ISO 20816-3 का व्यापक विश्लेषण: Balanset-1A प्रणाली के माध्यम से मापन, मूल्यांकन और उपकरणात्मक कार्यान्वयन

कार्यकारी सारांश

औद्योगिक परिदृश्य में मशीनरी स्वास्थ्य निगरानी के मानकीकरण में एक महत्वपूर्ण बदलाव आया है। ISO 20816-3:2022 की शुरूआत पूर्व की पद्धतियों का समेकन और आधुनिकीकरण करती है, विशेष रूप से हाउसिंग कंपन (पूर्व में ISO 10816-3) और घूर्णन शाफ्ट कंपन (पूर्व में ISO 7919-3) के मूल्यांकन को एक एकल, सुसंगत ढांचे में एकीकृत करती है। यह रिपोर्ट ISO 20816-3 का विस्तृत विश्लेषण प्रस्तुत करती है, इसके अध्यायों, मानक अनुलग्नकों और भौतिक सिद्धांतों का गहन अध्ययन करती है। इसके अलावा, यह Balanset-1A पोर्टेबल कंपन विश्लेषक और बैलेंसर का विस्तृत तकनीकी मूल्यांकन भी प्रस्तुत करती है, जिससे यह प्रदर्शित होता है कि यह विशिष्ट उपकरण मानक की कठोर मांगों के अनुपालन को कैसे सुगम बनाता है। सिग्नल प्रोसेसिंग सिद्धांत, यांत्रिक अभियांत्रिकी सिद्धांतों और व्यावहारिक परिचालन प्रक्रियाओं के संश्लेषण के माध्यम से, यह दस्तावेज़ विश्वसनीयता इंजीनियरों के लिए एक निश्चित मार्गदर्शिका के रूप में कार्य करता है जो सुलभ, उच्च-परिशुद्धता उपकरणों का उपयोग करके अपनी स्थिति निगरानी रणनीतियों को वैश्विक सर्वोत्तम प्रथाओं के अनुरूप बनाना चाहते हैं।.

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

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Vibration sensor

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Optical Sensor (Laser Tachometer)

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Magnetic Stand Insize-60-kgf

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Reflective tape

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Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

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भाग I: आईएसओ 20816-3 का सैद्धांतिक ढांचा

1.1 कंपन मानकों का विकास: आईएसओ 10816 और आईएसओ 7919 का अभिसरण

कंपन मानकीकरण का इतिहास खंडित, घटक-विशिष्ट दिशानिर्देशों से समग्र मशीन मूल्यांकन की ओर क्रमिक प्रगति को दर्शाता है। ऐतिहासिक रूप से, औद्योगिक मशीनरी का मूल्यांकन दो भागों में विभाजित था। ISO 10816 श्रृंखला गैर-घूर्णनशील भागों—विशेष रूप से, बेयरिंग हाउसिंग और पेडस्टल—के मापन पर केंद्रित थी, जिसके लिए त्वरणमापी या वेग ट्रांसड्यूसर का उपयोग किया जाता था। इसके विपरीत, ISO 7919 श्रृंखला मुख्य रूप से गैर-संपर्क एड़ी करंट प्रोब का उपयोग करते हुए, बेयरिंग के सापेक्ष घूर्णनशील शाफ्ट के कंपन को संबोधित करती थी।.

इस विभाजन के कारण अक्सर निदान में अस्पष्टता उत्पन्न होती थी। एक मशीन स्वीकार्य हाउसिंग कंपन (आईएसओ 10816 के अनुसार ज़ोन ए) प्रदर्शित कर सकती है, जबकि साथ ही खतरनाक शाफ्ट रनआउट या अस्थिरता (आईएसओ 7919 के अनुसार ज़ोन सी/डी) से ग्रस्त हो सकती है, विशेष रूप से भारी केसिंग या फ्लूइड-फिल्म बियरिंग वाले परिदृश्यों में जहां कंपन ऊर्जा का संचरण पथ क्षीण हो जाता है। आईएसओ 20816-3, आईएसओ 10816-3:2009 और आईएसओ 7919-3:2009 दोनों को प्रतिस्थापित करके इस विरोधाभास को दूर करता है।1 इन दृष्टिकोणों को एकीकृत करके, नया मानक यह स्वीकार करता है कि रोटर-गतिशील बलों द्वारा उत्पन्न कंपन ऊर्जा, कठोरता, द्रव्यमान और अवमंदन अनुपात के आधार पर मशीन संरचना में अलग-अलग रूप से प्रकट होती है। परिणामस्वरूप, एक अनुरूप मूल्यांकन के लिए अब दोहरे दृष्टिकोण की आवश्यकता है: संरचना के निरपेक्ष कंपन और, जहां लागू हो, शाफ्ट की सापेक्ष गति दोनों का आकलन करना।.

Balanset-1A प्रणाली इन मापन क्षेत्रों को जोड़ने के लिए डिज़ाइन किए गए एक उपकरण के रूप में इस परिदृश्य में प्रवेश करती है। इसकी संरचना, जो मापन के लिए पीजोइलेक्ट्रिक एक्सेलेरोमीटर और रैखिक विस्थापन सेंसर के लिए प्रत्यक्ष वोल्टेज इनपुट दोनों का समर्थन करती है, ISO 20816 श्रृंखला के दोहरे स्वरूप के सिद्धांत को दर्शाती है।3 यह अभिसरण तकनीशियन के टूलकिट को सरल बनाता है, जिससे एक ही उपकरण एकीकृत मानक द्वारा अनिवार्य व्यापक आकलन करने में सक्षम होता है।.

1.2 कार्यक्षेत्र और प्रयोज्यता: औद्योगिक मशीनरी परिदृश्य को परिभाषित करना

ISO 20816-3 का अध्याय 1 इसके अनुप्रयोग की सीमाओं को विस्तारपूर्वक परिभाषित करता है। यह मानक सर्वव्यापी नहीं है; इसे विशेष रूप से 15 kW से अधिक पावर रेटिंग और 120 r/min से 30,000 r/min के बीच परिचालन गति वाली औद्योगिक मशीनों के लिए कैलिब्रेट किया गया है।1 यह व्यापक परिचालन सीमा विनिर्माण, विद्युत उत्पादन और पेट्रोकेमिकल क्षेत्रों में अधिकांश महत्वपूर्ण संपत्तियों को कवर करती है।.

