ISO 20816-3 완벽 가이드: 종합적인 기술 분석

소개

본 표준은 다음과 같은 측정값을 기반으로 산업 설비의 진동 상태를 평가하기 위한 지침을 제시합니다.

1. 베어링, 베어링 받침대 및 베어링 하우징의 진동 장비가 설치된 위치에서;
2. 축의 방사형 진동 기계 세트.

산업 장비 운용 경험을 바탕으로, 진동 상태 평가를 위한 두 가지 기준 다음과 같은 사항들이 확립되었습니다:

• 기준 I: 모니터링된 광대역 진동 매개변수의 절대값
• 기준 II: 이 값의 변화량(기준값 대비)

진동 표준의 발전: ISO 10816과 ISO 7919의 통합

진동 표준화의 역사는 파편화된 부품별 지침에서 전체적인 기계 평가로 점진적으로 나아가는 과정을 보여줍니다. 과거에는 기계 평가가 두 가지로 나뉘어 있었습니다.

• ISO 10816 시리즈: 가속도계 또는 속도 변환기를 사용하여 회전하지 않는 부품(베어링 하우징, 받침대)의 측정에 중점을 둡니다.
• ISO 7919 시리즈: 베어링에 대한 회전축의 진동을 주로 비접촉식 와전류 탐침을 이용하여 측정하였다.

이러한 분리는 종종 다음과 같은 결과를 초래했습니다. 진단적 모호성. 기계는 하우징 진동은 허용 가능한 수준(ISO 10816에 따른 A 영역)이지만, 특히 진동 에너지 전달이 감쇠되는 무거운 케이싱이나 유체막 베어링이 있는 경우 위험한 축 흔들림이나 불안정성(ISO 7919에 따른 C/D 영역)을 동시에 나타낼 수 있습니다.

제1절 - 적용 범위

본 표준은 진동 상태 평가를 위한 일반적인 요구사항을 규정합니다. 산업 설비(이하 "기계") 정격 출력 15kW 이상, 회전 속도 120~30,000rpm (진동 측정 기준) 회전하지 않는 부품 그리고 계속해서 회전축 기계가 설치된 위치에서 정상 작동 조건 하에서.

평가는 모니터링된 진동 매개변수와 다음 사항을 기반으로 수행됩니다. 변경 이 매개변수는 기계의 정상 작동 상태에서의 상태를 나타냅니다. 상태 평가 기준의 수치 값은 이러한 유형의 기계에 대한 작동 경험을 반영하지만, 특정 작동 조건 및 기계 설계와 관련된 특정 경우에는 적용되지 않을 수 있습니다.

본 표준은 다음 사항에 적용됩니다.

1. 증기 터빈 및 발전기 최대 40MW의 출력 (참고 1 및 2 참조)
2. 증기 터빈 및 발전기 출력 40MW 초과 및 회전 속도 ~외 1500, 1800, 3000 및 3600 r/min (참고 1 참조)
3. 로터리 컴프레서 (원심형, 축방향)
4. 산업용 가스 터빈 최대 3MW의 전력을 공급할 수 있습니다(참고 2 참조).
5. 터보팬 엔진
6. 모든 종류의 전기 모터 플렉시블 샤프트 커플링이 있는 경우. (모터 로터가 ISO 20816 시리즈의 다른 표준에 따라 규정된 기계에 단단히 연결된 경우, 모터 진동은 해당 표준 또는 이 표준에 따라 평가할 수 있습니다.)
7. 압연기 및 압연대
8. 컨베이어
9. 가변 속도 커플링
10. 팬과 블로워 (참고 3 참조)

이 표준은 다음에는 적용되지 않습니다.

11. 출력 40MW를 초과하고 회전 속도가 1500, 1800, 3000, 3600 r/min인 증기 터빈, 가스 터빈 및 발전기 → 사용 ISO 20816-2
12. 3MW 이상의 출력을 가진 가스 터빈 → 사용 ISO 20816-4
13. 수력 발전소 및 양수 발전소의 기계 세트 → 사용 ISO 20816-5
14. 왕복 운동 기계 및 왕복 운동 기계에 단단히 연결된 기계 → 사용 ISO 10816-6
15. 모터 축에 임펠러가 내장되거나 단단히 연결된 구동 모터를 갖춘 회전동력 펌프 → 사용 ISO 10816-7
16. 왕복동 압축기 설치 → 사용 ISO 20816-8
17. 정용량 압축기(예: 스크류 압축기)
18. 수중 펌프
19. 풍력 터빈 → 사용 ISO 10816-21

적용 범위 세부 정보

이 표준의 요구사항은 측정에 적용됩니다. 광대역 진동 정상 작동 상태의 기계에서 정격 회전 속도 범위 내에서 축, 베어링, 하우징 및 베어링 받침대에 발생하는 진동을 측정해야 합니다. 이러한 요구 사항은 설치 위치에서의 측정과 인수 시험 중 측정 모두에 적용됩니다. 확립된 진동 조건 기준은 연속 모니터링 시스템과 주기적 모니터링 시스템 모두에 적용 가능합니다.

이 표준은 다음을 포함할 수 있는 기계에 적용됩니다. 기어 트레인 및 구름 요소 베어링; 하지만 그것은 의도한 바가 아닙니다 이러한 특정 구성 요소의 진동 상태를 평가하기 위해 (기어 장치의 경우 ISO 20816-9 참조).

제2절 — 규범적 참조

본 표준은 다음 표준들을 규범적으로 참조합니다. 날짜가 명시된 참조의 경우, 인용된 판본만 적용됩니다. 날짜가 명시되지 않은 참조의 경우, 최신판(모든 개정판 포함)이 적용됩니다.

이 표준은 ISO 20816-3에 적용되는 용어, 측정 방법 및 일반적인 평가 철학의 기초를 제공합니다.

제3절 - 용어 및 정의

본 표준의 목적상, 다음에서 제시된 용어 및 정의는 다음과 같습니다. ISO 2041 적용하다.

주요 용어 (ISO 2041 기준)

• 진동: 기계 시스템의 운동 또는 위치를 나타내는 양의 크기가 시간에 따라 변하는 현상
• RMS(제곱평균제곱근): 특정 시간 간격 동안 어떤 양의 제곱값 평균의 제곱근
• 광대역 진동: 특정 주파수 범위에 걸쳐 에너지가 분포된 진동
• 고유 진동수: 시스템의 자유 진동 주파수
• 정상 상태 작동: 관련 매개변수(속도, 부하, 온도)가 거의 일정하게 유지되는 작동 조건
• 최대값 대 최대값: 극값(최대값과 최소값) 사이의 대수적 차이
• 변환기: 입력량과 일정한 관계를 갖는 출력량을 제공하는 장치

제5장 — 기계 분류

5.1 일반 사항

본 표준에서 정한 기준에 따라 기계의 진동 상태는 다음과 같은 요소에 따라 평가됩니다.

1. 기계 유형
2. 정격 출력 또는 축 높이(ISO 496 참조)
3. 기초 강성도

5.2 기계 유형, 정격 출력 또는 축 높이에 따른 분류

기계 유형과 베어링 설계의 차이로 인해 모든 기계를 다음과 같이 분류해야 합니다. 두 그룹 정격 출력 또는 축 높이를 기준으로 합니다.

두 그룹 모두에서 기계의 축은 수평, 수직 또는 경사지게 배치될 수 있으며, 지지대의 강성은 서로 다를 수 있습니다.

그룹 1 — 대형 기계

• 정격 출력 300kW 초과
• 또는 샤프트 높이가 있는 전기 기계 높이 > 315mm
• 일반적으로 다음과 같은 장비를 갖추고 있습니다. 저널(슬리브) 베어링
• 작동 속도는 120~30,000 r/min입니다.

그룹 2 — 중형 기계

• 정격 출력 15~300kW
• 또는 샤프트 높이가 있는 전기 기계 160mm < H ≤ 315mm
• 일반적으로 다음과 같은 장비를 갖추고 있습니다. 구름 요소 베어링
• 작동 속도는 일반적으로 600rpm 이상입니다.

