939) תוך התחשבות בשיקולים פיזיקליים מסוימים.

בהקשר לכך, במשך שנים רבות נחשב כי מכונות הן שקולות מבחינת מצבן והשפעות הרטט עליהן אם תוצאות מדידת המהירות RMS בטווח התדרים 10 עד 1000 הרץ חופפות. היתרון של גישה זו היה היכולת להשתמש באותם קריטריונים של תנאי רטט ללא קשר להרכב התדר של הרטט או תדר סיבוב המכונה.

לעומת זאת, שימוש בתזוזה או בתאוצה כבסיס להערכת מצב הוויברציה יוביל לצורך בבניית קריטריונים תלויי תדר, מכיוון שיחס התזוזה למהירות הוא ביחס הפוך לתדר הוויברציה, ויחס התאוצה למהירות הוא ביחס ישר אליו.

פרדיגמת קבוע המהירות

השימוש ברטט מְהִירוּת מכיוון שהפרמטר העיקרי מבוסס על בדיקות מקיפות והתצפית שמכונות "שקולות" מבחינת מצב אם הן מציגות את אותה מהירות RMS בטווח 10-1000 הרץ, ללא קשר לתוכן התדרים.

יִתרוֹן: פשטות. קבוצה אחת של מגבלות מהירות חלה על פני טווח מהירויות רחב ללא תיקונים תלויי תדר.

בעיה בתדרים נמוכים: היחס בין התזוזה למהירות הוא ביחס הפוך לתדירות:

בתדרים נמוכים מאוד (< 10 הרץ), קבלת מהירות קבועה (למשל, 4.5 מ"מ/שנייה) עשויה לאפשר מהירות גדולה מדי תְזוּזָה, אשר יכולים להפעיל לחץ על רכיבים מחוברים (צנרת, מחברים) או להצביע על בעיות מבניות גמורות.

איור גרפי (מנספח ד')

חשבו על מהירות קבועה של 4.5 מ"מ/שנייה במהירויות ריצה שונות:

תַצְפִּית: ככל שהמהירות יורדת, התזוזה גדלה באופן דרמטי. תזוזה של 358 מיקרומטר ב-120 סל"ד עלולה להעמיס יתר על המידה על מצמדים או לגרום להתמוטטות שכבת שמן במיסבי הגומי, למרות שהמהירות "מקובלת"."

איור ד.1 משקף קשר מתמטי פשוט בין מהירות קבועה לתזוזה משתנה בתדרי סיבוב שונים. אך יחד עם זאת, הוא מראה כיצד שימוש בקריטריון המהירות הקבועה יכול להוביל לגידול בתזוזה של עמוד המסב עם ירידה בתדר הסיבוב. למרות שכוחות דינמיים הפועלים על המיסב נשארים בגבולות מקובלים, תזוזות משמעותיות של בית המיסב עלולות להשפיע לרעה על רכיבי מכונה מחוברים, כגון צנרת שמן.

תצורת Balanset-1A עבור מכונות במהירות נמוכה

בעת מדידת מכונות ≤600 סל"ד:

• הגדר את גבול התדרים התחתון ל- 2 הרץ (לא 10 הרץ)
• הצג את שניהם מהירות (מ"מ/שנייה) and תזוזה (מיקרומטר) מדדים
• השווה את שני הפרמטרים מול ערכי ספ מהתקן/הליך שלך (הזן אותם למחשבון)
• אם רק המהירות נמדדת ועוברת, אך התזוזה אינה ידועה, ההערכה היא לֹא שָׁלֵם
• ודא שהמתמר בעל תגובה ליניארית עד 2 הרץ (בדוק את תעודת הכיול)

12. פעולה חולפת: הפעלה, ירידה מהחוף ומהירות יתר

גבולות האזורים בנספחים א' ו-ב' חלים על פעולה במצב יציב במהירות ובעומס נומינליים. במהלך תנאים חולפים (הפעלה, כיבוי, שינויי מהירות), צפויים רעידות גבוהות יותר, במיוחד בעת מעבר דרך מהירויות קריטיות (תהודות).

טבלה 1 - מגבלות מומלצות במהלך תנועות מעבר

הערה למהירות <20%: במהירויות נמוכות מאוד, ייתכן שקריטריוני המהירות לא יחולו (ראה נספח ד'). תזוזה הופכת קריטית.

