ISO 20816-3 完全ガイド：包括的な技術分析

はじめに

この規格は、以下の測定に基づいて産業機器の振動状態を評価するためのガイダンスを確立します。

1. ベアリング、ベアリング台座、ベアリングハウジングの振動 機器が設置されている場所において;
2. シャフトのラジアル振動 機械セットの。.

産業機器の運用経験に基づき、, 振動状態評価の2つの基準 確立されました:

• 基準I: 監視された広帯域振動パラメータの絶対値
• 基準II: この値の変化（基準値に対する相対値）

振動規格の進化：ISO 10816とISO 7919の融合

振動標準化の歴史は、断片的で部品固有のガイドラインから、機械の総合的な評価へと徐々に移行してきたことを示しています。歴史的に、機械の評価は以下のように二分されていました。

• ISO 10816 シリーズ: 加速度計または速度変換器を使用した非回転部品（ベアリングハウジング、台座）の測定に焦点を当てています
• ISO 7919 シリーズ: 主に非接触渦電流プローブを使用して、ベアリングに対する回転軸の振動に対処しました。

この分離はしばしば 診断の曖昧さ. 機械は、許容できるハウジング振動（ISO 10816 によるゾーン A）を示す一方で、危険なシャフトの振れや不安定性（ISO 7919 によるゾーン C/D）に悩まされる可能性があります。特に、振動エネルギーの伝達が減衰される重いケーシングや流体膜ベアリングを使用する場合にその傾向が顕著になります。.

第1節 — 適用範囲

この規格は、以下の振動状態を評価するための一般的な要件を規定する。 産業機器（以下「機械」という） 振動測定に基づくと、出力定格は15kW以上、回転速度は120～30,000r/minである。 非回転部品 そして 回転軸 機械の設置場所における通常の動作条件下で。.

評価は監視された振動パラメータと 変更 定常状態の機械運転において、このパラメータは変化します。状態評価基準の数値は、この種の機械の運転経験を反映していますが、特定の運転条件や特定の機械の設計によっては、適用できない場合があります。.

この規格は以下に適用されます。

1. 蒸気タービンと発電機 最大出力40MW（注1および2参照）
2. 蒸気タービンと発電機 出力は40MWを超え、回転速度は 以外 1500、1800、3000、3600 r/min（注1参照）
3. ロータリーコンプレッサー （遠心、軸流）
4. 産業用ガスタービン 最大出力3MW（注2参照）
5. ターボファンエンジン
6. あらゆる種類の電気モーター フレキシブルシャフトカップリング付き。（モータロータがISO 20816シリーズの他の規格でカバーされている機械にしっかりと接続されている場合、モータの振動は、その規格またはこの規格のいずれかに従って評価することができます。）
7. 圧延工場と圧延スタンド
8. コンベア
9. 可変速カップリング
10. ファンと送風機 （注3参照）

この規格は以下に適用されません:

11. 出力40MW以上、回転数1500、1800、3000、3600 r/minの蒸気タービン、ガスタービン、発電機 → 使用 ISO 20816-2
12. 3MWを超えるガスタービン → 使用 ISO 20816-4
13. 水力発電所や揚水発電所の機械セット → 使用 ISO 20816-5
14. 往復運動する機械および往復運動する機械に剛結された機械 → 使用 ISO 10816-6
15. 駆動モーターが内蔵または固定接続され、インペラがモーター軸に取り付けられているか、またはモーター軸にしっかりと接続された回転動力ポンプ → 使用 ISO 10816-7
16. 往復動型圧縮機の設置 → 使用 ISO 20816-8
17. 容積式圧縮機（例：スクリュー圧縮機）
18. 水中ポンプ
19. 風力タービン → 使用 ISO 10816-21

アプリケーションスコープの詳細

この規格の要件は、以下の測定に適用される。 広帯域振動 定常運転中の機械において、公称回転速度の範囲内で、シャフト、ベアリング、ハウジング、およびベアリング台座に発生する振動。これらの要件は、設置場所および受入試験中の測定の両方に適用されます。確立された振動条件基準は、連続監視システムと定期監視システムの両方に適用できます。.

この規格は、以下の内容を含む機械に適用されます。 歯車列と転がり軸受; しかし、それは 意図されていない これらの特定のコンポーネントの振動状態を評価します（ギアユニットについては ISO 20816-9 を参照）。.

第2節 — 規範的参照

この規格は、以下の規格を規範として参照しています。日付が記載されている参照については、引用されている版のみが適用されます。日付のない参照については、最新版（すべての修正を含む）が適用されます。

これらの規格は、ISO 20816-3 で適用される用語、測定方法、および一般的な評価哲学の基礎となります。.

第3節 — 用語と定義

この規格の目的上、 ISO 2041 適用する。.

主要用語（ISO 2041より）

• 振動： 機械システムの運動または位置を記述する量の大きさの時間的変化
• RMS（二乗平均平方根）: 指定された時間間隔における量の二乗値の平均の平方根
• 広帯域振動： 特定の周波数範囲にわたって分散されたエネルギーを含む振動
• 固有振動数: 系の自由振動の周波数
• 定常動作: 関連するパラメータ（速度、負荷、温度）が本質的に一定に保たれる動作条件
• ピークツーピーク値: 極値（最大値と最小値）間の代数的差
• トランスデューサー: 入力量と一定の関係を持つ出力量を提供する装置

第5節 機械の分類

5.1 一般事項

この規格で定められた基準に従って、機械の振動状態は以下に応じて評価されます。

1. 機械の種類
2. 定格出力または軸高さ（ISO 496も参照）
3. 基礎の剛性度

5.2 機械の種類、定格出力、または軸高による分類

機械の種類とベアリング設計の違いにより、すべての機械を以下の区分に分ける必要がある。 2つのグループ 定格出力またはシャフトの高さに基づきます。.

両グループの機械のシャフトは、水平、垂直、または傾斜して配置することができ、サポートの剛性は異なる場合があります。.