5.3 기초 강성에 따른 분류

기계 기초는 지정된 측정 방향에서의 강성 정도에 따라 다음과 같이 분류됩니다.

1. 견고한 기초
2. 유연한 기초

이 분류의 기준은 기계의 강성과 기초의 강성 사이의 관계입니다. 만약 "기계-기초" 시스템의 가장 낮은 고유 진동수 진동 측정 방향에서 주 여기 주파수(대부분의 경우 로터 회전 주파수)를 초과합니다. 최소 25%, 그렇다면 그러한 방향으로의 기반이 마련될 것으로 여겨진다. 엄격한. 그 외의 모든 기반은 고려됩니다. 유연한.

대표적인 예

견고한 기초 위에 설치된 기계 일반적으로 대형 및 중형 전기 모터이며, 회전 속도는 보통 낮습니다.

유연한 기초 위에 설치된 기계 일반적으로 10MW를 초과하는 출력을 가진 터보 발전기 또는 압축기뿐만 아니라 수직축 방향의 기계도 포함됩니다.

"기계-기초" 시스템의 특성을 계산으로 결정할 수 없는 경우, 다음과 같은 방법을 사용할 수 있습니다. 실험적으로 (충격 시험, 작동 모달 해석 또는 시동 진동 분석).

부록 A (규범적) — 특정 작동 모드에서 비회전 부품의 진동 조건 영역 경계

경험은 회전 속도가 다른 여러 종류의 기계의 진동 상태를 평가하기 위해 측정을 수행해야 합니다. 속도만으로도 충분합니다. 따라서 주요 모니터링 변수는 속도의 RMS 값입니다.

그러나 진동 주파수를 고려하지 않고 등속도 기준을 사용하면 다음과 같은 결과가 발생할 수 있습니다. 허용할 수 없을 정도로 큰 변위 값. 이는 특히 로터 회전 주파수가 600r/min 미만인 저속 기계에서 발생하며, 이때 작동 속도 성분이 광대역 진동 신호를 지배합니다(부록 D 참조).

마찬가지로, 등속 기준은 회전 주파수가 10,000 r/min을 초과하는 고속 기계 또는 기계에서 발생하는 진동 에너지가 주로 고주파 영역에 집중될 경우 허용할 수 없을 정도로 큰 가속도 값을 초래할 수 있습니다. 따라서 진동 조건 기준은 회전 주파수 범위와 기계 유형에 따라 변위, 속도 및 가속도 단위로 설정될 수 있습니다.

표 A.1 및 A.2는 이 표준에서 다루는 다양한 기계 그룹에 대한 영역 경계값을 나타냅니다. 현재 이러한 경계값은 특정 단위로만 표현되어 있습니다. 속도와 변위.

10~1000Hz 주파수 범위의 진동에 대한 진동 조건 영역 경계는 RMS 속도 및 변위 값으로 표시됩니다. 로터 회전 주파수가 600rpm 미만인 기계의 경우 광대역 진동 측정 범위는 다음과 같습니다. 2~1000Hz. 대부분의 경우 진동 상태 평가는 속도 기준만으로도 충분하지만, 진동 스펙트럼에 저주파 성분이 상당 부분 포함될 것으로 예상되는 경우에는 속도와 변위 모두를 측정하여 평가를 수행합니다.

고려 대상 그룹의 모든 기계는 강성 또는 유연 지지대에 설치할 수 있으며(섹션 5 참조), 이에 대한 서로 다른 영역 경계는 표 A.1 및 A.2에 설정되어 있습니다.

표 A.1 — 그룹 1 기계 (대형: 300kW 초과 또는 높이 315mm 초과)

표 A.2 — 그룹 2 기계 (중형: 15~300kW 또는 높이(H) = 160~315mm)

부록 B (규범적) — 특정 작동 모드에서 회전축의 진동 조건 영역 경계

B.1 일반 사항

진동 조건 구역 경계는 다양한 산업 분야의 운영 경험을 바탕으로 설정되었으며, 이는 다음과 같은 사실을 보여줍니다. 허용 가능한 상대 축 진동은 회전 주파수가 증가함에 따라 감소합니다.. 또한 진동 상태를 평가할 때 회전축과 고정된 기계 부품 사이의 접촉 가능성을 고려해야 합니다. 저널 베어링이 있는 기계의 경우, 베어링의 최소 허용 간극 다음 사항도 고려해야 합니다(부록 C 참조).

B.2 정상 상태 작동 시 공칭 회전 주파수에서의 진동

B.2.1 일반 사항

기준 I은 다음과 관련이 있습니다:

1. 축 변위 제한 베어링에 가해지는 허용 가능한 동적 하중 조건으로부터
2. 레이디얼 클리어런스의 허용값 베어링에서
3. 허용 가능한 진동 지지대와 기초로 전달됨

각 베어링의 최대 축 변위는 기계의 작동 경험을 바탕으로 결정된 4개 영역의 경계(표준의 그림 B.1 참조)와 비교됩니다.

B.2.2 구역 경계

다양한 종류의 기계에 대한 축 진동 측정 경험을 통해 진동 조건 영역 경계를 설정할 수 있으며, 이는 다음과 같이 표현됩니다. 최대 변위 S(pp) (마이크로미터), 회전자 회전 주파수 n(r/min)의 제곱근에 반비례합니다.

근접 프로브로 측정한 축의 상대 진동의 경우, 영역 경계는 다음과 같이 표현됩니다. 피크 간 변위 S(pp) 단위는 마이크로미터이며, 작동 속도에 따라 달라집니다.

어디 n 최대 작동 속도는 다음과 같습니다. 분당, 그리고 S(pp)는 다음과 같습니다. μm.

계산 예

분당 3000회전으로 작동하는 기계의 경우:

• √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

중요: 구역 경계는 합격 기준으로 사용되어서는 안 되며, 합격 기준은 공급업체와 고객 간의 합의 사항이어야 합니다. 그러나 수치적 경계값을 참고하면 명백히 상태가 불량한 기계의 사용을 방지하고 진동에 대한 지나치게 엄격한 요구 사항을 부과하는 것을 피할 수 있습니다.

경우에 따라 특정 기계의 설계 특징으로 인해 더 높거나 낮은 영역 경계를 적용해야 할 수 있습니다(예: 자동 정렬 틸팅 패드 베어링). 또한 타원형 베어링이 있는 기계의 경우, 측정 방향(최대 및 최소 간극 방향)에 따라 서로 다른 영역 경계를 적용할 수 있습니다.

허용 진동은 베어링 직경과 관련이 있을 수 있는데, 일반적으로 직경이 큰 베어링은 간극도 크기 때문입니다. 따라서 하나의 축열 내에서도 베어링마다 서로 다른 진동 영역 경계값을 설정할 수 있습니다. 이러한 경우, 제조업체는 경계값 변경 이유를 설명하고, 특히 변경에 따라 허용되는 진동이 증가하더라도 기계의 신뢰성이 저하되지 않음을 입증해야 합니다.

베어링 바로 근처에서 측정하지 않거나, 가속 및 감속과 같은 과도 모드(임계 속도 통과 포함)에서 기계 작동 중에 측정할 경우 허용 가능한 진동 범위가 더 높아질 수 있습니다.

저널 베어링이 있는 수직형 기계의 경우, 진동 한계값을 결정할 때 로터 무게와 관련된 안정화 힘 없이 간극 범위 내에서 발생할 수 있는 축 변위를 고려해야 합니다.

제4절 — 진동 측정

4.1 일반 요구사항

측정 방법 및 계측기는 ISO 20816-1의 일반 요구사항을 충족해야 하며, 산업 기계에 대한 특정 고려 사항도 포함되어야 합니다. 다음 요소들은 측정 장비에 중대한 영향을 미치지 않아야 합니다.

