Pilnīgs ISO 20816-3 ceļvedis: Visaptveroša tehniskā analīze

Ievads

Šis standarts nosaka vadlīnijas rūpniecisko iekārtu vibrācijas stāvokļa novērtēšanai, pamatojoties uz šādiem mērījumiem:

1. Vibrācija uz gultņiem, gultņu pamatnēm un gultņu korpusiem vietā, kur iekārta ir uzstādīta;
2. Vārpstu radiālā vibrācija mašīnu komplektu.

Balstoties uz ekspluatācijas pieredzi ar rūpnieciskajām iekārtām, divi vibrācijas stāvokļa novērtēšanas kritēriji ir izveidoti:

• I kritērijs: Uzraudzītā platjoslas vibrācijas parametra absolūtā vērtība
• II kritērijs: Šīs vērtības izmaiņas (salīdzinājumā ar sākotnējo līmeni)

Vibrācijas standartu evolūcija: ISO 10816 un ISO 7919 konverģence

Vibrāciju standartizācijas vēsture atspoguļo pakāpenisku virzību no fragmentārām, komponentiem specifiskām vadlīnijām uz holistisku mašīnu novērtēšanu. Vēsturiski mašīnu novērtēšana bija divdaļīga:

• ISO 10816 sērija: Koncentrējas uz nerotējošu detaļu (gultņu korpusu, pamatņu) mērīšanu, izmantojot akselerometrus vai ātruma devējus
• ISO 7919 sērija: Rotējošo vārpstu vibrācijas novēršana attiecībā pret gultņiem, galvenokārt izmantojot bezkontakta virpuļstrāvas zondes

Šī atdalīšanās bieži noveda pie diagnostiskā neskaidrība. Mašīnai var būt pieņemama korpusa vibrācija (A zona saskaņā ar ISO 10816), vienlaikus ciest no bīstamas vārpstas izvirzījuma vai nestabilitātes (C/D zona saskaņā ar ISO 7919), īpaši gadījumos, kad ir iesaistīti smagi korpusi vai šķidruma plēves gultņi, kur vibrācijas enerģijas pārnešana ir vājināta.

1. sadaļa. Darbības joma

Šis standarts nosaka vispārīgas prasības vibrācijas stāvokļa novērtēšanai. rūpniecības iekārtas (turpmāk tekstā — "mašīnas") ar jaudu virs 15 kW un rotācijas ātrumu no 120 līdz 30 000 apgr./min, pamatojoties uz vibrācijas mērījumiem uz nerotējošas daļas un tālāk rotējošas vārpstas mašīnas normālos ekspluatācijas apstākļos tās uzstādīšanas vietā.

Novērtējums tiek veikts, pamatojoties uz uzraudzīto vibrācijas parametru un izmaiņas šajā parametrā mašīnas darbības laikā stacionārā stāvoklī. Stāvokļa novērtēšanas kritēriju skaitliskās vērtības atspoguļo ekspluatācijas pieredzi ar šāda veida mašīnām; tomēr tās var nebūt piemērojamas īpašos gadījumos, kas saistīti ar konkrētajiem ekspluatācijas apstākļiem un dotās mašīnas konstrukciju.

Šis standarts attiecas uz:

1. Tvaika turbīnas un ģeneratori ar jaudu līdz 40 MW (sk. 1. un 2. piezīmi)
2. Tvaika turbīnas un ģeneratori ar izejas jaudu, kas pārsniedz 40 MW, un rotācijas ātrumiem izņemot 1500, 1800, 3000 un 3600 apgr./min (sk. 1. piezīmi)
3. Rotācijas kompresori (centrbēdzes, aksiāls)
4. Rūpnieciskās gāzes turbīnas ar jaudu līdz 3 MW (sk. 2. piezīmi)
5. Turbo ventilatoru dzinēji
6. Visu veidu elektromotori ar elastīgu vārpstas savienojumu. (Ja motora rotors ir stingri savienots ar mašīnu, uz kuru attiecas cits ISO 20816 sērijas standarts, motora vibrāciju var novērtēt vai nu saskaņā ar minēto standartu, vai saskaņā ar šo standartu.)
7. Velmēšanas iekārtas un velmēšanas stendi
8. Konveijeri
9. Mainīga ātruma savienojumi
10. Ventilatori un pūtēji (skatīt 3. piezīmi)

Šis standarts NEATTIECAS uz:

11. Tvaika turbīnas, gāzes turbīnas un ģeneratori ar jaudu, kas pārsniedz 40 MW, un ātrumu 1500, 1800, 3000 un 3600 apgr./min → lietošana ISO 20816-2
12. Gāzturbīnas ar jaudu, kas pārsniedz 3 MW → lietošana ISO 20816-4
13. Mašīnu komplekti hidroelektrostacijās un sūknēšanas stacijās → lietošana ISO 20816-5
14. Virzuļmašīnas un mašīnas, kas stingri savienotas ar virzuļmašīnām → lietošana ISO 10816-6
15. Rotodinamiskie sūkņi ar iebūvētiem vai stingri savienotiem piedziņas motoriem, kuriem ir lāpstiņritenis uz motora vārpstas vai stingri savienots ar to → lietošana ISO 10816-7
16. Virzuļkompresoru uzstādīšana → lietošana ISO 20816-8
17. Pozitīvās pārvietošanas kompresori (piemēram, skrūvkompresori)
18. Iegremdējamie sūkņi
19. Vēja turbīnas → izmantošana ISO 10816-21

Pielietojuma jomas informācija

Šī standarta prasības attiecas uz mērījumiem platjoslas vibrācija uz vārpstām, gultņiem, korpusiem un gultņu pamatnēm mašīnas pastāvīgā darbībā nominālo rotācijas ātrumu diapazonā. Šīs prasības attiecas uz mērījumiem gan uzstādīšanas vietā, gan pieņemšanas testēšanas laikā. Noteiktie vibrācijas stāvokļa kritēriji ir piemērojami gan nepārtrauktas, gan periodiskas uzraudzības sistēmās.

Šis standarts attiecas uz mašīnām, kas var ietvert zobratu pārvadi un ritošo elementu gultņi; tomēr tas ir nav paredzēts lai novērtētu šo konkrēto komponentu vibrācijas stāvokli (reduktoriem skatīt ISO 20816-9).

2. sadaļa. Normatīvās atsauces

Šajā standartā ir izmantotas normatīvās atsauces uz šādiem standartiem. Datētām atsaucēm piemērojama tikai norādītā versija. Nedatētām atsaucēm piemērojama jaunākā versija (ieskaitot visus grozījumus):

Šie standarti nodrošina pamatu terminoloģijai, mērīšanas metodēm un vispārējai novērtēšanas filozofijai, kas tiek piemērota standartā ISO 20816-3.

3. sadaļa. Termini un definīcijas

Šajā standartā termini un definīcijas, kas sniegtas ISO 2041 pieteikties.

Galvenie termini (no ISO 2041)

• Vibrācija: Mehāniskas sistēmas kustību vai pozīciju raksturojoša lieluma izmaiņas laikā
• RMS (vidējā kvadrātiskā vērtība): Kvadrātveida sakne no lieluma kvadrātveida vērtību vidējās vērtības noteiktā laika intervālā
• Platjoslas vibrācija: Vibrācija, kas satur enerģiju, kas sadalīta noteiktā frekvenču diapazonā
• Dabiskā frekvence: Sistēmas brīvās vibrācijas frekvence
• Stacionāra darbība: Darbības stāvoklis, kurā attiecīgie parametri (ātrums, slodze, temperatūra) paliek praktiski nemainīgi
• Vērtība no maksimuma līdz maksimumam: Algebriskā starpība starp galējām vērtībām (maksimālo un minimālo)
• Pārveidotājs: Ierīce, kas nodrošina izejas lielumu, kam ir noteikta saistība ar ieejas lielumu

5. sadaļa — Mašīnu klasifikācija

5.1 Vispārīgi

Saskaņā ar šajā standartā noteiktajiem kritērijiem mašīnas vibrācijas stāvoklis tiek novērtēts atkarībā no:

1. Mašīnas tips
2. Nominālā jauda vai vārpstas augstums (sk. arī ISO 496)
3. Pamatnes stingrības pakāpe

5.2 Klasifikācija pēc mašīnas tipa, nominālās jaudas vai vārpstas augstuma

Mašīnu tipu un gultņu konstrukciju atšķirības prasa visu mašīnu iedalīšanu divas grupas pamatojoties uz nominālo jaudu vai vārpstas augstumu.

Abu grupu mašīnu vārpstas var būt novietotas horizontāli, vertikāli vai slīpi, un balstiem var būt dažāda stingrības pakāpe.