グループ1 — 大型機械

• 出力定格 300kW以上
• ORシャフト高さ付き電動機械 高さ > 315 mm
• 通常装備 ジャーナル（スリーブ）ベアリング
• 動作速度は120～30,000 r/min

グループ2 — 中型マシン

• 出力定格 15～300kW
• ORシャフト高さ付き電動機械 160 mm < 高さ ≤ 315 mm
• 通常装備 転がり軸受
• 動作速度は通常600 r/min以上

5.3 基礎剛性による分類

機械基礎は、指定された測定方向の剛性の度合いによって次のように分類されます。

1. 堅固な基礎
2. 柔軟な基盤

この分類の根拠は、機械の剛性と基礎の関係です。 「機械基礎」システムの最低固有振動数 振動測定方向の主励起周波数（ほとんどの場合、これはローターの回転周波数）を超える 少なくとも25%, 、その方向へのそのような基盤が考慮される 硬い. その他の基礎はすべて考慮される フレキシブル.

典型的な例

堅固な基礎の上に置かれた機械 通常は大型および中型の電気モーターであり、通常は回転速度が低いです。.

柔軟な基礎上の機械 通常、出力が 10 MW を超えるターボ発電機またはコンプレッサー、および垂直シャフト方向の機械が含まれます。.

「機械基礎」システムの特性を計算で決定できない場合は、次のように行うことができます。 実験的に (衝撃試験、実稼働モード解析、または起動時の振動解析)。.

附属書A（規範）—指定された動作モードにおける非回転部品の振動条件ゾーン境界

経験からわかる 異なる回転速度を持つ異なる種類の機械の振動状態を評価するために、 速度だけで十分. したがって、監視される主なパラメータは速度の RMS 値です。.

しかし、振動周波数を考慮せずに一定速度基準を使用すると、 許容できないほど大きな変位値. これは特に、ローター回転周波数が600r/min未満の低速機械で発生し、動作速度成分が広帯域振動信号を支配する場合に発生します（付録Dを参照）。.

同様に、一定速度基準は、ローター回転周波数が10,000 r/minを超える高速機械、あるいは機械が生成する振動エネルギーが主に高周波領域に集中している場合、許容できないほど大きな加速度値をもたらす可能性があります。したがって、振動条件基準は、ローター回転周波数範囲と機械の種類に応じて、変位、速度、加速度の単位で定式化される場合があります。.

表A.1およびA.2は、この規格でカバーされている様々な機械グループのゾーン境界値を示しています。現在、これらの境界は、 速度と変位.

10～1000Hzの周波数範囲における振動条件の境界は、RMS速度および変位値で表されます。ローター回転数が600r/min未満の機械の場合、広帯域振動測定範囲は 2～1000 Hz. ほとんどの場合、振動状態の評価は速度基準のみに基づいて十分ですが、振動スペクトルにかなりの低周波成分が含まれると予想される場合は、速度と変位の両方の測定に基づいて評価が行われます。.

検討対象となるすべてのグループの機械は、剛性サポートまたは柔軟なサポートのいずれかに設置できます (セクション 5 を参照)。これらのサポートについては、表 A.1 および A.2 で異なるゾーン境界が確立されています。.

表A.1 — グループ1マシン（大型：300kW以上または高さ315mm以上）

表A.2 — グループ2マシン（中規模：15～300kWまたはH = 160～315mm）

附属書B（規範）—特定の動作モードにおける回転軸の振動条件ゾーン境界

B.1 一般事項

振動条件ゾーンの境界は、さまざまな産業における運用経験に基づいて構築されており、 許容される相対軸振動は回転周波数の増加とともに減少する. さらに、振動状態を評価する際には、回転軸と固定機械部品との接触の可能性を考慮する必要があります。ジャーナルベアリングを備えた機械の場合、 ベアリングの最小許容クリアランス も考慮する必要がある（付録Cを参照）。.

B.2 定常運転時の公称回転周波数での振動

B.2.1 一般事項

基準 I は次の事項に関連しています。

1. シャフトの変位を制限する ベアリングの許容動荷重の条件から
2. ラジアルクリアランスの許容値 ベアリング内
3. 許容できる振動 支持部と基礎に伝達される

各ベアリングの最大シャフト変位は、機械の運用経験に基づいて決定された 4 つのゾーンの境界と比較されます (標準の図 B.1 を参照)。.

B.2.2 ゾーン境界

幅広い機械の軸振動測定経験により、振動条件ゾーンの境界を確立し、 ピークツーピーク変位S(pp)（マイクロメートル）, 、ローター回転周波数n（r/min）の平方根に反比例します。.

近接プローブで測定された軸相対振動の場合、ゾーン境界は次のように表される。 ピークツーピーク変位S(pp) 走行速度に応じて変化するマイクロメートル単位：

どこ n 最大動作速度は 回転数, 、S(pp)は μm.

計算例

3000 r/min で動作するマシンの場合:

• √3000 ≈ 54.77
• A/B = 4800 / 54.77 ≈ 87.6μm
• B/C = 9000 / 54.77 ≈ 164.3μm
• C/D = 13200 / 54.77 ≈ 241.0μm

重要だ： ゾーン境界は受入れ基準として使用すべきではなく、供給者と顧客の間で合意されるべきです。しかし、数値的な境界値を参考にすることで、明らかに劣悪な状態にある機械の使用を防止し、振動に対して過度に厳しい要件を課すことを避けることができます。.

場合によっては、特定の機械の設計上の特徴により、より高いまたはより低いゾーン境界の適用が必要になることがあります (例: 自動調心傾斜パッド ベアリングの場合)。また、楕円形ベアリングを備えた機械では、異なる測定方向 (最大クリアランスと最小クリアランスに向かって) に異なるゾーン境界が適用される場合があります。.

許容される振動は軸受径と関連している場合があります。これは、通常、軸受径が大きいほどクリアランスも大きくなるためです。したがって、同じ軸列内の軸受ごとに異なるゾーン境界値が設定されることがあります。このような場合、製造業者は通常、境界値の変更理由を説明し、特に、これらの変更によって許容される振動の増加が機械の信頼性の低下につながらないことを確認する必要があります。.

測定がベアリングのすぐ近くではなく、機械の運転中にランナップやコーストダウンなどの過渡モード（危険速度の通過を含む）で行われる場合、許容される振動が高くなる可能性があります。.

ジャーナル ベアリングを備えた垂直型機械の場合、振動の限界値を決定するときは、ローターの重量に関連する安定力なしでクリアランス制限内で発生する可能性のあるシャフト変位を考慮する必要があります。.