• 온도 변화 — 센서 감도 드리프트
• 전자기장 — 샤프트 자화 효과 포함
• 음향장 — 소음이 심한 환경에서의 압력파
• 전원 공급 변동 — 전압 변동
• 케이블 길이 — 일부 근접 프로브 설계에서는 케이블 길이가 일치해야 합니다.
• 케이블 손상 — 간헐적인 연결 끊김 또는 차폐 파손
• 변환기 방향 — 감도 축 정렬

4.2 측정 지점 및 방향

상태 모니터링을 위해 다음과 같은 측정이 수행됩니다. 회전하지 않는 부품 또는 ~에 샤프트, 또는 둘 다. 이 표준에서 특별히 달리 명시되지 않는 한, 축 진동은 축의 진동을 의미합니다. 베어링에 대한 변위.

비회전 부품 - 베어링 하우징 측정

회전하지 않는 부품에 대한 진동 측정은 베어링, 베어링 하우징 또는 베어링 위치에서 축 진동으로부터 동적 힘을 전달하는 기타 구조 요소의 진동 특성을 파악합니다.

일반적인 측정 구성: 측정은 다음을 사용하여 수행됩니다. 두 개의 변환기 베어링 캡 또는 하우징에서 서로 수직인 두 개의 방사형 방향으로 진동을 측정합니다. 수평형 기계의 경우 일반적으로 한 방향은 수직입니다. 축이 수직이거나 경사져 있는 경우 최대 진동을 포착할 수 있는 방향을 선택하십시오.

단일 지점 측정: 측정 결과가 전체 진동을 대표하는 것으로 확인되면 단일 변환기를 사용할 수 있습니다. 선택한 방향은 최대값에 가까운 측정값을 얻을 수 있도록 해야 합니다.

축 진동 측정

축 진동(ISO 20816-1에 정의됨)은 축 변위를 의미합니다. 베어링에 대한 상대적인. 선호하는 방법은 다음과 같습니다. 비접촉식 근접 프로브 한 쌍 서로 수직으로 설치되어 측정면에서 축의 궤적(궤적)을 결정할 수 있습니다.

4.3 계측 장비 (측정 기기)

상태 모니터링을 위해서는 측정 시스템이 측정해야 합니다. 광대역 RMS 진동 적어도 주파수 범위에 걸쳐 10Hz ~ 1000Hz. 회전 속도가 600 r/min을 초과하지 않는 기계의 경우, 하한 주파수는 다음을 초과해서는 안 됩니다. 2Hz.

축 진동 측정의 경우: 상위 주파수 범위 경계는 최대 축 회전 주파수를 초과해야 합니다. 최소 3.5배. 측정 장비는 다음 요구 사항을 충족해야 합니다. ISO 10817-1.

회전하지 않는 부품 측정의 경우: 장비는 다음 사항을 준수해야 합니다. ISO 2954. 설정된 기준에 따라 측정량은 변위, 속도 또는 둘 다일 수 있습니다(ISO 20816-1 참조).

측정을 다음과 같이 수행하는 경우 가속도계 (실제로 흔히 그렇듯이) 출력 신호는 다음과 같아야 합니다. 통합됨 속도 신호를 얻기 위해서는 변위 신호를 얻어야 합니다. 이중 적분, 하지만 잡음 간섭이 증가할 가능성에 주의해야 합니다. 잡음을 줄이기 위해 고역 통과 필터 또는 다른 디지털 신호 처리 방법을 적용할 수 있습니다.

진동 신호가 진단 목적으로도 사용될 경우, 측정 범위는 최소한 부터 까지의 주파수를 포함해야 합니다. 하부 축 속도 제한의 0.2배 에게 최대 진동 여기 주파수의 2.5배 (일반적으로 10,000Hz를 초과하지 않음). 추가 정보는 ISO 13373-1, ISO 13373-2 및 ISO 13373-3에 제공됩니다.

주파수 범위 요구 사항

측정 매개변수

측정 매개변수는 다음과 같을 수 있습니다. 배수량, 속도, 평가 기준에 따라 둘 다 또는 둘 중 하나일 수 있습니다(ISO 20816-1 참조).

• 가속도계 측정값: 측정에 가속도계(가장 일반적임)를 사용하는 경우, 출력 신호를 적분하여 속도를 구합니다. 이중 적분을 하면 변위를 얻을 수 있지만, 저주파 노이즈가 증가할 수 있으므로 주의해야 합니다. 노이즈를 줄이려면 고역 통과 필터링이나 디지털 신호 처리를 적용하십시오.
• 샤프트 진동: 상한 주파수는 최소한 다음과 같아야 합니다. 최대 축 회전 속도의 3.5배. 계측 장비는 다음 사항을 준수해야 합니다. ISO 10817-1.
• 회전하지 않는 부품: 계측 장비는 다음 사항을 준수해야 합니다. ISO 2954.

4.4 지속적 및 주기적 모니터링

지속적인 모니터링: 일반적으로 대형 또는 중요 장비의 경우, 상태 모니터링 및 장비 보호를 위해 가장 중요한 지점에 영구적으로 설치된 변환기를 사용하여 모니터링 대상 진동 지표를 지속적으로 측정합니다. 경우에 따라 이러한 측정 시스템이 플랜트 장비 관리 시스템에 통합되기도 합니다.

주기적인 모니터링: 많은 기계의 경우 지속적인 모니터링은 불필요합니다. 불균형, 베어링 마모, 정렬 불량, 풀림 등의 고장 발생에 대한 충분한 정보는 주기적인 측정을 통해 얻을 수 있습니다. 본 표준의 수치 값은 측정 지점 및 계측기가 표준 요구 사항을 준수하는 경우 주기적인 모니터링에 사용할 수 있습니다.

샤프트 진동: 계측 장비는 일반적으로 영구적으로 설치되지만, 주기적으로 측정이 이루어질 수 있습니다.

회전하지 않는 부품: 변환기는 일반적으로 측정 중에만 설치됩니다. 접근이 어려운 장비의 경우, 신호가 접근 가능한 위치로 전달되도록 영구적으로 장착된 변환기를 사용할 수 있습니다.

4.5 기계 작동 모드

로터와 베어링이 안정화된 후 진동 측정이 수행됩니다. 평형 온도 정상 상태의 지정된 작동 모드는 다음과 같은 특성에 의해 결정됩니다.

• 공칭 축 속도
• 공급 전압
• 유량
• 작동 유체 압력
• 짐

가변 속도 또는 가변 부하 기계: 장기간 운전 시 나타나는 모든 작동 모드에서 측정을 수행하십시오. 최대값 진동 상태 평가를 위해 모든 모드에서 얻은 결과입니다.

4.6 배경 진동

측정 중에 얻은 모니터링 매개변수 값이 허용 기준을 초과하고 기계의 배경 진동이 높을 가능성이 있다고 판단될 경우, 추가 측정을 실시해야 합니다. 정지된 기계 외부 요인에 의해 유발되는 진동을 평가하기 위해.

4.7 측정 유형 선택

이 표준은 기계의 비회전 부품과 회전축 모두에 대한 측정을 수행할 수 있도록 규정하고 있습니다. 이 두 가지 측정 유형 중 어느 것이 더 적합한지는 기계의 특성과 예상되는 고장 유형에 따라 결정됩니다.

두 가지 측정 방식 중 하나를 선택해야 하는 경우, 다음 사항을 고려해야 합니다.