1. grupa — lielas mašīnas

• Jaudas vērtējums > 300 kW
• VAI elektriskās mašīnas ar vārpstas augstumu Augstums > 315 mm
• Parasti aprīkots ar skrūvju (uzmavu) gultņi
• Darbības ātrums no 120 līdz 30 000 apgr./min

2. grupa — vidēja izmēra mašīnas

• Jaudas vērtējums 15–300 kW
• VAI elektriskās mašīnas ar vārpstas augstumu 160 mm < augstums ≤ 315 mm
• Parasti aprīkots ar ritošā elementa gultņi
• Darbības ātrums parasti > 600 apgr./min

5.3 Klasifikācija pēc pamatu stingrības

Mašīnu pamatus klasificē pēc stingrības pakāpes norādītajā mērīšanas virzienā:

1. Stingri pamati
2. Elastīgi pamati

Šīs klasifikācijas pamatā ir mašīnas stingrības un pamatnes attiecība. Ja "mašīnas-pamata" sistēmas zemākā dabiskā frekvence vibrācijas mērīšanas virzienā pārsniedz galveno ierosmes frekvenci (vairumā gadījumu tā ir rotora rotācijas frekvence) par vismaz 25%, tad šāds pamats šajā virzienā tiek uzskatīts stingrs. Tiek ņemti vērā visi pārējie fondi. elastīgs.

Tipiski piemēri

Mašīnas uz stingrām pamatnēm parasti ir lieli un vidēja izmēra elektromotori, parasti ar mazu rotācijas ātrumu.

Mašīnas uz elastīgiem pamatiem parasti ietver turboģeneratorus vai kompresorus ar jaudu, kas pārsniedz 10 MW, kā arī mašīnas ar vertikālu vārpstas orientāciju.

Ja "mašīnas pamatnes" sistēmas raksturlielumus nevar noteikt ar aprēķiniem, to var izdarīt eksperimentāli (triecienizturības pārbaude, darbības modālā analīze vai palaišanas vibrācijas analīze).

A pielikums (normatīvs) — Vibrācijas apstākļu zonas robežas nerotējošām detaļām noteiktos darbības režīmos

Pieredze rāda ka dažādu veidu mašīnu ar atšķirīgu rotācijas ātrumu vibrācijas stāvokļa novērtēšanai jāveic mērījumi ātrums vien ir pietiekams. Tāpēc primārais uzraugāmais parametrs ir ātruma RMS vērtība.

Tomēr, izmantojot nemainīga ātruma kritēriju, neņemot vērā vibrācijas frekvenci, var rasties nepieņemami lielas nobīdes vērtības. Tas jo īpaši notiek lēnas darbības mašīnām ar rotora rotācijas frekvenci zem 600 apgr./min, kad darba ātruma komponente dominē platjoslas vibrācijas signālā (sk. D pielikumu).

Līdzīgi, nemainīga ātruma kritērijs var izraisīt nepieņemami lielas paātrinājuma vērtības ātrgaitas mašīnām, kuru rotora rotācijas frekvence pārsniedz 10 000 apgr./min, vai ja mašīnas radītās vibrācijas enerģija galvenokārt koncentrējas augstfrekvences diapazonā. Tāpēc vibrācijas stāvokļa kritērijus var formulēt pārvietojuma, ātruma un paātrinājuma mērvienībās atkarībā no rotora rotācijas frekvences diapazona un mašīnas tipa.

A.1. un A.2. tabulā ir norādītas zonu robežvērtības dažādām mašīnu grupām, uz kurām attiecas šis standarts. Pašlaik šīs robežas ir formulētas tikai mērvienībās. ātrums un pārvietojums.

Vibrācijas stāvokļa zonas robežas vibrācijai frekvenču diapazonā no 10 līdz 1000 Hz tiek izteiktas ar RMS ātruma un pārvietojuma vērtībām. Mašīnām ar rotora rotācijas frekvenci zem 600 apgr./min platjoslas vibrācijas mērījumu diapazons ir 2 līdz 1000 Hz. Vairumā gadījumu vibrācijas stāvokļa novērtējums ir pietiekams, pamatojoties tikai uz ātruma kritēriju; tomēr, ja paredzams, ka vibrācijas spektrā būs ievērojamas zemfrekvences komponentes, novērtējums tiek veikts, pamatojoties gan uz ātruma, gan pārvietojuma mērījumiem.

Visu aplūkoto grupu mašīnas var uzstādīt uz stingriem vai elastīgiem balstiem (sk. 5. sadaļu), kuriem atšķirīgas zonu robežas ir noteiktas A.1. un A.2. tabulā.

A.1. tabula — 1. grupas mašīnas (lielas: >300 kW vai augstums >315 mm)

A.2. tabula. 2. grupas mašīnas (vidējas: 15–300 kW vai augstums = 160–315 mm)

B pielikums (normatīvs) — Rotējošo vārpstu vibrācijas stāvokļa zonas robežas noteiktos darbības režīmos

B.1 Vispārīgi

Vibrācijas apstākļu zonas robežas tiek veidotas, pamatojoties uz darbības pieredzi dažādās nozarēs, kas liecina, ka Pieļaujamā relatīvā vārpstas vibrācija samazinās, palielinoties rotācijas frekvencei. Turklāt, novērtējot vibrācijas stāvokli, jāņem vērā rotējošas vārpstas un nekustīgu mašīnas daļu saskares iespējamība. Mašīnām ar skrūvju gultņiem minimālā pieļaujamā klīrensa gultnī jāņem vērā arī (sk. C pielikumu).

B.2 Vibrācija pie nominālās rotācijas frekvences līdzsvara režīmā

B.2.1 Vispārīgi

I kritērijs ir saistīts ar:

1. Vārpstas nobīdes ierobežošana no pieļaujamo dinamisko slodžu stāvokļa uz gultņiem
2. Pieņemamās radiālā klīrensa vērtības gultnī
3. Pieņemama vibrācija pārraidīts uz balstiem un pamatiem

Katra gultņa maksimālā vārpstas nobīde tiek salīdzināta ar četru zonu robežām (sk. standarta B.1. attēlu), kas noteiktas, pamatojoties uz ekspluatācijas pieredzi ar mašīnām.

B.2.2 Zonas robežas

Pieredze, kas gūta, mērot vārpstas vibrāciju plašai mašīnu klasei, ļauj noteikt vibrācijas stāvokļa zonas robežas, kas izteiktas ar nobīde no maksimuma līdz maksimumam S(pp) mikrometros, apgriezti proporcionāls rotora rotācijas frekvences n kvadrātsaknei, izteiktai apgr./min.

Vārpstas relatīvajām vibrācijām, kas mērītas ar tuvuma zondēm, zonas robežas tiek izteiktas kā nobīde no maksimuma līdz maksimumam S(pp) mikrometros, kas mainās atkarībā no skriešanas ātruma:

Kur n ir maksimālais darba ātrums apgr./min, un S(pp) atrodas μm.

Aprēķina piemērs

Mašīnai, kas darbojas ar ātrumu 3000 apgr./min:

• √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

Svarīgi: Zonu robežas nevajadzētu izmantot kā pieņemšanas kritērijus, par kuriem jāvienojas piegādātājam un klientam. Tomēr, vadoties pēc skaitliskām robežvērtībām, ir iespējams gan novērst mašīnas izmantošanu acīmredzami sliktā stāvoklī, gan izvairīties no pārmērīgi stingru prasību noteikšanas tās vibrācijai.

Dažos gadījumos konkrētu mašīnu konstrukcijas īpatnībām var būt nepieciešams piemērot dažādas zonu robežas — augstākas vai zemākas (piemēram, pašizlīdzinošiem gultņiem ar slīpām svirām), un mašīnām ar eliptiskiem gultņiem dažādiem mērījumu virzieniem (virzienā uz maksimālo un minimālo klīrensu) var piemērot dažādas zonu robežas.

Pieļaujamā vibrācija var būt saistīta ar gultņa diametru, jo parasti lielāka diametra gultņiem ir arī lielākas atstarpes. Attiecīgi dažādiem vienas vārpstas ķēdes gultņiem var noteikt dažādas zonas robežvērtības. Šādos gadījumos ražotājam parasti ir jāpaskaidro robežvērtību maiņas iemesls un jo īpaši jāapstiprina, ka saskaņā ar šīm izmaiņām pieļaujamā palielinātā vibrācija nesamazinās mašīnas uzticamību.

Ja mērījumus veic ārpus gultņa tiešā tuvumā, kā arī mašīnas darbības laikā pārejas režīmos, piemēram, ieskrējiena un apstāšanās laikā (ieskaitot pāreju kritiskajos ātrumos), pieļaujamā vibrācija var būt augstāka.

Vertikālām mašīnām ar skrūvju gultņiem, nosakot vibrācijas robežvērtības, jāņem vērā iespējamās vārpstas nobīdes klīrensa robežās bez stabilizējošā spēka, kas saistīts ar rotora svaru.

