ISO 10816-3: Rūpniecisko mašīnu vibrācijas robežvērtības
Praktiskais standarts, kas nodrošina konkrētus RMS ātruma ierobežojumus un novērtēšanas zonas sūkņiem, motoriem, ventilatoriem, kompresoriem un citām rūpnieciskām iekārtām ar jaudu 15 kW un vairāk.
Īsa uzziņa: Vibrācijas intensitātes ierobežojumi
Izmēriet platjoslas RMS ātrumu (mm/s) uz gultņa korpusa. Klasificējiet savu mašīnu un pēc tam atrodiet savu zonu zemāk.
Novērtēšanas kritēriji — RMS ātrums (mm/s)
ISO 10816-3 zonas robežvērtības rūpnieciskajām mašīnām
| Mašīnu grupa | A/B zona | B/C zona | C/D zona |
|---|---|---|---|
| 1. grupa Liels, stingrs pamats, >300 kW | 0.71 | 1.8 | 4.5 |
| 2. grupa ★ Vidēja, stingra pamatne, 15–300 kW | 1.12 | 2.8 | 7.1 |
| 3. grupa Liels, elastīgs pamats, >300 kW | 1.8 | 4.5 | 11.2 |
| 4. grupa Vidēja, elastīga pamatne, 15–300 kW | 2.8 | 7.1 | 18.0 |
Jaunpienācējas iekārtas. Tipiskas jaunas vai nesen kapitāli remontētas iekārtas teicamā stāvoklī.
Pieņemams neierobežotai ilgstošai darbībai. Šeit darbojas lielākā daļa labi uzturētu mašīnu.
Nav piemērots nepārtrauktai darbībai. Izpētiet pamatcēloni un plānojiet korektīvās apkopes.
Bojājumu risks. Lai novērstu kļūmi, nepieciešama tūlītēja izslēgšana un korektīvi pasākumi.
Imperiālās mērvienības — RMS ātrums (collas/s)
Ekvivalentas vērtības reģioniem, kuros izmantota imperiālā mērvienību sistēma (1 mm/s ≈ 0,03937 collas/s)
| Mašīnu grupa | A/B zona | B/C zona | C/D zona |
|---|---|---|---|
| 1. grupa | 0.028 | 0.071 | 0.177 |
| 2. grupa ★ | 0.044 | 0.110 | 0.280 |
| 3. grupa | 0.071 | 0.177 | 0.441 |
| 4. grupa | 0.110 | 0.280 | 0.709 |
⚡ Vibrācijas zonas kalkulators
Ievadiet savas iekārtas parametrus un izmērīto vibrāciju, lai uzreiz noteiktu ISO 10816-3 zonu
Zonu robežu vizuāls salīdzinājums
Katras zonas proporcionālais platums parāda, kā paplašinās ierobežojumi elastīgi montētām un lielākām mašīnām.
Kas ir ISO 10816-3?
ISO 10816-3 ir viens no pasaulē visplašāk izmantotajiem rūpnieciskās vibrācijas standartiem. To publicējusi Starptautiskā standartizācijas organizācija, un tajā ir sniegti konkrēti skaitliski ierobežojumi vibrācijas intensitātei uz parastajām rotējošajām rūpnieciskajām mašīnām. Tas kalpo kā tiešs, praktisks vispārējās sistēmas, kas izveidota, piemērojums. ISO 10816-11. daļā ir izskaidroti vispārējie principi par to, kā mērīt un novērtēt mašīnas vibrāciju, savukārt 3. daļā ir sniegti faktiskie skaitļi — RMS ātruma vērtības mm/s —, kas nosaka, vai mašīnas vibrācija ir pieņemama vai bīstama.
Standarts vibrācijas intensitāti iedala četrās novērtēšanas zonās (no A līdz D) četrām dažādām mašīnu grupām, pamatojoties uz jaudas novērtējumu un pamatnes tipu. Šī vienkāršā matrica sniedz apkopes inženieriem, iekārtu operatoriem un stāvokļa uzraudzības tehniķiem skaidru, starptautiski saskaņotu sistēmu lēmumu pieņemšanai par iekārtu stāvokli.