측정 유형 선택 시 고려 사항:

• 축 회전 속도: 회전하지 않는 부분의 측정값은 축 측정값에 비해 고주파 진동에 더 민감합니다.
• 베어링 유형: 구름 요소 베어링은 간극이 매우 작아 축 진동이 하우징으로 효과적으로 전달됩니다. 일반적으로 하우징 측정만으로도 충분합니다. 저널 베어링은 간극이 크고 진동 감쇠 기능이 있어 축 진동을 통해 추가적인 진단 정보를 얻을 수 있습니다.
• 기계 유형: 베어링 간극이 축 진동 진폭과 유사한 기계는 접촉을 방지하기 위해 축 측정이 필요합니다. 고차 고조파(날개 통과, 기어 맞물림, 바 통과)가 발생하는 기계는 고주파 하우징 측정을 통해 모니터링됩니다.
• 로터 질량/받침대 질량 비율: 축 질량이 받침대 질량에 비해 작은 기계는 받침대로 전달되는 진동이 적습니다. 따라서 축 측정이 더 효과적입니다.
• 로터 유연성: 유연 회전체: 축의 상대 진동은 회전체 동작에 대한 더 많은 정보를 제공합니다.
• 받침대 규정 준수: 유연한 받침대는 회전하지 않는 부품에 대해 더 큰 진동 대응력을 제공합니다.
• 측정 경험: 유사한 장비에서 특정 측정 방식에 대한 풍부한 경험이 있다면 해당 방식을 계속 사용하십시오.

측정 방법 선택에 대한 자세한 권장 사항은 ISO 13373-1에 제공됩니다. 최종 결정 시에는 접근성, 변환기 수명 및 설치 비용을 고려해야 합니다.

측정 위치 및 방법

• 측정 베어링 하우징 또는 받침대 얇은 벽의 덮개나 유연한 표면에는 사용하지 마십시오.
• 사용 서로 수직인 두 개의 방사 방향 각 베어링 위치에서
• 수평형 기계의 경우, 한 방향은 일반적으로 수직입니다.
• 수직 또는 경사형 기계의 경우 진동을 최대한 포착할 수 있는 방향을 선택하십시오.
• 축 방향 진동 추력 베어링 방사 진동과 동일한 제한을 사용합니다.
• 다음과 같은 장소를 피하세요 국소 공명 — 인접한 지점의 측정값을 비교하여 확인하십시오.

작동 조건

• 측정 단위 정상 상태 작동 정격 속도 및 부하에서
• 로터와 베어링이 도달하도록 하십시오 열평형
• 가변 속도/부하 기계의 경우 모든 주요 작동 지점에서 측정하고 최대값을 사용하십시오.
• 기록된 조건: 속도, 부하, 온도, 압력, 유량

제6절 — 진동 상태 평가 기준

6.1 일반 사항

ISO 20816-1은 다양한 종류의 기계의 진동 상태를 평가하기 위한 두 가지 기준에 대한 일반적인 설명을 제공합니다. 한 가지 기준은 다음과 같이 적용됩니다. 절댓값 넓은 주파수 대역에서 모니터링되는 진동 매개변수의 한 가지 방법이며, 다른 하나는 다음과 같이 적용됩니다. 변경 이 값에서 (변화가 증가인지 감소인지에 관계없이).

일반적으로 기계의 진동 상태는 비회전 부품의 진동 속도 실효값(RMS)을 기준으로 평가하는데, 이는 해당 측정 방법이 간단하기 때문입니다. 그러나 일부 기계의 경우, 축의 상대 변위의 최대값을 측정하는 것도 바람직하며, 이러한 측정 데이터가 있는 경우 기계의 진동 상태 평가에 활용할 수 있습니다.

6.2 기준 I — 절대적 크기에 의한 평가

6.2.1 일반 요구사항

회전축 측정의 경우: 진동 상태는 광대역 진동 변위 피크-투-피크의 최대값으로 평가됩니다. 이 모니터링 매개변수는 지정된 두 직교 방향의 변위 측정값으로부터 얻어집니다.

회전하지 않는 부품 측정의 경우: 진동 상태는 베어링 표면 또는 그 바로 근처에서 측정된 광대역 진동 속도의 최대 RMS 값으로 평가됩니다.

이 기준에 따라 모니터링 대상 매개변수의 제한값이 결정되며, 이는 다음과 같은 관점에서 허용 가능한 것으로 간주됩니다.

• 베어링에 가해지는 동적 하중
• 베어링의 레이디얼 클리어런스
• 기계에서 지지 구조물 및 기초로 전달되는 진동

각 베어링 또는 베어링 받침대에서 측정된 모니터링 매개변수의 최대값은 해당 기계 그룹 및 지지대 유형에 대한 제한값과 비교됩니다. 1절에 명시된 기계의 진동 관찰에 대한 광범위한 경험을 통해 진동 조건 영역 경계를 설정할 수 있으며, 이를 통해 대부분의 경우 기계의 장기적인 안정적인 작동을 보장할 수 있습니다.

설정된 진동 조건 영역은 공칭 축 회전 속도 및 공칭 부하에서 특정 정상 상태 작동 모드에 있는 기계의 진동을 평가하기 위한 것입니다. 정상 상태 모드라는 개념은 부하 변화가 느린 경우를 허용합니다. 평가는 다음과 같습니다. 수행되지 않음 작동 모드가 지정된 모드와 다르거나 시동, 감속 또는 공진 영역 통과와 같은 과도 모드인 경우(6.4 참조).

진동 상태에 대한 일반적인 결론은 종종 회전하지 않는 기계 부품과 회전하는 기계 부품 모두에서 측정한 진동을 기반으로 도출됩니다.

축 진동 저널 베어링의 축 진동은 일반적으로 연속 진동 상태 모니터링 중에 측정되지 않습니다. 축 진동은 특정 결함 유형에 더 민감할 수 있으므로 이러한 측정은 일반적으로 주기적인 모니터링이나 진단 목적으로 수행됩니다. 이 표준은 축 진동에 대한 평가 기준만을 제공합니다. 스러스트 베어링의 축 방향 진동, 이는 기계 손상을 유발할 수 있는 축 방향 맥동과 관련이 있습니다.

6.2.2 진동 조건 영역

6.2.2.1 일반 설명

기계 진동에 대한 정성적 평가 및 필요한 조치에 대한 의사 결정을 위해 다음과 같은 진동 조건 구역이 설정되었습니다.

A구역 — 새로 가동된 기계는 일반적으로 이 범주에 속합니다.

B구역 — 이 영역에 속하는 기계는 일반적으로 시간 제한 없이 계속 작동하기에 적합한 것으로 간주됩니다.

C구역 — 이 영역에 속하는 기계는 일반적으로 장기간 연속 운전에 적합하지 않은 것으로 간주됩니다. 일반적으로 이러한 기계는 적절한 수리 기회가 생길 때까지 제한된 기간 동안만 작동할 수 있습니다.

D구역 — 이 영역의 진동 수준은 일반적으로 기계 손상을 유발할 정도로 심각한 것으로 간주됩니다.

6.2.2.2 영역 경계 수치 값

진동 조건 영역 경계의 설정된 수치 값은 다음과 같습니다. 합격 기준으로 사용하기 위한 것이 아닙니다., 이는 기계 공급업체와 고객 간의 합의 사항이어야 합니다. 그러나 이러한 기준은 일반적인 지침으로 활용되어 불필요한 진동 저감 비용 발생을 방지하고 지나치게 엄격한 요구 사항을 예방하는 데 도움이 될 수 있습니다.

때때로 기계 설계 특징이나 작동 경험에 따라 다른 경계값(더 높거나 더 낮은 값)을 설정해야 할 수 있습니다. 이러한 경우 제조업체는 일반적으로 경계값 변경에 대한 타당성을 제시하며, 특히 이러한 변경에 따라 허용되는 진동 증가가 기계 신뢰성 저하로 이어지지 않음을 확인합니다.

6.2.2.3 승인 기준

기계 진동 허용 기준은 다음과 같습니다. 항상 합의의 대상이다 공급자와 고객 간의 계약은 납품 전 또는 납품 시점에 문서화되어야 합니다(납품 전 문서화가 더 바람직합니다). 신규 기계 납품 또는 대규모 정비 후 반환된 기계의 경우, 진동 조건 구역 경계를 기준으로 이러한 기준을 설정할 수 있습니다. 그러나 수치적 구역 경계값은 다음과 같아야 합니다. ~ 아니다 기본적으로 승인 기준으로 적용됩니다.

