Teljes útmutató az ISO 20816-3 szabványhoz: Átfogó műszaki elemzés

Bevezetés

Ez a szabvány útmutatást ad az ipari berendezések rezgési állapotának értékeléséhez a következők mérése alapján:

1. Rezgés csapágyakon, csapágyalapzatokon és csapágyházakon azon a helyen, ahol a berendezést telepítették;
2. Tengelyek radiális rezgése gépkészletekből.

Ipari berendezések üzemeltetési tapasztalatai alapján, két kritérium a rezgési állapot értékeléséhez létrejöttek:

• I. kritérium: A monitorozott szélessávú rezgési paraméter abszolút értéke
• II. kritérium: Ennek az értéknek a változása (az alapvonalhoz képest)

A rezgési szabványok fejlődése: Az ISO 10816 és az ISO 7919 konvergenciája

A rezgésszabványosítás története a töredezett, alkatrész-specifikus irányelvektől a holisztikus gépértékelés felé történő fokozatos elmozdulást mutatja. Történelmileg a gépek értékelése két részre oszlott:

• ISO 10816 sorozat: Nem forgó alkatrészek (csapágyházak, talapzatok) mérésére összpontosítva gyorsulásmérők vagy sebességmérők segítségével
• ISO 7919 sorozat: A forgó tengelyek csapágyakhoz viszonyított rezgésének vizsgálata, elsősorban érintésmentes örvényáramú szondák használatával

Ez a szétválás gyakran oda vezetett, hogy diagnosztikai kétértelműség. Egy gép elfogadható házrezgést mutathat (A zóna az ISO 10816 szabvány szerint), miközben egyidejűleg veszélyes tengelykifutástól vagy instabilitástól szenved (C/D zóna az ISO 7919 szabvány szerint), különösen nehéz házak vagy folyadékfilmes csapágyak esetén, ahol a rezgési energia átvitele csillapodik.

1. szakasz – Hatály

Ez a szabvány általános követelményeket határoz meg a rezgési állapot értékelésére ipari berendezések (a továbbiakban: gépek) 15 kW feletti teljesítmény és 120 és 30 000 ford/perc közötti fordulatszám esetén, a készüléken végzett rezgésmérés alapján nem forgó alkatrészek és tovább forgó tengelyek a gép normál üzemi körülményei között, a telepítési helyén.

Az értékelést a monitorozott rezgésparaméter és a következők alapján végzik: változások ebben a paraméterben állandósult állapotú gépüzemben. Az állapotértékelési kritériumok numerikus értékei az ilyen típusú gépekkel szerzett üzemeltetési tapasztalatokat tükrözik; azonban az adott gép sajátos üzemi körülményeihez és kialakításához kapcsolódó konkrét esetekben előfordulhat, hogy nem alkalmazhatók.

Ez a szabvány a következőkre vonatkozik:

1. Gőzturbinák és generátorok akár 40 MW teljesítménnyel (lásd az 1. és 2. megjegyzést)
2. Gőzturbinák és generátorok 40 MW-ot meghaladó kimenő teljesítménnyel és forgási sebességgel más, mint 1500, 1800, 3000 és 3600 ford/perc (lásd az 1. megjegyzést)
3. Forgó kompresszorok (centrifugális, axiális)
4. Ipari gázturbinák legfeljebb 3 MW teljesítménnyel (lásd a 2. megjegyzést)
5. Turbóventilátoros motorok
6. Minden típusú villanymotor rugalmas tengelykapcsolóval. (Amikor a motor forgórésze mereven csatlakozik egy, az ISO 20816 sorozat egy másik szabványa által lefedett géphez, a motor rezgését vagy az adott szabvány, vagy a jelen szabvány szerint lehet értékelni.)
7. Hengerművek és hengerállványok
8. Szállítószalagok
9. Változtatható sebességű tengelykapcsolók
10. Ventilátorok és fúvók (lásd a 3. megjegyzést)

Ez a szabvány NEM vonatkozik a következőkre:

11. 40 MW-nál nagyobb teljesítményű és 1500, 1800, 3000 és 3600 ford/perc fordulatszámú gőzturbinák, gázturbinák és generátorok → használat ISO 20816-2
12. 3 MW-nál nagyobb teljesítményű gázturbinák → használat ISO 20816-4
13. Vízerőművekben és szivattyús tározókban lévő gépcsoportok → használat ISO 20816-5
14. Dugattyús gépek és dugattyús gépekhez mereven csatlakoztatott gépek → használat ISO 10816-6
15. Beépített vagy mereven csatlakoztatott hajtómotorral ellátott, a motortengelyre szerelt vagy ahhoz mereven csatlakoztatott járókerékkel ellátott rotodinamikus szivattyúk → használat ISO 10816-7
16. Dugattyús kompresszorok telepítése → használat ISO 20816-8
17. Pozitív kiszorítású kompresszorok (pl. csavarkompresszorok)
18. Merülő szivattyúk
19. Szélturbinák → használat ISO 10816-21

Alkalmazási kör részletei

E szabvány követelményei a következők mérésére vonatkoznak: szélessávú rezgés tengelyeken, csapágyakon, házakon és csapágyalapzatokon állandósult üzemben, a névleges fordulatszám-tartományon belül. Ezek a követelmények mind a telepítési helyen, mind az átvételi vizsgálat során végzett mérésekre vonatkoznak. A megállapított rezgési állapotkritériumok mind folyamatos, mind időszakos megfigyelőrendszerekben alkalmazhatók.

Ez a szabvány olyan gépekre vonatkozik, amelyek tartalmazhatnak fogaskerekek és gördülőcsapágyak; azonban az nem szánták ezen specifikus alkatrészek rezgési állapotának értékeléséhez (lásd az ISO 20816-9 szabványt a hajtóművekre vonatkozóan).

2. szakasz – Normatív hivatkozások

Ez a szabvány a következő szabványokra hivatkozik normatív módon. Dátumozott hivatkozások esetén csak az idézett kiadás érvényes. Dátum nélküli hivatkozások esetén a legújabb kiadás (beleértve az összes módosítást) érvényes:

Ezek a szabványok képezik az ISO 20816-3 szabványban alkalmazott terminológia, mérési módszerek és általános értékelési filozófia alapját.

3. szakasz – Fogalommeghatározások

E szabvány alkalmazásában a következő kifejezéseket és meghatározásokat kell alkalmazni: ISO 2041 jelentkezik.

Kulcsfogalmak (az ISO 2041 szabványból)

• Rezgés: Egy mechanikus rendszer mozgását vagy helyzetét leíró mennyiség nagyságának időbeli változása
• RMS (négyzetes középérték): Egy mennyiség megadott időintervallumon belüli négyzetértékeinek átlagának négyzetgyöke
• Szélessávú rezgés: Meghatározott frekvenciatartományban elosztott energiát tartalmazó rezgés
• Természetes frekvencia: Egy rendszer szabad rezgésének frekvenciája
• Állandó állapotú működés: Olyan üzemállapot, amelyben a releváns paraméterek (sebesség, terhelés, hőmérséklet) lényegében állandóak maradnak
• Csúcsértéktől csúcsig: Algebrai különbség a szélsőértékek (maximum és minimum) között
• Transzduktor: Olyan eszköz, amely egy kimeneti mennyiséget szolgáltat, amelynek meghatározott összefüggése van a bemeneti mennyiséggel

5. szakasz – Géposztályozás

5.1 Általános

Az e szabvány által meghatározott kritériumoknak megfelelően a gép rezgési állapotát a következők alapján értékelik:

1. Géptípus
2. Névleges teljesítmény vagy tengelymagasság (lásd még az ISO 496 szabványt)
3. Az alapozás merevségének mértéke

5.2 Géptípus, névleges teljesítmény vagy tengelymagasság szerinti osztályozás

A géptípusok és a csapágykialakítások közötti különbségek miatt az összes gépet fel kell osztani két csoport a névleges teljesítmény vagy a tengelymagasság alapján.

Mindkét csoportba tartozó gépek tengelyei vízszintesen, függőlegesen vagy ferdén helyezkedhetnek el, és a tartók merevsége eltérő lehet.