セクション4 — 振動測定

4.1 一般的な要件

測定方法および計測機器は、ISO 20816-1の一般要求事項を満たす必要があり、産業機械に特有の考慮事項も満たす必要があります。以下の要因が測定機器に重大な影響を与えてはなりません。

• 気温の変化 — センサー感度ドリフト
• 電磁場 — シャフト磁化効果を含む
• 音響場 — 高騒音環境における圧力波
• 電源の変動 — 電圧変動
• ケーブル長 — 一部の近接プローブ設計では、一致するケーブル長が必要です
• ケーブルの損傷 — 断続的な接続またはシールドの切断
• トランスデューサーの向き — 感度軸の調整

4.2 測定点と方向

状態監視の目的で、測定は 非回転部品 または シャフト, 、または両方。この規格では、特に明記しない限り、軸振動とは、 ベアリングに対する変位.

非回転部品 - ベアリングハウジングの測定

非回転部品の振動測定は、ベアリング位置でのシャフト振動からの動的な力を伝達するベアリング、ベアリングハウジング、またはその他の構造要素の振動を特性評価します。.

一般的な測定構成: 測定は以下を用いて行われる。 2つのトランスデューサー ベアリングキャップまたはハウジング上の互いに直交する2つのラジアル方向。水平方向の機械の場合、通常、一方の方向は垂直です。シャフトが垂直または傾斜している場合は、最大の振動を捉える方向を選択してください。.

単一点測定: 結果が全体の振動を代表することが分かっている場合は、単一のトランスデューサーを使用することもできます。選択した方向は、ほぼ最大の測定値が得られるようにする必要があります。.

シャフト振動測定

シャフト振動（ISO 20816-1の定義による）はシャフトの変位を指す。 ベアリングに対して. 推奨される方法は、 非接触近接プローブのペア 互いに垂直に設置することで、測定面でのシャフトの軌道を決定できます。.

4.3 計測機器（測定装置）

状態監視では、測定システムは以下を測定する必要がある。 広帯域RMS振動 少なくとも周波数範囲にわたって 10 Hz～1000 Hz. 回転速度が600 r/minを超えない機械の場合、下限周波数は以下を超えてはならない。 2 Hz.

シャフト振動測定の場合: 上限周波数範囲の境界は、最大シャフト回転周波数を 少なくとも3.5倍. 測定機器は次の要件を満たしていなければならない。 ISO 10817-1.

非回転部品の測定の場合: 機器は以下に準拠する必要がある ISO 2954. 確立された基準に応じて、測定量は変位、速度、またはその両方になります（ISO 20816-1を参照）。.

測定を以下の方法で行った場合 加速度センサー （実際にはよくあることですが）出力信号は 統合された 速度信号を得るためには、変位信号を得るためには 二重積分, ただし、ノイズ干渉が増加する可能性があることに注意する必要があります。ノイズを低減するために、ハイパスフィルタなどのデジタル信号処理手法を適用することもできます。.

振動信号が診断目的にも使用される場合、測定範囲は少なくとも以下の周波数をカバーする必要があります。 下限軸速度の0.2倍 に 最大振動励起周波数の2.5倍 （通常10,000Hzを超えない）。追加情報はISO 13373-1、ISO 13373-2、およびISO 13373-3に記載されています。.

周波数範囲要件

測定パラメータ

測定パラメータは 変位, 速度, 評価基準に応じて、 、またはその両方になります (ISO 20816-1 を参照)。.

• 加速度計の測定: 加速度計（最も一般的）を用いた測定の場合は、出力信号を積分して速度を求めます。二重積分は変位を算出しますが、低周波ノイズの増加に注意が必要です。ノイズを低減するには、ハイパスフィルタリングまたはデジタル信号処理を適用してください。.
• シャフト振動: 上限周波数は少なくとも 最大軸速度の3.5倍. 計装機器は以下に準拠する必要がある ISO 10817-1.
• 非回転部品: 計装機器は以下に準拠する必要がある ISO 2954.

4.4 継続的かつ定期的なモニタリング

継続的な監視: 通常、大型機械や極めて重要な機械では、状態監視と機器保護の両方を目的として、最も重要な箇所に恒久的に設置されたトランスデューサーを用いて、監視対象の振動指標を連続的に測定します。場合によっては、この測定に使用される測定システムが、一般的なプラント設備管理システムに統合されています。.

定期的なモニタリング： 多くの機械では、継続的な監視は不要です。定期的な測定によって、故障の発生状況（アンバランス、ベアリングの摩耗、ミスアライメント、緩み）に関する十分な情報を得ることができます。測定点と計測機器が規格の要件を満たしていれば、本規格の数値を定期的な監視に使用することができます。.

シャフト振動: 計測機器は通常は恒久的に設置されますが、定期的に測定が行われることもあります。.

非回転部品: トランスデューサは通常、測定時にのみ設置されます。アクセスが困難な機械の場合は、アクセス可能な場所に信号経路を備えた恒久的に設置されたトランスデューサを使用することもできます。.

4.5 機械の動作モード

振動測定は、ローターとベアリングが 平衡温度 次のような特性によって決まる定常状態の指定動作モードにおいて、

• 公称軸速度
• 供給電圧
• 流量
• 作動流体圧力
• 負荷

可変速度または可変負荷マシン: 長期運転に特徴的なすべての動作モードで測定を実施します。 最大値 振動状態評価のためにすべてのモードで取得されます。.

4.6 背景振動

測定中に得られた監視パラメータの値が許容基準を超えており、機械の背景振動が高いと考えられる理由がある場合は、機械の測定を実施する必要があります。 停止した機械 外部発生源による振動を評価する。.

4.7 測定タイプの選択

この規格は、機械の非回転部と回転軸の両方で測定を実施する可能性を規定しています。どちらの測定タイプが適しているかは、機械の特性と想定される故障の種類によって異なります。.