ISO 10816-3 standartu oficiāli aizstāja ISO 20816-3 (publicēts 2022. gadā), kas atjaunina mērīšanas metodoloģiju un pievieno vārpstas vibrācijas kritērijus. Tomēr kodolzonas robežvērtības joprojām ir ļoti aktuālas, un lielākā daļa rūpniecisko uzraudzības sistēmu, iekārtu procedūru un apkopes programmu visā pasaulē turpina atsaukties uz ISO 10816-3 robežvērtībām. Pārejas periodā abus standartus var izmantot paralēli.
Darbības joma un piemērojamība
ISO 10816-3 attiecas uz plašu rūpniecisko rotējošo iekārtu klāstu. Pirms zonas robežvērtību piemērošanas ir svarīgi saprast, vai jūsu iekārtas ietilpst šī standarta darbības jomā.
Mašīnas, uz kurām attiecas
Standarts ir izstrādāts visizplatītākajiem rūpniecisko rotējošo iekārtu veidiem, kas darbojas normālos līdzsvara apstākļos. Tas ietver centrbēdzes sūkņus, elektromotorus un ģeneratorus (gan indukcijas, gan sinhronos), pūtējus un ventilatorus (centrbēdzes un aksiālos), centrbēdzes kompresorus un reduktoru blokus, kas integrēti mašīnvilcienos. Mašīnu jaudai (vai nominālajai jaudai) jābūt lielākai par 15 kW, un tām jādarbojas ar ātrumu no 120 apgr./min. līdz 15 000 apgr./min. Mērījumi tiek veikti tikai uz mašīnas nerotējošajām daļām — proti, gultņu korpusiem, gultņu pamatnēm vai konstrukcijas daļām, kas tieši reaģē uz dinamiskajiem spēkiem, kas tiek pārvadīti caur gultņiem.
Mašīnas izslēgtas
Vairākas mašīnu kategorijas neietilpst ISO 10816-3 darbības jomā, un tām ir noteikti atsevišķi standarti. Virzuļmašīnas, piemēram, dīzeļdzinēji un virzuļkompresori, atbilst ISO 10816-6 standartam. Darbgaldi ar to unikālajām vibrācijas īpašībām atbilst ISO 10816-8 standartam. Hidrauliskās enerģijas ģeneratoru iekārtas un sūkņi elektrostacijās atbilst ISO 10816-5 standartam. Tvaika turbīnas ar jaudu virs 50 MW un gāzes turbīnas virs 3 MW atbilst ISO 10816-2 standartam. Tiek izslēgtas arī viencilindra mašīnas un mašīnas ar rotējošām masām, kas nav stingri savienotas ar rotoru.
Jaudas diapazons
Attiecas uz mašīnām, kuru jauda pārsniedz 15 kW. Iekārtām, kuru vibrācijas jauda ir zem šīs robežvērtības, parasti ir atšķirīgas vibrācijas īpašības, un tās tiek novērtētas, izmantojot ražotāja specifikācijas vai citus kritērijus.
Ātruma diapazons
Derīgs darba ātrumiem no 120 līdz 15 000 apgr./min. Tas aptver lielāko daļu rūpniecisko rotējošo iekārtu, sākot no lēnas pārnesumu piedziņas mašīnām līdz ātrgaitas turbomašīnām.
Mērīšanas vieta
Visi mērījumi jāveic uz nerotējošām detaļām: gultņu korpusiem, pamatnēm vai konstrukcijas daļām, kas tieši reaģē uz rotora dinamiskajiem spēkiem.
Mērīšanas parametrs
Platjoslas RMS ātrums Primārais novērtēšanas parametrs ir mm/s. Šis viens skaitlis atspoguļo kopējo vibrācijas intensitāti plašā frekvenču diapazonā (parasti 10–1000 Hz).