1. csoport – Nagy gépek

• Teljesítménybesorolás > 300 kW
• VAGY tengelymagasságú elektromos gépek Magasság > 315 mm
• Általában felszerelt csapágyak (hüvelyek)
• 120 és 30 000 ford/perc közötti üzemi sebesség

2. csoport – Közepes gépek

• Teljesítménybesorolás 15 – 300 kW
• VAGY tengelymagasságú elektromos gépek 160 mm < Magasság ≤ 315 mm
• Általában felszerelt gördülőcsapágyak
• Üzemi sebesség általában > 600 ford/perc

5.3 Alapozási merevség szerinti osztályozás

A gépalapokat a megadott mérési irányban mért merevségi fokuk alapján a következőképpen osztályozzák:

1. Merev alapok
2. Rugalmas alapok

Ennek az osztályozásnak az alapja a gép merevsége és az alapozás közötti kapcsolat. Ha a a "gép-alap" rendszer legalacsonyabb természetes frekvenciája a rezgésmérési irányban meghaladja a fő gerjesztési frekvenciát (a legtöbb esetben ez a rotor forgási frekvenciája) legalább 25%, akkor egy ilyen alapot ebben az irányban tekintünk merev. Minden más alapot figyelembe veszünk. rugalmas.

Tipikus példák

Merev alapokon álló gépek jellemzően nagy és közepes méretű villanymotorok, általában alacsony fordulatszámmal.

Rugalmas alapokon álló gépek jellemzően 10 MW-nál nagyobb teljesítményű turbogenerátorokat vagy kompresszorokat, valamint függőleges tengelyirányú gépeket tartalmaznak.

Ha a "gép-alap" rendszer jellemzőit nem lehet számítással meghatározni, akkor ez megtehető kísérletileg (ütésvizsgálat, működési módanalízis vagy indítási rezgésanalízis).

A. melléklet (normatív) – Nem forgó alkatrészek rezgési állapotzónáinak határai meghatározott üzemmódokban

A tapasztalat azt mutatja hogy a különböző típusú, eltérő fordulatszámú gépek rezgési állapotának felméréséhez a következők mérései szükségesek: a sebesség önmagában elegendő. Ezért az elsődlegesen monitorozott paraméter a sebesség effektív értéke.

Az állandó sebesség kritériumának alkalmazása a rezgési frekvencia figyelembevétele nélkül azonban a következőkhöz vezethet: elfogadhatatlanul nagy elmozdulási értékek. Ez különösen a 600 ford/perc alatti rotor-forgási frekvenciával rendelkező alacsony fordulatszámú gépeknél fordul elő, amikor a futási sebességkomponens dominál a szélessávú rezgésjelben (lásd a D mellékletet).

Hasonlóképpen, az állandó sebesség kritériuma elfogadhatatlanul nagy gyorsulási értékekhez vezethet nagysebességű gépeknél, amelyek rotor forgási frekvenciája meghaladja a 10 000 ford/percet, vagy amikor a gép által előidézett rezgés energiája túlnyomórészt a nagyfrekvenciás tartományban koncentrálódik. Ezért a rezgési állapot kritériumai elmozdulás, sebesség és gyorsulás mértékegységében fogalmazhatók meg a rotor forgási frekvenciatartományától és a géptípustól függően.

Az A.1. és A.2. táblázat a szabvány által lefedett különböző gépcsoportok zónahatár-értékeit mutatja be. Jelenleg ezek a határok csak egységekben vannak megfogalmazva. sebesség és elmozdulás.

A 10–1000 Hz frekvenciatartományú rezgés rezgési zónahatárait az RMS sebesség- és elmozdulásértékek fejezik ki. A 600 ford/perc alatti rotor-forgási frekvenciával rendelkező gépek esetében a szélessávú rezgésmérési tartomány a következő: 2–1000 Hz. A legtöbb esetben a rezgési állapot felmérése elegendő csak a sebességkritérium alapján; azonban, ha a rezgési spektrum várhatóan jelentős alacsony frekvenciájú komponenseket tartalmaz, az értékelést mind a sebesség, mind az elmozdulás mérése alapján végzik el.

Az összes figyelembe vett csoportba tartozó gépek merev vagy rugalmas tartókra szerelhetők (lásd az 5. szakaszt), amelyekhez az A.1. és A.2. táblázatban különböző zónahatárok vannak meghatározva.

A.1. táblázat – 1. csoportú gépek (Nagy: >300 kW vagy M >315 mm)

A.2. táblázat – 2. csoportú gépek (Közepes: 15–300 kW vagy M = 160–315 mm)

B. melléklet (normatív) – Forgótengelyek rezgési állapotzónáinak határai meghatározott üzemmódokban

B.1 Általános

A rezgési állapotzónák határait különböző iparágak működési tapasztalatai alapján határozzák meg, ami azt mutatja, hogy az elfogadható relatív tengelyrezgés a forgási frekvencia növekedésével csökken. Ezenkívül a rezgési állapot felmérésekor figyelembe kell venni a forgó tengely és az álló gépalkatrészek közötti érintkezés lehetőségét. Csúszócsapágyas gépek esetében a minimálisan elfogadható hézag a csapágyban is figyelembe kell venni (lásd a C. mellékletet).

B.2 Rezgés névleges forgási frekvencián állandósult üzemben

B.2.1 Általános

Az I. kritérium a következőkhöz kapcsolódik:

1. Tengelyelmozdulások korlátozása a csapágyakra ható elfogadható dinamikus terhelések állapotától
2. A radiális hézag elfogadható értékei a csapágyban
3. Elfogadható rezgés továbbítva a tartókra és az alapozásra

Az egyes csapágyakban a maximális tengelyelmozdulást négy zóna határaihoz hasonlítják (lásd a szabvány B.1. ábráját), amelyeket a gépekkel kapcsolatos üzemeltetési tapasztalatok alapján határoznak meg.

B.2.2 Zónahatárok

A gépek széles kategóriáján végzett tengelyrezgés-mérési tapasztalat lehetővé teszi a rezgési állapotzóna-határok meghatározását, amelyeket a következők fejeznek ki: csúcstól csúcsig elmozdulás S(pp) mikrométerben, fordítottan arányos a rotor forgási frekvenciájának n négyzetgyökével ford/perc-ben.

Közelségmérő szondákkal mért tengely relatív rezgés esetén a zónahatárokat a következőképpen fejezzük ki: csúcstól csúcsig elmozdulás S(pp) mikrométerben, amely a futási sebességgel változik:

Ahol n a maximális üzemi sebesség fordulat/perc, és S(pp) benne van μm.

Példa számítás

3000 ford/perc fordulatszámon működő gép esetén:

• √3000 ≈ 54,77
• A/B = 4800 / 54,77 ≈ 87,6 μm
• B/C = 9000 / 54,77 ≈ 164,3 μm
• C/D = 13200 / 54,77 ≈ 241,0 μm

Fontos: A zónahatárokat nem szabad elfogadási kritériumként használni, azokat a szállító és a vevő közötti megállapodásnak kell képeznie. Numerikus határértékek alapján azonban elkerülhető egy nyilvánvalóan rossz állapotú gép használata, valamint a rezgésére vonatkozó túlzottan szigorú követelmények.

Bizonyos esetekben az egyes gépek tervezési jellemzői eltérő – magasabb vagy alacsonyabb – zónahatárok alkalmazását tehetik szükségessé (pl. önbeálló billenőlapos csapágyak esetén), elliptikus csapágyakkal rendelkező gépek esetén pedig eltérő mérési irányokhoz (a maximális és minimális hézag felé) eltérő zónahatárok alkalmazhatók.

Az elfogadható rezgés összefüggésben lehet a csapágyátmérővel, mivel általában a nagyobb átmérőjű csapágyaknak nagyobb a hézaga is. Ennek megfelelően egy tengelylánc különböző csapágyaira eltérő zónahatárértékek állapíthatók meg. Ilyen esetekben a gyártónak jellemzően meg kell magyaráznia a határértékek megváltoztatásának okát, és különösen meg kell erősítenie, hogy az ezen változtatásoknak megfelelően megengedett megnövekedett rezgés nem vezet a gép megbízhatóságának csökkenéséhez.

Ha a méréseket nem a csapágy közvetlen közelében, valamint a gép átmeneti üzemmódokban, például felfutás és lefutás közben (beleértve a kritikus sebességeken való áthaladást is) végzett üzemelés közben végzik, az elfogadható rezgés magasabb lehet.

Csúszócsapágyas függőleges gépek esetében a rezgési határértékek meghatározásakor figyelembe kell venni a rotor súlyával összefüggő stabilizáló erő nélküli, a hézaghatárokon belüli lehetséges tengelyelmozdulásokat.