2 つの測定タイプのいずれかを選択する必要がある場合は、次の点を考慮する必要があります。

測定タイプを選択する際の考慮事項:

• シャフトスピード: 非回転部品の測定は、シャフトの測定に比べて高周波振動の影響を受けやすくなります。.
• ベアリングタイプ: 転がり軸受のクリアランスは非常に小さいため、軸の振動はハウジングに効果的に伝わります。通常はハウジングの測定値で十分です。一方、ジャーナル軸受のクリアランスは大きく、減衰力も大きいため、軸の振動から追加の診断情報が得られる場合が多くあります。.
• マシンタイプ: ベアリングクリアランスがシャフトの振動振幅と同程度になる機械では、接触を防ぐためにシャフト測定が必要です。高次高調波（ブレード通過、ギア噛み合い、バー通過）が発生する機械は、高周波ハウジング測定によって監視されます。.
• ローター質量/台座質量比: シャフト質量が台座質量に比べて小さい機械では、台座への振動伝達がほとんどありません。シャフト測定はより効果的です。.
• ローターの柔軟性: フレキシブルローター: シャフトの相対振動により、ローターの動作に関する詳細な情報が得られます。.
• 台座コンプライアンス: 柔軟な台座により、非回転部品の振動応答が向上します。.
• 測定経験: 同様の機械で特定の測定タイプに関する豊富な経験がある場合は、そのタイプを引き続き使用してください。.

測定方法の選択に関する詳細な推奨事項はISO 13373-1に記載されています。最終的な決定は、アクセス性、トランスデューサの耐用年数、設置コストを考慮して行う必要があります。.

測定場所と方向

• 測定する ベアリングハウジングまたは台座 — 薄壁カバーや柔軟な表面では使用不可
• 用途 互いに直交する2つの放射方向 各ベアリング位置で
• 水平機械の場合、一方向は通常垂直方向である。
• 垂直または傾斜した機械の場合は、最大の振動を捉える方向を選択してください
• 軸方向振動オン スラストベアリング ラジアル振動と同じ制限を使用する
• 次のような場所は避けてください 局所共鳴 — 近くの地点での測定値を比較して確認する

動作条件

• 測定単位 定常動作 公称速度と負荷で
• ローターとベアリングが届くようにする 熱平衡
• 可変速/負荷機械の場合、すべての特性動作点で測定し、最大値を使用します。
• 条件を文書化する：速度、負荷、温度、圧力、流量

第6節 振動状態評価基準

6.1 一般事項

ISO 20816-1は、異なるクラスの機械の振動状態を評価するための2つの基準について一般的な説明を提供しています。1つの基準は、 絶対値 広い周波数帯域における監視対象振動パラメータの測定に適用され、 変更 この値では（変化が増加か減少かに関係なく）。.

機械の振動状態は、非回転部品の振動速度のRMS値に基づいて評価するのが一般的です。これは、対応する測定が簡便であることに大きく起因しています。しかし、多くの機械では、ピークツーピークの相対軸変位を測定することも推奨されます。このような測定データが利用可能な場合は、それらも機械の振動状態の評価に使用できます。.

6.2 基準I — 絶対的な大きさによる評価

6.2.1 一般的な要件

回転軸測定の場合: 振動状態は、広帯域振動変位のピークツーピーク値の最大値によって評価されます。この監視パラメータは、指定された2つの直交方向における変位の測定から得られます。.

非回転部品の測定の場合: 振動状態は、軸受表面またはそのすぐ近くの広帯域振動速度の最大 RMS 値によって評価されます。.

この基準に従って、監視対象パラメータの限界値が、以下の観点から許容可能と判断されるかどうかが決定されます。

• ベアリングへの動的荷重
• ベアリングのラジアルクリアランス
• 機械から支持構造物と基礎に伝達される振動

各軸受または軸受台座で得られた監視パラメータの最大値は、所定の機械グループおよび支持タイプの限界値と比較されます。セクション1で規定された機械の振動観測に関する豊富な経験により、振動条件領域の境界を確立することが可能であり、その指針に従うことで、ほとんどの場合、長期にわたる機械の信頼性の高い運転を確保できます。.

規定の振動条件ゾーンは、公称軸速度および公称負荷における特定の定常運転モードにおける機械の振動を評価することを目的としています。定常モードの概念は、緩やかな負荷変化を許容します。評価は 実行されません 運転モードが指定されたものと異なる場合、または始動、惰力停止、共振ゾーンの通過などの過渡モード中（6.4 を参照）。.

振動状態に関する一般的な結論は、多くの場合、非回転機械部品と回転機械部品の両方の振動測定に基づいて下されます。.

軸方向振動 ジャーナル軸受の振動は、通常、連続振動状態監視では測定されません。軸方向振動は特定の故障タイプに対してより敏感になる可能性があるため、このような測定は通常、定期監視中または診断目的で行われます。この規格は、以下の評価基準のみを提供します。 スラスト軸受の軸方向振動, これは、機械の損傷を引き起こす可能性のある軸方向の脈動と相関しています。.

6.2.2 振動条件ゾーン

6.2.2.1 一般的な説明

機械の振動を定性的に評価し、必要な対策を決定するために、次の振動条件ゾーンが設定されています。

ゾーンA — 新しく稼働したマシンは通常このゾーンに該当します。.

ゾーンB — このゾーンに該当するマシンは通常、時間制限なしで継続的に操作するのに適していると見なされます。.

ゾーンC — このゾーンに該当する機械は、通常、長期にわたる連続運転には適さないとみなされます。通常、修理作業を行うのに適した機会が訪れるまで、限られた期間のみ稼働する場合があります。.

ゾーンD — このゾーンの振動レベルは通常、機械の損傷を引き起こすほど深刻であると見なされます。.

6.2.2.2 ゾーン境界の数値

振動条件ゾーン境界の確立された数値は 受け入れ基準として使用することを意図していない, これは、機械の供給者と顧客の間で合意されるべき事項です。ただし、これらの境界は一般的なガイドラインとして使用することができ、振動低減のための不必要なコストを回避し、過度に厳しい要件を回避することができます。.

機械の設計上の特徴や運転経験によっては、別の境界値（より高い値またはより低い値）の設定が必要となる場合があります。このような場合、製造業者は通常、境界値の変更の正当性を示し、特に、これらの変更によって許容される振動の増加が機械の信頼性の低下につながらないことを確認します。.

6.2.2.3 受け入れ基準

機械振動の許容基準は 常に合意の対象となる サプライヤーと顧客の間で、納入前または納入時に文書化されなければならない（前者が望ましい）。新しい機械の納入時または大規模オーバーホール後の機械の返却時には、振動条件ゾーンの境界を基準として用いることができる。ただし、数値的なゾーン境界値は、 ない 承認基準としてデフォルトで適用されます。.

典型的な推奨事項: 新しい機械の監視振動パラメータは、ゾーンAまたはBに収まる必要がありますが、これらのゾーンの境界を 1.25倍. この推奨事項は、機械の設計上の特徴や類似の機械タイプでの運用経験の蓄積に基づいて受け入れ基準を確立する際には考慮されない場合があります。.