פרשנות מעשית

• מכונה עשויה לחרוג לזמן קצר ממגבלות מצב יציב במהלך האצה/האטה
• מותר לרעידות הציר להגיע לפי 1.5 מגבול ה-C/D (עד מהירות 90%) כדי לאפשר מעבר דרך מהירויות קריטיות
• אם הרטט נשאר גבוה לאחר שהגיע למהירות הפעולה, זה מצביע על כך ש תקלה מתמשכת, לא תהודה חולפת

ניתוח רזולוציית Balanset-1A

ה-Balanset-1A כולל תכונת תרשים "RunDown" (ניסיונית) המתעדת משרעת רטט לעומת סל"ד במהלך ניתור חופשי:

• מזהה מהירויות קריטיות: שיאים חדים באמפליטודה מצביעים על תהודות
• מאמת מעבר מהיר: פסגות צרות מאשרות שהמכונה עוברת דרכה במהירות (טוב)
• מזהה תקלות תלויות מהירות: משרעת שעולה ברציפות עם המהירות מצביעה על בעיות אווירודינמיות או תהליכיות

נתונים אלה הם בעלי ערך רב להבחנה בין קפיצות חולפות (מקובלות לפי טבלה 1) לבין רעידות מוגזמות במצב יציב (לא מקובלות).

13. תהליך עבודה מעשי לעמידה בתקן ISO 20816-3

14. נושא מתקדם: תורת איזון מקדמי השפעה

כאשר מאובחנת חוסר איזון במכונה (רטט גבוה של ×1, פאזה יציבה), ה-Balanset-1A משתמש ב- שיטת מקדם ההשפעה כדי לחשב משקלי תיקון מדויקים.

יסודות מתמטיים

תגובת הרטט של הרוטור מעוצבת כ- מערכת לינארית כאשר הוספת מסה משנה את וקטור התנודה:

נוהל איזון שלוש-ריצות (מישור יחיד)

1. ריצה ראשונית (ריצה 0):
   • מדידת רטט: A₀ = 6.2 מ"מ/שנייה, φ₀ = 45°
   • וקטור: V₀ = 6.2∠45°
2. ריצת משקל ניסיון (ריצה 1):
   • הוסף מסת ניסיון: M_משפט = 20 גרם בזווית θ_משפט = 0°
   • מדידת רטט: A₁ = 4.1 מ"מ/שנייה, φ₁ = 110°
   • וקטור: V₁ = 4.1∠110°
3. חשב את מקדם ההשפעה:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (חיסור וקטורי)
   • α = ΔV / (20 גרם ∠ 0°)
   • α אומר לנו "כמה שינויים בוויברציה לכל גרם של מסה שנוספה""
4. חשב תיקון:
   • M_תיקון = −V₀ / α
   • תוצאה: מ'_תיקון = 28.5 גרם בזווית θ_תיקון = 215°
5. יש לבצע תיקון ולוודא:
   • הסר משקל ניסיון
   • הוסף 28.5 גרם בזווית של 215° (נמדד מסימון ייחוס על הרוטור)
   • מדידת רטט סופי: A_סוֹפִי = 1.1 מ"מ/שנייה (יעד: <1.4 מ"מ/שנייה עבור אזור A)

למה זה עובד

חוסר איזון יוצר כוח צנטריפוגלי F = m × e × ω², כאשר m הוא המסה הלא מאוזנת, e הוא האקסצנטריות שלה, ו-ω הוא המהירות הזוויתית. כוח זה יוצר ויברציה. על ידי הוספת מסה מחושבת במדויק בזווית מסוימת, אנו יוצרים שווה ומנוגד כוח צנטריפוגלי, ובכך מבטל את חוסר האיזון המקורי. תוכנת Balanset-1A מבצעת את חישוב הווקטורים המורכב באופן אוטומטי, ומנחה את הטכנאי בתהליך.

11. הפניה לפיזיקה ונוסחאות

יסודות עיבוד אותות

הקשר בין תזוזה, מהירות ותאוצה

עֲבוּר רטט סינוסואידי בתדר f (Hz), היחסים בין תזוזה (d), מהירות (v) ותאוצה (a) נשלטים על ידי חשבון:

תובנה מרכזית: המהירות פרופורציונלית לתדירות × תזוזה. התאוצה פרופורציונלית לתדירות² × תזוזה. זו הסיבה:

• בְּ תדרים נמוכים (< 10 הרץ), תזוזה היא הפרמטר הקריטי
• בְּ תדרי ביניים (10–1000 הרץ), המהירות מתואמת היטב עם אנרגיה ואינה תלויה בתדר
• בְּ תדרים גבוהים (> 1000 הרץ), התאוצה הופכת לדומיננטית

ערכי RMS לעומת ערכי שיא

ה שורש ממוצע הריבועים (RMS) ערך מייצג את האנרגיה האפקטיבית של אות. עבור גל סינוס טהור:

למה RMS? RMS מתואם ישירות עם כּוֹחַ and מתח עייפות מוטל על רכיבי המכונה. אות רטט עם V_RMS = 4.5 מ"מ/שנייה מספק את אותה אנרגיה מכנית ללא קשר למורכבות צורת הגל.