일반적인 권장 사항: 새 기계의 모니터링된 진동 매개변수는 A 영역 또는 B 영역에 속해야 하지만, 이 두 영역 사이의 경계를 초과해서는 안 됩니다. 1.25배. 이 권장 사항은 기계 설계 특징이나 유사한 기계 유형에 대한 누적된 운영 경험을 근거로 수용 기준을 설정할 경우 고려되지 않을 수 있습니다.

인수 시험은 엄격하게 규정된 기계 작동 조건(용량, 회전 속도, 유량, 온도, 압력 등) 하에서 지정된 시간 간격 동안 수행됩니다. 기계가 주요 부품 교체 또는 유지 보수 후에 입고된 경우, 인수 기준을 설정할 때 생산 공정에서 기계를 제거하기 전에 수행된 작업 유형과 모니터링된 매개변수 값을 고려합니다.

6.3 기준 II — 크기 변화에 따른 평가

이 기준은 정상 상태 기계 작동 시 모니터링되는 광대역 진동 매개변수의 현재 값(작동 특성의 약간의 변동은 허용됨)을 이전에 설정된 값과 비교하는 것을 기반으로 합니다. 기준값 (참조값).

중대한 변화에는 적절한 조치가 필요할 수 있습니다. B/C 구역 경계에 아직 도달하지 않았더라도. 이러한 변화는 점진적으로 발생하거나 갑작스럽게 나타날 수 있으며, 기계 작동 중 초기 손상이나 기타 교란의 결과일 수 있습니다.

비교 대상 진동 매개변수는 다음을 사용하여 구해야 합니다. 동일한 변환기 위치 및 방향 동일한 기계 작동 모드에서 발생합니다. 중대한 변화가 감지되면 위험한 상황을 예방하기 위해 가능한 원인을 조사합니다.

6.4 과도 모드에서의 진동 상태 평가

부록 A 및 B에 제시된 진동 조건 구역 경계는 다음 진동에 적용됩니다. 정상 상태 기계 작동. 과도 작동 모드에서는 일반적으로 진동이 증가할 수 있습니다. 예를 들어, 회전 가속 또는 감속 시 유연한 지지대에 설치된 기계의 진동은 로터 임계 속도를 통과할 때 증가합니다. 또한, 맞물리는 회전 부품의 정렬 불량이나 가열 중 로터의 휨 현상으로 인해 진동이 증가할 수 있습니다.

기계 진동 상태를 분석할 때에는 작동 모드 및 외부 작동 조건의 변화에 대한 진동의 반응을 주의 깊게 살펴봐야 합니다. 본 표준에서는 기계의 과도 작동 모드에서의 진동 평가를 다루지는 않지만, 일반적인 지침으로 제한된 시간 동안의 과도 모드에서 진동이 허용 가능한 수준을 초과하지 않으면 허용 가능한 것으로 간주할 수 있습니다. C구역의 상한.

기준 II — 기준선 대비 변화

진동이 B 영역에 남아 있더라도, 기준선 대비 유의미한 변화 문제가 발생하고 있음을 나타냅니다.

6.5 정상 작동 시 진동 수준 제한

6.5.1 일반 사항

일반적으로 장기간 작동을 목적으로 하는 기계의 경우 진동 한계치가 설정되어 있으며, 정상 작동 상태에서 이 한계치를 초과하면 다음과 같은 경고 신호가 발생합니다. 경고 또는 여행.

경고 — 모니터링되는 진동 매개변수 값 또는 그 변화가 시정 조치가 필요할 수 있는 수준에 도달했음을 알리는 알림입니다. 일반적으로 경고 알림이 표시되면 진동 변화의 원인을 조사하고 필요한 시정 조치를 결정하는 동안 기계를 일정 시간 동안 작동할 수 있습니다.

여행 — 진동 매개변수가 기계 손상을 초래할 수 있는 수준에 도달했음을 알리는 알림입니다. TRIP 레벨에 도달하면 진동을 줄이거나 기계를 정지하는 등의 즉각적인 조치를 취해야 합니다.

기계의 동적 하중 및 지지 강성의 차이로 인해 측정 지점 및 방향에 따라 서로 다른 진동 한계 수준이 설정될 수 있습니다.

6.5.2 경고 수준 설정

경고 수준은 기기마다 크게 다를 수 있습니다(증가하거나 감소할 수 있음). 일반적으로 이 수준은 특정 값을 기준으로 결정됩니다. 기준 수준 운영 경험을 바탕으로 특정 지점 및 특정 측정 방향에 대해 각 특정 기계 인스턴스별로 얻은 값입니다.

경고 수준을 기준선보다 높게 설정하는 것이 좋습니다. 상위 구역 B 경계값의 25%. 기준치가 낮으면 경고 수준이 C 구역 미만일 수 있습니다.

기준 수준이 정의되지 않은 경우(예: 신규 기계의 경우), 경고 수준은 유사한 기계의 운용 경험을 바탕으로 하거나 모니터링되는 진동 매개변수의 합의된 허용 값을 기준으로 결정됩니다. 일정 시간이 지난 후, 기계 진동 관찰을 기반으로 기준선이 설정되고 그에 따라 경고 수준이 조정됩니다.

일반적으로 경고 수준은 다음과 같이 설정됩니다. 상위 B구역 경계를 1.25배 이상 초과하지 않습니다..

기준 레벨에 변화가 발생할 경우(예: 기계 수리 후), 경고 레벨도 그에 따라 조정해야 합니다.

6.5.3 트립 레벨 설정

TRIP 레벨은 일반적으로 기계의 기계적 무결성을 유지하는 것과 관련이 있으며, 이는 설계 특징과 비정상적인 동적 힘을 견딜 수 있는 능력에 의해 결정됩니다. 따라서 TRIP 레벨은 일반적으로 다음과 같습니다. 유사한 설계의 기계에도 동일하게 적용됩니다. 그리고 입니다 기준선과 관련이 없음.

기계 설계의 다양성으로 인해 TRIP 레벨 설정에 대한 보편적인 지침을 제공하는 것은 불가능합니다. 일반적으로 TRIP 레벨은 다음과 같이 설정됩니다. C 또는 D 구역 내, 하지만 이 구역들 사이의 경계보다 25% 이상 높지는 않습니다.

6.6 추가 절차 및 기준

있습니다 간단한 계산 방법이 없습니다 축 진동으로 인한 베어링 받침대 진동(또는 그 반대로 받침대 진동으로 인한 축 진동). 절대 축 진동과 상대 축 진동의 차이는 베어링 받침대 진동과 관련이 있지만, 일반적으로는 다음과 같습니다. 그것과 같지 않다.

실질적인 의미: 하우징 진동이 B구역(허용)을 나타내지만 샤프트 진동이 C구역(제한)을 나타내는 경우, 해당 기계를 C구역으로 분류하고 시정 조치를 계획하십시오. 두 가지 측정값이 모두 있는 경우에는 항상 최악의 경우를 기준으로 평가하십시오.

6.7 정보의 벡터 표현에 기반한 평가

진동의 개별 주파수 성분의 진폭 변화는, 비록 상당한 변화일지라도, 반드시 동반되는 것은 아닙니다. 광대역 진동 신호의 상당한 변화에 의해서만 균열 진행을 감지할 수 있습니다. 예를 들어, 로터에 균열이 발생하면 회전 주파수의 고조파 성분이 크게 나타날 수 있지만, 그 진폭은 작동 속도에서의 성분에 비해 작을 수 있습니다. 따라서 광대역 진동 변화만으로는 균열 진행의 영향을 정확하게 추적할 수 없습니다.

개별 진동 성분의 진폭 변화를 모니터링하여 후속 진단 절차에 필요한 데이터를 얻으려면 다음이 필요합니다. 특수 측정 및 분석 장비, 일반적으로 더 복잡하며 적용을 위해서는 특별한 자격이 필요합니다(ISO 18436-2 참조).