4. szakasz – Rezgésmérések

4.1 Általános követelmények

A mérési módszereknek és műszereknek meg kell felelniük az ISO 20816-1 szabvány általános követelményeinek, különös tekintettel az ipari gépekre. A következő tényezők nem befolyásolhatják jelentősen a mérőberendezéseket:

• Hőmérséklet-változások — Érzékelő érzékenységének eltolódása
• Elektromágneses mezők — Beleértve a tengelymágnesezési hatásokat
• Akusztikai mezők — Nyomáshullámok zajos környezetben
• Tápellátási variációk — Feszültségingadozások
• Kábelhossz — Egyes közelségérzékelő konstrukciók illesztett kábelhosszt igényelnek
• Kábelkárosodás — Szakaszos csatlakozások vagy árnyékolásszakadások
• Az átalakító orientációja — Érzékenységi tengely beállítása

4.2 Mérési pontok és irányok

Állapotfelügyeleti célból méréseket végeznek a következőn: nem forgó alkatrészek vagy tengelyek, vagy mindkettőt együtt. Ebben a szabványban, hacsak másképp nem jelezzük, a tengelyrezgés a elmozdulás a csapágyhoz képest.

Nem forgó alkatrészek — Csapágyház méretei

A nem forgó alkatrészeken végzett rezgésmérések jellemzik a csapágy, a csapágyház vagy más szerkezeti elem rezgését, amely a tengely rezgéséből származó dinamikus erőket továbbítja a csapágy helyén.

Tipikus mérési konfiguráció: A méréseket a következő módszerrel végzik: két jelátalakító két, egymásra merőleges radiális irányban csapágyfedeleken vagy házakon. Vízszintes gépek esetén az egyik irány jellemzően függőleges. Ha a tengely függőleges vagy ferde, akkor a maximális rezgés rögzítésére szolgáló irányokat kell választani.

Egypontos mérés: Egyetlen jelátalakító használható, ha ismert, hogy az eredmények reprezentatívak lesznek az általános rezgésre nézve. A választott iránynak közel maximális értékeket kell biztosítania.

Tengelyrezgés mérések

A tengelyrezgés (az ISO 20816-1 szabvány szerint) a tengely elmozdulására utal. a csapágyhoz képest. Az előnyben részesített módszer egy érintésmentes közelségérzékelő pár egymásra merőlegesen vannak felszerelve, lehetővé téve a tengely pályájának (pályájának) meghatározását a mérési síkon.

4.3 Műszerek (mérőeszközök)

Az állapotfelügyelethez a mérőrendszernek mérnie kell szélessávú RMS rezgés legalább egy frekvenciatartományban 10 Hz-től 1000 Hz-ig. A 600 ford/percnél nem nagyobb forgási sebességű gépek esetében az alsó frekvenciakorlát nem haladhatja meg a 2 Hz.

Tengelyrezgés mérése: A frekvenciatartomány felső határának meg kell haladnia a tengely maximális forgási frekvenciáját legalább 3,5-szer. A mérőberendezéseknek meg kell felelniük a következő követelményeknek: ISO 10817-1.

Nem forgó alkatrészek mérése esetén: A berendezésnek meg kell felelnie a következő előírásoknak: ISO 2954. A megállapított kritériumtól függően a mért mennyiség lehet elmozdulás, sebesség, vagy mindkettő (lásd ISO 20816-1).

Ha a méréseket a következővel végzik: gyorsulásmérők (ami a gyakorlatban szokásos), a kimeneti jelnek integrált a sebességjel megszerzéséhez. Az elmozdulásjel megszerzéséhez szükséges kettős integráció, de figyelmet kell fordítani a megnövekedett zajinterferencia lehetőségére. A zaj csökkentése érdekében felüláteresztő szűrő vagy más digitális jelfeldolgozási módszer alkalmazható.

Ha a rezgésjelet diagnosztikai célokra is szánják, a mérési tartománynak legalább a következő frekvenciákat kell lefednie: 0,2-szerese az alsó tengelyfordulatszám-korlátnak hogy a maximális rezgési gerjesztési frekvencia 2,5-szerese (jellemzően nem haladja meg a 10 000 Hz-et). További információkért lásd az ISO 13373-1, ISO 13373-2 és ISO 13373-3 szabványokat.

Frekvenciatartomány-követelmények

Mérési paraméterek

A mérési paraméter lehet elmozdulás, sebesség, vagy mindkettő, az értékelési kritériumtól függően (lásd ISO 20816-1).

• Gyorsulásmérő mérések: Ha a mérésekhez gyorsulásmérőket használunk (leggyakoribb), integráljuk a kimeneti jelet a sebesség meghatározásához. A dupla integrálás elmozdulást eredményez, de vigyázzunk a megnövekedett alacsony frekvenciájú zajjal. Alkalmazzunk felüláteresztő szűrést vagy digitális jelfeldolgozást a zaj csökkentése érdekében.
• Tengely rezgés: A felső frekvenciakorlátnak legalább a maximális tengelysebesség 3,5-szerese. A műszereknek meg kell felelniük a következő előírásoknak: ISO 10817-1.
• Nem forgó alkatrészek: A műszereknek meg kell felelniük a következőknek: ISO 2954.

4.4 Folyamatos és időszakos monitorozás

Folyamatos monitorozás: Nagy vagy kritikus fontosságú gépek esetében jellemzően a monitorozott rezgésjelzők folyamatos mérését alkalmazzák, a legfontosabb pontokon állandóan beépített jelátalakítókkal, mind állapotfelügyeleti, mind berendezésvédelmi célokra. Bizonyos esetekben az ehhez használt mérőrendszert integrálják az általános üzemi berendezéskezelő rendszerbe.

Időszakos ellenőrzés: Sok gép esetében a folyamatos felügyelet szükségtelen. A hibák kialakulásáról (kiegyensúlyozatlanság, csapágykopás, hibás beállítás, lazaság) megfelelő információk szerezhetők időszakos mérésekkel. Az ebben a szabványban szereplő numerikus értékek időszakos felügyeletre használhatók, feltéve, hogy a mérési pontok és a műszerek megfelelnek a szabvány követelményeinek.

Tengely rezgés: A műszereket általában állandóra szerelik fel, de a méréseket rendszeres időközönként is el lehet végezni.

Nem forgó alkatrészek: A jelátalakítókat jellemzően csak mérés közben szerelik be. Nehezen hozzáférhető gépek esetén fixen rögzített jelátalakítók használhatók, amelyek jelvezetékei könnyen hozzáférhető helyekre vannak elvezetve.

4.5 Gép üzemmódjai

A rezgésméréseket a rotor és a csapágyak teljesítményének elérése után végzik. egyensúlyi hőmérséklet egy állandósult, meghatározott üzemmódban, amelyet olyan jellemzők határoznak meg, mint:

• Névleges tengelysebesség
• Tápfeszültség
• Áramlási sebesség
• Munkafolyadék nyomása
• Terhelés

Változtatható sebességű vagy változtatható terhelésű gépek: Végezzen méréseket a hosszú távú működésre jellemző összes üzemmódban. Használja a maximális érték a rezgési állapot felméréséhez minden módban kapott érték.

4.6 Háttérrezgés

Ha a mérések során kapott monitorozott paraméter értéke meghaladja az elfogadási kritériumot, és okkal feltételezhető, hogy a gépen magas lehet a háttérrezgés, akkor méréseket kell végezni a... leállított gép külső források által kiváltott rezgések felmérésére.

4.7 Méréstípus kiválasztása

Ez a szabvány lehetővé teszi a mérések elvégzését mind a gépek nem forgó alkatrészein, mind a forgó tengelyein. A két mérési típus közül az előnyösebb választás a gép jellemzőitől és a várható hibatípusoktól függ.

