Sveobuhvatna analiza norme ISO 20816-3: Mjerenje, evaluacija i instrumentalna implementacija putem sustava Balanset-1A

Sažetak

Industrijski krajolik svjedočio je značajnoj paradigmatskoj promjeni u standardizaciji praćenja stanja strojeva. Uvođenje norme ISO 20816-3:2022 predstavlja konsolidaciju i modernizaciju prethodnih metodologija, posebno spajajući procjenu vibracija kućišta (prije ISO 10816-3) i vibracije rotirajućeg vratila (prije ISO 7919-3) u jedinstveni, kohezivan okvir. Ovo izvješće pruža iscrpnu analizu norme ISO 20816-3, raščlanjujući njezina poglavlja, normativne dodatke i fizičke principe. Nadalje, integrira detaljnu tehničku evaluaciju prijenosnog analizatora vibracija i balansera Balanset-1A, pokazujući kako ovaj specifični instrument olakšava usklađenost sa strogim zahtjevima standarda. Kroz sintezu teorije obrade signala, principa strojarstva i praktičnih operativnih postupaka, ovaj dokument služi kao definitivan vodič za inženjere pouzdanosti koji žele uskladiti svoje strategije praćenja stanja s najboljim globalnim praksama korištenjem pristupačne, visokoprecizne instrumentacije.

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

€1,975.00 + PDV (ako je primjenjivo)

Parts

Vibration sensor

€90.00 + PDV (ako je primjenjivo)

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

€124.00 + PDV (ako je primjenjivo)

Devices

Balanset-4

€6,803.00 + PDV (ako je primjenjivo)

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

€46.00 + PDV (ako je primjenjivo)

Parts

Reflective tape

€10.00 + PDV (ako je primjenjivo)

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

€1,735.00 + PDV (ako je primjenjivo)

Dio I: Teorijski okvir norme ISO 20816-3

1.1 Evolucija vibracijskih standarda: Konvergencija normi ISO 10816 i ISO 7919

Povijest standardizacije vibracija karakterizira postupan prelazak s fragmentiranih smjernica specifičnih za komponente prema holističkoj procjeni strojeva. Povijesno gledano, procjena industrijskih strojeva bila je podijeljena. Serija ISO 10816 usredotočila se na mjerenje nerotirajućih dijelova - posebno kućišta ležajeva i postolja - pomoću akcelerometara ili pretvornika brzine. Nasuprot tome, serija ISO 7919 bavila se vibracijama rotirajućih osovina u odnosu na njihove ležajeve, prvenstveno korištenjem beskontaktnih sondi vrtložnih struja.

Ova odvojenost često je dovodila do dijagnostičke dvosmislenosti. Stroj može pokazivati prihvatljive vibracije kućišta (zona A prema ISO 10816), a istovremeno patiti od opasnog iskakanja osovine ili nestabilnosti (zona C/D prema ISO 7919), posebno u scenarijima koji uključuju teška kućišta ili ležajeve s fluidnim filmom gdje je put prijenosa energije vibracija oslabljen. ISO 20816-3 rješava ovu dihotomiju zamjenjujući i ISO 10816-3:2009 i ISO 7919-3:2009.1 Integracijom ovih perspektiva, novi standard priznaje da se energija vibracija koju generiraju dinamičke sile rotora različito manifestira u strukturi stroja ovisno o krutosti, masi i omjerima prigušenja. Posljedično, usklađena evaluacija sada zahtijeva dvostruku perspektivu: procjenu i apsolutnih vibracija strukture i, gdje je primjenjivo, relativnog gibanja osovine.

Sustav Balanset-1A ulazi u ovo područje kao alat osmišljen za premošćivanje ovih mjernih domena. Njegova arhitektura, koja podržava i piezoelektrične akcelerometre za mjerenja kućišta i izravne naponske ulaze za senzore linearnog pomaka, odražava filozofiju dvojake prirode serije ISO 20816.3 Ova konvergencija pojednostavljuje tehničarev alat, omogućujući jednom instrumentu da izvrši sveobuhvatne procjene koje sada nalaže jedinstveni standard.