Mašīnu klasifikācija: četras grupas
Pareiza mašīnas klasifikācija ir vissvarīgākais solis ISO 10816-3 piemērošanā. Standarts iedala rūpnieciskās mašīnas četrās grupās, pamatojoties uz diviem galvenajiem faktoriem: jaudas novērtējumu un pamatnes tipu. Nepareizas grupas piemērošana var izraisīt vai nu viltus trauksmes signālus (elastīgi montētas mašīnas novērtēšana, salīdzinot ar stingri montētas mašīnas ierobežojumiem), vai arī nepamanītus defektus (piemērojot pielaidīgas robežas stingri montētai mašīnai, kur ir sagaidāma un sasniedzama zemāka vibrācija).
| Grupa | Jauda | Fonds | Tipiskas mašīnas | Galvenā īpašība |
|---|---|---|---|---|
| 1 | > 300 kW | Stingrs | Lieli sūkņi, kompresori, ģeneratori uz betona paliktņiem | Stingrākās robežas — masīvi rotori, precīzi gultņi, smagi pamati absorbē vibrāciju |
| 2 ★ | 15-300 kW | Stingrs | Standarta motori, vidēja izmēra sūkņi, ventilatori, pūtēji uz betona vai tērauda pamatnes | Visizplatītākā grupa — aptver lielāko daļu rūpnīcas aprīkojuma |
| 3 | > 300 kW | Elastīgs | Lielas mašīnas uz atsperu izolatoriem, gumijas stiprinājumiem vai paceltām platformām | Plašākas robežas — elastīgi stiprinājumi nodrošina lielāku mašīnas vibrāciju, vienlaikus aizsargājot konstrukciju |
| 4 | 15-300 kW | Elastīgs | Vidēja izmēra mašīnas uz atsperes vai gumijas stiprinājumiem, uz caurulēm montēti sūkņi | Vismaigākie ierobežojumi — vidēja izmēra un elastīga stiprinājuma kombinācija |
Kā noteikt pamatu veidu
Atšķirība starp stingrajiem un elastīgajiem pamatiem ir kritiska, un praksē tā dažkārt var būt neskaidra. Stingrs pamats ir tāds, kurā mašīnas un pamatu sistēmas dabiskā frekvence ir ievērojami augstāka nekā galvenā ierosmes frekvence (parasti mašīnas darbības ātrums). Praktiski tas parasti nozīmē, ka mašīna ir tieši pieskrūvēta pie smagas betona pamatnes, biezas tērauda pamatplātnes vai konstrukcijas grīdas bez jebkādiem izolācijas elementiem. Lai pamatu masu varētu uzskatīt par patiesi stingru, tās masai jābūt vismaz 3–5 reizes lielākai par mašīnas masu.
Elastīga pamatne ir tāda, kurā ir iekļauti apzināti vibrācijas izolācijas elementi — atsperu izolatori, gumijas paliktņi, korķa slāņi vai inerces bloki uz atsperēm — vai arī mašīna ir uzstādīta uz paaugstinātas konstrukcijas (piemēram, starpstāva vai cauruļu tilta), kurai piemīt ievērojama elastība. Galvenais tests ir tas, vai pamatne manāmi kustas vai rezonē, kad mašīna darbojas. Ja uz grīdas vai konstrukcijas ap mašīnu jūtat vibrāciju, pamatne, visticamāk, darbojas kā elastīga.
Ja neesat pārliecināts, vai pamatne ir stingra vai elastīga, var palīdzēt vibrācijas mērīšana gan uz mašīnas gultņa korpusa, gan pamatnes virsmas. Ja pamatnes vibrācija ir lielāka par 50% no gultņa korpusa vibrācijas darba ātrumā, pamatne, visticamāk, ir elastīga, un jāizmanto 3. vai 4. grupas robežvērtības.
Praktiskās piemērošanas vadlīnijas
ISO 10816-3 izšķir divus principiāli atšķirīgus lietošanas gadījumus: jaunu vai remontētu mašīnu stāvokļa novērtēšanu (pieņemšanas testēšanu) un jau ekspluatācijā esošu mašīnu uzraudzību (darbības uzraudzību). Katram lietošanas gadījumam ir sava metodoloģija un kritēriji.