इसमें विशेष रूप से निम्नलिखित उपकरण शामिल हैं:

• स्टीम टर्बाइन और जनरेटर: यहां 40 मेगावाट या उससे कम आउटपुट वाली इकाइयां शामिल हैं। 40 मेगावाट से अधिक आउटपुट वाली बड़ी इकाइयां आमतौर पर ISO 20816-2 के अंतर्गत आती हैं, जब तक कि वे सिंक्रोनस ग्रिड आवृत्तियों (1500, 1800, 3000 या 3600 r/min) के अलावा अन्य गति पर संचालित न हों।6
• रोटरी कंप्रेसर: इसमें प्रक्रिया उद्योगों में उपयोग किए जाने वाले अपकेंद्री और अक्षीय दोनों प्रकार के डिजाइन शामिल हैं।.
• औद्योगिक गैस टर्बाइन: विशेष रूप से 3 मेगावाट या उससे कम उत्पादन क्षमता वाले। बड़ी गैस टर्बाइनों को उनकी अद्वितीय तापीय और गतिशील विशेषताओं के कारण मानक के अलग-अलग भागों में रखा गया है।1
• पंप: इलेक्ट्रिक मोटरों द्वारा संचालित अपकेंद्री पंप इस समूह का एक प्रमुख घटक हैं।.
• विद्युत मोटरें: किसी भी प्रकार के मोटर शामिल हैं, बशर्ते वे लचीले ढंग से जुड़े हों। कठोर रूप से जुड़े मोटरों का मूल्यांकन अक्सर संचालित मशीन प्रणाली के भाग के रूप में या विशिष्ट उप-खंडों के अंतर्गत किया जाता है।.
• पंखे और ब्लोअर: एचवीएसी और औद्योगिक प्रक्रिया वायु प्रबंधन के लिए महत्वपूर्ण।6

अपवाद: यह समझना भी उतना ही महत्वपूर्ण है कि किन चीज़ों को इसमें शामिल नहीं किया गया है। प्रत्यावर्ती द्रव्यमान वाली मशीनें (जैसे पिस्टन कंप्रेसर) कंपन प्रोफाइल उत्पन्न करती हैं जिनमें प्रभाव और बदलते टॉर्क का प्रभुत्व होता है, जिसके लिए ISO 20816-8 में वर्णित विशेष विश्लेषण की आवश्यकता होती है। इसी प्रकार, पवन टरबाइन, जो अत्यधिक परिवर्तनशील वायुगतिकीय भार के अधीन संचालित होते हैं, ISO 10816-21.7 के अंतर्गत आते हैं। Balanset-1A की विशिष्ट डिज़ाइन विशेषताएँ, जैसे कि इसकी घूर्णन गति माप सीमा 150 से 60,000 rpm 8, मानक के 120-30,000 rpm दायरे के साथ पूरी तरह से मेल खाती हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि उपकरण लागू मशीनरी के पूर्ण स्पेक्ट्रम की निगरानी करने में सक्षम है।.

1.3 मशीन वर्गीकरण प्रणालियाँ: समर्थन कठोरता का भौतिकी

पूर्व मानकों से बरकरार रखा गया एक महत्वपूर्ण नवाचार सपोर्ट कठोरता के आधार पर मशीनरी का वर्गीकरण है। ISO 20816-3 मशीनों को न केवल आकार के आधार पर, बल्कि गतिशील व्यवहार के आधार पर भी समूहों में विभाजित करता है।.

1.3.1 शक्ति और आकार के आधार पर समूह वर्गीकरण

मानक मशीनों को दो प्राथमिक समूहों में वर्गीकृत करता है ताकि उचित गंभीरता सीमाएं लागू की जा सकें:

• समूह 1: 300 किलोवाट से अधिक रेटेड पावर वाली बड़ी मशीनरी, या 315 मिमी से अधिक शाफ्ट ऊंचाई वाली विद्युत मशीनें। इन मशीनों में आमतौर पर विशाल रोटर होते हैं और ये महत्वपूर्ण गतिशील बल उत्पन्न करती हैं।9
• समूह 2: 15 किलोवाट और 300 किलोवाट के बीच रेटेड पावर वाली मध्यम आकार की मशीनरी, या 160 मिमी और 315 मिमी के बीच शाफ्ट ऊंचाई वाली विद्युत मशीनें।10

1.3.2 समर्थन लचीलापन: कठोर बनाम लचीला

कठोर और लचीले आधारों के बीच का अंतर भौतिकी का विषय है, न कि केवल निर्माण सामग्री का। किसी आधार को किसी विशिष्ट मापन दिशा में कठोर तब माना जाता है जब संयुक्त मशीन-आधार प्रणाली की पहली प्राकृतिक आवृत्ति (अनुनाद) मुख्य उत्तेजना आवृत्ति (आमतौर पर घूर्णी गति) से काफी अधिक हो। विशेष रूप से, प्राकृतिक आवृत्ति परिचालन गति से कम से कम 25% अधिक होनी चाहिए। इसके विपरीत, लचीले आधारों की प्राकृतिक आवृत्तियाँ परिचालन गति के निकट या उससे कम हो सकती हैं, जिससे अनुनाद प्रवर्धन या पृथक्करण प्रभाव उत्पन्न हो सकते हैं।10

यह अंतर महत्वपूर्ण है क्योंकि लचीले सपोर्ट समान आंतरिक उत्तेजक बल (असंतुलन) के लिए स्वाभाविक रूप से उच्च कंपन आयामों की अनुमति देते हैं। इसलिए, लचीले सपोर्ट के लिए अनुमेय कंपन सीमाएँ आमतौर पर कठोर सपोर्ट की तुलना में अधिक होती हैं। Balanset-1A अपनी फेज़ मापन क्षमताओं के माध्यम से सपोर्ट विशेषताओं के निर्धारण को सुगम बनाता है। रन-अप या कोस्ट-डाउन परीक्षण (सॉफ़्टवेयर विनिर्देश 11 में उल्लिखित "रनडाउन" चार्ट सुविधा का उपयोग करके) करके, एक विश्लेषक अनुनाद शिखरों की पहचान कर सकता है। यदि शिखर परिचालन सीमा के भीतर होता है, तो सपोर्ट गतिशील रूप से लचीला होता है; यदि प्रतिक्रिया परिचालन गति तक सपाट और रैखिक होती है, तो यह कठोर होता है। यह नैदानिक क्षमता उपयोगकर्ता को ISO 20816-3 में सही मूल्यांकन तालिका का चयन करने की अनुमति देती है, जिससे गलत अलार्म या छूटी हुई त्रुटियों को रोका जा सकता है।.