4. sadaļa — Vibrācijas mērījumi

4.1 Vispārīgās prasības

Mērīšanas metodēm un instrumentiem jāatbilst ISO 20816-1 vispārīgajām prasībām, īpaši ņemot vērā rūpnieciskās iekārtas. Šādi faktori nedrīkst būtiski ietekmēt mērīšanas iekārtas:

• Temperatūras izmaiņas — Sensora jutības nobīde
• Elektromagnētiskie lauki — Ieskaitot vārpstas magnetizācijas efektus
• Akustiskie lauki — Spiediena viļņi vidē ar augstu trokšņa līmeni
• Barošanas avota variācijas — Sprieguma svārstības
• Kabeļa garums — Dažām tuvuma zondes konstrukcijām ir nepieciešams atbilstošs kabeļa garums
• Kabeļa bojājums — Neregulāri savienojumi vai ekranējuma pārrāvumi
• Devēja orientācija — Jūtības ass izlīdzināšana

4.2 Mērījumu punkti un virzieni

Stāvokļa uzraudzības nolūkos tiek veikti mērījumi nerotējošas daļas vai uz šahtas, vai abus kopā. Šajā standartā, ja vien nav īpaši norādīts citādi, vārpstas vibrācija attiecas uz tās pārvietojums attiecībā pret gultni.

Nerotējošas detaļas — gultņu korpusa mērījumi

Nerotējošu daļu vibrācijas mērījumi raksturo gultņa, gultņa korpusa vai cita konstrukcijas elementa vibrāciju, kas pārnes dinamiskos spēkus no vārpstas vibrācijas gultņa vietā.

Tipiska mērījumu konfigurācija: Mērījumi tiek veikti, izmantojot divi pārveidotāji divos savstarpēji perpendikulāros radiālos virzienos uz gultņu vāciņiem vai korpusiem. Horizontālām mašīnām viens virziens parasti ir vertikāls. Ja vārpsta ir vertikāla vai slīpa, izvēlieties virzienus, lai uztvertu maksimālo vibrāciju.

Viena punkta mērīšana: Var izmantot vienu pārveidotāju, ja zināms, ka rezultāti būs reprezentatīvi kopējai vibrācijai. Izvēlētajam virzienam jānodrošina gandrīz maksimālie rādījumi.

Vārpstas vibrācijas mērījumi

Vārpstas vibrācija (kā definēts ISO 20816-1) attiecas uz vārpstas pārvietojumu attiecībā pret gultni. Vēlamā metode izmanto a bezkontakta tuvuma zondu pāris uzstādīti perpendikulāri viens otram, ļaujot noteikt vārpstas trajektoriju (orbītu) mērīšanas plaknē.

4.3 Instrumentācija (mērīšanas iekārtas)

Stāvokļa uzraudzībai mērīšanas sistēmai ir jāveic mērījumi platjoslas RMS vibrācija vismaz frekvenču diapazonā 10 Hz līdz 1000 Hz. Mašīnām, kuru rotācijas ātrums nepārsniedz 600 apgr./min, apakšējā frekvences robeža nedrīkst pārsniegt 2 Hz.

Vārpstas vibrācijas mērījumiem: Augšējai frekvenču diapazona robežai jāpārsniedz maksimālā vārpstas rotācijas frekvence par vismaz 3,5 reizes. Mērīšanas iekārtām jāatbilst prasībām, kas noteiktas ISO 10817-1.

Nerotējošu detaļu mērījumiem: Iekārtām jāatbilst ISO 2954. Atkarībā no noteiktā kritērija izmērītais lielums var būt pārvietojums, ātrums vai abi (sk. ISO 20816-1).

Ja mērījumi tiek veikti, izmantojot akselerometri (kas praksē ir ierasts), izejas signālam jābūt integrēts lai iegūtu ātruma signālu. Nobīdes signāla iegūšanai nepieciešams dubultā integrācija, taču uzmanība jāpievērš palielinātas trokšņa interferences iespējamībai. Lai samazinātu troksni, var izmantot augstfrekvences filtru vai citu digitālās signāla apstrādes metodi.

Ja vibrācijas signāls ir paredzēts arī diagnostikas nolūkiem, mērījumu diapazonam jāaptver frekvences vismaz no 0,2 reizes lielāks par apakšējo vārpstas ātruma ierobežojumu uz 2,5 reizes lielāka par maksimālo vibrācijas ierosmes frekvenci (parasti nepārsniedzot 10 000 Hz). Papildinformācija ir sniegta standartos ISO 13373-1, ISO 13373-2 un ISO 13373-3.

Frekvenču diapazona prasības

Mērīšanas parametri

Mērīšanas parametrs var būt pārvietojums, ātrums, vai abus, atkarībā no novērtēšanas kritērija (sk. ISO 20816-1).

• Akselerometra mērījumi: Ja mērījumos tiek izmantoti akselerometri (visizplatītākie), integrējiet izejas signālu, lai iegūtu ātrumu. Divkārša integrācija dod pārvietojumu, taču uzmanieties no palielināta zemfrekvences trokšņa. Lai samazinātu troksni, izmantojiet augstfrekvences filtrēšanu vai digitālo signāla apstrādi.
• Vārpstas vibrācija: Augšējai frekvences robežai jābūt vismaz 3,5 reizes lielāks par maksimālo vārpstas ātrumu. Instrumentācijai jāatbilst ISO 10817-1.
• Nerotējošas daļas: Instrumentācijai jāatbilst ISO 2954.

4.4 Nepārtraukta un periodiska uzraudzība

Nepārtraukta uzraudzība: Parasti lielām vai kritiski svarīgām mašīnām tiek izmantoti nepārtraukti uzraudzīto vibrācijas indikatoru mērījumi ar pastāvīgi uzstādītiem pārveidotājiem vissvarīgākajos punktos gan stāvokļa uzraudzības nolūkos, gan iekārtu aizsardzībai. Dažos gadījumos šim nolūkam izmantotā mērīšanas sistēma ir integrēta vispārējā rūpnīcas iekārtu vadības sistēmā.

Periodiska uzraudzība: Daudzām mašīnām nepārtraukta uzraudzība nav nepieciešama. Atbilstošu informāciju par defektu attīstību (nelīdzsvarotība, gultņu nodilums, nobīde, vaļīgums) var iegūt, veicot periodiskus mērījumus. Šajā standartā norādītās skaitliskās vērtības var izmantot periodiskai uzraudzībai, ja mērījumu punkti un instrumentācija atbilst standarta prasībām.

Vārpstas vibrācija: Instrumenti parasti tiek uzstādīti pastāvīgi, bet mērījumus var veikt periodiski.

Nerotējošas daļas: Pārveidotāji parasti tiek uzstādīti tikai mērīšanas laikā. Mašīnām ar grūti pieejamu piekļuvi var izmantot pastāvīgi uzstādītus pārveidotājus ar signāla maršrutēšanu uz pieejamām vietām.

4.5 Mašīnas darbības režīmi

Vibrācijas mērījumi tiek veikti pēc tam, kad rotors un gultņi sasniedz līdzsvara temperatūra stacionārā, noteiktā darbības režīmā, ko nosaka tādi raksturlielumi kā:

• Nominālais vārpstas ātrums
• Barošanas spriegums
• Plūsmas ātrums
• Darba šķidruma spiediens
• Ielādēt

Mainīga ātruma vai mainīgas slodzes mašīnas: Veiciet mērījumus visos darbības režīmos, kas raksturīgi ilgstošai darbībai. Izmantojiet maksimālā vērtība iegūts visos režīmos vibrācijas stāvokļa novērtēšanai.

4.6 Fona vibrācija

Ja mērījumu laikā iegūtā uzraugāmā parametra vērtība pārsniedz pieņemšanas kritēriju un ir pamats uzskatīt, ka mašīnas fona vibrācija varētu būt augsta, ir jāveic mērījumi. apturēta mašīna novērtēt vibrāciju, ko rada ārējie avoti.

4.7 Mērījuma veida izvēle

Šis standarts paredz iespēju veikt mērījumus gan uz nerotējošām detaļām, gan uz mašīnu rotējošām vārpstām. Šo divu mērījumu veidu izvēle ir vēlamāka atkarībā no mašīnas īpašībām un paredzamajiem defektu veidiem.