Jaunu/remontētu iekārtu pieņemšanas pārbaude
Nododot ekspluatācijā jaunu mašīnu, pieņemot mašīnu pēc uzstādīšanas vai atgriežot mašīnu ekspluatācijā pēc liela remonta, vibrācijas līmenim ideālā gadījumā jābūt A zonā. B zona tiek uzskatīta par pieņemamu jaunpienācējām iekārtām, bet, ja pilnīgi jauna mašīna atbilst B zonai, tas var norādīt uz uzstādīšanas problēmu (nepareiza izlīdzināšana, mīksta pēda, cauruļvadu deformācija), kas ir vērts izpētīt, pirms tā izraisa priekšlaicīgu gultņu nodilumu. Jebkura jauna mašīna, kurai ir C vai D zonas vibrācija, nedrīkst tikt pieņemta, kamēr problēma nav atrasta un novērsta. Pieņemšanas kritēriji jādokumentē pirkuma vai kapitālā remonta līgumā, skaidri atsaucoties uz ISO 10816-3 grupas un zonas prasībām.
Ekspluatācijā esošo iekārtu darbības uzraudzība
Mašīnām, kas jau tiek ekspluatētas, standarts nodrošina divas savstarpēji papildinošas novērtēšanas pieejas. Absolūtās vibrācijas novērtējums salīdzina pašreizējo platjoslas RMS ātrumu ar zonas robežvērtībām mašīnu grupai. Ja rādījums ir A vai B zonā, mašīna ir pieņemama. C zona nozīmē, ka mašīna var darboties ierobežotu laiku, kamēr tiek plānota korektīva apkope. D zona prasa tūlītēju izslēgšanu, lai novērstu katastrofālus bojājumus.
Tikpat svarīgs ir uz tendencēm balstīts novērtējums. Pēkšņs vibrācijas pieaugums — pat ja rādījums paliek B zonā — ir būtiska izmaiņa, kas ir pelnījusi izmeklēšanu. Mašīna, kas gadiem ilgi darbojas ar ātrumu 1,0 mm/s un pēkšņi palielinās līdz 2,2 mm/s, joprojām atrodas 2. grupas B zonā, taču izmaiņas par 1,2 mm/s norāda uz attīstības defektu, kas turpinās pasliktināties. Standarts iesaka noteikt katras mašīnas bāzes līnijas un laika gaitā izsekot izmaiņām, nevis tikai salīdzināt tās ar absolūtajām robežvērtībām.
Mērīšanas procedūras
Standarts nosaka, ka vibrācijas mērījumi jāveic katrā pieejamā gultņa vietā trīs ortogonālos virzienos: horizontāli (perpendikulāri vārpstas asij), vertikāli un aksiāli (paralēli vārpstas asij). Vispārējai mašīnas novērtēšanai tiek izmantots augstākais rādījums no jebkura virziena uz jebkura gultņa. Šī "sliktākā gadījuma" pieeja nodrošina, ka netiek ignorēti virziena vibrāciju modeļi (piemēram, nobīde, kas galvenokārt izpaužas aksiālā virzienā).
| Virziens | Saīsinājums | Bieži konstatētie defekti |
|---|---|---|
| Horizontāli (perpendikulāri vārpstai) | H | Nelīdzsvarotība, vaļīgums, gultņu nodilums |
| Vertikāli | V | Disbalanss, strukturālā rezonanse |
| Aksiāls (paralēli vārpstai) | A | Novirze, saliekta vārpsta, vilces gultņa defekti |
ISO 10816-3 ir platjoslas skrīninga rīks. Tas sniedz informāciju. ka pastāv problēma (novietojot ierīci C vai D zonā), bet tā to nepaziņo) kas problēma ir tāda. Lai diagnosticētu konkrēto kļūmi — neatkarīgi no tā, vai tā ir nelīdzsvarotība, nepareiza izlīdzināšana, gultņa bojājums vai kas cits —, jums ir nepieciešams frekvenču spektra analīze izmantojot vibrācijas analizatoru vai pārnēsājamu balansēšanas sistēmu.
Praktiski piemēri
Pakāpeniska novērtēšana, izmantojot ISO 10816-3 zonu kritērijus.
Mašīna: Centrbēdzes sūknis, ko darbina 75 kW elektromotors
Fonds: Pieskrūvēts pie betona pamatnes (stingra pamata)
Klasifikācija: 2. grupa (15–300 kW, stingrs pamats)
Izmērītā vibrācija: 3,5 mm/s RMS uz sūkņa piedziņas gala gultņa, horizontālā virzienā
2. grupas robežas: A/B = 1,12 mm/s · B/C = 2,8 mm/s · C/D = 7,1 mm/s
Starp B/C robežu (2,8) un C/D robežu (7,1) ir 3,5 mm/s. Šī iekārta nav piemērota nepārtrauktai ilgstošai darbībai. Ieplānojiet vibrācijas analīzi, lai noteiktu galveno cēloni — bieži sastopamas kļūmes šajā līmenī ir nelīdzsvarotība, nepareiza izlīdzināšana vai priekšlaicīga gultņu nodilšana.