본 표준에서 정립된 방법은 다음과 같습니다. 광대역 진동 측정에 한정됨 개별 주파수 성분의 진폭과 위상을 평가하지 않고도 대부분의 경우 설치 현장에서의 기계 인수 시험 및 상태 모니터링에 충분합니다.

하지만 장기적인 상태 모니터링 및 진단 프로그램에서의 사용은 벡터 정보 주파수 성분(특히 작동 속도 및 그 2차 고조파)에 대한 분석은 광대역 진동만 모니터링할 때는 구별할 수 없는 기계 동적 거동의 변화를 평가할 수 있게 해줍니다. 개별 주파수 성분과 그 위상 간의 관계 분석은 상태 모니터링 및 진단 시스템에서 점점 더 많이 활용되고 있습니다.

참고: 이 표준은 벡터 성분의 변화에 기반한 진동 상태 평가 기준을 제공하지 않습니다. 이 문제에 대한 자세한 내용은 ISO 13373-1, ISO 13373-2, ISO 13373-3(ISO 20816-1 참조)에 나와 있습니다.

8. 과도 동작

가속, 감속 또는 정격 속도 이상 작동 중에는 특히 임계 속도를 통과할 때 진동이 더 커질 것으로 예상됩니다.

9. 배경 진동

측정된 진동이 허용 한계를 초과하고 배경 진동이 의심되는 경우, 기계를 정지시킨 상태에서 측정하십시오. 배경 진동이 다음 중 하나를 초과하는 경우 보정이 필요합니다.

• 작동 중 측정된 값 25%, 또는
• 해당 기계 등급의 B/C 경계의 25%

부록 C (참고용) — 구역 경계 및 방위각 여유 거리

다음과 같은 기계의 경우 저널(유체막) 베어링, 안전한 작동을 위한 기본 조건은 오일 웨지 상의 축 변위가 베어링 쉘과 접촉하지 않아야 한다는 것입니다. 따라서 부록 B에 제시된 상대 축 변위 영역 경계는 이 요구 사항과 일치해야 합니다.

특히 간극이 작은 베어링의 경우 다음과 같은 조치가 필요할 수 있습니다. 영역 경계 값을 줄입니다.. 감소 정도는 베어링 유형과 측정 방향과 최소 간극 방향 사이의 각도에 따라 달라집니다.

예시: 대형 증기 터빈(3000rpm, 저널 베어링)

• 계산된 B/C 값(부록 B): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• 실제 베어링 직경 간극: 150 μm
• 164 > 150이므로, 여유 공간 기반 제한을 사용하십시오.
• A/B = 0.4 × 150 = 60 μm
• B/C = 0.6 × 150 = 90 μm
• C/D = 0.7 × 150 = 105 μm

응용 사례 참고 사항: 이러한 조정된 값은 축 진동을 측정할 때 적용됩니다. 베어링 내부 또는 근처. 반경 방향 간극이 더 큰 다른 축 위치에서는 표준 부록 B 공식이 적용될 수 있습니다.

부록 D (참고용) — 저속 기계에 대한 등속 기준의 적용 가능성

이 부록은 저주파 진동(120 r/min 미만)을 하는 기계에 속도 측정에 기반한 기준을 적용하는 것이 바람직하지 않은 이유를 설명합니다. 저속 기계의 경우, 속도 측정에 기반한 기준은 다음과 같습니다. 변위 측정 적절한 측정 장비를 사용하는 것이 더 적합할 수 있습니다. 그러나 본 표준에서는 그러한 기준을 고려하지 않습니다.

속도 기준의 역사적 근거

진동을 이용하자는 제안 속도 진동 상태를 설명하는 기초로서 회전하지 않는 기계 부품에서 측정된 진동은 특정 물리적 고려 사항을 고려하여 수많은 시험 결과를 일반화한 것에 기반하여 공식화되었습니다(예: Rathbone TC의 선구적인 연구, 1939년 참조).

이와 관련하여, 오랫동안 10~1000Hz 주파수 범위에서 RMS 속도 측정 결과가 일치하면 기계의 상태 및 진동 영향 측면에서 동일하다고 간주되었습니다. 이러한 접근 방식의 장점은 진동의 주파수 구성이나 기계 회전 주파수에 관계없이 동일한 진동 상태 기준을 사용할 수 있다는 것이었습니다.

반대로, 변위 또는 가속도를 진동 상태 평가의 기준으로 사용할 경우, 변위 대 속도 비율은 진동 주파수에 반비례하고 가속도 대 속도 비율은 진동 주파수에 정비례하기 때문에 주파수 의존적인 기준을 마련해야 할 필요성이 생깁니다.

속도 상수 패러다임

진동의 사용 속도 주요 매개변수는 광범위한 테스트와 10~1000Hz 범위에서 동일한 RMS 속도를 나타내는 기계는 상태 측면에서 "동등하다"는 관찰을 기반으로 합니다., 빈도 내용과 관계없이.

이점: 단순성. 주파수 의존적 보정 없이 넓은 속도 범위에 걸쳐 단일 속도 제한값이 적용됩니다.

저주파수 대역에서 문제 발생: 변위와 속도의 비율은 주파수에 반비례합니다.

매우 낮은 주파수에서 (< 10 Hz)의 경우 일정한 속도(예: 4.5 mm/s)를 허용하면 지나치게 큰 값을 허용할 수 있습니다. 배수량, 이는 연결된 부품(배관, 연결 장치)에 스트레스를 가하거나 심각한 구조적 문제를 나타낼 수 있습니다.

(부록 D에서 발췌한) 그래픽 설명

다양한 주행 속도에서 4.5mm/s의 일정한 속도를 고려해 보세요.

관찰: 속도가 감소함에 따라 변위는 급격히 증가합니다. 120rpm에서 358μm의 변위는 속도가 "허용 가능한" 수준일지라도 커플링에 과도한 스트레스를 주거나 저널 베어링의 오일막 파괴를 유발할 수 있습니다."

그림 D.1은 다양한 회전 주파수에서 일정한 속도와 가변 변위 사이의 간단한 수학적 관계를 보여줍니다. 그러나 동시에 일정한 속도 기준을 사용할 경우 회전 주파수가 낮아짐에 따라 베어링 받침대의 변위가 증가할 수 있음을 보여줍니다. 베어링에 작용하는 동적 힘은 허용 가능한 범위 내에 있지만, 베어링 하우징의 상당한 변위는 오일 배관과 같은 연결된 기계 요소에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

저속 기계용 Balanset-1A 구성

회전 속도가 600rpm 이하인 기계를 측정할 경우:

• 주파수 범위 하한값을 설정하세요 2Hz (10Hz가 아님)
• 둘 다 표시 속도 (mm/s) 및 변위(μm) 지표
• 두 매개변수를 표준/절차에서 설정한 임계값과 비교하십시오(계산기에 입력).
• 속도만 측정되어 기준치를 충족하지만 변위를 알 수 없는 경우, 평가는 다음과 같습니다. 불완전한
• 변환기가 2Hz까지 선형 응답을 보이는지 확인하십시오 (교정 인증서 확인).

12. 과도 운전: 가속, 감속 및 과속

부록 A 및 B의 구역 경계는 다음 사항에 적용됩니다. 정상 상태 작동 정상 속도 및 부하 조건에서 발생합니다. 과도 상태(시동, 정지, 속도 변화)에서는 특히 특정 구간을 통과할 때 더 높은 진동이 예상됩니다. 임계 속도 (공명).

표 1 — 과도 현상 발생 시 권장 제한값

<20% 속도에 대한 참고 사항: 매우 낮은 속도에서는 속도 기준이 적용되지 않을 수 있습니다(부록 D 참조). 이 경우 변위가 중요해집니다.

실용적인 해석

• 기계는 가속/감속 중에 일시적으로 정상 상태 한계를 초과할 수 있습니다.
• 샤프트 진동은 임계 속도를 통과할 수 있도록 C/D 경계값의 1.5배(최대 90% 속도)까지 허용됩니다.
• 작동 속도에 도달한 후에도 진동이 높은 상태로 지속되면, 이는 다음을 나타냅니다. 지속적인 결함, 일시적인 공진이 아닙니다.