חישוב RMS בפס רחב

עבור אות מורכב המכיל רכיבי תדר מרובים (כמו במכונות אמיתיות):

כאשר כל V_RMS,i מייצג את משרעת ה-RMS בתדר ספציפי (1×, 2×, 3× וכו'). זהו הערך ה"סך הכל" המוצג על ידי מנתחי רעידות ומשמש להערכת אזורים לפי ISO 20816-3.

ארכיטקטורת עיבוד אותות Balanset-1A

דוגמה מעשית: הדרכה אבחונית

תַרחִישׁ: משאבה צנטריפוגלית בהספק 75 קילוואט הפועלת במהירות של 1480 סל"ד (24.67 הרץ) על בסיס בטון קשיח.

שלב 1: סיווג

• הספק: 75 קילוואט → קבוצה 2 (15–300 קילוואט)
• יסודות: קשיחים (אומתים על ידי בדיקת פגיעה)
• קבעו ערכי סף A/B, B/C, C/D מהעותק/מפרט הסטנדרטי שלכם והזינו אותם למחשבון

שלב 2: מדידה עם Balanset-1A

• התקן מדי תאוצה על בתי מיסב המשאבה (חיצוני ופנימי)
• היכנסו למצב "ויברמטר" (F5)
• טווח תדרים מוגדר: 10–1000 הרץ
• שיא מהירות RMS כוללת: 6.2 מ"מ/שנייה

שלב 3: הערכת אזור

השווה את הערך הנמדד (לדוגמה, 6.2 מ"מ/שנייה RMS) מול הספים שהזנת: מעל C/D → אזור ד'; בין B/C ל-C/D → אזור ג', וכו'.

שלב 4: אבחון ספקטרלי

עבור למצב FFT. ספקטרום מציג:

• רכיב 1× (24.67 הרץ): 5.8 מ"מ/שנייה - דומיננטי
• רכיב 2× (49.34 הרץ): 1.2 מ"מ/שנייה - מינורי
• תדרים אחרים: אַפסִי

אִבחוּן: רטט גבוה של ×1 עם פאזה יציבה → לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל

שלב 5: איזון עם Balanset-1A

היכנסו למצב "איזון במישור יחיד":

• ריצה ראשונית: א₀ = 6.2 מ"מ/שנייה, φ₀ = 45°
• משקל ניסיון: הוסף 20 גרם בזווית של 0° (זווית שרירותית)
• ריצת ניסיון: א₁ = 4.1 מ"מ/שנייה, φ₁ = 110°
• התוכנה מחשבת: מסת תיקון = 28.5 גרם בזווית = 215°
• תיקון הוחל: הסירו את משקולת הניסיון, הוסיפו 28.5 גרם ב-215°
• ריצת אימות: א_סוֹפִי = 1.1 מ"מ/שנייה

שלב 6: אימות תאימות

1.1 מ"מ/שנייה < 1.4 מ"מ/שנייה (גבול A/B) → אזור א' — מצב מצוין!

המשאבה תואמת כעת לתקן ISO 20816-3 לפעולה ארוכת טווח ללא הגבלה. צור דוח המתעד לפני (6.2 מ"מ/שנייה, אזור D) ואחרי (1.1 מ"מ/שנייה, אזור A) עם דיאגרמות ספקטרום.