भाग II: मापन पद्धति और भौतिकी

आईएसओ 20816-3 का अध्याय 4 डेटा अधिग्रहण के लिए कठोर प्रक्रियात्मक आवश्यकताओं को निर्धारित करता है। किसी भी मूल्यांकन की वैधता पूरी तरह से माप की सटीकता पर निर्भर करती है।.

2.1 उपकरण भौतिकी: ट्रांसड्यूसर चयन और प्रतिक्रिया

मानक के अनुसार, ब्रॉड-बैंड रूट-मीन-स्क्वायर (आरएमएस) कंपन वेग को मापने में सक्षम उपकरणों का उपयोग अनिवार्य है। सामान्य मशीनों के लिए आवृत्ति प्रतिक्रिया कम से कम 10 हर्ट्ज़ से 1,000 हर्ट्ज़ की सीमा में समतल होनी चाहिए।12 कम गति वाली मशीनों (600 आर/मिनट से कम गति पर चलने वाली) के लिए, मूलभूत घूर्णी घटकों को पकड़ने के लिए आवृत्ति प्रतिक्रिया की निचली सीमा 2 हर्ट्ज़ तक विस्तारित होनी चाहिए।.

बैलेंसेट-1ए की तकनीकी अनुपालनता:
बैलेंसेट-1A वाइब्रेशन एनालाइज़र को इन्हीं विशिष्ट आवश्यकताओं को ध्यान में रखकर डिज़ाइन किया गया है। इसके विनिर्देशों में मानक संचालन के लिए 5 हर्ट्ज़ से 550 हर्ट्ज़ तक की कंपन आवृत्ति सीमा दी गई है, साथ ही मापन क्षमताओं को बढ़ाने के विकल्प भी मौजूद हैं।8 5 हर्ट्ज़ की निचली सीमा महत्वपूर्ण है; यह 300 आरपीएम जितनी धीमी गति से चलने वाली मशीनों के लिए भी उपयुक्तता सुनिश्चित करती है, जो अधिकांश औद्योगिक अनुप्रयोगों को कवर करती है। 550 हर्ट्ज़ की ऊपरी सीमा महत्वपूर्ण हार्मोनिक्स (1x, 2x, 3x, आदि) और अधिकांश मानक पंपों और पंखों के लिए ब्लेड पास आवृत्तियों को कवर करती है। इसके अलावा, उपकरण की सटीकता को पूर्ण पैमाने पर 5% पर रेट किया गया है, जो ISO 2954 (कंपन की तीव्रता मापने वाले उपकरणों के लिए आवश्यकताएँ) द्वारा अपेक्षित मापन कठोरता को पूरा करती है।8

यह मानक दो प्राथमिक मापन प्रकारों के बीच अंतर करता है, जो दोनों Balanset-1A पारिस्थितिकी तंत्र द्वारा समर्थित हैं:

• भूकंपीय ट्रांसड्यूसर (एक्सेलरोमीटर): ये हाउसिंग के पूर्ण कंपन को मापते हैं। ये बेयरिंग पेडस्टल के माध्यम से बल संचरण के प्रति संवेदनशील होते हैं। बैलेंसेट-1ए किट में चुंबकीय माउंट के साथ दो सिंगल-एक्सिस एक्सेलेरोमीटर (आमतौर पर एडीएक्सएल श्रृंखला आधारित तकनीक या पीजोइलेक्ट्रिक) शामिल हैं।14
• गैर-संपर्क ट्रांसड्यूसर (निकटता जांच): ये शाफ्ट के सापेक्ष विस्थापन को मापते हैं। ये फ्लूइड-फिल्म बेयरिंग मशीनों के लिए आवश्यक हैं, जहाँ शाफ्ट निर्धारित क्लीयरेंस के भीतर गति करता है।.

2.2 गहन विश्लेषण: सापेक्ष शाफ्ट कंपन और सेंसर एकीकरण

ISO 20816-3 मुख्य रूप से हाउसिंग कंपन पर केंद्रित है, जबकि अनुलग्नक B विशेष रूप से शाफ्ट के सापेक्ष कंपन से संबंधित है। इसके लिए एड़ी करंट प्रोब (प्रॉक्सिमिटी प्रोब) का उपयोग आवश्यक है। ये सेंसर रेडियो फ्रीक्वेंसी (RF) फील्ड उत्पन्न करके काम करते हैं, जो चालक शाफ्ट सतह में एड़ी करंट उत्पन्न करता है। प्रोब कॉइल का प्रतिबाधा गैप की दूरी के साथ बदलता है, जिससे विस्थापन के समानुपाती वोल्टेज आउटपुट उत्पन्न होता है।15

बैलेंसेट-1ए के साथ एड़ी करंट प्रोब्स का एकीकरण:
बैलेंसेट-1ए की एक अनूठी विशेषता इन सेंसरों के प्रति इसकी अनुकूलता है। हालांकि यह मुख्य रूप से एक्सेलेरोमीटर के साथ आपूर्ति किया जाता है, डिवाइस के इनपुट को "लीनियर" मोड के लिए कॉन्फ़िगर किया जा सकता है ताकि तृतीय-पक्ष प्रॉक्सिमिटी प्रोब ड्राइवर (प्रॉक्सिमिटर) से वोल्टेज सिग्नल स्वीकार किए जा सकें।3