Ja ir nepieciešams izvēlēties vienu no diviem iespējamiem mērījumu veidiem, jāņem vērā sekojošais:

Apsvērumi, kas jāņem vērā, izvēloties mērīšanas veidu:

• Vārpstas ātrums: Nerotējošu detaļu mērījumi ir jutīgāki pret augstfrekvences vibrācijām salīdzinājumā ar vārpstas mērījumiem.
• Gultņa tips: Ritošo elementu gultņiem ir ļoti mazas atstarpes; vārpstas vibrācija efektīvi tiek pārnesta uz korpusu. Korpusa izmēri parasti ir pietiekami. Šarnīrveida gultņiem ir lielākas atstarpes un slāpēšana; vārpstas vibrācija bieži sniedz papildu diagnostikas informāciju.
• Mašīnas tips: Mašīnām, kurās gultņu klīrenss ir salīdzināms ar vārpstas vibrācijas amplitūdu, ir nepieciešami vārpstas mērījumi, lai novērstu saskari. Mašīnas ar augstas kārtas harmonikām (lāpstiņas pāreja, zobratu sazobe, stieņa pāreja) tiek uzraudzītas, veicot augstfrekvences korpusa mērījumus.
• Rotora masas/pjedestāla masas attiecība: Mašīnas, kurām vārpstas masa ir maza salīdzinājumā ar pamatnes masu, pārnes uz pamatni maz vibrācijas. Vārpstas mērīšana ir efektīvāka.
• Rotora elastība: Elastīgi rotori: vārpstas relatīvā vibrācija sniedz vairāk informācijas par rotora uzvedību.
• Atbilstība pamatnei: Elastīgi pamatnes nodrošina lielāku vibrācijas reakciju uz nerotējošām detaļām.
• Mērīšanas pieredze: Ja ir plaša pieredze ar konkrētu mērījumu veidu līdzīgās iekārtās, turpiniet lietot šo veidu.

Detalizēti ieteikumi par mērīšanas metodes izvēli ir sniegti standartā ISO 13373-1. Galīgajos lēmumos jāņem vērā pieejamība, devēja kalpošanas laiks un uzstādīšanas izmaksas.

Mērījumu vietas un virzieni

• Mērīt ieslēgts gultņu korpusi vai pamatnes — ne uz plānsienu vākiem vai elastīgām virsmām
• Izmantojiet divi savstarpēji perpendikulāri radiālie virzieni katrā gultņa vietā
• Horizontālām mašīnām viens virziens parasti ir vertikāls
• Vertikālām vai slīpām iekārtām izvēlieties virzienus, lai uztvertu maksimālo vibrāciju
• Aksiālā vibrācija ieslēgta vilces gultņi izmanto tās pašas robežas kā radiālā vibrācija
• Izvairieties no vietām ar lokālās rezonanses — apstipriniet, salīdzinot mērījumus tuvējos punktos

Darbības apstākļi

• Mērīt iekšā līdzsvara darbība pie nominālā ātruma un slodzes
• Ļaujiet rotoram un gultņiem sasniegt termiskais līdzsvars
• Mainīga ātruma/slodzes mašīnām izmēriet visos raksturīgajos darbības punktos un izmantojiet maksimālo
• Dokumenta nosacījumi: ātrums, slodze, temperatūra, spiediens, plūsmas ātrumi

6. sadaļa — Vibrācijas stāvokļa novērtēšanas kritēriji

6.1 Vispārīgi

ISO 20816-1 sniedz vispārīgu aprakstu par diviem kritērijiem dažādu klašu mašīnu vibrācijas stāvokļa novērtēšanai. Viens kritērijs tiek piemērots absolūtā vērtība no uzraugāmā vibrācijas parametra plašā frekvenču joslā; otrs tiek piemērots izmaiņas šajā vērtībā (neatkarīgi no tā, vai izmaiņas ir palielinājumi vai samazinājumi).

Mašīnas vibrācijas stāvokli parasti novērtē, pamatojoties uz vibrācijas ātruma RMS vērtību uz nerotējošām detaļām, kas lielā mērā ir saistīts ar atbilstošo mērījumu veikšanas vienkāršību. Tomēr vairākām mašīnām ieteicams izmērīt arī relatīvos vārpstas pārvietojumus no maksimuma līdz maksimumam, un, ja šādi mērījumu dati ir pieejami, tos var izmantot arī mašīnas vibrācijas stāvokļa novērtēšanai.

6.2 I kritērijs — Novērtēšana pēc absolūtā lieluma

6.2.1 Vispārīgās prasības

Rotējošās vārpstas mērījumiem: Vibrācijas stāvokli novērtē pēc platjoslas vibrācijas nobīdes maksimālās vērtības no virsotnes līdz virsotnei. Šis uzraugāmais parametrs tiek iegūts, mērot nobīdes divos noteiktos ortogonālos virzienos.

Nerotējošu detaļu mērījumiem: Vibrācijas stāvokli novērtē pēc platjoslas vibrācijas ātruma maksimālās RMS vērtības uz gultņa virsmas vai tās tiešā tuvumā.

Saskaņā ar šo kritēriju tiek noteiktas monitorējamā parametra robežvērtības, kuras var uzskatīt par pieņemamām no:

• Dinamiskās slodzes uz gultņiem
• Radiālās atstarpes gultņos
• Mašīnas pārnestā vibrācija uz atbalsta konstrukciju un pamatu

Katram gultnim vai gultņa pamatnei iegūtā uzraugāmā parametra maksimālā vērtība tiek salīdzināta ar dotās mašīnu grupas un atbalsta veida robežvērtību. Plaša pieredze 1. sadaļā norādīto mašīnu vibrāciju novērošanā ļauj noteikt vibrācijas stāvokļa zonas robežas, kuru vadlīnijas vairumā gadījumu var nodrošināt uzticamu ilgtermiņa mašīnas darbību.

Noteiktās vibrācijas stāvokļa zonas ir paredzētas mašīnas vibrācijas novērtēšanai noteiktā stacionārā darbības režīmā ar nominālo vārpstas ātrumu un nominālo slodzi. Stacionārā režīma koncepcija pieļauj lēnas slodzes izmaiņas. Novērtējums ir nav veikts ja darbības režīms atšķiras no norādītā, vai pārejas režīmu laikā, piemēram, paātrinājuma, ripošanas vai rezonanses zonu šķērsošanas laikā (sk. 6.4. punktu).

Vispārīgi secinājumi par vibrācijas stāvokli bieži tiek izdarīti, pamatojoties uz vibrācijas mērījumiem gan uz nerotējošām, gan rotējošām mašīnas daļām.

Aksiālā vibrācija Šķērsgultņu vibrācijas parasti netiek mērītas nepārtrauktas vibrācijas stāvokļa uzraudzības laikā. Šādi mērījumi parasti tiek veikti periodiskas uzraudzības laikā vai diagnostikas nolūkos, jo aksiālā vibrācija var būt jutīgāka pret noteiktiem defektu veidiem. Šis standarts sniedz novērtēšanas kritērijus tikai vilces gultņu aksiālā vibrācija, kur tas korelē ar aksiālām pulsācijām, kas spēj izraisīt mašīnas bojājumus.

6.2.2 Vibrācijas apstākļu zonas

6.2.2.1 Vispārīgs apraksts

Mašīnu vibrācijas kvalitatīvai novērtēšanai un lēmumu pieņemšanai par nepieciešamajiem pasākumiem ir noteiktas šādas vibrācijas apstākļu zonas:

A zona — Šajā zonā parasti ietilpst jaunpienācējas mašīnas.

B zona — Mašīnas, kas ietilpst šajā zonā, parasti tiek uzskatītas par piemērotām turpmākai darbībai bez laika ierobežojumiem.

C zona — Mašīnas, kas ietilpst šajā zonā, parasti tiek uzskatītas par nepiemērotām ilgstošai nepārtrauktai darbībai. Parasti šādas mašīnas var darboties ierobežotu laiku, līdz rodas piemērota iespēja veikt remontdarbus.

D zona — Vibrācijas līmeņi šajā zonā parasti tiek uzskatīti par pietiekami nopietniem, lai radītu mašīnas bojājumus.

6.2.2.2 Zonas robežu skaitliskās vērtības

Vibrācijas stāvokļa zonas robežu noteiktās skaitliskās vērtības ir nav paredzēts lietošanai kā pieņemšanas kritērijs, par ko jāvienojas mašīnas piegādātājam un klientam. Tomēr šīs robežas var izmantot kā vispārīgas vadlīnijas, kas ļauj izvairīties no nevajadzīgām izmaksām vibrācijas samazināšanai un nepieļaut pārmērīgi stingras prasības.

Dažreiz mašīnas konstrukcijas īpatnību vai ekspluatācijas pieredzes dēļ var būt nepieciešams noteikt citas robežvērtības (augstākas vai zemākas). Šādos gadījumos ražotājs parasti sniedz pamatojumu robežu maiņai un jo īpaši apstiprina, ka saskaņā ar šīm izmaiņām pieļaujamā palielinātā vibrācija nesamazinās mašīnas uzticamību.

6.2.2.3 Pieņemšanas kritēriji

Mašīnas vibrācijas pieņemšanas kritēriji ir vienmēr vienošanās priekšmets starp piegādātāju un klientu, kas jādokumentē pirms piegādes vai piegādes laikā (pirmā iespēja ir vēlamāka). Jaunas mašīnas piegādes vai mašīnas atgriešanas pēc kapitālā remonta gadījumā vibrācijas stāvokļa zonas robežas var izmantot par pamatu šādu kritēriju noteikšanai. Tomēr skaitliskām zonas robežvērtībām jābūt ne pēc noklusējuma jāpiemēro kā pieņemšanas kritēriji.