Balanset-1A 실행 분석

Balanset-1A에는 감속 주행 중 진동 진폭 대 RPM을 기록하는 "RunDown" 차트 기능(실험적)이 포함되어 있습니다.

• 임계 속도를 식별합니다: 진폭의 급격한 증가는 공명을 나타냅니다.
• 빠른 통행을 확인합니다: 좁은 봉우리는 기계가 빠르게 통과함을 나타냅니다(양호).
• 속도에 따라 발생하는 오류를 감지합니다. 속도에 따라 진폭이 지속적으로 증가하는 것은 공기역학적 또는 공정상의 문제를 시사합니다.

이 데이터는 일시적인 급증(표 1에 따라 허용 가능)과 정상 상태의 과도한 진동(허용 불가능)을 구분하는 데 매우 유용합니다.

13. ISO 20816-3 준수를 위한 실무 워크플로

14. 심화 주제: 영향 계수 균형 이론

기계에 불균형(높은 1배 진동, 안정적인 위상)이 진단되면 Balanset-1A는 다음을 사용합니다. 영향계수법 정확한 보정 가중치를 계산하기 위해.

수학적 기초

로터의 진동 응답은 다음과 같이 모델링됩니다. 선형 시스템 질량을 추가하면 진동 벡터가 변합니다.

3회 실행 균형 조정 절차(단일 평면)

1. 초기 실행(실행 0):
   • 진동 측정: A₀ = 6.2 mm/s, φ₀ = 45°
   • 벡터: V₀ = 6.2∠45°
2. 시험 중량 테스트 (1차 테스트):
   • 시험 질량 추가: M_시험 = 각도 θ에서 20g_시험 = 0°
   • 진동 측정: A₁ = 4.1 mm/s, φ₁ = 110°
   • 벡터: V₁ = 4.1∠110°
3. 영향 계수를 계산하세요:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (벡터 뺄셈)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • α는 "추가된 질량 1g당 진동이 얼마나 변하는지"를 알려줍니다."
4. 보정값을 계산하세요:
   • M_수정됨 = −V₀ / α
   • 결과: M_수정됨 각도 θ에서 = 28.5g_수정됨 = 215°
5. 수정 사항을 적용하고 확인하십시오.
   • 시험 중량을 제거하세요
   • 로터의 기준 표시에서 측정한 온도 215°에서 28.5g을 추가하십시오.
   • 최종 진동 측정: A_결정적인 = 1.1 mm/s (목표: A 구역의 경우 <1.4 mm/s)

이 방법이 효과적인 이유

불균형은 원심력 F = m × e × ω²를 발생시키는데, 여기서 m은 불균형 질량, e는 편심률, ω는 각속도입니다. 이 힘이 진동을 일으킵니다. 특정 각도로 정확하게 계산된 질량을 추가함으로써, 우리는 다음과 같은 결과를 얻습니다. 크기가 같고 반대되는 원심력이 작용하여 원래의 불균형을 상쇄합니다. Balanset-1A 소프트웨어는 복잡한 벡터 연산을 자동으로 수행하여 기술자가 과정을 따라갈 수 있도록 안내합니다.

11. 물리학 및 공식 참고 자료

신호 처리 기초

변위, 속도, 가속도의 관계

을 위한 정현파 진동 주파수 f(Hz)에서 변위(d), 속도(v) 및 가속도(a) 사이의 관계는 미적분학에 의해 결정됩니다.

핵심 통찰: 속도는 진동수 × 변위에 비례합니다. 가속도는 진동수² × 변위에 비례합니다. 그 이유는 다음과 같습니다.

• ~에 저주파 ((10Hz 미만)에서 변위는 중요한 매개변수입니다.
• ~에 중간 주파수 (10~1000Hz) 범위에서 속도는 에너지와 높은 상관관계를 보이며 주파수와는 무관합니다.
• ~에 고주파 (> 1000Hz), 가속도가 지배적이 된다

RMS 값 대 피크 값

그리고 제곱평균제곱근(RMS) 이 값은 신호의 유효 에너지를 나타냅니다. 순수 정현파의 경우:

RMS를 사용하는 이유는 무엇인가요? RMS는 다음과 직접적인 상관관계를 갖습니다. 힘 및 피로 스트레스 기계 부품에 가해지는 진동 신호. V를 갖는 진동 신호_RMS 4.5mm/s의 속도는 파형의 복잡성과 관계없이 동일한 기계적 에너지를 전달합니다.

광대역 RMS 계산

실제 기계에서처럼 여러 주파수 성분을 포함하는 복잡한 신호의 경우:

각 V에서_RMS,i 특정 주파수(1×, 2×, 3× 등)에서의 RMS 진폭을 나타냅니다. 이는 진동 분석기에서 표시되는 "전체" 값이며 ISO 20816-3 구역 평가에 사용됩니다.

Balanset-1A 신호 처리 아키텍처

실제 사례: 진단 과정

대본: 견고한 콘크리트 기초 위에 설치된 75kW 원심 펌프가 1480rpm(24.67Hz)으로 작동합니다.

1단계: 분류

• 출력: 75kW → 그룹 2 (15~300kW)
• 기초: 견고함 (충격 시험으로 검증됨)
• 표준 문서/사양에서 A/B, B/C, C/D 임계값을 확인하고 계산기에 입력하십시오.

2단계: Balanset-1A를 이용한 측정

• 펌프 베어링 하우징(외부 및 내부)에 가속도계를 장착하십시오.
• 진동계 모드(F5)로 진입하세요.
• 주파수 범위 설정: 10~1000Hz
• 기록된 전체 RMS 속도: 6.2 mm/s

3단계: 구역 평가

측정값(예: 6.2 mm/s RMS)을 입력한 임계값과 비교하십시오: C/D 이상 → D 구역; B/C와 C/D 사이 → C 구역, 등.

4단계: 스펙트럼 진단

FFT 모드로 전환하세요. 스펙트럼은 다음과 같습니다.

• 1× 구성 요소(24.67Hz): 5.8 mm/s — 지배적
• 2× 성분(49.34Hz): 1.2 mm/s — 마이너
• 기타 주파수: 무시할 수 있는

진단: 높은 1배 진동과 안정적인 위상 → 불균형

5단계: Balanset-1A를 사용한 균형 조정

"단일 평면 균형 조정" 모드로 진입하십시오.

• 초기 실행: A₀ = 6.2 mm/s, φ₀ = 45°
• 시험 중량: 0°(임의의 각도)로 20g을 추가하세요.
• 시험 운영: A₁ = 4.1 mm/s, φ₁ = 110°
• 소프트웨어 계산 결과: 수정 질량 = 28.5g, 각도 = 215°
• 수정 사항이 적용되었습니다: 시험용 추를 제거하고 215°C에서 28.5g을 추가합니다.
• 검증 실행: A_결정적인 = 1.1 mm/s

6단계: 규정 준수 검증

1.1 mm/s < 1.4 mm/s (A/B 경계) → A 구역 — 최상의 상태입니다!

펌프는 이제 ISO 20816-3 규격을 준수하여 장기간 제한 없이 작동 가능합니다. 변경 전(6.2 mm/s, D 구역)과 변경 후(1.1 mm/s, A 구역)의 유량 변화를 스펙트럼 그래프와 함께 기록한 보고서를 생성하십시오.

속도가 주요 기준인 이유

진동 속도는 넓은 주파수 범위에 걸쳐 진동 강도와 높은 상관관계를 보이는 이유는 다음과 같습니다.

• 속도는 다음과 관련이 있습니다. 에너지 기초와 주변 환경으로 전달됨
• 속도는 상대적으로 주파수와 무관하게 일반적인 산업 장비의 경우
• 매우 낮은 주파수(<10Hz)에서는 변위가 제한 요소가 됩니다.
• 매우 높은 주파수(>1000Hz)에서는 가속도가 중요해집니다(특히 베어링 진단에 있어서).