Mašīna: Centrbēdzes ventilators, 500 kW motors, 1480 apgr./min
Fonds: Tērauda rāmis uz atsperu izolatoriem (elastīgs pamats)
Klasifikācija: 3. grupa (>300 kW, elastīgs pamats)
Izmērītā vibrācija: 2,0 mm/s RMS (augstākais rādījums, aksiāls uz piedziņas gala gultņa)
3. grupas robežas: A/B = 1,8 mm/s · B/C = 4,5 mm/s · C/D = 11,2 mm/s
2,0 mm/s nedaudz pārsniedz A/B robežu (1,8). Jaunpienācējai mašīnai tas ir pieņemami, bet ne ideāli. Nelielais pārsniegums liek domāt, ka jāpārbauda izlīdzinājums vai balanss — ātra regulēšanas balansēšana varētu to atgriezt A zonā un ievērojami pagarināt gultņa kalpošanas laiku.
Mašīna: Elektromotors, 45 kW, kas darbina nelielu ventilatoru
Fonds: Gumijas pretvibrācijas stiprinājumi (elastīgs pamats)
Klasifikācija: 4. grupa (15–300 kW, elastīgs pamats)
Bāzes vibrācija: 3,0 mm/s RMS (noteikts pirms 6 mēnešiem)
Pašreizējā vibrācija: 6,8 mm/s RMS
4. grupas robežas: A/B = 2,8 mm/s · B/C = 7,1 mm/s · C/D = 18,0 mm/s
Lai gan 6,8 mm/s tehniski joprojām atrodas B zonā 4. grupā, vibrācija ir vairāk nekā divkāršojusies salīdzinājumā ar 3,0 mm/s bāzes līniju. Šāda izmaiņu apmēra izmaiņas — pat vienā zonā — norāda uz augošu defektu un prasa tūlītēju spektrālās analīzes izmeklēšanu. Negaidiet, kamēr rādījums šķērsos C zonu.
Galvenie jēdzieni un labākā prakse
Ierobežojumi, ar kuriem var rīkoties
ISO 10816-3 standarts 1. daļas teorētisko pamatu pārvērš konkrētos atbilstības/neatbilstības skaitļos. Šīs vērtības ir pamats trauksmes sliekšņu noteikšanai tiešsaistes uzraudzības sistēmās un pieņemšanas kritēriju iekļaušanai iepirkuma līgumos un kapitālā remonta specifikācijās.
Pamatu jautājumi
Vibrācijas līmenis, kas ir pilnīgi pieņemams lielam, elastīgi montētam ventilatoram (3. grupa), varētu liecināt par vidēja izmēra, stingri montēta motora (2. grupa) nenovēršamu bojājumu. Pamatnes veida nepareiza klasificēšana ir visizplatītākā kļūda šī standarta piemērošanā.
Tendence virs sliekšņa
Pieredzējuši praktiķi zina, ka tendence bieži vien ir svarīgāka par absolūto vērtību. Iekārta, kas vienmērīgi darbojas ar ātrumu 2,5 mm/s, ir mazāk svarīga nekā tāda, kas divu nedēļu laikā ir pieaugusi no 1,0 līdz 2,5 mm/s, pat ja abas iekārtas šodien uzrādīja vienu un to pašu skaitli.
Skrīnings, nevis diagnoze
Šis standarts ir platjoslas skrīninga rīks. Tas identificē ka problēma pastāv, bet nav kas Problēma ir šāda. Lai noteiktu pamatcēloņus, izmantojiet spektrālā analīze, laika viļņu formas analīze un fāzes mērījumi ar vibrācijas analizatoru.