מדוע מהירות היא הקריטריון העיקרי

מהירות הרטט מתואמת היטב עם חומרת הרטט על פני טווח תדרים רחב מכיוון ש:

• מהירות קשורה ל אֵנֶרְגִיָה מועבר ליסודות ולסביבתם
• המהירות היא יחסית ללא תלות בתדירות עבור ציוד תעשייתי טיפוסי
• בתדרים נמוכים מאוד (<10 הרץ), תזוזה הופכת לגורם המגביל
• בתדרים גבוהים מאוד (>1000 הרץ), תאוצה הופכת חשובה (במיוחד לאבחון מיסבים)

סטייה סטטית ותדר טבעי

כדי להעריך האם יסוד הוא קשיח או גמיש:

הערכת מהירות קריטית

מהירות קריטית ראשונה של רוטור פשוט:

15. טעויות ומכשולים נפוצים ביישום תקן ISO 20816-3

16. שילוב עם אסטרטגיית ניטור מצב רחבה יותר

מגבלות הרטט של ISO 20816-3 הן הכרחי אך לא מספיק לניהול מלא של בריאות המכונות. שלב נתוני רטט עם:

• ניתוח שמן: חלקיקי שחיקה, פירוק צמיגות, זיהום
• תרמוגרפיה: טמפרטורות מיסבים, נקודות חמות של סלילי המנוע, חימום הנגרם כתוצאה מחוסר יישור
• אולטרסאונד: גילוי מוקדם של כשלים בשימון מיסבים, קשת חשמלית
• ניתוח חתימת זרם מנוע (MCSA): פגמים במוט הרוטור, אקסצנטריות, שינויי עומס
• פרמטרים של תהליך: קצב זרימה, לחץ, צריכת חשמל - מקשרים בין קפיצות רעידות להפרעות בתהליך

ה-Balanset-1A מספק את עמוד רטט של אסטרטגיה זו. השתמש בתכונות הארכיון והמגמות שלה כדי לבנות מסד נתונים היסטורי. הצלב אירועי רטט עם רישומי תחזוקה, תאריכי דגימות שמן ויומני תפעול.

17. שיקולים רגולטוריים וחוזיים

בדיקות קבלה (מכונות חדשות)

חָשׁוּב: גבולות אזורים הם בדרך כלל הנחיות להערכת מצב, בעוד קריטריוני קבלה עבור מכונה חדשה מוגדרים בחוזה/מפרט ומוסכמים בין הספק ללקוח.

תפקיד Balanset-1A: במהלך מבחני קבלה במפעל (FAT) או מבחני קבלה באתר (SAT), ה-Balanset-1A מאמת את רמות הרטט המוצהרות על ידי הספק. הוא יוצר דוחות מתועדים המראים עמידה במגבלות החוזיות.

ביטוח ואחריות

בתחומי שיפוט מסוימים, הפעלת מכונות ב אזור ד' עלול לבטל את כיסוי הביטוח במקרה של תקלה קטסטרופלית. הערכות ISO 20816-3 מתועדות מדגימות שקידה נאותה בטיפול במכונות.

18. התפתחויות עתידיות: הרחבת סדרת ISO 20816

סדרת ISO 20816 ממשיכה להתפתח. חלקים ותיקונים עתידיים כוללים:

• תקן ISO 20816-6: מכונות גומלין (מחליפות את ISO 10816-6)
• תקן ISO 20816-7: משאבות רוטודינמיות (מחליפות את ISO 10816-7)
• תקן ISO 20816-8: מערכות מדחס בוכנה (חדשות)
• תקן ISO 20816-21: טורבינות רוח (מחליפות את תקן ISO 10816-21)

תקנים אלה יאמצו פילוסופיות דומות של גבולות אזורים אך עם התאמות ספציפיות למכונות. ה-Balanset-1A, עם תצורתו הגמישה וטווח התדרים/משרעת הרחב שלו, יישאר תואם עם פרסום התקנים הללו.

19. ניתוח מקרה

מקרה בוחן 1: אבחון שגוי שנמנע באמצעות מדידה כפולה

מְכוֹנָה: טורבינת קיטור 5 מגה-וואט, 3000 סל"ד, מיסבי גלגלת

מַצָב: רעידות בית המיסב = 3.0 מ"מ/שנייה (אזור B, מקובל). עם זאת, מפעילים דיווחו על רעש חריג.

חֲקִירָה: Balanset-1A מחובר למדידות קרבה קיימות. רעידות פיר = 180 מיקרומטר לעמודים לערך. גבול B/C מחושב (נספח B) = 164 מיקרומטר. כניסת פיר אזור ג'!

שורש הבעיה: חוסר יציבות של שכבת השמן (סחרור שמן). רעידות בית המטען היו נמוכות עקב תנועת ציר בולם מסת הכן הכבד. הסתמכות רק על מדידת בית המטען הייתה מחמיצה מצב מסוכן זה.