1.2 Opseg i primjenjivost: Definiranje krajolika industrijskih strojeva

Poglavlje 1 norme ISO 20816-3 pomno definira granice svoje primjene. Norma nije univerzalna; posebno je kalibrirana za industrijske strojeve snage iznad 15 kW i radnih brzina između 120 o/min i 30 000 o/min.1 Ova široka operativna zona pokriva veliku većinu kritične imovine u proizvodnom, energetskom i petrokemijskom sektoru.

Oprema koja se posebno odnosi uključuje:

• Parne turbine i generatori: Ovdje su obuhvaćene jedinice s izlaznom snagom manjom ili jednakom 40 MW. Veće jedinice (iznad 40 MW) obično spadaju pod normu ISO 20816-2, osim ako ne rade brzinama koje nisu sinkrone mrežne frekvencije (1500, 1800, 3000 ili 3600 o/min).
• Rotacijski kompresori: Uključujući centrifugalne i aksijalne izvedbe koje se koriste u procesnoj industriji.
• Industrijske plinske turbine: Posebno one s izlaznom snagom od 3 MW ili manje. Veće plinske turbine su odvojene u zasebne dijelove standarda zbog svojih jedinstvenih toplinskih i dinamičkih karakteristika.1
• Pumpe: Centrifugalne pumpe pokretane elektromotorima su glavni sastavni dio ove skupine.
• Elektromotori: Uključeni su motori bilo koje vrste, pod uvjetom da su fleksibilno spojeni. Kruto spojeni motori često se ocjenjuju kao dio sustava pogonjenog stroja ili prema posebnim podtočkama.
• Ventilatori i puhala: Kritično za HVAC i obradu zraka u industrijskim procesima.6

Izuzeća: Jednako je važno razumjeti što je isključeno. Strojevi s klipnim masama (poput klipnih kompresora) generiraju vibracijske profile u kojima dominiraju udarci i promjenjivi momenti, što zahtijeva specijaliziranu analizu koja se nalazi u ISO 20816-8. Slično tome, vjetroturbine, koje rade pod vrlo promjenjivim aerodinamičkim opterećenjima, obuhvaćene su normom ISO 10816-21.7. Specifične značajke dizajna Balanset-1A, kao što je raspon mjerenja brzine vrtnje od 150 do 60 000 okretaja u minuti8, savršeno se podudaraju s opsegom standarda od 120–30 000 okretaja u minuti, osiguravajući da je instrument sposoban pratiti cijeli spektar primjenjivih strojeva.

1.3 Sustavi klasifikacije strojeva: Fizika krutosti nosača

Ključna inovacija zadržana iz prethodnih standarda je klasifikacija strojeva na temelju krutosti nosača. ISO 20816-3 dijeli strojeve u skupine ne samo prema veličini, već i prema dinamičkom ponašanju.

1.3.1 Klasifikacija grupa prema snazi i veličini

Standard kategorizira strojeve u dvije glavne skupine kako bi se primijenila odgovarajuća ograničenja ozbiljnosti:

• Grupa 1: Veliki strojevi nazivne snage veće od 300 kW ili električni strojevi s visinom osovine većom od 315 mm. Ovi strojevi obično imaju masivne rotore i generiraju značajne dinamičke sile.9
• Grupa 2: Srednje veliki strojevi nazivne snage između 15 kW i 300 kW ili električni strojevi s visinama osovine između 160 mm i 315 mm.10

1.3.2 Fleksibilnost potpore: Kruta vs. fleksibilna

Razlika između “krutih” i “fleksibilnih” nosača stvar je fizike, a ne samo konstrukcijskog materijala. Nosač se smatra krutim u određenom smjeru mjerenja ako je prva prirodna frekvencija (rezonancija) kombiniranog sustava stroj-nosač znatno veća od glavne frekvencije pobude (obično brzine vrtnje). Točnije, prirodna frekvencija trebala bi biti barem 25% veća od radne brzine. Nasuprot tome, fleksibilni nosači imaju prirodne frekvencije koje mogu biti blizu ili ispod radne brzine, što dovodi do pojačanja rezonancije ili efekata izolacije.10