受入試験は、厳密に規定された機械の運転条件（容量、回転速度、流量、温度、圧力など）において、指定された期間にわたって実施されます。機械が主要部品の交換またはメンテナンス後に納品された場合、受入基準の設定にあたっては、機械を生産工程から取り外す前に実施された作業の種類と監視パラメータの値が考慮されます。.

6.3 基準II — 規模の変化による評価

この基準は、定常状態の機械動作（動作特性の若干の変動を許容する）における監視対象の広帯域振動パラメータの現在の値と、以前に確立された値とを比較することに基づいています。 ベースライン（参照）値.

重大な変更には適切な措置が必要となる場合がある B/Cゾーンの境界にまだ到達していない場合でも. これらの変化は、初期の損傷や機械の動作中のその他の障害の結果として、徐々に発生する場合もあれば、突然発生する場合もあります。.

比較対象となる振動パラメータは、 同じトランスデューサの位置と向き 同じ機械の動作モードについて、重大な変化が検出された場合は、危険な状況を防止することを目的として、その考えられる原因を調査します。.

6.4 過渡モードにおける振動状態の評価

附属書AおよびBに示された振動条件ゾーンの境界は、以下の振動に適用される。 定常状態機械の動作. 過渡的な運転モードは、通常、より大きな振動を伴います。例えば、柔軟な支持台上で運転する場合、ランナップ時または惰力停止時に機械の振動が発生します。この場合、振動の増加はローターの危険速度の通過に伴って発生します。さらに、加熱中に回転部品の噛み合い部分のずれやローターの曲がりによっても振動が増加することがあります。.

機械の振動状態を分析する際には、運転モードや外部運転条件の変化に対して振動がどのように反応するかに注意を払う必要があります。この規格では、機械の過渡運転モードにおける振動評価は考慮されていませんが、一般的な指針として、限られた持続時間の過渡運転モードにおいて、振動が許容範囲内であると認められます。 ゾーンCの上限.

基準II — ベースラインからの変化

振動がゾーンBに残っていても、 ベースラインからの大きな変化 問題が進行していることを示します:

6.5 定常運転時の振動レベルの制限

6.5.1 一般事項

原則として、長期間運転を目的とした機械には限界振動レベルが設定されており、定常運転時にこのレベルを超えると、以下の種類の通知信号が表示されます。 警告 または 旅行.

警告 — 監視対象の振動パラメータの値またはその変化が、是正措置が必要となるレベルに達したことを警告する通知。原則として、警告通知が表示された場合、振動変化の原因を調査し、実施すべき是正措置を決定するまでの間、機械をしばらく運転することができます。.

旅行 — 振動パラメータが、これ以上の機械運転により損傷につながる可能性のあるレベルに達したことを示す通知。TRIPレベルに達した場合は、直ちに振動を低減するか、機械を停止するための措置を講じる必要があります。.

機械の動的負荷と支持剛性の違いにより、測定ポイントや方向ごとに異なる限界振動レベルが確立される場合があります。.

6.5.2 警告レベルの設定

警告レベルは機械によって大きく異なります（増加または減少）。通常、このレベルは特定の基準に基づいて決定されます。 ベースラインレベル 運用経験に基づいて、指定されたポイントおよび指定された測定方向の各特定のマシンインスタンスごとに取得されます。.

警告レベルはベースラインを 25%の上限Bゾーン境界値. ベースライン レベルが低い場合、警告レベルはゾーン C を下回る可能性があります。.

ベースラインレベルが定義されていない場合（例えば、新しい機械の場合）、警告レベルは、類似の機械の運用経験、または監視対象の振動パラメータの合意された許容値に基づいて決定されます。一定期間が経過した後、機械の振動の観察に基づいてベースラインが設定され、それに応じて警告レベルが調整されます。.

通常、警告レベルは、 ゾーンBの上限の1.25倍を超えない.

ベースライン レベルに変更があった場合 (例: 機械の修理後)、警告レベルもそれに応じて調整する必要があります。.

6.5.3 TRIPレベルの設定

TRIPレベルは通常、機械の機械的完全性を維持することに関連しており、機械の設計上の特徴と異常な動的力に耐える能力によって決まります。したがって、TRIPレベルは通常、 同様の設計の機械でも同様 そして ベースラインとは関係ありません.

機械の設計は多岐にわたるため、TRIPレベルを設定するための普遍的なガイドラインを提供することはできません。通常、TRIPレベルは次のように設定されます。 ゾーンCまたはD内, ただし、これらのゾーン間の境界より 25% 以上高くはなりません。.

6.6 追加の手順と基準

がある 計算する簡単な方法はない 軸振動によるベアリング台座振動（あるいは逆に、台座振動による軸振動）。絶対軸振動と相対軸振動の違いはベアリング台座振動と関連しているが、原則として、 それに等しくない.

実用的な意味: ハウジングの振動がゾーンB（許容範囲）を示しているものの、シャフトの振動がゾーンC（制限範囲）を示している場合は、機械をゾーンCに分類し、是正措置を計画してください。2つの測定値が利用可能な場合は、常に最悪ケースの評価を使用してください。.

6.7 情報のベクトル表現に基づく評価

振動の個々の周波数成分の振幅の変化は、たとえ有意であっても、 必ずしも伴うわけではない 広帯域振動信号の大幅な変化によって、例えばローターに亀裂が生じると、回転周波数の大きな高調波が現れる場合がありますが、その振幅は動作速度における部品の振幅に比べて小さいままである可能性があります。そのため、広帯域振動の変化だけでは、亀裂の発達の影響を確実に追跡することはできません。.

個々の振動成分の振幅の変化を監視して、その後の診断手順のためのデータを取得するには、 特殊な測定分析機器, 通常、より複雑であり、その適用には特別な資格が必要です (ISO 18436-2 を参照)。.

この規格で確立された方法は 広帯域振動の測定に限定される 個々の周波数成分の振幅と位相を評価する必要はありません。ほとんどの場合、機械の受入試験や設置場所の状態監視にはこれで十分です。.