Tipisks ieteikums: Jaunas mašīnas uzraugāmajam vibrācijas parametram jāatrodas A vai B zonā, bet tas nedrīkst pārsniegt robežu starp šīm zonām vairāk kā 1,25 reizes. Šo ieteikumu var neņemt vērā, nosakot pieņemšanas kritērijus, ja to pamatā ir mašīnas konstrukcijas iezīmes vai uzkrāta ekspluatācijas pieredze ar līdzīgiem mašīnu tipiem.

Pieņemšanas testēšana tiek veikta stingri noteiktos mašīnas darbības apstākļos (jauda, rotācijas ātrums, plūsmas ātrums, temperatūra, spiediens utt.) noteiktā laika intervālā. Ja mašīna tiek piegādāta pēc kāda no galvenajiem mezgliem nomaiņas vai apkopes, pieņemšanas kritēriju noteikšanā tiek ņemts vērā veiktā darba veids un uzraugāmo parametru vērtības pirms mašīnas izņemšanas no ražošanas procesa.

6.3 II kritērijs — Novērtēšana pēc lieluma izmaiņām

Šis kritērijs ir balstīts uz uzraudzītā platjoslas vibrācijas parametra pašreizējās vērtības salīdzināšanu mašīnas darbības laikā līdzsvara stāvoklī (pieļaujot nelielas darbības raksturlielumu variācijas) ar iepriekš noteiktu vērtību. bāzes (atsauces) vērtība.

Būtiskas izmaiņas var prasīt atbilstošu pasākumu veikšanu pat ja B/C zonas robeža vēl nav sasniegta. Šīs izmaiņas var attīstīties pakāpeniski vai būt pēkšņas, radot sekas sākotnējam bojājumam vai citiem mašīnu darbības traucējumiem.

Salīdzināmais vibrācijas parametrs jāiegūst, izmantojot tāda pati devēja pozīcija un orientācija tajā pašā mašīnas darbības režīmā. Kad tiek konstatētas būtiskas izmaiņas, tiek izmeklēti to iespējamie cēloņi ar mērķi novērst bīstamas situācijas.

6.4 Vibrācijas stāvokļa novērtēšana pārejas režīmos

Vibrācijas apstākļu zonas robežas, kas norādītas A un B pielikumā, attiecas uz vibrāciju mašīnas darbība līdzsvara stāvoklī. Pārejošus darbības režīmus parasti var pavadīt lielāka vibrācija. Piemērs ir mašīnas vibrācija uz elastīga balsta iedarbināšanas vai apstāšanās laikā, kad vibrācijas pieaugums ir saistīts ar pāreju uz rotora kritiskajiem ātrumiem. Turklāt vibrācijas pieaugumu var novērot rotējošo detaļu vai rotora loka nepareizas izlīdzināšanas dēļ sildīšanas laikā.

Analizējot mašīnas vibrācijas stāvokli, jāpievērš uzmanība tam, kā vibrācija reaģē uz izmaiņām darbības režīmā un ārējos darbības apstākļos. Lai gan šis standarts neaplūko vibrācijas novērtēšanu pārejas mašīnas darbības režīmos, kā vispārīgas vadlīnijas var pieņemt, ka vibrācija ir pieņemama, ja ierobežota ilguma pārejas režīmos tā nepārsniedz C zonas augšējā robeža.

II kritērijs — izmaiņas salīdzinājumā ar sākotnējo līmeni

Pat ja vibrācija saglabājas B zonā, a būtiskas izmaiņas salīdzinājumā ar sākotnējo līmeni norāda uz attīstības problēmām:

6.5 Vibrācijas līmeņu ierobežojums līdzsvara režīmā

6.5.1 Vispārīgi

Parasti ilgstošai darbībai paredzētām mašīnām tiek noteikti vibrācijas robežlīmeņi, kuru pārsniegšana mašīnas pastāvīgā darbībā izraisa šāda veida brīdinājuma signālu parādīšanos. BRĪDINĀJUMS vai CEĻOJUMS.

BRĪDINĀJUMS — paziņojums, lai pievērstu uzmanību faktam, ka uzraugāmā vibrācijas parametra vērtība vai tā izmaiņas ir sasniegušas līmeni, pēc kura var būt nepieciešami korektīvi pasākumi. Parasti, kad parādās BRĪDINĀJUMA paziņojums, mašīnu var kādu laiku darbināt, kamēr tiek izmeklēti vibrācijas izmaiņu cēloņi un noteikts, kādi korektīvie pasākumi ir jāveic.

CEĻOJUMS — paziņojums, kas norāda, ka vibrācijas parametrs ir sasniedzis līmeni, kurā turpmāka mašīnas darbība var izraisīt tās bojājumus. Kad tiek sasniegts TRIP līmenis, nekavējoties jāveic pasākumi, lai samazinātu vibrāciju vai apturētu mašīnu.

Mašīnas dinamisko slodžu un balsta stingrības atšķirību dēļ dažādiem mērījumu punktiem un virzieniem var noteikt atšķirīgus vibrācijas robežlīmeņus.

6.5.2 BRĪDINĀJUMA līmeņa iestatīšana

BRĪDINĀJUMA līmenis var ievērojami atšķirties (vai nu palielināties, vai samazināties) atkarībā no iekārtas. Parasti šis līmenis tiek noteikts attiecībā pret noteiktu bāzes līmenis iegūts katram konkrētam mašīnas gadījumam noteiktā punktā un noteiktā mērīšanas virzienā, pamatojoties uz ekspluatācijas pieredzi.

Ieteicams iestatīt BRĪDINĀJUMA līmeni tā, lai tas pārsniegtu bāzes līniju par 25% no augšējās B zonas robežvērtības. Ja bāzes līmenis ir zems, BRĪDINĀJUMA līmenis var būt zem C zonas līmeņa.

Ja bāzes līmenis nav definēts (piemēram, jaunai mašīnai), BRĪDINĀJUMA līmenis tiek noteikts, pamatojoties vai nu uz ekspluatācijas pieredzi ar līdzīgām mašīnām, vai arī attiecībā pret saskaņotajām pieņemamajām uzraugāmā vibrācijas parametra vērtībām. Pēc kāda laika, pamatojoties uz mašīnas vibrācijas novērojumiem, tiek noteikta bāzes līnija un BRĪDINĀJUMA līmenis tiek attiecīgi pielāgots.

Parasti BRĪDINĀJUMA līmenis ir iestatīts tā, lai tas nepārsniedz B zonas augšējo robežu vairāk kā 1,25 reizes.

Ja mainās bāzes līmenis (piemēram, pēc iekārtas remonta), attiecīgi jāpielāgo arī BRĪDINĀJUMA līmenis.

6.5.3 TRIP līmeņa iestatīšana

ATBILDE parasti tiek saistīta ar mašīnas mehāniskās integritātes saglabāšanu, ko savukārt nosaka tās konstrukcijas īpašības un spēja izturēt neparastas dinamiskas slodzes. Tāpēc ATBILDE parasti ir tas pats attiecas uz līdzīgas konstrukcijas mašīnām un ir nav saistīts ar sākotnējo stāvokli.

Mašīnu konstrukciju daudzveidības dēļ nav iespējams sniegt universālus norādījumus TRIP līmeņa iestatīšanai. Parasti TRIP līmenis tiek iestatīts C vai D zonā, bet ne augstāk par robežu starp šīm zonām vairāk kā par 25%.

6.6 Papildu procedūras un kritēriji

Tur ir nav vienkāršas aprēķināšanas metodes gultņa pamatnes vibrācija no vārpstas vibrācijas (vai otrādi, vārpstas vibrācija no pamatnes vibrācijas). Atšķirība starp absolūto un relatīvo vārpstas vibrāciju ir saistīta ar gultņa pamatnes vibrāciju, bet parasti ir nav vienāds ar to.

Praktiska nozīme: Ja korpusa vibrācija norāda uz B zonu (pieņemamu), bet vārpstas vibrācija norāda uz C zonu (ierobežotu), klasificējiet mašīnu kā C zonu un plānojiet korektīvas darbības. Vienmēr izmantojiet sliktākā gadījuma novērtējumu, ja ir pieejami divi mērījumi.

6.7 Novērtējums, kas balstīts uz informācijas vektoru attēlojumu

Atsevišķas vibrācijas frekvences komponentes amplitūdas izmaiņas, pat ja tās ir būtiskas, ir ne vienmēr kopā ar būtiskas izmaiņas platjoslas vibrācijas signālā. Piemēram, plaisas veidošanās rotorā var izraisīt nozīmīgu rotācijas frekvences harmoniku parādīšanos, taču to amplitūdas var palikt mazas, salīdzinot ar komponentu darba ātrumā. Tas neļauj droši izsekot plaisas attīstības ietekmi, tikai mainot platjoslas vibrācijas.