Ova razlika je ključna jer fleksibilni nosači prirodno dopuštaju veće amplitude vibracija za istu količinu unutarnje pobudne sile (neravnoteže). Stoga su dopuštene granice vibracija za fleksibilne nosače općenito veće nego za krute nosače. Balanset-1A olakšava određivanje karakteristika nosača putem svojih mogućnosti mjerenja faze. Izvođenjem testa pokretanja ili zaustavljanja (korištenjem značajke grafikona "RunDown" spomenute u softverskim specifikacijama 11), analitičar može identificirati rezonantne vrhove. Ako se vrh pojavi unutar radnog raspona, nosač je dinamički fleksibilan; ako je odziv ravan i linearan do radne brzine, krut je. Ova dijagnostička mogućnost omogućuje korisniku da odabere ispravnu tablicu za procjenu u ISO 20816-3, sprječavajući lažne alarme ili propuštene greške.

Dio II: Metodologija mjerenja i fizika

Poglavlje 4 norme ISO 20816-3 utvrđuje stroge proceduralne zahtjeve za prikupljanje podataka. Valjanost bilo koje evaluacije u potpunosti ovisi o točnosti mjerenja.

2.1 Fizika instrumentacije: Odabir i odziv pretvornika

Standard nalaže korištenje instrumenata sposobnih za mjerenje brzine vibracija širokog pojasa (rms). Frekvencijski odziv mora biti ravan u rasponu od najmanje 10 Hz do 1000 Hz za opće strojeve.12 Za strojeve nižih brzina (koji rade ispod 600 o/min), donja granica frekvencijskog odziva mora se protezati do 2 Hz kako bi se uhvatile temeljne rotacijske komponente.

Tehnička usklađenost Balanset-1A:
Analizator vibracija Balanset-1A konstruiran je imajući na umu ove specifične zahtjeve. Njegove specifikacije navode raspon frekvencija vibracija od 5 Hz do 550 Hz za standardne operacije, s opcijama za proširenje mogućnosti mjerenja.8 Donja granica od 5 Hz je ključna; osigurava usklađenost za strojeve koji rade sporo i do 300 okretaja u minuti, pokrivajući veliku većinu industrijskih primjena. Gornja granica od 550 Hz pokriva kritične harmonike (1x, 2x, 3x, itd.) i frekvencije prolaza lopatica za većinu standardnih pumpi i ventilatora. Nadalje, točnost uređaja je ocijenjena na 5% punog opsega, zadovoljavajući metrološko strogost koju očekuje ISO 2954 (Zahtjevi za instrumente za mjerenje jačine vibracija).8

Standard razlikuje dvije primarne vrste mjerenja, a obje podržava ekosustav Balanset-1A:

• Seizmički pretvarači (akcelerometri): Oni mjere apsolutne vibracije kućišta. Osjetljivi su na prijenos sile kroz postolje ležaja. Komplet Balanset-1A uključuje dva jednoosna akcelerometra (obično bazirana na tehnologiji ADXL serije ili piezoelektrična) s magnetskim nosačima.14
• Beskontaktni pretvarači (sonde za blizinu): Oni mjere relativni pomak osovine. Bitni su za strojeve s ležajevima s fluidnim filmom gdje se osovina kreće unutar zazora.

2.2 Dubinska analiza: Relativne vibracije osovine i integracija senzora

Dok se ISO 20816-3 uvelike usredotočuje na vibracije kućišta, Prilog B se izričito bavi relativnim vibracijama osovine. To zahtijeva upotrebu sondi za vrtložne struje (sonde za blizinu). Ovi senzori rade generiranjem radiofrekventnog (RF) polja koje inducira vrtložne struje u vodljivoj površini osovine. Impedancija zavojnice sonde mijenja se s razmakom, stvarajući izlazni napon proporcionalan pomaku.15

Integriranje sondi za vrtložne struje s Balanset-1A:
Jedinstvena značajka Balanset-1A je njegova prilagodljivost ovim senzorima. Iako se prvenstveno isporučuje s akcelerometrima, ulazi uređaja mogu se konfigurirati za "linearni" način rada kako bi prihvatili naponske signale od upravljačkih programa sondi za blizinu trećih strana (proximitora).3