• वोल्टेज इनपुट: अधिकांश औद्योगिक प्रॉक्सिमिटी प्रोब नकारात्मक डीसी वोल्टेज आउटपुट करते हैं (उदाहरण के लिए, -24V सप्लाई, 200 mV/mil स्केल)। Balanset-1A उपयोगकर्ताओं को "सेटिंग्स" विंडो (F4 कुंजी) में कस्टम संवेदनशीलता गुणांक (उदाहरण के लिए, mV/µm) इनपुट करने की अनुमति देता है।3
• डीसी ऑफसेट हटाना: प्रॉक्सिमिटी प्रोब्स एक बड़े डीसी गैप वोल्टेज (बायस) को वहन करते हैं, जिसके ऊपर एक छोटा एसी कंपन सिग्नल चलता है। Balanset-1A सॉफ़्टवेयर में गैप वोल्टेज को फ़िल्टर करने के लिए एक "रिमूव डीसी" फ़ंक्शन शामिल है, जो ISO 20816-3 सीमाओं के विरुद्ध विश्लेषण के लिए गतिशील कंपन सिग्नल को अलग करता है।3
• रैखिकता और अंशांकन: यह सॉफ़्टवेयर उपयोगकर्ता को अंशांकन कारक (जैसे, Kprl1 = 0.94 mV/µm) परिभाषित करने की अनुमति देता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि लैपटॉप स्क्रीन पर रीडिंग शाफ्ट के भौतिक विस्थापन से बिल्कुल मेल खाती है।3 यह क्षमता परिशिष्ट B के मानदंडों को लागू करते समय अपरिहार्य है, जो विस्थापन के माइक्रोमीटर में निर्दिष्ट हैं, न कि वेग के मिलीमीटर प्रति सेकंड में।.

2.3 माउंटिंग का भौतिकी: डेटा की सटीकता सुनिश्चित करना

ISO 20816-3 इस बात पर जोर देता है कि सेंसर लगाने की विधि से माप की सटीकता कम नहीं होनी चाहिए। लगाए गए सेंसर की अनुनाद आवृत्ति, अध्ययन की आवृत्ति सीमा से काफी अधिक होनी चाहिए।.

• स्टड माउंटिंग: यह सर्वश्रेष्ठ मानक है, जो उच्चतम आवृत्ति प्रतिक्रिया (10 किलोहर्ट्ज़+ तक) प्रदान करता है।.
• चुंबकीय माउंटिंग: पोर्टेबल डेटा संग्रह के लिए एक व्यावहारिक समझौता।.

बैलेंसेट-1ए 60 किलोग्राम-फोर्स (किलोग्राम-फोर्स) की होल्डिंग क्षमता वाले चुंबकीय माउंटिंग सिस्टम का उपयोग करता है।17 यह उच्च क्लैम्पिंग बल महत्वपूर्ण है। एक कमजोर चुंबक "बाउंसिंग" प्रभाव या एक यांत्रिक लो-पास फ़िल्टर उत्पन्न करता है, जिससे उच्च-आवृत्ति सिग्नल गंभीर रूप से क्षीण हो जाते हैं। 60 किलोग्राम-फोर्स के साथ, संपर्क कठोरता ISO 20816-3 के लिए आवश्यक 1000 हर्ट्ज रेंज से काफी ऊपर माउंटेड रेजोनेंस को धकेलने के लिए पर्याप्त है, यह सुनिश्चित करते हुए कि एकत्रित डेटा मशीन के व्यवहार का सही प्रतिनिधित्व करता है और अटैचमेंट विधि का कोई त्रुटिपूर्ण परिणाम नहीं है।12

2.4 सिग्नल प्रोसेसिंग: आरएमएस बनाम पीक

मानक में गैर-घूर्णनशील भागों के लिए रूट मीन स्क्वायर (RMS) वेग के उपयोग का प्रावधान है। RMS मान कंपन संकेत में निहित कुल ऊर्जा का माप है और मशीन घटकों पर पड़ने वाले थकान तनाव से सीधा संबंधित है।.

आरएमएस के लिए समीकरण:

वी_{आरएमएस} = √((1/T) ∫₀^टी वी²(टी) डीटी)

शाफ्ट कंपन (परिशिष्ट बी) के लिए, मानक पीक-टू-पीक विस्थापन (एस) का उपयोग करता है।_पीपी), जो बेयरिंग क्लीयरेंस के भीतर शाफ्ट के कुल भौतिक विस्थापन को दर्शाता है।.

S_पीपी = एस_{अधिकतम} − एस_मिन

बैलेंससेट-1ए प्रोसेसिंग:
बैलेंसेट-1ए ये गणितीय रूपांतरण आंतरिक रूप से करता है। एडीसी (एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर) कच्चे सिग्नल का नमूना लेता है, और सॉफ्टवेयर हाउसिंग माप के लिए आरएमएस वेग और शाफ्ट माप के लिए पीक-टू-पीक विस्थापन की गणना करता है। महत्वपूर्ण रूप से, यह ब्रॉडबैंड मान (समग्र) की गणना करता है, जो संपूर्ण आवृत्ति स्पेक्ट्रम (जैसे, 10-1000 हर्ट्ज) में ऊर्जा का योग करता है। यह "समग्र" मान मशीन को जोन ए, बी, सी या डी में वर्गीकृत करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्राथमिक संख्या है। इसके अतिरिक्त, डिवाइस एफएफटी (फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म) क्षमताएं प्रदान करता है, जिससे विश्लेषक समग्र आरएमएस मान बनाने वाले व्यक्तिगत आवृत्ति घटकों (1x, 2x, हार्मोनिक्स) को देख सकता है, जो कंपन के स्रोत के निदान में सहायता करता है।8

2.5 पृष्ठभूमि कंपन: सिग्नल-टू-शोर अनुपात की चुनौती

आईएसओ 20816-3 का एक महत्वपूर्ण, अक्सर अनदेखा किया जाने वाला पहलू पृष्ठभूमि कंपन का प्रबंधन है - मशीन के बंद होने पर बाहरी स्रोतों (जैसे, आसन्न मशीनें, फर्श का कंपन) से मशीन में संचारित कंपन।.