Lai iegūtu datus turpmākajām diagnostikas procedūrām, atsevišķu vibrācijas komponentu amplitūdas izmaiņu uzraudzībai ir jāizmanto īpašas mērīšanas un analīzes iekārtas, parasti sarežģītāka un tās piemērošanai nepieciešama īpaša kvalifikācija (sk. ISO 18436-2).

Šajā standartā noteiktās metodes ir tikai platjoslas vibrācijas mērījumiem bez atsevišķu frekvences komponentu amplitūdu un fāžu novērtēšanas. Vairumā gadījumu tas ir pietiekami mašīnu pieņemšanas pārbaudei un stāvokļa uzraudzībai uzstādīšanas vietā.

Tomēr ilgtermiņa stāvokļa uzraudzības un diagnostikas programmās vektoru informācija par frekvences komponentēm (īpaši pie darba ātruma un tās otrās harmonikas) ļauj novērtēt izmaiņas mašīnas dinamiskajā uzvedībā, kas nav atšķiramas, uzraugot tikai platjoslas vibrāciju. Atsevišķu frekvences komponentu un to fāžu savstarpējo attiecību analīze arvien vairāk tiek izmantota stāvokļa uzraudzības un diagnostikas sistēmās.

Piezīme: Šajā standartā nav sniegti vibrācijas stāvokļa novērtēšanas kritēriji, kuru pamatā ir izmaiņas vektoru komponentēs. Sīkāka informācija par šo jautājumu ir sniegta standartos ISO 13373-1, ISO 13373-2, ISO 13373-3 (sk. arī ISO 20816-1).

8. Pārejas darbība

Iesildīšanās, ripošanas vai darbības laikā virs nominālā ātruma ir sagaidāma lielāka vibrācija, īpaši kritisko ātrumu šķērsošanas laikā.

9. Fona vibrācija

Ja izmērītā vibrācija pārsniedz pieņemšanas robežas un ir aizdomas par fona vibrāciju, mērījumi jāveic, kad iekārta ir apturēta. Korekcijas ir nepieciešamas, ja fons pārsniedz:

• 25% izmērītās vērtības darbības laikā, VAI
• 25% no B/C robežas šai mašīnu klasei

C pielikums (informatīvs) — Zonu robežas un peilēšanas attālumi

Mašīnām ar šļaucgultņi (šķidruma plēves), drošas ekspluatācijas pamatnosacījums ir prasība, lai vārpstas nobīdes uz eļļas ķīļa nedrīkst pieļaut saskari ar gultņa korpusu. Tāpēc B pielikumā norādītās relatīvās vārpstas nobīdes zonu robežas ir jāsaskaņo ar šo prasību.

Jo īpaši gultņiem ar mazu klīrensu var būt nepieciešams samazināt zonas robežvērtības. Samazinājuma pakāpe ir atkarīga no gultņa tipa un leņķa starp mērīšanas virzienu un minimālās klīrensa virzienu.

Piemērs: Liela tvaika turbīna (3000 apgr./min, gultnis ar gultni)

• Aprēķinātā B/C (B pielikums): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• Faktiskais gultņa diametrālais attālums: 150 μm
• Tā kā 164 > 150, izmantojiet uz klīrensu balstītas robežvērtības:
• A/B = 0,4 × 150 = 60 μm
• B/C = 0,6 × 150 = 90 μm
• C/D = 0,7 × 150 = 105 μm

Pieteikuma piezīme: Šīs pielāgotās vērtības attiecas uz vārpstas vibrācijas mērīšanu gultnī vai tā tuvumā. Citās šahtu vietās ar lielākām radiālajām atstarpēm var piemērot standarta B pielikuma formulas.

D pielikums (informatīvs) — Konstanta ātruma kritērija piemērojamība lēnas darbības mašīnām

Šajā pielikumā ir sniegts pamatojums tam, kāpēc nav vēlams piemērot kritērijus, kuru pamatā ir ātruma mērījumi, mašīnām ar zemas frekvences vibrāciju (zem 120 apgr./min). Zema ātruma mašīnām kritēriji, kuru pamatā ir pārvietojuma mērīšana piemērotāka varētu būt atbilstoša mēriekārtu izmantošana. Tomēr šādi kritēriji šajā standartā nav ņemti vērā.

Ātruma kritērija vēsturiskais pamats

Priekšlikums izmantot vibrāciju ātrums Vibrācijas stāvokļa apraksta pamatojums, kas mērīts uz nerotējošām mašīnu daļām, tika formulēts, pamatojoties uz daudzu testu rezultātu vispārinājumu (sk., piemēram, Rathbone TC novatorisko darbu, 1939), ņemot vērā noteiktus fizikālus apsvērumus.

Saistībā ar to daudzus gadus tika uzskatīts, ka mašīnas ir līdzvērtīgas no stāvokļa un vibrācijas ietekmes uz tām viedokļa, ja RMS ātruma mērījumu rezultāti 10 līdz 1000 Hz frekvenču diapazonā sakrīt. Šīs pieejas priekšrocība bija spēja izmantot vienādus vibrācijas stāvokļa kritērijus neatkarīgi no vibrācijas frekvenču sastāva vai mašīnas rotācijas frekvences.

Un otrādi, pārvietojuma vai paātrinājuma izmantošana par pamatu vibrācijas stāvokļa novērtēšanai radītu nepieciešamību izveidot no frekvences atkarīgus kritērijus, jo pārvietojuma un ātruma attiecība ir apgriezti proporcionāla vibrācijas frekvencei, un paātrinājuma un ātruma attiecība ir tieši proporcionāla tai.

Ātruma konstantes paradigma

Vibrācijas izmantošana ātrums kā primārais parametrs ir balstīts uz plašu testēšanu un novērojumu, ka mašīnas ir "līdzvērtīgas" stāvokļa ziņā, ja tām ir vienāds RMS ātrums 10–1000 Hz diapazonā, neatkarīgi no frekvences satura.

Priekšrocība: Vienkāršība. Viens ātruma ierobežojumu kopums attiecas uz plašu ātruma diapazonu bez frekvences atkarīgām korekcijām.

Problēmas zemās frekvencēs: Pārvietojuma un ātruma attiecība ir apgriezti proporcionāla frekvencei:

Ļoti zemās frekvencēs (< 10 Hz), pieņemot nemainīgu ātrumu (piemēram, 4,5 mm/s), var tikt pieļauti pārmērīgi lieli pārvietojums, kas var radīt slodzi savienotajām detaļām (cauruļvadiem, savienojumiem) vai norādīt uz nopietnām konstrukcijas problēmām.

Grafiskais attēls (no D pielikuma)

Apsveriet nemainīgu ātrumu 4,5 mm/s pie dažādiem kustības ātrumiem:

Novērojums: Samazinoties ātrumam, pārvietojums ievērojami palielinās. 358 μm pārvietojums pie 120 apgr./min var pārslogot savienojumus vai izraisīt eļļas plēves plīsumu gultņos, pat ja ātrums ir "pieņemams"."

D.1. attēlā ir parādīta vienkārša matemātiska sakarība starp nemainīgu ātrumu un mainīgu pārvietojumu pie dažādām rotācijas frekvencēm. Vienlaikus tas parāda, kā nemainīga ātruma kritērija izmantošana var izraisīt gultņa pamatnes pārvietojuma pieaugumu, samazinoties rotācijas frekvencei. Lai gan dinamiskie spēki, kas iedarbojas uz gultni, paliek pieņemamās robežās, gultņa korpusa ievērojamas nobīdes var negatīvi ietekmēt pievienotos mašīnas elementus, piemēram, eļļas cauruļvadus.

Balanset-1A konfigurācija lēnas darbības mašīnām

Mērīšanas iekārtām ≤600 apgr./min:

• Iestatīt frekvenču diapazona apakšējo robežu uz 2 Hz (nevis 10 Hz)
• Rādīt abus Ātrums (mm/s) un Nobīde (μm) metrikas
• Salīdziniet abus parametrus ar jūsu standarta/procedūras robežvērtībām (ievadiet tās kalkulatorā).
• Ja tiek mērīts tikai ātrums un tas iet cauri, bet pārvietojums nav zināms, novērtējums ir nepabeigts
• Pārliecinieties, vai pārveidotājam ir lineāra reakcija līdz 2 Hz (pārbaudiet kalibrēšanas sertifikātu).

12. Pārejas darbība: paātrinājums, palēninājums un ātruma pārsniegšana

A un B pielikumā norādītās zonu robežas attiecas uz līdzsvara darbība pie nominālā ātruma un slodzes. Pārejas apstākļos (iedarbināšana, izslēgšana, ātruma izmaiņas) ir sagaidāma lielāka vibrācija, īpaši, pārejot cauri kritiskie ātrumi (rezonanses).