• Ulazni napon: Većina industrijskih sondi za mjerenje blizine daje negativni istosmjerni napon (npr. napajanje -24 V, skala od 200 mV/mil). Balanset-1A omogućuje korisnicima unos prilagođenih koeficijenata osjetljivosti (npr. mV/µm) u prozoru “Postavke” (tipka F4).
• Uklanjanje DC pomaka: Blizinski senzori nose veliki istosmjerni napon u razmaku (bias) s malim izmjeničnim vibracijskim signalom na vrhu. Softver Balanset-1A uključuje funkciju "Ukloni istosmjernu struju" za filtriranje napona u razmaku, izolirajući dinamički vibracijski signal za analizu prema ograničenjima ISO 20816-3.
• Linearnost i kalibracija: Softver omogućuje korisniku definiranje faktora kalibracije (npr. Kprl1 = 0,94 mV/µm) osiguravajući da očitanje na zaslonu prijenosnog računala točno odgovara fizičkom pomaku osovine.3 Ova je mogućnost neophodna pri primjeni kriterija iz Priloga B, koji su navedeni u mikrometrima pomaka, a ne u milimetrima po sekundi brzine.

2.3 Fizika montaže: Osiguravanje vjernosti podataka

Norma ISO 20816-3 naglašava da metoda montaže senzora ne smije smanjiti točnost mjerenja. Rezonantna frekvencija montiranog senzora mora biti znatno viša od frekvencijskog raspona od interesa.

• Montaža s vijcima: Zlatni standard, koji nudi najviši frekvencijski odziv (do 10 kHz+).
• Magnetska montaža: Praktični kompromis za prijenosno prikupljanje podataka.

Balanset-1A koristi magnetski sustav montaže s čvrstoćom držanja od 60 kgf (kilogramska sila).17 Ova visoka sila stezanja je ključna. Slab magnet uvodi efekt "odbijanja" ili mehanički niskopropusni filtar, značajno slabeći visokofrekventne signale. Sa 60 kgf, kontaktna krutost je dovoljna da pomakne montiranu rezonancu znatno iznad raspona od 1000 Hz koji je od interesa za ISO 20816-3, osiguravajući da prikupljeni podaci budu vjeran prikaz ponašanja stroja, a ne artefakt metode pričvršćivanja.12

2.4 Obrada signala: RMS u odnosu na vršnu vrijednost

Standard specificira upotrebu efektivne efektivne vrijednosti (RMS) brzine za nerotirajuće dijelove. RMS vrijednost je mjera ukupne energije sadržane u vibracijskom signalu i izravno je povezana s naprezanjem umora nanesenim na komponente stroja.

Jednadžba za RMS:

V_{efektivne vrijednosti} = √((1/T) ∫₀^T v²(t) dt)

Za vibracije osovine (Dodatak B), norma koristi pomak od vrha do vrha (S_str.), što predstavlja ukupni fizički pomak osovine unutar zazora ležaja.

S_str. = S_max − S_min

Obrada Balanset-1A:
Balanset-1A interno izvodi ove matematičke transformacije. ADC (analogno-digitalni pretvarač) uzorkuje sirovi signal, a softver izračunava RMS brzinu za mjerenja kućišta i pomak od vrha do vrha za mjerenja osovine. Ključno je da izračunava širokopojasnu vrijednost (ukupno), koja zbraja energiju u cijelom frekvencijskom spektru (npr. 10-1000 Hz). Ova “ukupna” vrijednost je primarni broj koji se koristi za kategorizaciju stroja u zone A, B, C ili D. Osim toga, uređaj pruža mogućnosti FFT-a (brze Fourierove transformacije), omogućujući analitičaru da vidi pojedinačne frekvencijske komponente (1x, 2x, harmonici) koje čine ukupnu RMS vrijednost, pomažući u dijagnosticiranju izvora vibracija.8

2.5 Pozadinske vibracije: Izazov odnosa signal-šum

Kritičan, često zanemaren aspekt norme ISO 20816-3 je rukovanje pozadinskim vibracijama - vibracijama koje se prenose na stroj iz vanjskih izvora (npr. susjednih strojeva, vibracija poda) kada je stroj zaustavljen.

Pravilo: Ako pozadinske vibracije premašuju 25% vibracija izmjerenih kada stroj radi ili 25% granice između zone B i C, potrebne su ozbiljne korekcije ili se mjerenje može smatrati nevažećim.18 Prethodne verzije standarda često su navodile pravilo “jedne trećine”, ali ISO 20816-3 pooštrava ovu logiku.