नियम: यदि पृष्ठभूमि कंपन मशीन के चलने पर मापे गए कंपन के 25% से अधिक हो जाता है, या ज़ोन B और C के बीच की सीमा के 25% से अधिक हो जाता है, तो गंभीर सुधारों की आवश्यकता होती है, अन्यथा माप को अमान्य माना जा सकता है।18 मानकों के पिछले संस्करणों में अक्सर "एक तिहाई" नियम का उल्लेख किया जाता था, लेकिन ISO 20816-3 इस तर्क को और सख्त बनाता है।.

बैलेंसेट-1ए के साथ प्रक्रियात्मक कार्यान्वयन:

1. तकनीशियन मशीन के रुके होने पर उस पर बैलेंसेट-1ए सेंसर लगाता है।.
2. “वाइब्रोमीटर” मोड (F5 कुंजी) का उपयोग करके, पृष्ठभूमि RMS स्तर रिकॉर्ड किया जाता है।13
3. मशीन चालू की जाती है और लोड पर लाई जाती है। परिचालन RMS दर्ज किया जाता है।.
4. तुलना की जाती है। यदि परिचालन स्तर 4.0 मिमी/सेकंड है और पृष्ठभूमि स्तर 1.5 मिमी/सेकंड (37.5%) है, तो पृष्ठभूमि स्तर बहुत अधिक है। Balanset-1A की स्पेक्ट्रल सबट्रैक्शन (पृष्ठभूमि और चालू मशीन के स्पेक्ट्रम को देखना) करने की क्षमता यह पहचानने में मदद करती है कि क्या पृष्ठभूमि किसी विशिष्ट आवृत्ति (जैसे, पास के कंप्रेसर से 50 हर्ट्ज) पर है जिसे विश्लेषक द्वारा अनदेखा किया जा सकता है या मानसिक रूप से फ़िल्टर किया जा सकता है।.

भाग III: मूल्यांकन मानदंड – मानक का मूल आधार

अध्याय 6 आईएसओ 20816-3 का मूल भाग है, जो मशीन की स्वीकार्यता के लिए निर्णय तर्क प्रदान करता है।.

3.1 मानदंड I: कंपन की तीव्रता और क्षेत्र निर्धारण

यह मानक बेयरिंग हाउसिंग पर देखे गए अधिकतम कंपन के आधार पर कंपन की गंभीरता का मूल्यांकन करता है। निर्णय लेने में सुविधा के लिए, यह चार मूल्यांकन क्षेत्र परिभाषित करता है:

• जोन ए: नई मशीनों का कंपन। यह "सर्वोत्तम मानक" है। इस श्रेणी की मशीन उत्तम यांत्रिक स्थिति में होती है।.
• जोन बी: ये मशीनें लंबे समय तक बिना किसी प्रतिबंध के संचालन के लिए उपयुक्त मानी जाती हैं। यह सामान्य "ग्रीन" ऑपरेटिंग रेंज है।.
• क्षेत्र सी: ऐसी मशीनें जो लंबे समय तक निरंतर संचालन के लिए अनुपयुक्त मानी जाती हैं। सामान्यतः, मशीन को सीमित अवधि के लिए चलाया जा सकता है जब तक कि मरम्मत (रखरखाव) के लिए उपयुक्त अवसर न मिल जाए। इसे "पीली" या "अलार्म" स्थिति कहा जाता है।.
• जोन डी: इस क्षेत्र में कंपन का स्तर सामान्यतः मशीन को नुकसान पहुँचाने के लिए पर्याप्त माना जाता है। यह "रेड" या "ट्रिप" स्थिति है।5

तालिका 1: समूह 1 और 2 के लिए सरलीकृत ISO 20816-3 ज़ोन सीमाएँ (वेग RMS, mm/s)

मशीन समूह	नींव का प्रकार	जोन ए/बी सीमा	जोन बी/सी सीमा	जोन सी/डी सीमा
समूह 1 (>300 किलोवाट)	कठोर	2.3	4.5	7.1
	लचीला	3.5	7.1	11.0
समूह 2 (15-300 किलोवाट)	कठोर	1.4	2.8	4.5
	लचीला	2.3	4.5	7.1

नोट: ये मान मानक के परिशिष्ट ए से लिए गए हैं और सामान्य दिशानिर्देश प्रस्तुत करते हैं। विशिष्ट मशीन प्रकारों के लिए अलग-अलग सीमाएँ हो सकती हैं।.

बैलेंससेट-1ए कार्यान्वयन:
Balanset-1A सॉफ़्टवेयर केवल संख्या प्रदर्शित नहीं करता, बल्कि संदर्भ के साथ उपयोगकर्ता की सहायता भी करता है। उपयोगकर्ता को वर्ग का चयन करना होता है, जबकि सॉफ़्टवेयर का "रिपोर्ट्स" फ़ंक्शन मानक के अनुसार इन मानों का दस्तावेज़ीकरण करने की सुविधा देता है। जब कोई तकनीशियन एक कठोर आधार पर लगे 50 kW पंप (समूह 2) पर 5.0 mm/s का कंपन मापता है, तो Balanset-1A की रीडिंग ज़ोन C/D सीमा (4.5 mm/s) से स्पष्ट रूप से अधिक होती है, जो तत्काल शटडाउन और मरम्मत की आवश्यकता को दर्शाती है।.

3.2 मानदंड II: कंपन की तीव्रता में परिवर्तन

20816 श्रृंखला में शायद सबसे महत्वपूर्ण प्रगति कंपन में परिवर्तन पर औपचारिक रूप से जोर देना है, जो पूर्ण सीमाओं से स्वतंत्र है।.

25% नियम: ISO 20816-3 में कहा गया है कि ज़ोन B/C सीमा (या पिछले स्थिर-अवस्था मान के 25%) से अधिक कंपन परिमाण में परिवर्तन को महत्वपूर्ण माना जाना चाहिए, भले ही निरपेक्ष मान ज़ोन A या B के भीतर रहे।20

आशय:
मान लीजिए एक पंखा 2.0 मिमी/सेकंड (ज़ोन B) की स्थिर गति से चल रहा है। यदि कंपन अचानक बढ़कर 2.8 मिमी/सेकंड हो जाता है, तो तकनीकी रूप से यह अभी भी ज़ोन B में है (कुछ श्रेणियों के लिए) या ज़ोन C में प्रवेश कर रहा है। हालांकि, यह 40% में वृद्धि है। इस तरह का अचानक परिवर्तन अक्सर किसी विशिष्ट खराबी का संकेत देता है: रोटर घटक में दरार, बैलेंस वेट का खिसक जाना, या थर्मल रब। इसे "अभी भी ग्रीन ज़ोन में है" कहकर अनदेखा करना विनाशकारी विफलता का कारण बन सकता है।.