Ha két lehetséges mérési típus közül kell választani, a következőket kell figyelembe venni:

A mérési típus kiválasztásának szempontjai:

• Tengelysebesség: A nem forgó alkatrészek mérése érzékenyebb a nagyfrekvenciás rezgésekre a tengelyméréshez képest.
• Csapágy típusa: A gördülőcsapágyak hézaga nagyon kicsi; a tengely rezgése hatékonyan átterjed a házra. A ház méretei általában elegendőek. A siklócsapágyak hézaga nagyobb és csillapításúak; a tengely rezgése gyakran további diagnosztikai információkat nyújt.
• Géptípus: Azoknál a gépeknél, ahol a csapágyhézag összehasonlítható a tengely rezgési amplitúdójával, tengelymérésekre van szükség az érintkezés elkerülése érdekében. A magasabb rendű felharmonikusokkal (lapátmenet, fogaskerék-kapcsolat, rúdátmenet) rendelkező gépeket nagyfrekvenciás házmérésekkel figyelik.
• Rotor tömeg / talapzat tömegaránya: Azok a gépek, amelyeknél a tengely tömege kicsi a talapzat tömegéhez képest, kevés rezgést adnak át a talapzatnak. A tengelymérés hatékonyabb.
• Rotor rugalmassága: Rugalmas rotorok: a tengely relatív rezgése további információkat nyújt a rotor viselkedéséről.
• Talapzat megfelelősége: A rugalmas talapzatok nagyobb rezgéscsillapítást biztosítanak a nem forgó alkatrészeken.
• Mérési tapasztalat: Ha egy adott mérési típussal kapcsolatban széleskörű tapasztalat áll rendelkezésre hasonló gépeken, akkor továbbra is azt a típust kell használni.

A mérési módszer kiválasztására vonatkozó részletes ajánlásokat az ISO 13373-1 szabvány tartalmazza. A végső döntések meghozatalánál figyelembe kell venni a hozzáférhetőséget, a jelátalakító élettartamát és a telepítési költségeket.

Mérési helyek és irányok

• Mérje meg csapágyházak vagy talapzatok — nem vékony falú burkolatokon vagy rugalmas felületeken
• Használja a címet. két egymásra merőleges radiális irány minden csapágyhelyen
• Vízszintes gépek esetén az egyik irány jellemzően függőleges
• Függőleges vagy ferde gépek esetén válassza ki a maximális rezgés érzékelésének irányát
• Axiális rezgés bekapcsolva axiális csapágyak ugyanazokat a határértékeket használja, mint a radiális rezgés
• Kerülje a következő helyeket: lokális rezonanciák — erősítse meg a közeli pontokon mért értékek összehasonlításával

Üzemeltetési feltételek

• Mérés állandó állapotú működés névleges sebességnél és terhelésnél
• Hagyja, hogy a rotor és a csapágyak elérjék termikus egyensúly
• Változtatható sebességű/terhelésű gépek esetén mérjen minden jellemző üzemi ponton, és használja a maximális értéket.
• Dokumentációs feltételek: sebesség, terhelés, hőmérsékletek, nyomások, áramlási sebességek

6. szakasz – Rezgésállapot-értékelési kritériumok

6.1 Általános

Az ISO 20816-1 szabvány általános leírást ad két kritériumról a különböző géposztályok rezgési állapotának értékelésére. Az egyik kritériumot a következőkre alkalmazzák: abszolút érték a monitorozott rezgésparaméter széles frekvenciasávban; a másikat a változások ebben az értékben (függetlenül attól, hogy a változások növekedések vagy csökkenések).

A gép rezgési állapotát szokásos a nem forgó alkatrészek rezgési sebességének effektív értéke alapján felmérni, ami nagyrészt a megfelelő mérések egyszerűségének köszönhető. Számos gép esetében azonban célszerű a csúcstól csúcsig terjedő relatív tengelyelmozdulásokat is mérni, és ahol ilyen mérési adatok rendelkezésre állnak, azok a gép rezgési állapotának felmérésére is felhasználhatók.

6.2 I. kritérium – Abszolút nagyságrend szerinti értékelés

6.2.1 Általános követelmények

Forgótengely mérésekhez: A rezgési állapotot a szélessávú rezgési elmozdulás csúcstól csúcsig terjedő maximális értékével értékelik. Ezt a monitorozott paramétert két meghatározott merőleges irányban mért elmozdulások alapján határozzák meg.

Nem forgó alkatrészek mérése esetén: A rezgési állapotot a csapágyfelületen vagy annak közvetlen közelében lévő szélessávú rezgési sebesség maximális effektív értéke alapján értékelik.

Ezzel a kritériummal összhangban meghatározzák a monitorozott paraméter azon határértékeit, amelyek a következők szempontjából elfogadhatónak tekinthetők:

• Dinamikus terhelések a csapágyakon
• Radiális hézagok a csapágyakban
• A gép által a tartószerkezetre és az alapozásra továbbított rezgés

Az egyes csapágyakon vagy csapágytalpakon mért monitorozott paraméter maximális értékét összehasonlítják az adott gépcsoportra és tartótípusra vonatkozó határértékkel. Az 1. szakaszban meghatározott gépek rezgésének megfigyelésével szerzett széleskörű tapasztalat lehetővé teszi a rezgési állapotzóna határainak meghatározását, amelyek iránymutatása a legtöbb esetben biztosíthatja a gépek megbízható, hosszú távú működését.

A megállapított rezgési állapotzónák célja a gép rezgésének felmérése egy meghatározott állandósult üzemállapotban, névleges tengelyfordulatszám és névleges terhelés mellett. Az állandósult üzemállapot koncepciója lassú terhelésváltozásokat tesz lehetővé. Az értékelés nem végrehajtva ha az üzemmód eltér a megadottól, vagy tranziens üzemmódok, például felfutás, lefutás vagy rezonanciazónákon való áthaladás során (lásd 6.4).

A rezgési állapotra vonatkozó általános következtetéseket gyakran mind a nem forgó, mind a forgó gépalkatrészek rezgésének mérése alapján vonják le.

Axiális rezgés A siklócsapágyak rezgési állapotát jellemzően nem mérik folyamatos rezgésállapot-felügyelet során. Az ilyen méréseket általában időszakos ellenőrzés során vagy diagnosztikai célokra végzik, mivel az axiális rezgés érzékenyebb lehet bizonyos hibatípusokra. Ez a szabvány csak a következőkre vonatkozóan ad meg értékelési kritériumokat: axiális rezgés axiális csapágyak, ahol korrelál a gép károsodását okozó axiális pulzációkkal.

6.2.2 Rezgési állapotzónák

6.2.2.1 Általános leírás

A gép rezgésének kvalitatív értékeléséhez és a szükséges intézkedések meghozatalához a következő rezgési állapotzónákat határozták meg:

A zóna — Az újonnan üzembe helyezett gépek jellemzően ebbe a zónába tartoznak.

B. zóna — Az ebbe a zónába tartozó gépeket általában időbeli korlátozás nélküli folyamatos üzemre alkalmasnak tekintik.

C. zóna — Az ebbe a zónába tartozó gépeket általában alkalmatlannak tekintik hosszú távú folyamatos üzemre. Az ilyen gépek jellemzően korlátozott ideig működhetnek, amíg megfelelő alkalom nem adódik a javítási munkák elvégzésére.

D. zóna — Az ebben a zónában lévő rezgésszinteket általában elég súlyosnak tekintik ahhoz, hogy gépkárosodást okozzanak.

6.2.2.2 Zónahatárok numerikus értékei

A rezgési állapotzóna határainak megállapított numerikus értékei a következők: nem átvételi kritériumként való használatra szánták, amelyről a gép szállítója és megrendelője közötti megállapodásnak kell lennie. Ezek a határértékek azonban általános útmutatóként használhatók, lehetővé téve a rezgéscsökkentés szükségtelen költségeinek elkerülését és a túlzottan szigorú követelmények megelőzését.

Előfordulhat, hogy a gép tervezési jellemzői vagy az üzemeltetési tapasztalatok más (magasabb vagy alacsonyabb) határértékek meghatározását teszik szükségessé. Ilyen esetekben a gyártó jellemzően indokolja a határértékek megváltoztatását, és különösen megerősíti, hogy az ezen változtatásoknak megfelelően megengedett megnövekedett rezgés nem vezet a gép megbízhatóságának csökkenéséhez.

6.2.2.3 Elfogadási kritériumok

A gép rezgéselfogadási kritériumai a következők: mindig megállapodás tárgya a szállító és a vevő között, amelyet a szállítás előtt vagy a szállítással egyidejűleg dokumentálni kell (az előbbi lehetőség az előnyösebb). Új gép szállítása vagy nagyobb felújítás utáni gép visszaküldése esetén a rezgési állapotzóna határai alapul szolgálhatnak az ilyen kritériumok megállapításához. A numerikus zónahatár-értékeknek azonban nem alapértelmezés szerint elfogadási kritériumként alkalmazandó.

Tipikus ajánlás: Egy új gép monitorozott rezgésparaméterének az A vagy B zónába kell esnie, de nem lépheti túl a zónák közötti határt több mint 1,25-szor. Ez az ajánlás figyelmen kívül hagyható az elfogadási kritériumok megállapításakor, ha ennek alapja a gép tervezési jellemzői vagy a hasonló géptípusokkal szerzett üzemeltetési tapasztalatok.