Proceduralna implementacija s Balanset-1A:

1. Tehničar postavlja senzore Balanset-1A na stroj dok je zaustavljen.
2. Pomoću načina rada “Vibrometar” (tipka F5) bilježi se RMS razina pozadine.13
3. Stroj se pokreće i dovodi do opterećenja. Zapisuje se operativna RMS vrijednost.
4. Napravljena je usporedba. Ako je operativna razina 4,0 mm/s, a pozadina 1,5 mm/s (37,5%), pozadina je previsoka. Sposobnost Balanset-1A da izvodi spektralno oduzimanje (pregled spektra pozadine u odnosu na rad stroja) pomaže u prepoznavanju je li pozadina na određenoj frekvenciji (npr. 50 Hz iz obližnjeg kompresora) koju analitičar može zanemariti ili mentalno filtrirati.

Dio III: Kriteriji evaluacije – Srž standarda

Poglavlje 6 čini jezgru norme ISO 20816-3, pružajući logiku odlučivanja o prihvatljivosti stroja.

3.1 Kriterij I: Magnituda vibracija i zoniranje

Standard procjenjuje jačinu vibracija na temelju maksimalne magnitude uočene na kućištima ležajeva. Radi lakšeg donošenja odluka, definira četiri zone procjene:

• Zona A: Vibracije novo puštenih u rad strojeva. Ovo je “zlatni standard”. Stroj u ovoj zoni je u besprijekornom mehaničkom stanju.
• Zona B: Strojevi se smatraju prihvatljivima za neograničen dugotrajni rad. Ovo je tipično “zeleno” radno područje.
• Zona C: Strojevi koji se smatraju nezadovoljavajućima za dugotrajni neprekidni rad. Općenito, stroj se može koristiti ograničeno vrijeme dok se ne ukaže prikladna prilika za sanaciju (održavanje). Ovo je stanje “Žuto” ili “Alarm”.
• Zona D: Vrijednosti vibracija u ovoj zoni obično se smatraju dovoljno jakima da uzrokuju oštećenje stroja. To je stanje “crveno” ili “isključenje”.5

Tablica 1: Pojednostavljene granice zone ISO 20816-3 (brzina RMS, mm/s) za Grupu 1 i 2

Grupa strojeva	Vrsta temelja	Granica zone A/B	Granica zone B/C	Granica zone C/D
Grupa 1 (>300 kW)	Kruto	2.3	4.5	7.1
	Fleksibilan	3.5	7.1	11.0
Grupa 2 (15-300 kW)	Kruto	1.4	2.8	4.5
	Fleksibilan	2.3	4.5	7.1

Napomena: Ove vrijednosti su izvedene iz Priloga A norme i predstavljaju opće smjernice. Određene vrste strojeva mogu imati različita ograničenja.

Implementacija Balanset-1A:
Softver Balanset-1A ne prikazuje samo broj; on kontekstualno pomaže korisniku. Iako korisnik mora odabrati klasu, funkcija softvera "Izvješća" omogućuje dokumentiranje tih vrijednosti u odnosu na standard. Kada tehničar izmjeri vibraciju od 5,0 mm/s na pumpi od 50 kW (Grupa 2) na krutom temelju, očitanje Balanset-1A jasno prelazi granicu zone C/D (4,5 mm/s), što ukazuje na hitnu potrebu za isključivanjem i popravkom.

3.2 Kriterij II: Promjena jačine vibracija

Možda najznačajniji napredak u seriji 20816 je formalizirani naglasak na promjeni vibracije, neovisno o apsolutnim granicama.

Pravilo 25%: Norma ISO 20816-3 navodi da se promjena magnitude vibracija veća od 25% granice zone B/C (ili 25% prethodne vrijednosti u ustaljenom stanju) treba smatrati značajnom, čak i ako apsolutna vrijednost ostaje unutar zone A ili B.20

Implikacije:
Zamislite ventilator koji radi stalno brzinom od 2,0 mm/s (zona B). Ako vibracija iznenada skoči na 2,8 mm/s, tehnički se još uvijek nalazi u zoni B (za neke klase) ili tek ulazi u zonu C. Međutim, ovo je povećanje 40%. Takav nagli pomak često ukazuje na specifičan način kvara: napuknutu komponentu rotora, pomaknutu ravnotežu ili termičko trenje. Ignoriranje ovoga jer je “još uvijek u plusu” recept je za katastrofalan kvar.

