Bezmaksas inženierijas rīks #023
Vibrācijas ierobežojumi — hidroturbīnas un sūkņu agregāti
Novērtējiet vibrācijas intensitāti hidrauliskajām turbīnām, sūkņu turbīnām un sūkņiem saskaņā ar ISO 20816-5. Atbalsta gultņu korpusa ātruma un vārpstas nobīdes mērījumus.
Rezultāti
| Zona | Robeža | Apraksts |
|---|
ISO 20816-5 darbības joma
ISO 20816-5 nosaka vibrācijas novērtēšanas kritērijus hidrauliskajām mašīnām, tostarp Kaplana, Francisa un Peltona turbīnām, sūkņu turbīnām un sūkņiem, ko izmanto hidroelektrostacijās. Tas aptver gan vertikālas, gan horizontālas mašīnu konfigurācijas.
Gultņa korpusa vibrācija — vertikālās mašīnas
Plaša frekvenču diapazona vibrācijas ātrums, mērīts uz gultņa korpusa, mm/s RMS, parasti diapazonā 10–1000 Hz. Attiecas uz vertikālām Kaplana, Fransisa, sūkņa-turbīnas un sūkņu iekārtām. Zonu robežvērtības šajā lapā ir vienkāršotas orientējošas vērtības no ISO 10816/20816 sērijas standartiem; ISO 20816-5 mašīnu grupas un ātruma specifiskās tabulas detalizēti atšķiras, un tās jāizmanto līgumiskiem vai pieņemšanas novērtējumiem.
| Zonas robeža | Ātrums (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Gultņa korpusa vibrācija — horizontālā Peltona
Horizontālajām Peltona turbīnām ir zemākas pieļaujamās robežas gultņu izvietojuma un impulsa slodzes raksturlielumu dēļ.
| Zonas robeža | Ātrums (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.3 |
| B/C | 4.5 |
| C/D | 7.1 |
Vārpstas pārvietojums — vertikālās mašīnas
Vārpstas relatīvo nobīdi mēra ar tuvuma zondēm, izsakot kā nobīdi no virsotnes līdz virsotnei μm.
| Zonas robeža | Nobīde (μm pp) |
|---|---|
| A/B | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
Piezīme: Vertikālām hidrauliskajām mašīnām ir unikālas vibrācijas īpašības, ko rada gravitācija, kas iedarbojas gar vārpstas asi. Vilces gultņa stāvoklis un hidrauliskie spēki (velkmes caurules svārstības, kavitācija) būtiski ietekmē vibrācijas uzvedību.
⚠️ Svarīgi: Jāuzrauga gan gultņu korpusa, gan vārpstas vibrācija. Kopējo novērtējumu nosaka sliktākais no abiem novērtējumiem. Darbības apstākļi (slodze, spiedaugstums, aizūdens līmenis) spēcīgi ietekmē vibrācijas līmeni hidromašīnās.
ISO 20816-5 applies to hydraulic machines including:
- Vertical Kaplan turbines
- Vertical Francis turbines
- Vertical pump-turbines (reversible)
- Horizontal Pelton turbines
- Vertical pumps
These machines operate in hydroelectric power plants with typical speeds from 60 to 1000 RPM.
Hydraulic machines operate at much lower speeds (60–500 RPM vs 1500–3600 RPM for steam turbines) and experience unique hydraulic excitation forces:
- Draft tube surge and pressure pulsations
- Cavitation-induced vibration
- Wicket gate and runner vane pass frequencies
- Von Kármán vortex shedding
Vertical machines also have additional considerations for thrust bearing vibration and axial hydraulic forces.
Shaft displacement is measured using proximity probes mounted near the guide bearings, measuring peak-to-peak displacement in micrometers (μm p-p). This is critical for vertical machines where shaft orbit monitoring reveals:
- Unbalance and misalignment
- Hydraulic instabilities
- Guide bearing wear
- Seal rub conditions
Horizontal Pelton turbines have lower vibration limits than vertical machines because:
- Horizontal bearing arrangements are more sensitive to dynamic forces
- Impulse loading from the Pelton bucket jet impact produces distinct vibration
- Gravity loads on horizontal bearings create different dynamic behavior
The Zone A/B boundary is 2.3 mm/s vs 2.8 mm/s for vertical machines.
For Zone C on a hydro turbine:
- Investigate root causes: runner cavitation, draft tube surge, guide bearing wear, shaft misalignment, hydraulic resonance
- Increase monitoring frequency to continuous if not already
- Consider load restrictions to reduce hydraulic excitation
- Plan corrective action during the next scheduled outage
- Monitor trend carefully — if approaching Zone D, consider shutdown
Šajā lapā aprakstītās procedūras izstrādāja un lauka apstākļos pārbaudīja Vibromera komanda, izmantojot Balanset-1A — pārnēsājamu divkanālu balansētāju un vibrāciju analizatoru rotoru balansēšanai uz vietas.
Profesionāli vibrācijas analizatori un lauka balansēšanas sistēmas hidroelektroiekārtām. ISO 20816 atbilstoša novērtēšana uz vietas. Izmanto vairāk nekā 50 valstīs.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko ir vibrāciju analīzes inženieris, kā arī uzņēmuma Vibromera dibinātājs un vadītājs. Vairāk nekā 15 gadus viņš balansē rotējošas iekārtas darba vietā, nevis uz pārbaudes stenda: mulčētājus, rūpnieciskos ventilatorus, drupinātājus, centrifūgas, vārpstas un darbvārpstas. Tieši no šī darba radās Balanset instrumenti — tie tika veidoti kā rīks, ko speciālists var aiznest pie mašīnas un lietot viens pats uz vietas, nevis kā laboratorijas aprīkojums. Vibromera dibināta 2017. gadā, un kopš 2023. gada tā atrodas Portu, Portugālē. Šeit notiek Balanset līnijas izstrāde, montāža un atbalsts. Vadošais instruments ir Balanset-1A — portatīvs analizators balansēšanai vienā un divās plaknēs, kā arī vibrāciju diagnostikai. Nikolai personīgi piedalās klientu atbalstā, sarežģītu balansēšanas gadījumu risināšanā un programmatūras izstrādē. Viņš strādā ar klientiem visā pasaulē, jebkurā valodā.