Az átvételi vizsgálatot szigorúan meghatározott gépüzemeltetési feltételek (kapacitás, fordulatszám, áramlási sebesség, hőmérséklet, nyomás stb.) mellett, meghatározott időintervallumon belül végzik. Ha a gép valamelyik fő szerelvény cseréje vagy karbantartás után érkezett, az átvételi kritériumok megállapításakor figyelembe veszik a gép gyártásból való eltávolítása előtt elvégzett munka típusát és a monitorozott paraméterek értékeit.

6.3 II. kritérium – Nagyságrend szerinti változás szerinti értékelés

Ez a kritérium a monitorozott szélessávú rezgésparaméter állandósult állapotú gépműködés közbeni aktuális értékének (a működési jellemzőkben kisebb eltéréseket engedélyezve) egy korábban megállapított értékkel való összehasonlításán alapul. alapérték (referenciaérték).

A jelentős változások megfelelő intézkedéseket igényelhetnek még akkor is, ha a B/C zóna határát még nem érték el.. Ezek a változások fokozatosan alakulhatnak ki, vagy hirtelen jellegűek lehetnek, kezdődő károsodás vagy a gépek működésében fellépő egyéb zavarok következményeiként.

Az összehasonlított rezgési paramétert a következőképpen kell meghatározni: ugyanaz a jelátalakító pozíció és irány ugyanarra a gép üzemmódra. Jelentős változások észlelésekor azok lehetséges okait kivizsgálják a veszélyes helyzetek megelőzése céljából.

6.4 A rezgési állapot felmérése átmeneti módokban

Az A és B mellékletben megadott rezgési állapotzóna-határok a következő rezgésekre vonatkoznak: állandó állapotú gépműködés. Az átmeneti üzemmódokat jellemzően nagyobb rezgéssel kísérheti. Erre példa a gép rezgése egy rugalmas tartón felfutás vagy lefutás közben, amikor a rezgésnövekedés a rotor kritikus sebességein való áthaladással jár. Ezenkívül rezgésnövekedés figyelhető meg az illeszkedő forgó alkatrészek vagy a rotorív eltolódása miatt a melegítés során.

A gép rezgési állapotának elemzésekor figyelmet kell fordítani arra, hogy a rezgés hogyan reagál az üzemmód és a külső üzemi feltételek változásaira. Bár ez a szabvány nem foglalkozik a rezgésértékeléssel tranziens gépi üzemmódokban, általános iránymutatásként elfogadható, hogy a rezgés elfogadható, ha korlátozott időtartamú tranziens üzemmódok alatt nem haladja meg a a C zóna felső határa.

II. kritérium – Változás az alapállapothoz képest

Még ha a rezgés a B zónában is marad, a jelentős változás az alapvonalhoz képest kialakulóban lévő problémákra utal:

6.5 A rezgési szintek korlátozása állandósult üzemben

6.5.1 Általános

Általános szabály, hogy a hosszú távú üzemeltetésre szánt gépek esetében határértékeket határoznak meg rezgési szintek esetén, amelyek túllépése állandó üzemállapotban a gép ilyen típusú figyelmeztető jelek megjelenéséhez vezet. FIGYELMEZTETÉS vagy UTAZÁS.

FIGYELMEZTETÉS — értesítés, amely felhívja a figyelmet arra, hogy a figyelt rezgésparaméter értéke vagy annak változása elérte azt a szintet, amely után korrekciós intézkedésekre lehet szükség. Általános szabály, hogy FIGYELMEZTETÉS értesítés megjelenésekor a gép egy ideig üzemeltethető, amíg kivizsgálják a rezgésváltozás okait, és meghatározzák a szükséges korrekciós intézkedéseket.

UTAZÁS — értesítés, amely azt jelzi, hogy a rezgési paraméter elérte azt a szintet, amelyen a gép további működtetése a károsodásához vezethet. Amikor eléri a TRIP szintet, azonnal intézkedéseket kell tenni a rezgés csökkentése vagy a gép leállítása érdekében.

A gép dinamikus terheléseinek és tartómerevségének különbségei miatt a különböző mérési pontokhoz és irányokhoz eltérő rezgési határértékek állapíthatók meg.

6.5.2 FIGYELMEZTETÉSI szint beállítása

A FIGYELMEZTETÉS szintje gépenként jelentősen változhat (akár emelkedhet, akár csökkenhet). Ezt a szintet jellemzően egy bizonyos értékhez viszonyítva határozzák meg. alapszint minden egyes géppéldányra vonatkozóan, egy megadott pontra és megadott mérési irányra vonatkozóan, üzemeltetési tapasztalatok alapján kapott érték.

Javasolt a FIGYELMEZTETÉS szintet úgy beállítani, hogy az meghaladja az alapértéket A B zóna felső határértékének 25%-je. Ha az alapérték alacsony, a FIGYELMEZTETÉS szint a C zóna alatt lehet.

Ha az alapérték nincs meghatározva (pl. egy új gép esetében), a FIGYELMEZTETÉS szintet vagy hasonló gépekkel szerzett üzemeltetési tapasztalatok alapján, vagy a monitorozott rezgésparaméter elfogadott elfogadható értékeihez viszonyítva határozzák meg. Egy idő után, a gép rezgésének megfigyelései alapján, alapértéket állapítanak meg, és a FIGYELMEZTETÉS szintet ennek megfelelően módosítják.

A FIGYELMEZTETÉS szint általában úgy van beállítva, hogy nem haladja meg a B zóna felső határát több mint 1,25-szeresével.

Ha az alapértékben változás történik (pl. gépjavítás után), a FIGYELMEZTETÉS szintet is ennek megfelelően kell módosítani.

6.5.3 Kioldási szint beállítása

A TRIP szint általában a gép mechanikai integritásának megőrzésével kapcsolatos, amelyet viszont a tervezési jellemzői és az abnormális dinamikus erőhatásokkal szembeni ellenállási képessége határoz meg. Ezért a TRIP szint jellemzően ugyanaz a hasonló kialakítású gépeknél és van nem kapcsolódik az alapvonalhoz.

A gépek kialakításának sokfélesége miatt nem lehet univerzális útmutatást adni a TRIP szint beállításához. A TRIP szintet jellemzően a következőképpen állítják be: a C vagy D zónán belül, de legfeljebb 25%-vel magasabb, mint a zónák közötti határ.

6.6 További eljárások és kritériumok

Van nincs egyszerű módszer a kiszámítására A csapágyalap rezgése tengelyrezgésből (vagy fordítva, tengelyrezgés talapzat rezgésből). Az abszolút és a relatív tengelyrezgés közötti különbség a csapágyalap rezgéséhez kapcsolódik, de általában nem egyenlő azzal.

Gyakorlati vonatkozás: Ha a ház rezgése a B zónát (elfogadható), de a tengely rezgése a C zónát (korlátozott) jelzi, akkor a gépet C zónába kell sorolni, és meg kell tervezni a javító intézkedéseket. Mindig a legrosszabb esetet kell figyelembe venni, ha kettős mérési eredmények állnak rendelkezésre.

6.7 Az információk vektoros ábrázolásán alapuló értékelés

A rezgés egy adott frekvenciakomponensének amplitúdójában bekövetkező változás, még ha jelentős is, nem feltétlenül kíséri a szélessávú rezgésjel jelentős változása miatt. Például a rotorban kialakuló repedés jelentős felharmonikusok megjelenését okozhatja a forgási frekvenciában, de ezek amplitúdója kicsi maradhat a működési sebességű alkatrészhez képest. Ez nem teszi lehetővé a repedésfejlődés hatásainak megbízható nyomon követését kizárólag a szélessávú rezgés változásai alapján.

Az egyes rezgési komponensek amplitúdójának változásainak monitorozása a későbbi diagnosztikai eljárásokhoz szükséges adatok kinyeréséhez a következők használatát igényli: speciális mérő- és elemzőberendezések, általában összetettebb és alkalmazásához speciális képesítés szükséges (lásd ISO 18436-2).

Az ebben a szabványban meghatározott módszerek a következők: a szélessávú rezgés mérésére korlátozódik az egyes frekvenciakomponensek amplitúdóinak és fázisainak értékelése nélkül. A legtöbb esetben ez elegendő a gép átvételi vizsgálatához és állapotfelügyeletéhez a telepítési helyszínen.

