Strumento di ingegneria gratuito #020
Limiti di vibrazione — Turbine a vapore e generatori >40 MW
Valuta la gravità delle vibrazioni per turbine a vapore e generatori secondo la norma ISO 20816-2. Supporta le misurazioni della velocità dell'alloggiamento dei cuscinetti e dello spostamento relativo dell'albero.
Risultati
| Zona | Confine | Descrizione |
|---|
Ambito di applicazione ISO 20816-2
La norma ISO 20816-2 specifica i criteri di valutazione delle vibrazioni per turbine a vapore e generatori con potenza superiore a 40 MW, operanti a velocità comprese tra 1500 e 3600 giri/min (generazione di energia a 50/60 Hz). Copre sia le vibrazioni dell'alloggiamento dei cuscinetti sia quelle relative all'albero.
Vibrazione dell'alloggiamento del cuscinetto
La velocità di vibrazione a banda larga viene misurata sul supporto del cuscinetto (pedana) in mm/s RMS, tipicamente nella banda di frequenza 10–1000 Hz. I valori limite di seguito corrispondono alla colonna della tabella pubblicata per velocità dell'albero di 1500 r/min e 1800 r/min; per macchine a 3000–3600 r/min i limiti pubblicati sono più elevati (A/B 3,8, B/C 7,5, C/D 11,8 mm/s RMS), pertanto questa singola tabella semplificata è conservativa per le macchine a 2 poli.
| Confine della zona | Velocità (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Spostamento relativo dell'albero
Le vibrazioni dell'albero vengono misurate con sonde di prossimità, espresse come spostamento picco-picco in μm. Questi valori sono semplificati per applicazioni generali.
| Confine della zona | Spostamento (μm p-p) |
|---|---|
| A/B | 50 |
| B/C | 100 |
| C/D | 165 |
ℹ️ Nota: I limiti di spostamento dell'albero possono variare in base alla velocità di esercizio. I valori sopra indicati sono semplificati per un utilizzo generale. Per i limiti esatti in base alla velocità, consultare la norma ISO 20816-2 completa.
⚠️ Importante: È necessario monitorare sia le vibrazioni dell'alloggiamento del cuscinetto che quelle dell'albero. Una macchina potrebbe presentare basse vibrazioni dell'alloggiamento del cuscinetto ma elevate vibrazioni dell'albero, o viceversa. La peggiore delle due valutazioni determina la valutazione complessiva.
La norma ISO 20816-2 si applica alle turbine a vapore e ai generatori con potenza superiore a 40 MW, operanti a velocità comprese tra 1500 e 3600 RPM (per la generazione elettrica a 50/60 Hz). Ciò include:
- Grandi gruppi turbina-generatore per centrali elettriche
- Turbine a vapore industriali che azionano generatori
- Turbine a vapore per impianti a ciclo combinato
- Gruppi turbina-generatore per centrali nucleari
La vibrazione del supporto cuscinetto viene misurata con sensori montati sul piedistallo del cuscinetto, espressa in mm/s RMS. Riflette la vibrazione trasmessa attraverso il cuscinetto alla struttura di supporto.
La vibrazione relativa dell'albero viene misurata con sonde di prossimità all'interno del cuscinetto, espressa in μm picco-picco. Misura l'orbita effettiva dell'albero rispetto al gioco del cuscinetto.
Entrambe le misurazioni sono essenziali — la sola vibrazione del supporto cuscinetto potrebbe non rilevare problemi interni del rotore su fondazioni rigide.
Le turbine a vapore utilizzano cuscinetti a film fluido (radenti), nei quali il supporto cuscinetto può mostrare basse vibrazioni anche quando l'albero presenta movimenti significativi. La misura relativa dell'albero rileva:
- Squilibrio del rotore e incurvamento termico
- Instabilità da vortice d'olio (oil whirl) e frusta d'olio (oil whip)
- Cricche del rotore e strisciamenti (rub)
- Disallineamento tra rotori accoppiati
Il monitoraggio delle vibrazioni dell'albero è fondamentale per la diagnosi precoce dei guasti in via di sviluppo.
Per la Zona C su una turbina a vapore o un generatore:
- Avvisare immediatamente la direzione d'impianto e il personale operativo
- Indagare la causa radice — verificare stato di equilibratura, allineamento, condizioni dei cuscinetti, fondazione, stato termico
- Aumentare la frequenza di monitoraggio a continua, se non lo è già
- Pianificare un intervento correttivo per la prima fermata utile
- Monitorare la tendenza — se si avvicina alla Zona D, valutare una riduzione del carico o un arresto programmato
La ISO 20816-2 unifica le precedenti norme ISO 10816-2 (vibrazioni dei supporti cuscinetto) e ISO 7919-2 (vibrazioni dell'albero) per le turbine a vapore in un'unica norma consolidata. I limiti di zona sono sostanzialmente invariati, ma la nuova norma fornisce indicazioni aggiornate sulla valutazione combinata mediante entrambi i tipi di misurazione.
Le procedure descritte in questa pagina sono state sviluppate e collaudate sul campo dal team Vibromera utilizzando il Balanset-1A, un bilanciatore portatile a due canali e analizzatore di vibrazioni per l'equilibratura dei rotori in loco.
Analizzatori di vibrazioni professionali e sistemi di bilanciamento in campo per turbomacchine. Valutazione in loco conforme alla norma ISO 20816. Utilizzati in oltre 50 paesi.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko è ingegnere di analisi delle vibrazioni nonché fondatore e amministratore delegato di Vibromera. Da più di 15 anni bilancia macchine rotanti sul campo anziché al banco di prova: pacciamatrici, ventilatori industriali, frantoi, centrifughe, alberi e mandrini. È da questo lavoro che sono nati gli strumenti Balanset — sono stati progettati come uno strumento che il tecnico può portare fino alla macchina e usare da solo, in loco, e non come apparecchiatura da laboratorio. Vibromera è stata fondata nel 2017 e dal 2023 ha sede a Porto, in Portogallo. Qui avvengono lo sviluppo, l'assemblaggio e l'assistenza della linea Balanset. Lo strumento di punta è il Balanset-1A, un analizzatore portatile per il bilanciamento su uno e due piani e per la diagnostica delle vibrazioni. Nikolai segue personalmente l'assistenza ai clienti, la risoluzione dei casi di bilanciamento più difficili e lo sviluppo del software. Lavora con clienti in tutto il mondo, in qualsiasi lingua.