しかし、長期的な状態監視および診断プログラムでの使用は、 ベクトル情報 周波数成分（特に走行速度とその2次高調波）に関する分析により、広帯域振動の監視だけでは判別できない機械の動的挙動の変化を評価できます。個々の周波数成分とその位相の関係を分析することは、状態監視および診断システムにおいてますます応用が広がっています。.

注： この規格は、ベクトル成分の変化に基づく振動状態の評価基準を規定していません。この問題に関するより詳細な情報は、ISO 13373-1、ISO 13373-2、ISO 13373-3（ISO 20816-1も参照）に記載されています。.

8. 過渡動作

始動中、惰力運転中、または定格速度を超える運転中、特に危険速度を通過するときに、より大きな振動が予想されます。.

9. 背景振動

測定された振動が許容限度を超えており、背景振動が疑われる場合は、機械を停止した状態で測定してください。背景振動が以下のいずれかを超える場合は、補正が必要です。

• 25%の動作中の測定値、または
• そのマシンクラスのB/C境界の25%

付録C（参考）—ゾーン境界とベアリングクリアランス

機械の場合 ジャーナル（流体膜）軸受, 安全な運転の基本条件は、オイルウェッジ上の軸変位が軸受シェルに接触しないことです。したがって、附属書Bに示されている相対軸変位の領域境界は、この要件と整合させる必要があります。.

特に、クリアランスが小さいベアリングの場合は、 ゾーン境界値を減らす. 減少の程度は、ベアリングの種類と、測定方向と最小クリアランスの方向の間の角度によって異なります。.

例：大型蒸気タービン（3000 rpm、ジャーナルベアリング）

• 計算されたB/C（付録B）：S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• 実際のベアリング直径クリアランス：150μm
• 164 > 150 なので、クリアランスベースの制限を使用します。
• A/B = 0.4 × 150 = 60μm
• B/C = 0.6 × 150 = 90μm
• C/D = 0.7 × 150 = 105μm

アプリケーションノート: これらの調整値はシャフト振動を測定するときに適用される。 ベアリング内またはベアリング付近. より大きな半径方向クリアランスを持つその他のシャフト位置では、標準の附属書Bの式が適用される場合があります。.

附属書D（参考）—低速機械における定速度基準の適用性

この附属書は、低周波振動（120 r/min未満）の機械に速度測定に基づく基準を適用することが望ましくないことの根拠を示す。低速機械の場合、 変位測定 適切な測定機器を使用する方が適切である場合もありますが、この規格ではそのような基準は考慮されていません。.

速度基準の歴史的根拠

振動を利用する提案 速度 振動状態を記述する基礎として、回転しない機械部品で測定された振動値は、特定の物理的考慮事項を考慮しながら、多数のテスト結果の一般化に基づいて策定されました (たとえば、1939 年の Rathbone TC による先駆的な研究を参照)。.

これに関連して、長年にわたり、10～1000Hzの周波数範囲におけるRMS速度測定結果が一致すれば、機械の状態と振動の影響の観点から機械は同等であると考えられてきました。このアプローチの利点は、振動の周波数構成や機械の回転周波数に関わらず、同じ振動状態基準を使用できることです。.

逆に、変位または加速度を振動状態評価の基準として使用すると、変位と速度の比が振動周波数に反比例し、加速度と速度の比が振動周波数に正比例するため、周波数に依存する基準を構築する必要が生じます。.

速度定数パラダイム

振動の使用 速度 主要なパラメータは、広範なテストと、10～1000Hzの範囲で同じRMS速度を示す機械は状態的に「同等」であるという観察に基づいているため、, 周波数内容に関係なく.

アドバンテージ： シンプルさ。1 セットの速度制限が、周波数に依存する補正なしに、広い速度範囲に適用されます。.

低周波数での問題: 変位と速度の比は周波数に反比例します。

非常に低い周波数（10Hz未満の場合、一定速度（例えば4.5mm/s）を受け入れると、過度に大きな 変位, これにより、接続されたコンポーネント（配管、カップリング）にストレスがかかったり、全体的な構造上の問題が示されたりする可能性があります。.

図解（付録Dより）

さまざまな走行速度で一定速度 4.5 mm/s を考えます。

観察： 速度が低下すると、変位量は劇的に増加します。120rpmで358μmの変位量が発生すると、速度が「許容範囲内」であっても、カップリングに過度の負荷がかかったり、ジャーナルベアリングの油膜が破断したりする可能性があります。"

図D.1は、異なる回転周波数における等速と可変変位の関係を単純な数学的関係で表しています。同時に、等速基準を適用すると、回転周波数の低下に伴って軸受台座の変位が増加する可能性があることも示しています。軸受に作用する動的な力は許容範囲内にとどまりますが、軸受ハウジングの大きな変位は、オイル配管などの接続された機械要素に悪影響を及ぼす可能性があります。.

低速機向けBalanset-1A構成

機械の測定に≤600 rpmを使用する場合:

• 周波数範囲の下限を 2 Hz （10Hzではありません）
• 両方表示 速度（mm/s） そして 変位（μm） メトリクス
• 両方のパラメータを標準/手順のしきい値と比較します（計算機に入力します）
• 速度のみが測定され合格したが、変位が不明な場合、評価は 不完全
• トランスデューサーが2 Hzまで線形応答することを確認する（校正証明書を確認する）

12. 過渡運転：ランアップ、コーストダウン、オーバースピード

附属書AおよびBのゾーン境界は、 定常動作 定格速度と負荷において。過渡状態（起動、停止、速度変化）では、特に通過時に大きな振動が予想されます。 臨界速度 （共鳴）。

表1 — 過渡時の推奨制限

<20% 速度に関する注意: 速度が非常に低い場合、速度基準は適用されない場合があります（付録D参照）。変位が重要になります。.

実践的な通訳

• 機械は加速/減速中に一時的に定常状態の限界を超えることがある
• 軸振動は、臨界速度を通過できるように、C/D境界の1.5倍（最大90%速度）まで許容されます。
• 動作速度に達した後も振動が依然として高い場合は、 持続的な障害, 一時的な共鳴ではなく

Balanset-1A ランダウン分析

Balanset-1A には、惰力停止中の振動振幅と RPM を記録する「RunDown」チャート機能 (実験的) が含まれています。

• 臨界速度を識別します: 振幅の鋭いピークは共鳴を示す
• 高速通過を検証します: ピークが狭いため、機械が素早く通過することが確認できる（良好）
• 速度依存の障害を検出します: 速度とともに振幅が継続的に増加する場合は、空気力学またはプロセスの問題を示唆しています。

このデータは、一時的なスパイク (表 1 に従って許容可能) と定常状態の過剰な振動 (許容不可能) を区別するのに非常に役立ちます。.