Analiza trenda Balanset-1A:
Balanset-1A podržava ovaj kriterij putem svojih značajki “Oporavka sesije” i arhiviranja.21 Spremanjem sesija mjerenja, inženjer pouzdanosti može preklopiti trenutne podatke s povijesnim osnovnim vrijednostima. Ako grafikon “Ukupne vibracije” pokazuje skokovitu promjenu, inženjer primjenjuje Kriterij II. Značajka “Vrati posljednju sesiju” ovdje je posebno korisna; omogućuje korisniku da se prisjeti točnog stanja stroja iz prethodnog mjeseca kako bi provjerio je li prag 25% prekoračen.

3.3 Radna ograničenja: Postavljanje ALARMA i ISKLJUČENJA

Standard pruža smjernice za postavljanje automatiziranih sustava zaštite:

• ALARM: Za upozorenje da je dosegnuta definirana vrijednost vibracije ili da je došlo do značajne promjene. Preporučena postavka je obično osnovna vrijednost + 25% granice zone B/C.
• PUTOVANJE: Za pokretanje trenutne akcije (gašenje). Ovo se obično postavlja na granicu zone C/D ili malo iznad, ovisno o mehaničkom integritetu stroja.19

Iako je Balanset-1A prijenosni uređaj, a ne trajni zaštitni sustav (poput Bently Nevada racka), koristi se za provjeru i kalibraciju ovih razina isključenja. Tehničari koriste Balanset-1A za mjerenje vibracija tijekom kontroliranog pokretanja ili testa inducirane neravnoteže kako bi osigurali da se trajni sustav praćenja aktivira na ispravnim fizičkim razinama vibracija koje nalaže ISO 20816-3.

Dio IV: Sustav Balanset-1A – Detaljan tehnički pregled

Da bismo razumjeli kako Balanset-1A služi kao alat za usklađenost, moramo analizirati njegovu tehničku arhitekturu.

4.1 Arhitektura hardvera

Balanset-1A se sastoji od centraliziranog USB sučeljnog modula koji obrađuje analogne signale sa senzora prije slanja digitaliziranih podataka na prijenosno računalo.

• ADC modul: Srce sustava je analogno-digitalni pretvarač visoke rezolucije. Ovaj modul diktira preciznost mjerenja. Balanset-1A obrađuje signale kako bi osigurao točnost od ±5%, što je dovoljno za terensku dijagnostiku.8
• Fazna referenca (Tahometar): Usklađenost s normom ISO 20816-3 često zahtijeva faznu analizu kako bi se razlikovala neravnoteža i neusklađenost. Balanset-1A koristi laserski tahometar s dometom do 1,5 metara i mogućnošću mjerenja od 60 000 okretaja u minuti.17 Ovaj optički senzor pokreće izračun faznog kuta, s točnošću od ±1 stupnja.
• Snaga i prenosivost: Napajan putem USB-a (5 V), uređaj je intrinzično siguran od petlji uzemljenja koje često muče analizatore napajane iz mreže. Cijeli komplet teži približno 4 kg, što ga čini pravim "terenskim" instrumentom prikladnim za penjanje po portalima za dosezanje ventilatora.8

4.2 Mogućnosti softvera: Više od jednostavnog mjerenja

Softver koji dolazi s Balanset-1A pretvara sirove podatke u praktične informacije sukladne ISO standardima.

• FFT spektralna analiza: Standard spominje “specifične frekvencijske komponente”. Balanset-1A prikazuje brzu Fourierovu transformaciju, razbijajući složeni valni oblik na njegove sastavne sinusoidne valove. To korisniku omogućuje da vidi je li visoka RMS vrijednost posljedica 1x (neravnoteža), 100x (zahvat zupčanika) ili nesinkronih vrhova (defekti ležaja).21
• Polarni grafovi: Za balansiranje i vektorsku analizu, softver prikazuje vektore vibracija na polarnom dijagramu. Ova vizualizacija je ključna pri primjeni metoda koeficijenata utjecaja za balansiranje.
• Kalkulator tolerancije prema ISO 1940: Dok se ISO 20816-3 bavi ograničenjima vibracija, ISO 1940 se bavi kvalitetom ravnoteže (G-ocjene). Softver Balanset-1A integrira kalkulator u koji korisnik unosi masu i brzinu rotora, a sustav izračunava dopuštenu preostalu neravnotežu u gram-milimetrima. To premošćuje jaz između “vibracija je previsoka” (ISO 20816) i “evo koliko težine treba ukloniti” (ISO 1940).11