פְּעוּלָה: לחץ אספקת שמן מיסב מותאם, מרווח מופחת על ידי חידוש שימס. רעידות הציר מופחתות ל-90 מיקרון (אזור A).

מקרה בוחן 2: איזון מציל מעריץ קריטי

מְכוֹנָה: מאוורר רוח מושרה 200 קילוואט, 980 סל"ד, צימוד גמיש

תנאי התחלתי: רעידות = 7.8 מ"מ/שנייה (אזור D). שוקל כיבוי חירום של המפעל והחלפת מיסבים ($50,000, הפסקה של 3 ימים).

אבחון Balanset-1A: FFT מראה 1× = 7.5 מ"מ/שנייה, 2× = 0.8 מ"מ/שנייה. פאזה יציבה. לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל, לא סובל נזק.

איזון שדה: איזון דו-מישורי בוצע באתר תוך 4 שעות. רעידות סופיות = 1.6 מ"מ/שנייה (אזור A).

Outcome: נמנע כיבוי, חסך $50,000. שורש הבעיה: שחיקה של קצוות הלהב הקדמיים מאבק שוחק. תוקן על ידי איזון; שיפוץ להב מתוכנן בהפסקה המתוכננת הבאה.

20. סיכום ושיטות עבודה מומלצות

המעבר ל תקן ISO 20816-3:2022 מייצג התבגרות בניתוח ויברציות, הדורשת גישה מבוססת פיזיקה, בעלת פרספקטיבה כפולה, לבריאות המכונות. מסקנות עיקריות:

ה מערכת Balanset-1A מדגים התאמה חזקה לדרישות ISO 20816-3. המפרטים הטכניים שלו - טווח תדרים, דיוק, גמישות חיישנים ותהליך עבודה של תוכנה - מאפשרים לצוותי תחזוקה לא רק לאבחן אי-ציות אלא גם לתקן אותו באופן פעיל באמצעות איזון מדויק. על ידי שילוב של ניתוח ספקטרום אבחוני עם יכולת איזון מתקנת, Balanset-1A מעצים את מהנדסי האמינות לתחזק נכסים תעשייתיים באזור A/B, תוך הבטחת אורך חיים, בטיחות וייצור ללא הפרעות.

סטנדרטים וביבליוגרפיה של עיון

הפניות נורמטיביות (סעיף 2 של תקן ISO 20816-3)

תקנים קשורים בסדרת ISO 20816

סטנדרטים משלימים

הקשר היסטורי (תקנים שהוחלפו)

תקן ISO 20816-3:2022 מחליף את התקנים הבאים:

• תקן ISO 10816-3:2009 — הערכת רעידות מכונה על ידי מדידות על חלקים שאינם מסתובבים — חלק 3: מכונות תעשייתיות בעלות הספק נומינלי מעל 15 קילוואט ומהירויות נומינליות בין 120 סל"ד ל-15,000 סל"ד
• תקן ISO 7919-3:2009 — רעידות מכניות — הערכת רעידות מכונה על ידי מדידות על צירים מסתובבים — חלק 3: מכונות תעשייתיות מצומדות

שילוב רעידות בית (10816) ורעידות ציר (7919) לתקן מאוחד מבטל אי-בהירויות קודמות ומספק מסגרת הערכה מגובשת.

נספח DA (אינפורמטיבי) - התאמת התקנים הבינלאומיים המוזכרים לתקנים לאומיים ובין-מדינתיים

בעת יישום תקן זה, מומלץ להשתמש בתקנים לאומיים ובין-מדינתיים תואמים במקום בתקנים בינלאומיים המבוססים על הפניה. הטבלה הבאה מציגה את הקשר בין תקני ISO המוזכרים בסעיף 2 לבין המקבילים הלאומיים שלהם.

הערה: בטבלה זו, נעשה שימוש בסימון המקובל הבא של מידת ההתאמה:

• IDT — סטנדרטים זהים

לתקנים לאומיים עשויים להיות תאריכי פרסום שונים, אך הם שומרים על שקילות טכנית לתקני ISO המוזכרים. יש לעיין תמיד במהדורות האחרונות של התקנים הלאומיים לקבלת הדרישות העדכניות ביותר.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

המסמכים הבאים מופיעים בתקן ISO 20816-3 למטרות מידע:

הערה היסטורית: מקור [16] (Rathbone, 1939) מייצג את העבודה החלוצית שהניחה את היסודות לשימוש במהירות כקריטריון העיקרי לתנודה.