Azonban a hosszú távú állapotfelügyeleti és diagnosztikai programokban való felhasználás vektorinformáció A frekvenciakomponensekről (különösen a futási sebességnél és annak második harmonikusánál) szóló elemzés lehetővé teszi a gép dinamikus viselkedésében bekövetkező változások értékelését, amelyek csak a szélessávú rezgés monitorozásával megkülönböztethetetlenek. Az egyes frekvenciakomponensek és fázisaik közötti kapcsolatok elemzése egyre nagyobb alkalmazást nyer az állapotfelügyeleti és diagnosztikai rendszerekben.

Megjegyzés: Ez a szabvány nem ad meg a rezgési állapotértékelési kritériumokat a vektorkomponensek változása alapján. Erről a kérdésről részletesebb információ található az ISO 13373-1, ISO 13373-2 és ISO 13373-3 szabványokban (lásd még az ISO 20816-1 szabványt).

8. Tranziens működés

Felfutás, lefutás vagy a névleges fordulatszám feletti működés során nagyobb rezgés várható, különösen a kritikus fordulatszámokon való áthaladáskor.

9. Háttérrezgés

Ha a mért rezgés meghaladja az elfogadási határértékeket, és gyanú merül fel a háttérrezgés jelenlétére, a mérést álló gépen kell végezni. Korrekcióra van szükség, ha a háttérrezgés meghaladja a következők valamelyikét:

• 25% a mért érték működés közben, VAGY
• A B/C határ 25%-je az adott géposztály esetében

C. melléklet (tájékoztató jellegű) – Zónahatárok és irányszögek

Gépekhez, amelyekkel siklócsapágyak (folyadékfilmes csapágyak), A biztonságos üzemeltetés alapvető feltétele, hogy az olajéken fellépő tengelyelmozdulások ne érintkezzenek a csapágycsészével. Ezért a B. mellékletben megadott relatív tengelyelmozdulások zónahatárait össze kell hangolni ezzel a követelménnyel.

Különösen a kis hézagú csapágyak esetében szükséges lehet csökkentse a zóna határértékeit. A csökkenés mértéke a csapágytípustól és a mérési irány, valamint a minimális hézag iránya közötti szögtől függ.

Példa: Nagy gőzturbina (3000 fordulat/perc, siklócsapágy)

• Számított B/C (B. melléklet): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• Tényleges csapágyátmérő-hézag: 150 μm
• Mivel 164 > 150, használjon szabadtávolság-alapú határértékeket:
• A/B = 0,4 × 150 = 60 μm
• B/C = 0,6 × 150 = 90 μm
• C/D = 0,7 × 150 = 105 μm

Alkalmazási megjegyzés: Ezek a beállított értékek a tengelyrezgés mérésekor érvényesek. a csapágyban vagy annak közelében. Más, nagyobb radiális hézagú tengelyhelyeken a B. mellékletben szereplő standard képletek érvényesek.

D. melléklet (tájékoztató jellegű) – Az állandó sebesség kritériumának alkalmazhatósága kis sebességű gépekre

Ez a melléklet indokolja, hogy miért nem kívánatos a sebességmérésen alapuló kritériumok alkalmazása az alacsony frekvenciájú rezgésű (120 ford/perc alatti) gépek esetében. Alacsony sebességű gépek esetében a következő kritériumok alkalmazandók: elmozdulásmérés megfelelő mérőberendezések használata célszerűbb lehet. Ezeket a kritériumokat azonban ez a szabvány nem veszi figyelembe.

A sebességkritérium történelmi alapjai

A vibráció használatára vonatkozó javaslat sebesség A rezgési állapot leírásának alapjául szolgáló, nem forgó gépalkatrészeken mért rezgési viszonyokat számos vizsgálati eredmény általánosításán alapulva fogalmazták meg (lásd például Rathbone TC úttörő munkáját, 1939), bizonyos fizikai szempontok figyelembevételével.

Ezzel összefüggésben hosszú éveken át úgy vélték, hogy a gépek állapotuk és a rájuk ható rezgéshatások szempontjából egyenértékűek, ha a 10–1000 Hz frekvenciatartományban az RMS sebességmérési eredmények megegyeznek. Ennek a megközelítésnek az az előnye, hogy ugyanazokat a rezgési állapotkritériumokat lehetett használni, függetlenül a rezgés frekvenciaösszetételétől vagy a gép forgási frekvenciájától.

Ezzel szemben az elmozdulás vagy a gyorsulás használata a rezgési állapotértékelés alapjául frekvenciafüggő kritériumok kidolgozásának szükségességéhez vezetne, mivel az elmozdulás/sebesség arány fordítottan arányos a rezgési frekvenciával, a gyorsulás/sebesség arány pedig egyenesen arányos azzal.

A sebességállandó paradigma

A rezgés használata sebesség mivel az elsődleges paraméter kiterjedt tesztelésen és azon a megfigyelésen alapul, hogy a gépek állapotukat tekintve "egyenértékűek", ha azonos effektív sebességet mutatnak a 10–1000 Hz tartományban, a frekvenciatartalomtól függetlenül.

Előny: Egyszerűség. Egyetlen sebességkorlát-készlet érvényes széles sebességtartományban, frekvenciafüggő korrekciók nélkül.

Alacsony frekvenciájú problémák: Az elmozdulás és a sebesség aránya fordítottan arányos a frekvenciával:

Nagyon alacsony frekvenciákon (< 10 Hz), az állandó sebesség (pl. 4,5 mm/s) elfogadása túlságosan nagy elmozdulás, amelyek igénybe vehetik a csatlakoztatott alkatrészeket (csövek, csatlakozók), vagy súlyos szerkezeti problémákra utalhatnak.

Grafikus ábra (a D. mellékletből)

Vegyük figyelembe, hogy a mozgási sebesség 4,5 mm/s állandó, különböző futási sebességek mellett:

Megfigyelés: A sebesség csökkenésével az elmozdulás drámaian megnő. Egy 358 μm-es elmozdulás 120 fordulat/percnél túlterhelheti a tengelykapcsolókat, vagy olajfilm-szakadást okozhat a siklócsapágyakban, még akkor is, ha a sebesség "elfogadható"."

A D.1. ábra egy egyszerű matematikai összefüggést mutat be az állandó sebesség és a változó elmozdulás között különböző forgási frekvenciákon. Ugyanakkor azt is mutatja, hogy az állandó sebesség kritériumának alkalmazása hogyan vezethet a csapágyalap elmozdulásának növekedéséhez a csökkenő forgási frekvenciával. Bár a csapágyra ható dinamikus erők az elfogadható határokon belül maradnak, a csapágyház jelentős elmozdulásai negatív hatással lehetnek a csatlakoztatott gépelemekre, például az olajvezetékekre.

Balanset-1A konfiguráció alacsony sebességű gépekhez

≤600 ford/perc átmérőjű mérőgépek esetén:

• Frekvenciatartomány alsó határának beállítása erre: 2 Hz (nem 10 Hz)
• Mindkettő megjelenítése Sebesség (mm/s) és Elmozdulás (μm) mérőszámok
• Hasonlítsa össze mindkét paramétert a szabványában/eljárásában szereplő küszöbértékekkel (írja be őket a kalkulátorba)
• Ha csak a sebességet mérik és halad át, de az elmozdulás ismeretlen, akkor az értékelés a következő: befejezetlen
• Győződjön meg arról, hogy a jelátalakító lineáris választ ad 2 Hz-ig (ellenőrizze a kalibrációs tanúsítványt)

12. Tranziens működés: Felfutás, lelassulás és túlpörgés

Az A és B mellékletben szereplő övezethatárok a következőkre vonatkoznak: állandó állapotú működés névleges fordulatszámon és terhelésen. Tranziens körülmények között (indítás, leállítás, fordulatszám-változások) nagyobb rezgés várható, különösen a ... kritikus sebességek (rezonanciák).

1. táblázat – Ajánlott határértékek tranziensek alatt

Megjegyzés <20% sebességhez: Nagyon alacsony sebességeknél a sebességkritériumok esetleg nem érvényesek (lásd a D. mellékletet). Az elmozdulás kritikussá válik.