13. ISO 20816-3準拠のための実践的なワークフロー

14. 上級トピック：影響係数バランス理論

機械がアンバランス（高1倍振動、安定位相）と診断されると、Balanset-1Aは 影響係数法 正確な補正重みを計算します。.

数学の基礎

ローターの振動応答は次のようにモデル化される。 線形システム 質量を追加すると振動ベクトルが変わります。

3回実行バランス調整手順（単一平面）

1. 初回実行（実行 0）：
   • 振動を測定: A₀ = 6.2 mm/s、φ₀ = 45°
   • ベクトル: V₀ = 6.2∠45°
2. トライアルウェイトラン（ラン1）：
   • 試験質量を追加: M_裁判 = 20 g 角度 θ_裁判 = 0°
   • 振動を測定: A₁ = 4.1 mm/s、φ₁ = 110°
   • ベクトル: V₁ = 4.1∠110°
3. 影響係数を計算します。
   • ΔV = V₁ − V₀ = (ベクトルの減算)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • αは「追加された質量1グラムあたりにどれだけ振動が変化するか」を示します。"
4. 修正を計算します:
   • M_corr = −V₀ / α
   • 結果: M_corr = 28.5 g 角度 θ_corr = 215°
5. 修正を適用して検証します。
   • 試用重量を取り除く
   • 215°で28.5g追加（ローターの基準マークから測定）
   • 最終振動を測定: A_{ファイナル} = 1.1 mm/s（目標：ゾーンAの場合は<1.4 mm/s）

なぜこれが機能するのか

アンバランスは遠心力F = m × e × ω²（mはアンバランス質量、eは偏心率、ωは角速度）を生み出します。この力は振動を生み出します。正確に計算された質量を特定の角度で加えることで、 等しく反対 遠心力によって元の不均衡が解消されます。Balanset-1Aソフトウェアは複雑なベクトル演算を自動で実行し、技術者にプロセスをガイドします。.

11. 物理学と公式の参考文献

信号処理の基礎

変位、速度、加速度の関係

のために 正弦振動 周波数f（Hz）では、変位（d）、速度（v）、加速度（a）の関係は微積分によって決まります。

重要な洞察: 速度は周波数×変位に比例します。加速度は周波数²×変位に比例します。これが理由です。

• で 低周波 (< 10 Hz）、変位が重要なパラメータである
• で 中周波数 （10～1000 Hz）速度はエネルギーとよく相関し、周波数に依存しない
• で 高周波 （＞1000Hz）では、加速度が支配的になる

RMS値とピーク値

について 二乗平均平方根（RMS） 値は信号の有効エネルギーを表します。純粋な正弦波の場合：

RMS を選ぶ理由 RMSは、 力 そして 疲労ストレス 機械部品に作用する振動信号。V_RMS = 4.5 mm/s は、波形の複雑さに関係なく、同じ機械的エネルギーを提供します。.

広帯域RMS計算

複数の周波数成分を含む複雑な信号の場合（実際の機械など）：

各V_RMS、i 特定の周波数（1倍、2倍、3倍など）におけるRMS振幅を表します。これは振動分析装置に表示される「全体」値であり、ISO 20816-3のゾーン評価に使用されます。.

Balanset-1A 信号処理アーキテクチャ

実例: 診断ウォークスルー

シナリオ： 堅固なコンクリート基礎上で 1480 rpm (24.67 Hz) で稼働する 75 kW の遠心ポンプ。.

ステップ1：分類

• 出力：75kW→ グループ2 （15～300kW）
• 基礎：剛性（衝撃試験により検証済み）
• 標準コピー/仕様からA/B、B/C、C/Dのしきい値を決定し、計算機に入力します。

ステップ2：Balanset-1Aによる測定

• 加速度計をポンプのベアリングハウジング（外側と内側）に取り付けます
• 「振動計」モードに入る（F5）
• 設定周波数範囲: 10～1000 Hz
• 全体のRMS速度を記録します。 6.2 mm/秒

ステップ3：ゾーン評価

測定値（例：6.2 mm/s RMS）を、入力したしきい値（C/D以上）と比較します。 ゾーンD; B/CとC/Dの間→ ゾーンC, など.

ステップ4：スペクトル診断

FFTモードに切り替えます。スペクトルには以下が表示されます。

• 1×成分（24.67 Hz）: 5.8 mm/s — 優勢
• 2倍成分（49.34 Hz）: 1.2 mm/s — マイナー
• その他の周波数: 無視できる

診断： 安定した位相での高い1倍振動→ アンバランス

ステップ5：Balanset-1Aでバランスをとる

「シングルプレーンバランス」モードに入ります。

• 初回実行: A₀ = 6.2 mm/s、φ₀ = 45°
• 試用重量: 0°（任意の角度）で20グラムを追加
• 試運転： A₁ = 4.1 mm/s、φ₁ = 110°
• ソフトウェアは次を計算します: 補正質量 = 28.5グラム、角度 = 215°
• 修正を適用しました: 試験用重量を取り除き、215°で28.5gを追加します
• 検証実行: A_{ファイナル} = 1.1 mm/秒

ステップ6: コンプライアンス検証

1.1 mm/秒 < 1.4 mm/s (A/B境界) → ゾーンA — 素晴らしい状態です!

ポンプはISO 20816-3に準拠し、長期にわたる無制限運転が可能になりました。運転前（6.2 mm/s、ゾーンD）と運転後（1.1 mm/s、ゾーンA）のスペクトルプロットを含むレポートを生成します。.