정적 처짐 및 고유 진동수

기초가 강성인지 연성인지 판단하기 위해:

임계 속도 추정

단순 회전자의 첫 번째 임계 속도:

15. ISO 20816-3 적용 시 흔히 발생하는 실수 및 함정

16. 보다 광범위한 상태 모니터링 전략과의 통합

ISO 20816-3 진동 제한은 다음과 같습니다. 필요조건이지만 충분조건은 아니다. 완벽한 기계 상태 관리를 위해 진동 데이터를 다음과 통합하십시오.

• 오일 분석: 마모 입자, 점도 저하, 오염
• 열화상 촬영: 베어링 온도, 모터 권선 과열 지점, 정렬 불량으로 인한 발열
• 초음파: 베어링 윤활 불량 및 전기 아크의 조기 감지
• 모터 전류 신호 분석(MCSA): 로터 바 결함, 편심, 하중 변화
• 프로세스 매개변수: 유량, 압력, 전력 소비량 — 진동 급증과 공정 이상 사이의 상관관계를 파악하십시오.

Balanset-1A는 다음을 제공합니다. 진동 기둥 이 전략의 아카이빙 및 트렌드 분석 기능을 활용하여 이력 데이터베이스를 구축하십시오. 진동 발생 기록을 유지보수 기록, 오일 샘플 채취 날짜 및 운영 로그와 상호 참조하십시오.

17. 규제 및 계약 관련 고려 사항

인수 테스트(신규 장비)

중요: 구역 경계는 일반적으로 상태 평가를 위한 지침 역할을 합니다. 수용 기준 새 기계에 대한 사양은 계약/사양에 명시되어 있으며 공급업체와 고객 간의 합의에 따라 결정됩니다.

Balanset-1A 역할: Balanset-1A는 공장 인수 테스트(FAT) 또는 현장 인수 테스트(SAT) 중에 공급업체가 명시한 진동 수준을 검증합니다. 계약상의 제한 사항을 준수함을 보여주는 보고서를 생성합니다.

보험 및 책임

일부 관할 구역에서는 기계를 작동시키는 것이 금지되어 있습니다. D구역 치명적인 고장이 발생할 경우 보험 적용이 무효화될 수 있습니다. ISO 20816-3 평가를 통해 기계 관리에 대한 성실성을 입증했습니다.

18. 향후 개발 계획: ISO 20816 시리즈 확장

ISO 20816 시리즈는 지속적으로 발전하고 있습니다. 향후 추가될 부분 및 개정 사항은 다음과 같습니다.

• ISO 20816-6: 왕복 운동 기계 (ISO 10816-6 대체)
• ISO 20816-7: 회전동력 펌프(ISO 10816-7 대체)
• ISO 20816-8: 왕복동 압축기 시스템(신제품)
• ISO 20816-21: 풍력 터빈 (ISO 10816-21 대체)

이러한 표준은 유사한 구역 경계 개념을 채택하되, 장비별 조정 사항을 포함할 것입니다. 유연한 구성과 넓은 주파수/진폭 범위를 갖춘 Balanset-1A는 이러한 표준이 발표되더라도 호환성을 유지할 것입니다.

19. 사례 연구

사례 연구 1: 이중 측정으로 오진 방지

기계: 5MW 증기 터빈, 3000rpm, 저널 베어링

상황: 베어링 하우징 진동수 = 3.0 mm/s (B 구역, 허용 범위). 그러나 작업자들은 비정상적인 소음이 발생한다고 보고했습니다.

조사: Balanset-1A가 기존 근접 센서에 연결되었습니다. 샤프트 진동 = 180 μm pp. 계산된 B/C 한계(부록 B) = 164 μm. 샤프트 C구역!

근본 원인: 오일막 불안정(오일 와류). 받침대 질량이 커서 축 진동을 감쇠시켜 하우징 진동이 낮았습니다. 하우징 측정에만 의존했다면 이러한 위험한 상황을 놓쳤을 것입니다.

행동: 베어링 오일 공급 압력을 조정하고, 재조정을 통해 간극을 줄였습니다. 그 결과, 축 진동이 90μm(A 영역)로 감소했습니다.

사례 연구 2: 균형 조정으로 중요한 팬을 살리다

기계: 200kW 유도 통풍 팬, 980rpm, 플렉시블 커플링

초기 상태: 진동 = 7.8 mm/s (D 구역). 발전소는 비상 정지 및 베어링 교체($50,000, 3일간의 가동 중단)를 고려 중입니다.

Balanset-1A 진단: FFT 분석 결과 1× = 7.5 mm/s, 2× = 0.8 mm/s로 나타났습니다. 위상은 안정적입니다. 불균형, 손상되지 않음.

필드 밸런싱: 2면 평형 조정 작업이 현장에서 4시간 만에 완료되었습니다. 최종 진동수는 1.6mm/s (A 구역)입니다.

결과: 가동 중단을 방지하여 $50,000의 비용을 절감했습니다. 근본 원인: 연마성 분진으로 인한 블레이드 앞쪽 가장자리의 침식. 밸런싱 작업을 통해 문제를 해결했으며, 다음 정기 점검 시 블레이드 재정비를 진행할 예정입니다.

20. 결론 및 모범 사례

전환 ISO 20816-3:2022 이는 진동 분석의 성숙도를 나타내며, 기계 건전성 평가를 위한 물리 기반의 이중적 관점 접근 방식을 요구합니다. 주요 요점:

그리고 발란셋-1A 시스템 Balanset-1A는 ISO 20816-3 요구사항을 강력하게 준수합니다. 주파수 범위, 정확도, 센서 유연성 및 소프트웨어 워크플로우를 포함한 기술 사양을 통해 유지보수 팀은 부적합 사항을 진단할 뿐만 아니라 정밀 밸런싱을 통해 적극적으로 수정할 수 있습니다. 진단 스펙트럼 분석과 교정 밸런싱 기능을 결합한 Balanset-1A는 신뢰성 엔지니어가 산업 자산을 A/B 구역 내에서 유지 관리하여 수명 연장, 안전성 및 중단 없는 생산을 보장할 수 있도록 지원합니다.

참고 표준 및 참고 문헌

규범적 참조 (ISO 20816-3 제2절)

ISO 20816 시리즈의 관련 표준

보완 표준

역사적 맥락 (폐지된 표준)

ISO 20816-3:2022는 다음 표준들을 대체합니다.

• ISO 10816-3:2009 — 비회전 부품 측정을 통한 기계 진동 평가 — 제3부: 정격 출력 15kW 이상, 정격 회전 속도 120rpm ~ 15,000rpm의 산업용 기계
• ISO 7919-3:2009 — 기계적 진동 — 회전축 측정을 통한 기계 진동 평가 — 제3부: 연동형 산업 기계

하우징 진동(10816)과 샤프트 진동(7919)을 통합 표준으로 통합함으로써 이전의 모호성을 제거하고 응집력 있는 평가 프레임워크를 제공합니다.

부록 DA (참고용) — 참조된 국제 표준과 국가 및 주간 표준 간의 대응 관계

이 표준을 적용할 때는 참조된 국제 표준 대신 해당 국가 및 국제 표준을 사용하는 것이 좋습니다. 다음 표는 2절에서 참조된 ISO 표준과 해당 국가 표준 간의 관계를 보여줍니다.

참고: 이 표에서는 다음과 같은 관례적인 대응 정도 표기법을 사용합니다.

• IDT — 동일한 기준

국가 표준은 발행일이 다를 수 있지만, 참조하는 ISO 표준과 기술적 동등성을 유지합니다. 최신 요구 사항을 확인하려면 항상 국가 표준의 최신판을 참조하십시오.

서지

다음 문서는 정보 제공 목적으로 ISO 20816-3에서 참조됩니다.

역사적 참고: 참고문헌 [16](Rathbone, 1939)은 속도를 주요 진동 기준으로 사용하는 기초를 확립한 선구적인 작업을 나타냅니다.