बैलेंससेट-1ए ट्रेंड विश्लेषण:
Balanset-1A अपने “सेशन रिकवरी” और आर्काइविंग सुविधाओं के माध्यम से इस मानदंड का समर्थन करता है।21 माप सत्रों को सहेजकर, एक विश्वसनीयता इंजीनियर वर्तमान डेटा को ऐतिहासिक बेसलाइन के साथ ओवरले कर सकता है। यदि “समग्र कंपन” ग्राफ में चरण-परिवर्तन दिखाई देता है, तो इंजीनियर मानदंड II लागू करता है। “पिछला सत्र पुनर्स्थापित करें” सुविधा यहाँ विशेष रूप से उपयोगी है; यह उपयोगकर्ता को पिछले महीने की सटीक मशीन स्थिति को याद करने की अनुमति देता है ताकि यह सत्यापित किया जा सके कि 25% सीमा का उल्लंघन हुआ है या नहीं।.

3.3 परिचालन सीमाएँ: अलार्म और ट्रिप सेट करना

यह मानक स्वचालित सुरक्षा प्रणालियों को स्थापित करने के लिए मार्गदर्शन प्रदान करता है:

• खतरे की घंटी: यह चेतावनी देने के लिए है कि कंपन का एक निर्धारित मान पहुँच गया है या कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन हुआ है। अनुशंसित सेटिंग आमतौर पर ज़ोन B/C सीमा के आधार मान + 25% के बराबर होती है।.
• यात्रा: तत्काल कार्रवाई (शटडाउन) शुरू करने के लिए। यह आमतौर पर ज़ोन C/D सीमा पर या उससे थोड़ा ऊपर सेट किया जाता है, जो मशीन की यांत्रिक अखंडता पर निर्भर करता है।19

बैलेंससेट-1ए एक पोर्टेबल उपकरण है और बेंटली नेवादा रैक की तरह स्थायी सुरक्षा प्रणाली नहीं है, फिर भी इसका उपयोग ट्रिप स्तरों को सत्यापित और कैलिब्रेट करने के लिए किया जाता है। तकनीशियन नियंत्रित रैंप-अप या प्रेरित असंतुलन परीक्षण के दौरान कंपन को मापने के लिए बैलेंससेट-1ए का उपयोग करते हैं ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि स्थायी निगरानी प्रणाली ISO 20816-3 द्वारा निर्धारित सही भौतिक कंपन स्तरों पर सक्रिय हो।.

भाग IV: बैलेंसेट-1A सिस्टम – तकनीकी गहन विश्लेषण

Balanset-1A किस प्रकार अनुपालन उपकरण के रूप में कार्य करता है, इसे समझने के लिए इसकी तकनीकी संरचना का विश्लेषण करना आवश्यक है।.

4.1 हार्डवेयर आर्किटेक्चर

Balanset-1A में एक केंद्रीकृत यूएसबी इंटरफेस मॉड्यूल होता है जो सेंसर से एनालॉग संकेतों को संसाधित करता है और फिर डिजिटाइज्ड डेटा को होस्ट लैपटॉप पर भेजता है।.

• एडीसी मॉड्यूल: इस प्रणाली का मुख्य भाग एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर है। यह मॉड्यूल माप की सटीकता निर्धारित करता है। बैलेंसेट-1ए संकेतों को इस प्रकार संसाधित करता है कि ±5% की सटीकता प्राप्त होती है, जो फील्ड डायग्नोस्टिक्स के लिए पर्याप्त है।8
• फेज संदर्भ (टैकोमीटर): ISO 20816-3 के अनुपालन के लिए अक्सर असंतुलन और गलत संरेखण के बीच अंतर करने के लिए चरण विश्लेषण की आवश्यकता होती है। Balanset-1A 1.5 मीटर तक की रेंज और 60,000 RPM क्षमता वाले लेजर टैकोमीटर का उपयोग करता है।17 यह ऑप्टिकल सेंसर ±1 डिग्री की सटीकता के साथ चरण कोण गणना को ट्रिगर करता है।.
• शक्ति और सुवाह्यता: यूएसबी (5V) द्वारा संचालित, यह यूनिट ग्राउंड लूप से पूरी तरह सुरक्षित है जो अक्सर मेन-पावर्ड एनालाइजर को प्रभावित करता है। पूरे किट का वजन लगभग 4 किलोग्राम है, जिससे यह एक वास्तविक "फील्ड" उपकरण बन जाता है जो पंखों तक पहुंचने के लिए गैन्ट्री पर चढ़ने के लिए उपयुक्त है।8

4.2 सॉफ्टवेयर क्षमताएं: साधारण मापन से परे

Balanset-1A के साथ उपलब्ध कराया गया सॉफ्टवेयर कच्चे डेटा को ISO मानकों के अनुरूप उपयोगी जानकारी में परिवर्तित करता है।.