Gyakorlati értelmezés

• Egy gép gyorsítás/lassítás közben rövid időre túllépheti az állandósult állapot határértékeit.
• A tengely rezgése elérheti a C/D határ 1,5-szeresét (legfeljebb 90% sebességig), hogy áthaladhasson a kritikus sebességeken.
• Ha a rezgés az üzemi sebesség elérése után is magas marad, az arra utal, hogy állandó hiba, nem átmeneti rezonancia

Balanset-1A leromlott állapotú elemzés

A Balanset-1A tartalmaz egy "RunDown" diagram funkciót (kísérleti), amely rögzíti a rezgés amplitúdóját a fordulatszám függvényében kigurulás közben:

• A kritikus sebességeket azonosítja: Az amplitúdó éles csúcsai rezonanciákat jeleznek
• Gyors áthaladást igazol: A keskeny csúcsok megerősítik, hogy a gép gyorsan áthalad (jó)
• Sebességfüggő hibákat észlel: A sebességgel folyamatosan növekvő amplitúdó aerodinamikai vagy folyamatbeli problémákra utal

Ezek az adatok felbecsülhetetlen értékűek az átmeneti tüskék (az 1. táblázat szerint elfogadható) és az állandósult állapotú túlzott rezgés (elfogadhatatlan) megkülönböztetésében.

13. Gyakorlati munkafolyamat az ISO 20816-3 szabványnak való megfeleléshez

14. Haladó téma: Befolyásolási együttható kiegyensúlyozásának elmélete

Amikor egy gépnél kiegyensúlyozatlanságot diagnosztizálnak (magas 1× rezgés, stabil fázis), a Balanset-1A a következőt használja: Befolyásolási együttható módszer a pontos korrekciós súlyok kiszámításához.

Matematikai alapismeretek

A rotor rezgési válaszát a következőképpen modellezik: lineáris rendszer ahol a tömeg hozzáadása megváltoztatja a rezgésvektort:

Hárommenetes kiegyensúlyozási eljárás (egy sík)

1. Kezdeti futtatás (0. futtatás):
   • Rezgés mérése: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
   • Vektor: V₀ = 6,2∠45°
2. Próba súlyozás (1. menet):
   • Próbatömeg hozzáadása: M_{próbaperiódus} = 20 g θ szögnél_{próbaperiódus} = 0°
   • Rezgés mérése: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
   • Vektor: V₁ = 4,1∠110°
3. Számítsa ki a befolyásolási együtthatót:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (vektor kivonás)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • Az α megmutatja, hogy "mennyivel változik a rezgés a hozzáadott tömeg grammonkénti változásával"."
4. Korrekció kiszámítása:
   • M_corr = −V₀ / α
   • Eredmény: M_corr = 28,5 g θ szögnél_corr = 215°
5. Alkalmazzon korrekciót és ellenőrizze:
   • Próbasúly eltávolítása
   • Adjunk hozzá 28,5 g-ot 215°-on (a rotoron lévő referenciajeltől mérve).
   • Végső rezgés mérése: A_végső = 1,1 mm/s (cél: <1,4 mm/s az A zónában)

Miért működik ez?

A kiegyensúlyozatlanság centrifugális erőt hoz létre F = m × e × ω², ahol m a kiegyensúlyozatlan tömeg, e az excentricitása, ω pedig a szögsebesség. Ez az erő rezgést generál. Egy pontosan kiszámított tömeg adott szögben történő hozzáadásával létrehozunk egy egyenlő és ellentétes centrifugális erő, amely semlegesíti az eredeti kiegyensúlyozatlanságot. A Balanset-1A szoftver automatikusan elvégzi a komplex vektormatematikai műveleteket, végigvezetve a technikust a folyamaton.

11. Fizika és képletek referencia

Jelfeldolgozás alapjai

Az elmozdulás, a sebesség és a gyorsulás közötti kapcsolat

Mert szinuszos rezgés Az f frekvencián (Hz) az elmozdulás (d), a sebesség (v) és a gyorsulás (a) közötti összefüggéseket a következő kalkulus szabályozza:

Főbb információk: A sebesség arányos a frekvencia × elmozdulás arányával. A gyorsulás arányos a frekvencia² × elmozdulás arányával. Ezért:

• At alacsony frekvenciák (< 10 Hz), az elmozdulás a kritikus paraméter
• At középfrekvenciák (10–1000 Hz), a sebesség jól korrelál az energiával és frekvenciafüggetlen
• At magas frekvenciák (> 1000 Hz), a gyorsulás dominánssá válik

RMS vs. csúcsértékek

A Négyzetes középérték (RMS) Az érték a jel effektív energiáját jelenti. Tiszta szinuszhullám esetén:

Miért pont az RMS? Az RMS közvetlenül korrelál a hatalom és fáradtság stressz a gépalkatrészekre ható rezgésjel. V_RMS = 4,5 mm/s sebességgel azonos mechanikai energiát szolgáltat a hullámforma összetettségétől függetlenül.

Szélessávú RMS számítás

Több frekvenciakomponenst tartalmazó komplex jel esetén (mint a valódi gépekben):

Ahol minden V_RMS,i az RMS amplitúdót jelöli egy adott frekvencián (1×, 2×, 3× stb.). Ez a rezgésanalizátorok által megjelenített "teljes" érték, amelyet az ISO 20816-3 zónaértékeléshez használnak.

Balanset-1A jelfeldolgozó architektúra

Gyakorlati példa: Diagnosztikai áttekintés

Forgatókönyv: Egy 75 kW-os centrifugálszivattyú, amely 1480 ford/perc fordulatszámon (24,67 Hz) működik merev beton alapon.

1. lépés: Osztályozás

• Teljesítmény: 75 kW → 2. csoport (15–300 kW)
• Alapozás: Merev (ütésvizsgálattal igazolva)
• Határozza meg az A/B, B/C és C/D küszöbértékeket a standard szövegből/specifikációból, és írja be azokat a kalkulátorba.

2. lépés: Mérés Balanset-1A készülékkel

• Szereljen gyorsulásmérőket a szivattyú csapágyházaira (külső és belső)
• Lépjen be a "Vibrométer" módba (F5)
• Beállított frekvenciatartomány: 10–1000 Hz
• Rögzítse az össz-RMS sebességet: 6,2 mm/s

3. lépés: Zónafelmérés

Hasonlítsa össze a mért értéket (pl. 6,2 mm/s RMS) a megadott küszöbértékekkel: C/D felett → D ZÓNA; B/C és C/D között → C ZÓNA, stb.

4. lépés: Spektrális diagnózis

Váltson FFT módba. A spektrum a következőket mutatja:

• 1× komponens (24,67 Hz): 5,8 mm/s — Domináns
• 2× komponens (49,34 Hz): 1,2 mm/s — Kisebb
• Egyéb frekvenciák: Elhanyagolható

Diagnózis: Nagy, 1×-es rezgés stabil fázissal → Kiegyensúlyozatlanság

5. lépés: Kiegyensúlyozás a Balanset-1A segítségével

Lépjen be az "Egysíkú kiegyensúlyozás" módba:

• Kezdeti futtatás: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
• Próbasúly: Adjunk hozzá 20 grammot 0°-ban (tetszőleges szögben)
• Próbaüzem: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
• A szoftver kiszámítja: Korrekciós tömeg = 28,5 gramm, 215°-os szögnél
• Alkalmazott korrekció: Távolítsa el a próbasúlyt, adjon hozzá 28,5 g-ot 215°C-on
• Ellenőrzési futtatás: A_végső = 1,1 mm/s

6. lépés: Megfelelőség-ellenőrzés

1,1 mm/s < 1,4 mm/s (A/B határ) → A ZÓNA — Kiváló állapot!

A szivattyú mostantól megfelel az ISO 20816-3 szabványnak a korlátozás nélküli hosszú távú üzem érdekében. Készítsen jelentést, amely dokumentálja a mérés előtti (6,2 mm/s, D zóna) és utáni (1,1 mm/s, A zóna) állapotokat spektrumdiagramokkal.

Miért a sebesség az elsődleges kritérium

A rezgési sebesség jól korrelál a rezgés erősségével széles frekvenciatartományban, mivel:

• A sebesség összefügg energia átterjed az alapra és a környezetre
• A sebesség viszonylag frekvenciától független tipikus ipari berendezésekhez
• Nagyon alacsony frekvenciákon (<10 Hz) az elmozdulás korlátozó tényezővé válik.
• Nagyon magas frekvenciákon (>1000 Hz) a gyorsulás fontossá válik (különösen a csapágydiagnosztika során).