1. tabula. Ieteicamie ierobežojumi pārejas periodu laikā

Piezīme ātrumam <20%: Pie ļoti maziem ātrumiem ātruma kritēriji var nebūt piemērojami (sk. D pielikumu). Kritiska nozīme ir pārvietojumam.

Praktiska interpretācija

• Paātrinājuma/palēninājuma laikā mašīna var īslaicīgi pārsniegt līdzsvara stāvokļa ierobežojumus.
• Vārpstas vibrācija drīkst sasniegt 1,5 × C/D robežu (līdz 90% ātrumam), lai nodrošinātu pāreju kritiskajos ātrumos.
• Ja vibrācija saglabājas augsta pēc darba ātruma sasniegšanas, tas norāda uz pastāvīga kļūme, nevis pārejoša rezonanse

Balanset-1A nolietojuma analīze

Balanset-1A ietver "RunDown" diagrammas funkciju (eksperimentālu), kas reģistrē vibrācijas amplitūdu pret apgriezieniem minūtē ripošanas laikā:

• Nosaka kritiskos ātrumus: Asas amplitūdas virsotnes norāda uz rezonansēm
• Pārbauda ātru pāreju: Šaurās virsotnes apstiprina, ka mašīna ātri pārvietojas (labi)
• Atklāj no ātruma atkarīgas kļūmes: Amplitūdas nepārtraukta palielināšanās līdz ar ātrumu liecina par aerodinamiskām vai procesa problēmām.

Šie dati ir nenovērtējami, lai atšķirtu pārejošas vibrācijas (pieņemamas saskaņā ar 1. tabulu) no pārmērīgas vibrācijas pastāvīgā stāvoklī (nepieņemamas).

13. Praktiska darbplūsma atbilstības nodrošināšanai standartam ISO 20816-3

14. Padziļināta tēma: Ietekmes koeficientu līdzsvarošanas teorija

Kad iekārtai tiek diagnosticēts disbalanss (augsta 1× vibrācija, stabila fāze), Balanset-1A izmanto Ietekmes koeficienta metode Lai aprēķinātu precīzus korekcijas svarus.

Matemātikas pamats

Rotora vibrācijas reakcija tiek modelēta kā lineāra sistēma kur masas pievienošana maina vibrācijas vektoru:

Trīs posmu balansēšanas procedūra (viena plakne)

1. Sākotnējā palaišana (0. palaišana):
   • Vibrācijas mērīšana: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
   • Vektors: V₀ = 6,2∠45°
2. Svaru izmēģinājuma skrējiens (1. skrējiens):
   • Pievienot izmēģinājuma masu: M_{tiesas prāva} = 20 g leņķī θ_{tiesas prāva} = 0°
   • Vibrācijas mērīšana: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
   • Vektors: V₁ = 4,1∠110°
3. Aprēķiniet ietekmes koeficientu:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (vektora atņemšana)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • α norāda, "cik daudz vibrācijas mainās uz katru pievienotās masas gramu"."
4. Aprēķināt korekciju:
   • M_korr = −V₀ / α
   • Rezultāts: M_korr = 28,5 g leņķī θ_korr = 215°
5. Veiciet labojumu un pārbaudiet:
   • Noņemt izmēģinājuma svaru
   • Pievienojiet 28,5 g pie 215° (mērot no atskaites atzīmes uz rotora).
   • Izmēriet galīgo vibrāciju: A_galīgais = 1,1 mm/s (mērķis: <1,4 mm/s A zonai)

Kāpēc tas darbojas

Nelīdzsvarotība rada centrbēdzes spēku F = m × e × ω², kur m ir nelīdzsvarotā masa, e ir tās ekscentricitāte un ω ir leņķiskais ātrums. Šis spēks rada vibrāciju. Pievienojot precīzi aprēķinātu masu noteiktā leņķī, mēs radām vienāds un pretējs centrbēdzes spēku, kas novērš sākotnējo disbalansu. Balanset-1A programmatūra automātiski veic sarežģīto vektoru matemātiku, vadot tehniķi cauri procesam.

11. Fizikas un formulu atsauce

Signālu apstrādes pamati

Saistība starp pārvietojumu, ātrumu un paātrinājumu

Priekš sinusoidāla vibrācija pie frekvences f (Hz) attiecības starp pārvietojumu (d), ātrumu (v) un paātrinājumu (a) nosaka aprēķins:

Galvenā atziņa: Ātrums ir proporcionāls frekvencei × pārvietojumam. Paātrinājums ir proporcionāls frekvencei² × pārvietojumam. Tāpēc:

• Plkst. zemas frekvences (< 10 Hz), pārvietojums ir kritiskais parametrs
• Plkst. vidējās frekvences (10–1000 Hz), ātrums labi korelē ar enerģiju un nav atkarīgs no frekvences
• Plkst. augstas frekvences (> 1000 Hz), paātrinājums kļūst dominējošs

RMS pret maksimālajām vērtībām

Portāls Vidējā kvadrātiskā vērtība (RMS) vērtība apzīmē signāla efektīvo enerģiju. Tīram sinusa vilnim:

Kāpēc RMS? RMS tieši korelē ar jauda un nogurums stress uz mašīnas detaļām. Vibrācijas signāls ar V_RMS = 4,5 mm/s nodrošina tādu pašu mehānisko enerģiju neatkarīgi no viļņu formas sarežģītības.

Platjoslas RMS aprēķins

Sarežģītam signālam, kas satur vairākus frekvenču komponentus (kā reālās mašīnās):

Kur katrs V_RMS,i apzīmē RMS amplitūdu noteiktā frekvencē (1×, 2×, 3× utt.). Šī ir "kopējā" vērtība, ko attēlo vibrācijas analizatori un ko izmanto zonas novērtēšanai saskaņā ar ISO 20816-3.

Balanset-1A signālu apstrādes arhitektūra

Praktisks piemērs: diagnostikas pamācība

Scenārijs: 75 kW centrbēdzes sūknis, kas darbojas ar ātrumu 1480 apgr./min (24,67 Hz) uz stingra betona pamata.

1. darbība: klasifikācija

• Jauda: 75 kW → 2. grupa (15–300 kW)
• Pamatne: stingra (pārbaudīta ar trieciena testu)
• Nosakiet A/B, B/C, C/D robežvērtības no sava standarta teksta/specifikācijas un ievadiet tās kalkulatorā.

2. solis: mērīšana ar Balanset-1A

• Uzstādiet akselerometrus uz sūkņa gultņu korpusiem (ārējā un iekšējā)
• Ievadiet "Vibrometra" režīmu (F5)
• Iestatīt frekvenču diapazonu: 10–1000 Hz
• Kopējā RMS ātruma reģistrēšana: 6,2 mm/s

3. solis: zonas novērtēšana

Salīdziniet izmērīto vērtību (piemēram, 6,2 mm/s RMS) ar ievadītajām robežvērtībām: virs C/D → D ZONA; starp B/C un C/D → C ZONA, utt.

4. solis: spektrālā diagnostika

Pārslēdzieties uz FFT režīmu. Spektrs rāda:

• 1× komponents (24,67 Hz): 5,8 mm/s — Dominējošais
• 2× komponents (49,34 Hz): 1,2 mm/s — neliels
• Citas frekvences: Niecīgs

Diagnoze: Augsta 1× vibrācija ar stabilu fāzi → Nelīdzsvarotība

5. solis: Balansēšana ar Balanset-1A

Ievadiet režīmu "Vienplaknes balansēšana":

• Sākotnējais skrējiens: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
• Izmēģinājuma svars: Pievienojiet 20 gramus 0° leņķī (patvaļīgs leņķis).
• Izmēģinājuma brauciens: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
• Programmatūra aprēķina: Korekcijas masa = 28,5 grami leņķī = 215°
• Piemērota korekcija: Noņemiet izmēģinājuma svaru, pievienojiet 28,5 g 215° temperatūrā
• Verifikācijas cikls: A_galīgais = 1,1 mm/s

6. solis: atbilstības pārbaude

1,1 mm/s < 1,4 mm/s (A/B robeža) → A ZONA — Lielisks stāvoklis!

Sūknis tagad atbilst ISO 20816-3 standartam neierobežotai ilgtermiņa darbībai. Ģenerējiet atskaiti, kurā dokumentēti apstākļi pirms (6,2 mm/s, D zona) un pēc (1,1 mm/s, A zona) ar spektra diagrammām.

Kāpēc ātrums ir galvenais kritērijs

Vibrācijas ātrums labi korelē ar vibrācijas intensitāti plašā frekvenču diapazonā, jo:

• Ātrums ir saistīts ar enerģija pārraidīts uz pamatiem un apkārtni
• Ātrums ir relatīvi neatkarīgi no frekvences tipiskām rūpnieciskām iekārtām
• Ļoti zemās frekvencēs (<10 Hz) nobīde kļūst par ierobežojošu faktoru.
• Ļoti augstās frekvencēs (>1000 Hz) paātrinājums kļūst svarīgs (īpaši gultņu diagnostikā).