Trauksmes līmeņu iestatīšana uzraudzības sistēmām
Konfigurējot trauksmes līmeņus nepārtrauktas vai periodiskas vibrācijas uzraudzības sistēmās, ISO 10816-3 zonas robežas nodrošina dabisku ietvaru. Izplatīta rūpnieciskā prakse ir iestatīt trauksmi "Brīdinājums" (vai "Trauksme") uz B/C zonas robežas un trauksmi "Briesmas" (vai "Atvienošanās") uz C/D zonas robežas. Daži praktiķi iestata zemāku "Uzmanību" līmeni uz A/B zonas robežas, lai brīdinātu par agrīnām izmaiņām. Mašīnām ar noteiktām bāzes līnijām papildu uz izmaiņām balstītas trauksmes (piemēram, "trauksme, ja vibrācija palielinās par vairāk nekā 25% no bāzes līnijas") nodrošina agrāku attīstošos defektu noteikšanu nekā tikai absolūtās robežvērtības trauksmes.
Saistība ar citiem standartiem
ISO 10816-3 ir daļa no visaptverošas vibrācijas novērtēšanas standartu saimes. ISO 10816-1 nosaka vispārīgos principus. ISO 10816-7 īpaši attiecas uz rotodinamiskajiem sūkņiem. ISO 7919 attiecas uz vārpstas vibrāciju (mērot rotējošās daļās ar tuvuma zondēm), nevis gultņu korpusa vibrāciju, un to galvenokārt izmanto mašīnām ar šķidruma plēves gultņiem, piemēram, turbīnām. Pēctecis standarts ISO 20816-3 (2022) saskaņo 10816 korpusa vibrācijas pieeju ar 7919 vārpstas vibrācijas pieeju vienā vienotā sistēmā. Izpratne par ISO 10816-3 vietu šajā saimē ir svarīga, lai izvēlētos pareizo standartu katrai konkrētajai mašīnai un mērījumu veidam.
Bieži uzdotie jautājumi
Tipiskam vidēja izmēra sūknim (15–300 kW) uz stingras pamatnes (2. grupa) vibrācija līdz 1,12 mm/s RMS ir lieliska (A zona), līdz 2,8 mm/s ir pieņemama ilgstošai darbībai (B zona), līdz 7,1 mm/s nepieciešama izmeklēšana un korektīva apkope (C zona), un virs 7,1 mm/s nozīmē, ka ieteicama tūlītēja izslēgšana (D zona). Sūkņiem uz elastīgiem stiprinājumiem izmantojiet 4. grupas ierobežojumus, kas ir pielaidīgāki.
Stingrs pamats (betona paliktnis, tērauda pamatne) pārnes vibrāciju tieši uz apkārtējo konstrukciju un prasa zemākus vibrācijas ierobežojumus. Elastīgs pamats (atsperu izolatori, gumijas stiprinājumi, elastomēra paliktņi) pieļauj lielāku vibrāciju mašīnā, jo tas izolē vibrāciju no konstrukcijas. Standarts pieļauj augstākus vibrācijas ierobežojumus elastīgi uzstādītām mašīnām, jo izolācija neļauj vibrācijai sabojāt apkārtējās iekārtas un konstrukcijas.
Jā, ISO 10816-3 standarts ir oficiāli aizstāts ar ISO 20816-3 (publicēts 2022. gadā). Tomēr pamatzonas robežvērtības joprojām ir ļoti aktuālas un joprojām ir nozares standarts, ko izmanto tūkstošiem rūpnīcu visā pasaulē. Daudzas esošās uzraudzības sistēmas, līgumu specifikācijas un apkopes programmas joprojām atsaucas uz ISO 10816-3 robežvērtībām. Pāreja uz ISO 20816-3 ir pakāpeniska, un šajā periodā var izmantot abus standartus.
ISO 10816-3 formāli neattiecas uz mašīnām, kuru jauda ir mazāka par 15 kW. Tomēr praksē daudzi tehniķi izmanto 2. grupas robežvērtības kā aptuvenas vadlīnijas mazākām iekārtām. Kritiskām mazām mašīnām labāk ir noteikt vibrācijas bāzes līmeni pēc uzstādīšanas un nodošanas ekspluatācijā un pēc tam uzraudzīt izmaiņas attiecībā pret šo bāzes līmeni, nevis piemērot absolūtās robežas no šī standarta.