4.3 Kompatibilnost senzora i konfiguracija ulaza

Kao što je navedeno u istraživanju isječka, ključna je mogućnost povezivanja s različitim vrstama senzora.

• Akcelerometri: Zadani senzori. Sustav integrira signal ubrzanja (g) u brzinu (mm/s) ili dvostruko integrira u pomak (µm) ovisno o odabranom prikazu. Ova integracija se obrađuje digitalno kako bi se smanjio pomak šuma.
• Sonde za vrtložne struje: Sustav prihvaća 0-10 V ili slične analogne ulaze. Korisnik mora konfigurirati koeficijent transformacije u postavkama. Na primjer, standardna Bently Nevada sonda može imati faktor skaliranja od 200 mV/mil (7,87 V/mm). Korisnik unosi ovu osjetljivost, a softver Balanset-1A skalira dolazni napon kako bi prikazao mikrone pomaka, omogućujući izravnu usporedbu s Aneksom B standarda ISO 20816-3.3.

Dio V: Operativna implementacija: Od dijagnostike do dinamičkog uravnoteženja

Ovaj odjeljak opisuje standardni operativni postupak (SOP) za tehničara koji koristi Balanset-1A kako bi se osigurala usklađenost s normom ISO 20816-3.

5.1 Korak 1: Osnovno mjerenje i klasifikacija

Tehničar prilazi centrifugalnom ventilatoru od 45 kW.

• Klasifikacija: Snaga > 15 kW, < 300 kW. To je Grupa 2. Temelj je pričvršćen vijcima za beton (kruti).
• Određivanje granice: Prema normi ISO 20816-3, Prilog A (Skupina 2, Kruta), granica zone B/C iznosi 2,8 mm/s.
• Mjerenje: Senzori se montiraju pomoću magnetskih podloga. Uključen je način rada Balanset-1A "Vibrometar".
• Proizlaziti: Očitavanje je 6,5 mm/s. Ovo je područje Zone C/D. Potrebna je akcija.

5.2 Korak 2: Dijagnostička analiza

Korištenje FFT funkcije Balanset-1A:

• Spektar pokazuje dominantni vrh pri brzini rada (1x RPM).
• Fazna analiza pokazuje stabilan fazni kut.
• Dijagnoza: Statička neravnoteža. (Ako je faza nestabilna ili su prisutni visoki harmonici, posumnjalo bi se na neusklađenost ili labavost).

5.3 Korak 3: Postupak uravnoteženja (in-situ)

Budući da je dijagnoza neravnoteža, tehničar koristi način balansiranja Balanset-1A. Standard zahtijeva smanjenje vibracija na razinu zone A ili B.

5.3.1 Metoda s tri prolaza (koeficijenti utjecaja)

Balanset-1A automatizira vektorsku matematiku potrebnu za balansiranje.

• Izvođenje 0 (početno): Izmjerite amplitudu A₀ i faza φ₀ izvorne vibracije.
• Pokus 1 (Probna težina): Poznata masa M_suđenje dodaje se pod proizvoljnim kutom. Sustav mjeri novi vektor vibracija (A₁, φ₁).

Izračun: Softver izračunava koeficijent utjecaja α, koji predstavlja osjetljivost rotora na promjenu mase.

α = (V₁ − V₀) / M_suđenje

Ispravak: Sustav izračunava potrebnu korekcijsku masu M_kor kako bi se poništila početna vibracija.

M_kor = − V₀ / α

Izvođenje 2 (Provjera): Probni uteg se uklanja, a dodaje se izračunati korekcijski uteg. Mjeri se preostala vibracija.

.11

5.4 Korak 4: Provjera i izvještavanje

Nakon balansiranja, vibracije padaju na 1,2 mm/s.
Provjerite: 1,2 mm/s je < 1,4 mm/s. Stroj je sada u Zoni A.