Statiskā novirze un dabiskā frekvence

Lai novērtētu, vai pamatne ir stingra vai elastīga:

Kritiskā ātruma novērtējums

Vienkārša rotora pirmais kritiskais ātrums:

15. Biežāk pieļautās kļūdas un trūkumi, piemērojot ISO 20816-3 standartu

16. Integrācija ar plašāku stāvokļa uzraudzības stratēģiju

ISO 20816-3 vibrācijas ierobežojumi ir nepieciešams, bet nepietiekams pilnīgai iekārtu stāvokļa pārvaldībai. Integrējiet vibrācijas datus ar:

• Eļļas analīze: Nodiluma daļiņas, viskozitātes sabrukšana, piesārņojums
• Termogrāfija: Gultņu temperatūras, motora tinumu karstie punkti, nobīdes izraisīta sakaršana
• Ultraskaņa: Gultņu eļļošanas kļūmju, elektriskās loka agrīna noteikšana
• Motora strāvas raksturlielumu analīze (MCSA): Rotora stieņa defekti, ekscentricitāte, slodzes svārstības
• Procesa parametri: Plūsmas ātrums, spiediens, enerģijas patēriņš — korelē vibrācijas tapas ar procesa traucējumiem

Balanset-1A nodrošina vibrācijas stabs šīs stratēģijas ietvaros. Izmantojiet tās arhivēšanas un tendenču veidošanas funkcijas, lai izveidotu vēsturisku datubāzi. Savstarpēji salīdziniet vibrācijas notikumus ar apkopes ierakstiem, eļļas paraugu datumiem un darbības žurnāliem.

17. Normatīvie un līgumiskie apsvērumi

Pieņemšanas testēšana (jaunas iekārtas)

Svarīgi: zonas robežas parasti kalpo kā vadlīnijas stāvokļa novērtēšanai, savukārt pieņemšanas kritēriji Jaunai iekārtai ir noteiktas līgumā/specifikācijā un par tām vienojas piegādātājs un klients.

Balanset-1A loma: Rūpnīcas pieņemšanas testu (FAT) vai objekta pieņemšanas testu (SAT) laikā Balanset-1A pārbauda piegādātāja deklarētos vibrācijas līmeņus. Ģenerē dokumentētus pārskatus, kas apliecina atbilstību līgumā noteiktajām robežvērtībām.

Apdrošināšana un atbildība

Dažās jurisdikcijās mehānismu apkalpošana D zona var anulēt apdrošināšanas segumu katastrofālas kļūmes gadījumā. Dokumentēti ISO 20816-3 novērtējumi apliecina pienācīgu rūpību iekārtu apkopē.

18. Turpmākā attīstība: ISO 20816 sērijas paplašināšana

ISO 20816 sērija turpina attīstīties. Gaidāmās daļas un pārskatītie izdevumi ietver:

• ISO 20816-6: Virzuļmašīnas (aizstāj ISO 10816-6)
• ISO 20816-7: Rotodinamiskie sūkņi (aizstāj ISO 10816-7)
• ISO 20816-8: Virzuļkompresoru sistēmas (jaunas)
• ISO 20816-21: Vēja turbīnas (aizstāj ISO 10816-21)

Šie standarti pieņems līdzīgu zonu robežu filozofiju, bet ar tehnikai specifiskiem pielāgojumiem. Balanset-1A ar savu elastīgo konfigurāciju un plašo frekvenču/amplitūdas diapazonu saglabās saderību pēc šo standartu publicēšanas.

19. Gadījumu izpēte

1. piemērs: nepareizas diagnozes novēršana, veicot dubultu mērījumu

Mašīna: 5 MW tvaika turbīna, 3000 apgr./min, sliedes gultņi

Situācija: Gultņa korpusa vibrācija = 3,0 mm/s (B zona, pieņemami). Tomēr operatori ziņoja par neparastu troksni.

Izmeklēšana: Balanset-1A ir savienots ar esošajām tuvuma zondēm. Vārpstas vibrācija = 180 μm pp. Aprēķinātā B/C robeža (B pielikums) = 164 μm. Vārpsta iekšā C zona!

Galvenais cēlonis: Eļļas plēves nestabilitāte (eļļas virpulis). Korpusa vibrācija bija zema, jo pamatnes masa slāpēja vārpstas kustību. Paļaujoties tikai uz korpusa mērījumiem, šis bīstamais stāvoklis netiktu pamanīts.

Darbība: Pielāgots gultņu eļļas padeves spiediens, samazināta klīrenss, atkārtoti ievietojot starplikas. Vārpstas vibrācija samazināta līdz 90 μm (A zona).

2. piemērs: balansēšana glābj kritiski svarīgu ventilatoru

Mašīna: 200 kW inducētās vilkmes ventilators, 980 apgr./min, elastīgs savienojums

Sākotnējais nosacījums: Vibrācija = 7,8 mm/s (D zona). Ražotnē apsver iespēju veikt avārijas apstādināšanu un nomainīt gultņus ($50 000, 3 dienu pārtraukums).

Balanset-1A diagnoze: FFT uzrāda 1× = 7,5 mm/s, 2× = 0,8 mm/s. Fāze ir stabila. Nelīdzsvarotība, bez bojājumiem.

Lauka balansēšana: Divu plakņu balansēšana veikta uz vietas 4 stundu laikā. Beigu vibrācija = 1,6 mm/s (A zona).

Rezultāts: Novērsta dīkstāve, ietaupīti $50,000. Galvenais iemesls: abrazīvo putekļu radīta lāpstiņu priekšējo malu erozija. Novērsts ar balansēšanu; plānota lāpstiņu atjaunošana nākamās plānotās dīkstāves laikā.

20. Secinājums un labākā prakse

Pāreja uz ISO 20816-3:2022 atspoguļo vibrācijas analīzes nobriešanu, kas prasa uz fiziku balstītu, divējādu perspektīvu pieeju mašīnu veselības pārbaudei. Galvenie secinājumi:

Portāls Balanset-1A sistēma demonstrē stingru atbilstību ISO 20816-3 prasībām. Tā tehniskās specifikācijas — frekvenču diapazons, precizitāte, sensoru elastība un programmatūras darbplūsma — ļauj apkopes komandām ne tikai diagnosticēt neatbilstību, bet arī aktīvi to labot, izmantojot precīzu balansēšanu. Apvienojot diagnostiskās spektra analīzi ar koriģējošās balansēšanas iespējām, Balanset-1A dod iespēju uzticamības inženieriem uzturēt rūpnieciskos aktīvus A/B zonā, nodrošinot ilgmūžību, drošību un nepārtrauktu ražošanu.

Atsauces standarti un bibliogrāfija

Normatīvās atsauces (ISO 20816-3 2. sadaļa)

Saistītie standarti ISO 20816 sērijā

Papildinošie standarti

Vēsturiskais konteksts (aizstātie standarti)

ISO 20816-3:2022 aizstāj šādus standartus:

• ISO 10816-3:2009 — Mašīnu vibrācijas novērtēšana, veicot mērījumus uz nerotējošām daļām — 3. daļa: Rūpnieciskās mašīnas ar nominālo jaudu virs 15 kW un nominālo ātrumu no 120 apgr./min līdz 15 000 apgr./min
• ISO 7919-3:2009 — Mehāniskā vibrācija — Mašīnu vibrāciju novērtēšana, veicot mērījumus uz rotējošām vārpstām — 3. daļa: Savienotas rūpnieciskās mašīnas

Korpusa vibrācijas (10816) un vārpstas vibrācijas (7919) integrācija vienotā standartā novērš iepriekšējās neskaidrības un nodrošina saskaņotu novērtēšanas sistēmu.

DA pielikums (informatīvs) — Atsauces starptautisko standartu atbilstība valsts un starpvalstu standartiem

Piemērojot šo standartu, ieteicams izmantot atbilstošos valsts un starpvalstu standartus, nevis atsauces uz starptautiskajiem standartiem. Nākamajā tabulā parādīta saistība starp 2. sadaļā minētajiem ISO standartiem un to valsts ekvivalentiem.

Piezīme: Šajā tabulā tiek izmantots šāds korespondences pakāpes apzīmējums:

• IDT — Identiski standarti

Nacionālajiem standartiem var būt atšķirīgi publicēšanas datumi, taču tie saglabā tehnisko līdzvērtību ar atsauces ISO standartiem. Vienmēr skatiet jaunākos nacionālo standartu izdevumus, lai iepazītos ar aktuālākajām prasībām.

Bibliogrāfija

Informatīvos nolūkos standartā ISO 20816-3 ir atsauces uz šādiem dokumentiem:

Vēsturiska piezīme: Atsauce [16] (Rathbone, 1939) atspoguļo novatorisko darbu, kas noteica pamatu ātruma izmantošanai kā galvenajam vibrācijas kritērijam.