速度が主要な基準である理由

振動速度は、広い周波数範囲にわたって振動の激しさとよく相関します。その理由は次のとおりです。

• 速度は エネルギー 基礎と周囲に伝わる
• 速度は比較的 周波数に依存しない 一般的な産業機器向け
• 非常に低い周波数（<10 Hz）では、変位が制限要因となる。
• 非常に高い周波数（> 1000 Hz）では、加速度が重要になります（特にベアリング診断の場合）

静的たわみと固有振動数

基礎が剛性か柔軟性かを推定するには:

危険速度推定

単純なローターの第一臨界速度:

15. ISO 20816-3の適用におけるよくある間違いと落とし穴

16. より広範な状態監視戦略との統合

ISO 20816-3の振動制限は 必要だが十分ではない 機械の健全性管理を包括的に実現。振動データを以下の機器と統合します。

• オイル分析: 摩耗粒子、粘度低下、汚染
• サーモグラフィー: ベアリング温度、モーター巻線のホットスポット、ミスアライメントによる加熱
• 超音波: ベアリング潤滑不良、電気アークの早期検出
• モーター電流シグネチャ解析（MCSA）： ローターバーの欠陥、偏心、負荷変動
• プロセスパラメータ: 流量、圧力、消費電力 - 振動の急上昇とプロセスの乱れを相関させる

Balanset-1Aは、 振動柱 この戦略の成功例です。アーカイブ機能とトレンド分析機能を活用して履歴データベースを構築しましょう。振動イベントをメンテナンス記録、オイルサンプルの日付、運用ログと相互参照できます。.

17. 規制および契約上の考慮事項

受入テスト（新機械）

重要だ： ゾーン境界は通常、状態評価の指針となるが、 受け入れ基準 新しい機械の要件は契約/仕様によって定義され、サプライヤーと顧客の間で合意されます。.

Balanset-1Aの役割: Balanset-1Aは、工場受入試験（FAT）または現場受入試験（SAT）において、ベンダーが宣言した振動レベルを検証します。契約上の制限値への適合性を示す文書化されたレポートを生成します。.

保険と賠償責任

一部の管轄区域では、 ゾーンD 重大な故障が発生した場合、保険の適用が無効となる可能性があります。ISO 20816-3に基づく文書化された評価は、機械の保守における適切な注意を実証しています。.

18. 今後の展開：ISO 20816シリーズの拡張

ISO 20816シリーズは進化を続けています。今後の改訂版およびパートには以下が含まれます。

• ISO 20816-6: 往復動機械（ISO 10816-6の代替）
• ISO 20816-7: ロータダイナミックポンプ（ISO 10816-7の代替）
• ISO 20816-8: 往復動型圧縮機システム（新製品）
• ISO 20816-21: 風力タービン（ISO 10816-21の代替）

これらの規格は、同様のゾーン境界の考え方を採用しますが、機械固有の調整が行われます。Balanset-1Aは、柔軟な構成と広い周波数／振幅範囲を備えており、これらの規格が発行されても互換性を維持します。.

19. ケーススタディ

ケーススタディ1：二重測定による誤診の回避

機械： 5MW蒸気タービン、3000rpm、ジャーナルベアリング

状況： ベアリングハウジングの振動 = 3.0 mm/s（ゾーンB、許容範囲）。ただし、オペレーターから異常な騒音が報告されました。.

調査： 既存の近接プローブに接続されたBalanset-1A。シャフト振動 = 180 μm pp。計算されたB/C限界（付録B） = 164 μm。 ゾーンC!

根本的な原因： 油膜の不安定性（オイルワール）。軸の振動を減衰させる大きな台座質量のおかげで、ハウジングの振動は低かった。ハウジングの測定のみに頼っていたら、この危険な状態を見逃していただろう。.

アクション： ベアリングのオイル供給圧力を調整し、シム調整によりクリアランスを減少。シャフト振動は90μm（ゾーンA）に減少。.

ケーススタディ2：バランス調整により重要なファンを救出

機械： 200kW誘引通風ファン、980rpm、フレキシブルカップリング

初期条件: 振動 = 7.8 mm/s（ゾーンD）。プラントは緊急停止とベアリング交換を検討中（$50,000、3日間停止）。.

Balanset-1A診断: FFTでは1× = 7.5 mm/s、2× = 0.8 mm/sと示されています。位相は安定しています。. アンバランス, 、ベアリング損傷ではありません。.

フィールドバランス調整: 現場で4時間かけて2面バランス調整を実施。最終振動は1.6 mm/s（ゾーンA）。.

成果だ： 停止を回避し、$50,000を節約しました。根本原因は、研磨粉塵によるブレード前縁の侵食でした。バランス調整により修正し、次回の計画停止時にブレードの改修を予定しています。.

20. 結論とベストプラクティス

への移行 ISO 20816-3:2022 振動解析の成熟度を示すものであり、機械の健全性に対する物理学に基づく二重の視点からのアプローチが求められています。主なポイント：

について Balanset-1Aシステム ISO 20816-3の要件に高度に準拠しています。周波数範囲、精度、センサーの柔軟性、ソフトウェアワークフローといった技術仕様により、保守チームは不適合を診断するだけでなく、高精度なバランス調整によって積極的に是正することが可能です。Balanset-1Aは、診断スペクトル解析と補正バランス調整機能を組み合わせることで、信頼性エンジニアがZone A/B内の産業資産を保守し、長寿命、安全性、そして中断のない生産を確保できるよう支援します。.

参照標準と参考文献

規範的参照（ISO 20816-3のセクション2）

ISO 20816シリーズの関連規格

補完的な基準

歴史的背景（廃止された基準）

ISO 20816-3:2022 は、次の規格に代わるものです。

• ISO 10816-3:2009 — 非回転部品の測定による機械振動の評価 — パート3：公称出力15kW以上、公称速度120r/min～15,000r/minの産業用機械
• ISO 7919-3:2009 — 機械振動 — 回転軸の測定による機械振動の評価 — パート3：連結された産業機械

ハウジング振動 (10816) とシャフト振動 (7919) を統一規格に統合することで、これまでの曖昧さが解消され、統一された評価フレームワークが提供されます。.

付録DA（参考）—参照国際規格と国家規格および州間規格の対応

この規格を適用する際には、参照されている国際規格ではなく、対応する国内規格および州間規格を使用することをお勧めします。次の表は、セクション2で参照されているISO規格と、それに対応する国内規格との関係を示しています。.

注： この表では、対応度の次の慣例的な指定が使用されています。

• IDT — 同一の基準

国家規格は発行日が異なる場合がありますが、参照されているISO規格との技術的同等性を維持しています。最新の要件については、常に最新版の国家規格を参照してください。.

参考文献

以下の文書は、情報提供の目的で ISO 20816-3 で参照されています。

歴史的注記：文献[16]（Rathbone, 1939）は、速度を主要な振動基準として使用するための基礎を確立した先駆的な研究である。.