Dokumentacija: Tehničar sprema sesiju u Balanset-1A. Generira se izvješće koje prikazuje spektar “Prije” (6,5 mm/s) i spektar “Poslije” (1,2 mm/s), s eksplicitnim referenciranjem na ograničenja ISO 20816-3. Ovo izvješće služi kao certifikat o sukladnosti.

Dio VI: Specijalizirana razmatranja

6.1 Strojevi niske brzine

ISO 20816-3 ima posebne napomene za strojeve koji rade ispod 600 okretaja u minuti. Pri malim brzinama, signali brzine postaju slabi, a pomak postaje dominantni pokazatelj naprezanja. Balanset-1A to rješava tako što korisniku omogućuje prebacivanje metrike prikaza na Pomak (µm) ili osiguravanjem da je granična frekvencija niže postavljena na 5 Hz ili niže (idealno 2 Hz) kako bi se uhvatila primarna energija. “Napomene opreza” u Dodatku D standarda upozoravaju na oslanjanje isključivo na brzinu pri malim brzinama 23, nijansu koje korisnik Balanset-1A mora biti svjestan provjerom postavki “Linearno” ili niskofrekventnih filtera.

6.2 Prijelazni uvjeti: Zalet i usporavanje

Vibracije tijekom pokretanja (prijelazni rad) mogu premašiti granice ustaljenog stanja zbog prolaska kroz kritične brzine (rezonancija). ISO 20816-3 dopušta veće granice tijekom ovih prijelaznih faza.23

Balanset-1A uključuje eksperimentalnu značajku grafikona "RunDown".11 To omogućuje tehničaru da zabilježi amplitudu vibracija u odnosu na broj okretaja tijekom zaustavljanja. Ovi podaci su ključni za:

• Identificiranje kritičnih brzina (rezonancija).
• Provjera da li stroj prolazi kroz rezonancu dovoljno brzo kako bi se izbjegla oštećenja.
• Osiguravanje da je “visoka” vibracija doista prolazna, a ne trajno stanje.

6.3 Prilog A u odnosu na Prilog B: Dvostruka evaluacija

Temeljita provjera usklađenosti često zahtijeva oboje.

• Aneks A (Smještaj): Mjeri prijenos sile na konstrukciju. Dobro za neravnotežu, labavost.
• Prilog B (Osnova): Mjeri dinamiku rotora. Dobro za nestabilnosti, vrtloženje ulja, detekciju brisanja.

Tehničar koji koristi Balanset-1A mogao bi koristiti akcelerometre za ispunjavanje zahtjeva iz Priloga A, a zatim prebaciti ulaze na postojeće Bently Nevada sonde kako bi provjerio usklađenost s Prilogom B na velikoj turbini. Sposobnost Balanset-1A da služi kao “drugo mišljenje” ili “terenski verifikator” za trajne monitore u stalku ključna je primjena u zadovoljavanju oba aneksa.

Zaključak

Prijelaz na ISO 20816-3 označava sazrijevanje u području analize vibracija, zahtijevajući nijansiraniji, na fizici utemeljen pristup procjeni strojeva. On ide dalje od jednostavnih brojeva "prolaz/pad" u područje analize krutosti nosača, vektora promjena i mjerenja u dvostrukoj domeni (kućište/osovina).

Sustav Balanset-1A pokazuje visok stupanj usklađenosti s tim modernim zahtjevima. Njegove tehničke specifikacije - frekvencijski raspon, točnost i fleksibilnost senzora - čine ga sposobnom hardverskom platformom. Međutim, njegova prava vrijednost leži u softverskom tijeku rada, koji vodi korisnika kroz složenu logiku standarda: od korekcije pozadinskih vibracija i klasifikacije zona do matematičke strogosti uravnoteženja koeficijenata utjecaja. Učinkovitim kombiniranjem dijagnostičkih mogućnosti analizatora spektra s korektivnom snagom dinamičkog balansera, Balanset-1A osnažuje timove za održavanje ne samo da identificiraju neusklađenost s normom ISO 20816-3 već i da je aktivno isprave, osiguravajući dugovječnost i pouzdanost industrijske imovine.