• एफएफटी स्पेक्ट्रम विश्लेषण: मानक में “विशिष्ट आवृत्ति घटकों” का उल्लेख है। बैलेंसेट-1ए फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म प्रदर्शित करता है, जो जटिल तरंगरूप को उसके घटक साइन तरंगों में विभाजित करता है। इससे उपयोगकर्ता यह देख सकता है कि उच्च RMS मान 1x (असंतुलन), 100x (गियर मेश), या गैर-तुल्यकालिक शिखरों (बेयरिंग दोष) के कारण है या नहीं।21
• ध्रुवीय ग्राफ: संतुलन और वेक्टर विश्लेषण के लिए, सॉफ्टवेयर कंपन वैक्टर को एक ध्रुवीय प्लॉट पर प्लॉट करता है। संतुलन के लिए प्रभाव गुणांक विधियों को लागू करते समय यह दृश्यीकरण महत्वपूर्ण है।.
• आईएसओ 1940 टॉलरेंस कैलकुलेटर: ISO 20816-3 कंपन सीमाओं से संबंधित है, जबकि ISO 1940 संतुलन गुणवत्ता (जी-ग्रेड) से संबंधित है। Balanset-1A सॉफ़्टवेयर में एक कैलकुलेटर एकीकृत है जहाँ उपयोगकर्ता रोटर का द्रव्यमान और गति इनपुट करता है, और सिस्टम अनुमेय अवशिष्ट असंतुलन की गणना ग्राम-मिलीमीटर में करता है। यह "कंपन बहुत अधिक है" (ISO 20816) और "इतना भार हटाना है" (ISO 1940) के बीच के अंतर को पाटता है।11

4.3 सेंसर संगतता और इनपुट कॉन्फ़िगरेशन

जैसा कि संक्षिप्त शोध में बताया गया है, विभिन्न प्रकार के सेंसरों के साथ इंटरफेस करने की क्षमता महत्वपूर्ण है।.

• एक्सेलेरोमीटर: डिफ़ॉल्ट सेंसर। सिस्टम चयनित दृश्य के आधार पर त्वरण सिग्नल (g) को वेग (mm/s) में एकीकृत करता है या विस्थापन (µm) में डबल-एकीकृत करता है। शोर विचलन को कम करने के लिए यह एकीकरण डिजिटल रूप से किया जाता है।.
• एड़ी करंट प्रोब्स: यह सिस्टम 0-10V या इसी तरह के एनालॉग इनपुट स्वीकार करता है। उपयोगकर्ता को सेटिंग्स में रूपांतरण गुणांक को कॉन्फ़िगर करना होगा। उदाहरण के लिए, एक मानक बेंटली नेवादा प्रोब का स्केल फैक्टर 200 mV/mil (7.87 V/mm) हो सकता है। उपयोगकर्ता इस संवेदनशीलता को दर्ज करता है, और Balanset-1A सॉफ़्टवेयर आने वाले वोल्टेज को स्केल करके विस्थापन के माइक्रोन प्रदर्शित करता है, जिससे ISO 20816-3.3 के परिशिष्ट B के साथ सीधी तुलना संभव हो पाती है।

भाग V: परिचालन कार्यान्वयन: निदान से गतिशील संतुलन तक

यह अनुभाग बैलेंसेट-1ए का उपयोग करने वाले तकनीशियन के लिए आईएसओ 20816-3 अनुपालन सुनिश्चित करने हेतु एक मानक संचालन प्रक्रिया (एसओपी) की रूपरेखा प्रस्तुत करता है।.

5.1 चरण 1: आधारभूत मापन और वर्गीकरण

तकनीशियन 45 किलोवाट के सेंट्रीफ्यूगल फैन के पास पहुंचता है।.

• वर्गीकरण: शक्ति > 15 किलोवाट, < 300 किलोवाट। यह ग्रुप 2 का है। नींव कंक्रीट से बोल्ट द्वारा जुड़ी हुई है (कठोर)।.
• सीमा निर्धारण: आईएसओ 20816-3 अनुलग्नक ए (समूह 2, कठोर) से, जोन बी/सी की सीमा 2.8 मिमी/सेकंड है।.
• माप: सेंसर चुंबकीय आधारों का उपयोग करके लगाए जाते हैं। बैलेंसेट-1ए "वाइब्रोमीटर" मोड सक्रिय है।.
• परिणाम: गति 6.5 मिमी/सेकंड है। यह ज़ोन C/D का क्षेत्र है। कार्रवाई आवश्यक है।.

5.2 चरण 2: नैदानिक विश्लेषण

Balanset-1A FFT फ़ंक्शन का उपयोग करना:

• स्पेक्ट्रम में चलने की गति (1x आरपीएम) पर एक प्रमुख शिखर दिखाई देता है।.
• चरण विश्लेषण एक स्थिर चरण कोण दर्शाता है।.
• निदान: स्थैतिक असंतुलन। (यदि चरण अस्थिर हो या उच्च हार्मोनिक्स मौजूद हों, तो संरेखण में गड़बड़ी या ढीलेपन का संदेह होगा)।.

5.3 चरण 3: संतुलन प्रक्रिया (स्थायी रूप से)

चूंकि निदान असंतुलन का है, इसलिए तकनीशियन बैलेंससेट-1ए के बैलेंसिंग मोड का उपयोग करता है। मानक के अनुसार कंपन को ज़ोन ए या बी स्तर तक कम करना आवश्यक है।.

5.3.1 तीन-रन विधि (प्रभाव गुणांक)

बैलेंससेट-1ए संतुलन के लिए आवश्यक वेक्टर गणित को स्वचालित कर देता है।.

• रन 0 (प्रारंभिक): आयाम A को मापें₀ और चरण φ₀ मूल कंपन का।.
• रन 1 (परीक्षण भार): एक ज्ञात द्रव्यमान M_{परीक्षण} इसे एक मनमाने कोण पर जोड़ा जाता है। सिस्टम नए कंपन वेक्टर (A) को मापता है।₁, φ₁).

गणना: यह सॉफ्टवेयर प्रभाव गुणांक α की गणना करता है, जो द्रव्यमान परिवर्तन के प्रति रोटर की संवेदनशीलता को दर्शाता है।.

α = (V₁ − वी₀) / एम_{परीक्षण}

सुधार: यह प्रणाली आवश्यक सुधार द्रव्यमान M की गणना करती है।_{सुधार} प्रारंभिक कंपन को समाप्त करने के लिए।.

M_{सुधार} = − V₀ / α

रन 2 (सत्यापन): परीक्षण भार हटा दिया जाता है और परिकलित सुधार भार जोड़ दिया जाता है। अवशिष्ट कंपन को मापा जाता है।.

.11

5.4 चरण 4: सत्यापन और रिपोर्टिंग

संतुलन स्थापित होने के बाद, कंपन घटकर 1.2 मिमी/सेकंड हो जाता है।.
जाँच: 1.2 मिमी/सेकंड < 1.4 मिमी/सेकंड है। मशीन अब ज़ोन A में है।.