Statikus elhajlás és természetes frekvencia

Annak megállapításához, hogy egy alap merev vagy rugalmas-e:

Kritikus sebességbecslés

Egy egyszerű rotor első kritikus sebessége:

15. Gyakori hibák és buktatók az ISO 20816-3 alkalmazásában

16. Integráció a szélesebb körű állapotfelügyeleti stratégiával

Az ISO 20816-3 rezgési határértékei szükséges, de nem elégséges a gépek teljes körű állapotfelügyeletéhez. Integrálja a rezgési adatokat a következőkkel:

• Olajelemzés: Kopási részecskék, viszkozitáscsökkenés, szennyeződés
• Termográfia: Csapágyhőmérsékletek, motortekercselési forró pontok, beállítási hibák okozta felmelegedés
• Ultrahang: Csapágykenési hibák, elektromos ívképződés korai felismerése
• Motoráram-leíróadat-elemzés (MCSA): Rotorrúd-hibák, excentricitás, terhelésváltozások
• Folyamatparaméterek: Áramlási sebesség, nyomás, energiafogyasztás – a rezgéscsúcsok összefüggésbe hozása a folyamatzavarokkal

A Balanset-1A biztosítja a rezgésoszlop ennek a stratégiának a része. Használja archiválási és trendkezelési funkcióit egy korábbi adatbázis létrehozásához. Keresztreferenciákat hozhat létre a rezgési eseményekkel a karbantartási feljegyzésekkel, az olajmintavételi dátumokkal és az üzemeltetési naplókkal.

17. Szabályozási és szerződéses szempontok

Átvételi tesztelés (új gépek)

Fontos: A zónahatárok jellemzően iránymutatásul szolgálnak az állapotértékeléshez, míg elfogadási kritériumok Egy új gépre vonatkozó feltételeket szerződés/specifikáció határoz meg, és azokat a beszállító és a vevő egyezteti.

Balanset-1A szerepe: A gyári átvételi tesztek (FAT) vagy a helyszíni átvételi tesztek (SAT) során a Balanset-1A ellenőrzi a szállító által megadott rezgésszinteket. Dokumentált jelentéseket készít, amelyek igazolják a szerződéses határértékek betartását.

Biztosítás és felelősségbiztosítás

Egyes joghatóságokban a gépek kezelése D. zóna katasztrofális meghibásodás esetén érvénytelenítheti a biztosítási fedezetet. A dokumentált ISO 20816-3 szabvány szerinti értékelések a gépek karbantartásával kapcsolatos kellő gondosságot bizonyítják.

18. Jövőbeli fejlesztések: ISO 20816 sorozat bővítése

Az ISO 20816 szabványsorozat folyamatosan fejlődik. A közelgő részek és módosítások a következők:

• ISO 20816-6: Dugattyús gépek (az ISO 10816-6 szabvány helyett)
• ISO 20816-7: Rotodinamikus szivattyúk (az ISO 10816-7 szabványt helyettesítik)
• ISO 20816-8: Dugattyús kompresszorrendszerek (új)
• ISO 20816-21: Szélturbinák (az ISO 10816-21 szabvány helyébe lép)

Ezek a szabványok hasonló zónahatár-filozófiákat fognak alkalmazni, de gépspecifikus kiigazításokkal. A Balanset-1A rugalmas konfigurációjával és széles frekvencia-/amplitúdótartományával kompatibilis marad a szabványok közzétételekor is.

19. Esettanulmányok

1. esettanulmány: Kettős méréssel elkerült téves diagnózis

Gép: 5 MW gőzturbina, 3000 fordulat/perc, siklócsapágyakkal

Helyzet: Csapágyház rezgése = 3,0 mm/s (B zóna, elfogadható). A kezelők azonban szokatlan zajról számoltak be.

Vizsgálat: Balanset-1A csatlakoztatva a meglévő közelségérzékelőkhöz. Tengelyrezgés = 180 μm pp. Számított B/C határérték (B melléklet) = 164 μm. Tengely befelé C. zóna!

Kiváltó ok: Az olajfilm instabilitása (olajörvénylés). A ház rezgése alacsony volt a tengelymozgást csillapító erős talapzattömeg miatt. Ha csak a ház mérésére hagyatkozunk, ezt a veszélyes állapotot nem észlelhetjük.

Akció: Módosított csapágyolaj-ellátási nyomás, csökkentett hézag alátétezéssel. A tengely rezgése 90 μm-re csökkentve (A zóna).

2. esettanulmány: A kiegyensúlyozás megmenti a kritikus fontosságú ventilátort

Gép: 200 kW-os indukciós huzatú ventilátor, 980 ford/perc, rugalmas tengelykapcsoló

Kezdeti feltétel: Rezgés = 7,8 mm/s (D zóna). A gyár vészleállítást és csapágycserét fontolgat ($50,000, 3 napos leállás).

Balanset-1A diagnózis: Az FFT 1× = 7,5 mm/s, 2× = 0,8 mm/s értéket mutat. Fázisstabil. Kiegyensúlyozatlanság, nem csapágyazott.

Mezőkiegyenlítés: A kétsíkú kiegyensúlyozást a helyszínen végezték 4 óra alatt. Végső rezgés = 1,6 mm/s (A zóna).

Eredmény: Leállás elkerülése, $50,000 megtakarított érték. Kiváltó ok: a pengék elülső éleinek kopása a csiszolóportól. Kiegyensúlyozással korrigálva; a következő tervezett leálláskor a pengék felújítása esedékes.

20. Következtetés és bevált gyakorlatok

Az átmenet a ISO 20816-3:2022 szabvány a rezgéselemzés fejlődését jelenti, ami fizika alapú, kettős perspektívából történő megközelítést igényel a gépek állapotának vizsgálatához. Főbb tanulságok:

A Balanset-1A rendszer szoros összhangban van az ISO 20816-3 szabvány követelményeivel. Műszaki specifikációi – frekvenciatartomány, pontosság, érzékelő rugalmassága és szoftveres munkafolyamat – lehetővé teszik a karbantartó csapatok számára, hogy ne csak a nem megfelelőséget diagnosztizálják, hanem precíziós kiegyensúlyozás révén aktívan korrigálják is azt. A diagnosztikai spektrumelemzés és a korrekciós kiegyensúlyozási képesség kombinálásával a Balanset-1A felhatalmazza a megbízhatósági mérnököket az A/B zónán belüli ipari eszközök karbantartására, biztosítva a hosszú élettartamot, a biztonságot és a zavartalan termelést.

Referencia szabványok és bibliográfia

Normatív hivatkozások (ISO 20816-3 2. szakasz)

Kapcsolódó szabványok az ISO 20816 sorozatban

Kiegészítő szabványok

Történelmi kontextus (felülírt szabványok)

Az ISO 20816-3:2022 szabvány a következő szabványokat váltja fel:

• ISO 10816-3:2009 szabvány – Gépi rezgések értékelése nem forgó alkatrészeken végzett mérésekkel – 3. rész: 15 kW-nál nagyobb névleges teljesítményű és 120 ford/perc és 15 000 ford/perc közötti névleges fordulatszámú ipari gépek
• ISO 7919-3:2009 szabvány – Mechanikai rezgés – Gépi rezgések értékelése forgó tengelyeken végzett mérésekkel – 3. rész: Kapcsolt ipari gépek

A házrezgés (10816) és a tengelyrezgés (7919) egységes szabványba integrálása kiküszöböli a korábbi kétértelműségeket, és egy koherens értékelési keretet biztosít.

DA melléklet (tájékoztató jellegű) – A hivatkozott nemzetközi szabványok megfeleltetése a nemzeti és államközi szabványoknak

E szabvány alkalmazásakor ajánlott a hivatkozott nemzetközi szabványok helyett a megfelelő nemzeti és államközi szabványokat használni. Az alábbi táblázat a 2. szakaszban hivatkozott ISO-szabványok és azok nemzeti megfelelői közötti kapcsolatot mutatja.

Megjegyzés: Ebben a táblázatban a megfelelési fok következő hagyományos megnevezését használjuk:

• IDT — Azonos szabványok

A nemzeti szabványok eltérő megjelenési dátummal rendelkezhetnek, de technikailag egyenértékűek maradnak a hivatkozott ISO szabványokkal. A legfrissebb követelményekért mindig a nemzeti szabványok legújabb kiadásait kell figyelembe venni.

Bibliográfia

Az ISO 20816-3 szabvány tájékoztatási céllal a következő dokumentumokra hivatkozik:

Történeti megjegyzés: A [16] hivatkozás (Rathbone, 1939) az úttörő munkát képviseli, amely megalapozta a sebesség elsődleges rezgési kritériumként való alkalmazását.