Ingyenes mérnöki eszköz #023
Rezgési határértékek – Vízturbinák és szivattyúegységek
Hidraulikus turbinák, szivattyú-turbinák és szivattyúk rezgési súlyosságának értékelése az ISO 20816-5 szabvány szerint. Támogatja a csapágyház sebességének és a tengely elmozdulásának mérését.
Eredmények
| Zóna | Határ | Leírás |
|---|
ISO 20816-5 hatókör
Az ISO 20816-5 szabvány rezgésértékelési kritériumokat határoz meg hidraulikus gépekre, beleértve a Kaplan, Francis és Pelton turbinákat, szivattyúturbinákat és vízerőművekben használt szivattyúkat. A szabvány mind a függőleges, mind a vízszintes gépkonfigurációkat lefedi.
Csapágyház rezgése — Függőleges gépek
A csapágyházon mért szélessávú rezgéssebesség mm/s RMS-ben, jellemzően 10–1000 Hz-es tartományban. Függőleges tengelyű Kaplan-, Francis-, szivattyú-turbina és szivattyúegységekre vonatkozik. Az ezen az oldalon szereplő zóna-határértékek az ISO 10816/20816 sorozat egyszerűsített irányértékei; a szerződéses vagy átvételi értékelésekhez az ISO 20816-5 géptípus- és fordulatszám-specifikus táblázatait kell figyelembe venni, mivel azok részleteikben eltérnek.
| Zónahatár | Sebesség (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Csapágyház rezgése — Vízszintes Pelton
A vízszintes Pelton-turbinák alacsonyabb megengedett határértékekkel rendelkeznek a csapágyazás elrendezése és az impulzusterhelési jellemzők miatt.
| Zónahatár | Sebesség (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.3 |
| B/C | 4.5 |
| C/D | 7.1 |
Tengely elmozdulása — Függőleges gépek
A tengely relatív elmozdulását közelségmérő szondákkal mérik, csúcstól csúcsig terjedő elmozdulásként fejezik ki μm-ben.
| Zónahatár | Elmozdulás (μm pp) |
|---|---|
| A/B | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
ℹ️ Megjegyzés: A függőleges hidrogépek egyedi rezgési jellemzőkkel rendelkeznek a tengely mentén ható gravitáció miatt. Az axiális csapágy állapota és a hidraulikus erők (szívócső lökése, kavitáció) jelentősen befolyásolják a rezgési viselkedést.
⚠️ Fontos: Mind a csapágyház, mind a tengely rezgését figyelni kell. A két értékelés közül a rosszabb az irányadó. Az üzemi körülmények (terhelés, nyomómagasság, alvízszint) erősen befolyásolják a rezgésszintet a hidrogépekben.
ISO 20816-5 applies to hydraulic machines including:
- Vertical Kaplan turbines
- Vertical Francis turbines
- Vertical pump-turbines (reversible)
- Horizontal Pelton turbines
- Vertical pumps
These machines operate in hydroelectric power plants with typical speeds from 60 to 1000 RPM.
Hydraulic machines operate at much lower speeds (60–500 RPM vs 1500–3600 RPM for steam turbines) and experience unique hydraulic excitation forces:
- Draft tube surge and pressure pulsations
- Cavitation-induced vibration
- Wicket gate and runner vane pass frequencies
- Von Kármán vortex shedding
Vertical machines also have additional considerations for thrust bearing vibration and axial hydraulic forces.
Shaft displacement is measured using proximity probes mounted near the guide bearings, measuring peak-to-peak displacement in micrometers (μm p-p). This is critical for vertical machines where shaft orbit monitoring reveals:
- Unbalance and misalignment
- Hydraulic instabilities
- Guide bearing wear
- Seal rub conditions
Horizontal Pelton turbines have lower vibration limits than vertical machines because:
- Horizontal bearing arrangements are more sensitive to dynamic forces
- Impulse loading from the Pelton bucket jet impact produces distinct vibration
- Gravity loads on horizontal bearings create different dynamic behavior
The Zone A/B boundary is 2.3 mm/s vs 2.8 mm/s for vertical machines.
For Zone C on a hydro turbine:
- Investigate root causes: runner cavitation, draft tube surge, guide bearing wear, shaft misalignment, hydraulic resonance
- Increase monitoring frequency to continuous if not already
- Consider load restrictions to reduce hydraulic excitation
- Plan corrective action during the next scheduled outage
- Monitor trend carefully — if approaching Zone D, consider shutdown
Az ezen az oldalon ismertetett eljárásokat a Vibromera csapata dolgozta ki, és a helyszínen tesztelte a Balanset-1A segítségével, amely egy hordozható, kétcsatornás kiegyensúlyozó és rezgésanalizátor a helyszíni kiegyensúlyozáshoz.
Professzionális rezgéselemzők és terepi kiegyensúlyozó rendszerek vízerőművekhez. ISO 20816 szabványnak megfelelő helyszíni értékelés. Több mint 50 országban használják.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko rezgésanalízis-mérnök, valamint a Vibromera alapítója és ügyvezetője. Több mint 15 éve nem próbapadon, hanem a helyszínen egyensúlyoz ki forgó berendezéseket: mulcsozókat, ipari ventilátorokat, törőgépeket, centrifugákat, tengelyeket és orsókat. Ebből a munkából nőttek ki a Balanset műszerek — olyan eszköznek szánták őket, amelyet a szakember magával vihet a géphez, és egyedül, a helyszínen használhat, nem pedig laboratóriumi berendezésnek. A Vibromera 2017-ben alakult, és 2023 óta a portugáliai Portóban működik. A Balanset sorozat fejlesztése, összeszerelése és támogatása itt zajlik. A zászlóshajó műszer a Balanset-1A, egy hordozható analizátor egy- és kétsíkú kiegyensúlyozáshoz, valamint rezgésdiagnosztikához. Nikolai személyesen részt vesz az ügyfélszolgálatban, a nehéz kiegyensúlyozási esetek megoldásában és a szoftver fejlesztésében. A világ minden tájáról érkező ügyfelekkel dolgozik, bármilyen nyelven.