प्रलेखन: तकनीशियन Balanset-1A में सत्र को सहेजता है। एक रिपोर्ट तैयार की जाती है जिसमें "पहले" का स्पेक्ट्रम (6.5 मिमी/सेकंड) और "बाद में" का स्पेक्ट्रम (1.2 मिमी/सेकंड) दिखाया जाता है, जिसमें ISO 20816-3 की सीमाओं का स्पष्ट रूप से उल्लेख होता है। यह रिपोर्ट अनुपालन प्रमाणपत्र के रूप में कार्य करती है।.

भाग VI: विशेष विचार

6.1 कम गति वाली मशीनरी

ISO 20816-3 में 600 rpm से कम गति पर चलने वाली मशीनों के लिए विशेष निर्देश दिए गए हैं। कम गति पर, वेग संकेत कमजोर हो जाते हैं, और विस्थापन तनाव का प्रमुख सूचक बन जाता है। Balanset-1A इस समस्या को हल करने के लिए उपयोगकर्ता को डिस्प्ले मेट्रिक को विस्थापन (µm) में बदलने की सुविधा देता है या प्राथमिक ऊर्जा को कैप्चर करने के लिए निम्न आवृत्ति कटऑफ को 5 Hz या उससे कम (आदर्श रूप से 2 Hz) पर सेट करता है। मानक के परिशिष्ट D में दिए गए "सावधानी निर्देश" कम गति पर केवल वेग पर निर्भर रहने के खिलाफ चेतावनी देते हैं²³, यह एक ऐसा सूक्ष्म अंतर है जिसके बारे में Balanset-1A उपयोगकर्ता को "रैखिक" सेटिंग्स या निम्न-आवृत्ति फ़िल्टर की जाँच करके जागरूक होना चाहिए।.

6.2 क्षणिक स्थितियाँ: रन-अप और कोस्ट-डाउन

स्टार्टअप (अस्थायी संचालन) के दौरान कंपन, क्रांतिक गति (अनुनाद) से गुजरने के कारण स्थिर-अवस्था सीमाओं से अधिक हो सकता है। ISO 20816-3 इन अस्थायी चरणों के दौरान उच्च सीमाओं की अनुमति देता है।23

बैलेंसेट-1ए में एक प्रायोगिक “रनडाउन” चार्ट सुविधा शामिल है।11 यह तकनीशियन को इंजन के धीरे-धीरे बंद होने के दौरान कंपन आयाम बनाम आरपीएम को रिकॉर्ड करने की अनुमति देता है। यह डेटा निम्नलिखित के लिए महत्वपूर्ण है:

• महत्वपूर्ण गति (अनुनाद) की पहचान करना।.
• यह सुनिश्चित करना कि मशीन क्षति से बचने के लिए पर्याप्त तेजी से अनुनाद से गुजरती है।.
• यह सुनिश्चित करना कि "उच्च" कंपन वास्तव में क्षणिक है, न कि स्थायी अवस्था।.

6.3 अनुलग्नक ए बनाम अनुलग्नक बी: दोहरा मूल्यांकन

एक संपूर्ण अनुपालन जांच के लिए अक्सर दोनों की आवश्यकता होती है।.

• अनुलग्नक ए (आवास): यह संरचना में बल संचरण को नियंत्रित करता है। असंतुलन और ढीलेपन के लिए अच्छा है।.
• अनुलग्नक बी (शाफ़्ट): रोटर की गतिशीलता का मापन करता है। अस्थिरता, तेल के भंवर और घर्षण का पता लगाने में उपयोगी।.

Balanset-1A का उपयोग करने वाला एक तकनीशियन एनेक्स ए की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एक्सेलेरोमीटर का उपयोग कर सकता है, फिर एक बड़े टरबाइन पर एनेक्स बी के अनुपालन को सत्यापित करने के लिए मौजूदा बेंटली नेवादा प्रोब में इनपुट बदल सकता है। स्थायी रैक-आधारित मॉनिटर के लिए "द्वितीय राय" या "क्षेत्र सत्यापनकर्ता" के रूप में Balanset-1A की क्षमता दोनों एनेक्स को पूरा करने में एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है।.

Conclusion

ISO 20816-3 में परिवर्तन कंपन विश्लेषण के क्षेत्र में परिपक्वता का प्रतीक है, जिसके लिए मशीन मूल्यांकन हेतु अधिक सूक्ष्म, भौतिकी-आधारित दृष्टिकोण की आवश्यकता है। यह केवल "पास/फेल" संख्याओं से आगे बढ़कर सपोर्ट कठोरता, परिवर्तन सदिश और दोहरे डोमेन (हाउसिंग/शाफ्ट) मापों के विश्लेषण के क्षेत्र में प्रवेश करता है।.

बैलेंससेट-1A प्रणाली आधुनिक आवश्यकताओं के साथ उच्च स्तर का सामंजस्य प्रदर्शित करती है। इसकी तकनीकी विशिष्टताएँ—आवृत्ति सीमा, सटीकता और सेंसर लचीलापन—इसे एक सक्षम हार्डवेयर प्लेटफॉर्म बनाती हैं। हालाँकि, इसका वास्तविक महत्व इसके सॉफ़्टवेयर कार्यप्रवाह में निहित है, जो उपयोगकर्ता को मानक के जटिल तर्क से अवगत कराता है: पृष्ठभूमि कंपन सुधार और ज़ोन वर्गीकरण से लेकर प्रभाव गुणांक संतुलन की गणितीय सटीकता तक। स्पेक्ट्रम विश्लेषक की नैदानिक क्षमताओं को गतिशील बैलेंसर की सुधारात्मक शक्ति के साथ प्रभावी ढंग से संयोजित करके, बैलेंससेट-1A रखरखाव टीमों को न केवल ISO 20816-3 के अनुपालन न होने की पहचान करने में सक्षम बनाता है, बल्कि सक्रिय रूप से इसे ठीक करने में भी मदद करता है, जिससे औद्योगिक परिसंपत्तियों की दीर्घायु और विश्वसनीयता सुनिश्चित होती है।.