Meet Vibromera.com — our new international website. Visit Vibromera.com →
ISO 10816-1: Оценување на вибрациите на машините на неротирачки делови
ISO стандарди · Дијагностика на вибрации

Стандардот ISO 10816-1 и инструментална имплементација на дијагностиката на вибрации со системот Balanset-1A

Сеопфатна анализа на меѓународните барања за сериозност на вибрациите, методологијата за класификација на зоните и практичните мерења со преносна опрема за балансирање.

Сензор за вибрации

Оптички сензор (ласерски тахометар)

Balanset-4

Магнетен статив Insize-60-kgf

Рефлектирачка лента

Динамички балансер “Balanset-1A” OEM

Брз преглед: Сериозност на вибрациите — ISO 10816-1 (Анекс B)

RMS брзина на вибрации (mm/s) · Широкопојасно 10–1000 Hz · Мерено на неротирачки делови
Зона Класа I
Мали машини ≤15 kW
Класа II
Средни 15–75 kW
Класа III
Голема, крута основа
Класа IV
Голема, флексибилна основа
A — Добро < 0.71 < 1.12 < 1.80 < 2.80
B — Задоволително 0.71 – 1.80 1.12 – 2.80 1.80 – 4.50 2.80 – 7.10
C — Незадоволително 1.80 – 4.50 2.80 – 7.10 4.50 – 11.20 7.10 – 18.00
D — Неприфатливо > 4.50 > 7.10 > 11.20 > 18.00

Брз преглед: Сериозност на вибрациите — ISO 10816-3 (Индустриски машини)

RMS брзина на вибрации (mm/s) · Пумпи, вентилатори, компресори, мотори над 15 kW · 120–15,000 rpm
Зона Група 1 (>300 kW)
Крут темел
Група 1 (>300 kW)
Флексибилен темел
Група 2 (15–300 kW)
Крут темел
Група 2 (15–300 kW)
Флексибилен темел
A — Добро < 2.3 < 3.5 < 1.4 < 2.3
B — Задоволително 2.3 – 4.5 3.5 – 7.1 1.4 – 2.8 2.3 – 4.5
C — Незадоволително 4.5 – 7.1 7.1 – 11.0 2.8 – 4.5 4.5 – 7.1
D — Неприфатливо > 7.1 > 11.0 > 4.5 > 7.1

Апстракт

Овој извештај презентира сеопфатна анализа на меѓународните регулаторни барања за вибрациската состојба на индустриската опрема дефинирани во ISO 10816-1 и неговите изведени стандарди. Документот ја разгледува еволуцијата на стандардизацијата од ISO 2372 до тековниот ISO 20816, го објаснува физичкото значење на измерените параметри и ја опишува методологијата за оценување на сериозноста на вибрациските состојби. Посебно внимание се посветува на практичната примена на овие правила со помош на преносливиот систем за балансирање и дијагностика Balanset-1A. Извештајот содржи детален опис на техничките карактеристики на инструментот, алгоритмите на неговата работа во режими на виброметар и балансирање, и методолошки упатства за изведување мерења за да се обезбеди сообразност со критериумите за сигурност и безбедност на ротирачките машини.

Поглавје 1. Теоретски основи на вибродијагностиката и еволуцијата на стандардизацијата

1.1. Физичка природа на вибрациите и избор на параметри за мерење

Вибрациите, како дијагностички параметар, се најинформативниот показател за динамичката состојба на еден механички систем. За разлика од температурата или притисокот, кои се интегрални показатели и често реагираат на дефекти со задоцнување, вибрацискиот сигнал носи информации за силите што дејствуваат внатре во механизмот во реално време.

Стандардот ISO 10816-1, како и неговите претходници, се темели на мерење на брзината на вибрациите. Овој избор не е случаен и произлегува од енергетската природа на оштетувањата. Брзината на вибрациите е директно пропорционална на кинетичката енергија на осцилирачката маса и оттука на заморните напрегања што настануваат во компонентите на машината.

Вибродијагностиката користи три главни параметри, секој со свое поле на примена:

Вибрациско поместување (Displacement): Амплитудата на осцилациите измерена во микрометри (µm). Овој параметар е критичен за нискооборотни машини (под 600 rpm) и за оценување на зазорите во лизгачките лежишта, каде што е важно да се спречи контакт меѓу ротор и статор. Во контекст на ISO 10816-1, поместувањето има ограничена употреба бидејќи при високи фреквенции дури и малите поместувања може да генерираат разорни сили.

Брзина на вибрациите (Velocity): Брзината на површинската точка измерена во милиметри во секунда (mm/s). Ова е универзалниот параметар за фреквентниот опсег од 10 до 1000 Hz, кој ги опфаќа главните механички дефекти: неурамнотеженост, несоосност и разлабавеност. ISO 10816 ја усвојува брзината на вибрациите како примарен критериум за оценување. Стандардот ја специфицира RMS (root mean square) вредноста, која ја карактеризира просечната енергија на вибрацијата.

Забрзување на вибрациите (Acceleration): Стапката на промена на брзината на вибрациите измерена во метри во секунда на квадрат (m/s²) или во единици g (1 g = 9.81 m/s²). Забрзувањето ги карактеризира инерцијалните сили и е најчувствително на високофреквентните процеси (од 1000 Hz и нагоре), како што се раните дефекти на тркалачките лежишта, проблемите со зафаќањето на запчаниците и електричните дефекти кај моторите.

Зошто RMS? ISO 10816-1 се фокусира на широкопојасните вибрации во опсегот 10–1000 Hz. Инструментот мора да ја интегрира енергијата на сите осцилации во овој појас и да даде единствена RMS вредност. Користењето на RMS наместо на врвната вредност е оправдано бидејќи RMS ја карактеризира вкупната моќност на осцилаторниот процес во текот на времето, што е порелевантно за оценување на топлинското и заморното влијание врз механизмот. Математичкиот однос е: VRMS = Vврв / √2 за чист синусоиден сигнал, но во практика реалните вибрации се суперпозиција на многу фреквенции, што го прави RMS единствената исправна енергетска мерка.

1.2. Историски контекст: од ISO 2372 до ISO 20816

Разбирањето на актуелните барања бара анализа на нивниот историски развој. Еволуцијата на стандардите за вибрации се протега на повеќе од пет децении:

1974
ISO 2372 — Прв глобален стандард за интензитет на вибрациите
Ја вовел класификацијата на машините според моќноста во четири класи (Класа I – Класа IV) и ги дефинирал зоните за оценување (A, B, C, D). Исто така ги вовел степените на интензитет на вибрациите според VDI 2056 (Vibration Severity од 0,28 до 71). Иако официјално повлечен во 1995 година, терминологијата и логиката на овој стандард и денес остануваат широко застапени во инженерската практика.
1986
ISO 3945 — Упатство за работни услови
Го дополнил ISO 2372 со упатство за постапките за мерење во работни услови. Го вовел концептот на мерење на самото место (in-situ) наспроти прифатното испитување. Овој стандард подоцна беше споен во ISO 10816-1.
1995
ISO 10816-1 — Општи упатства (тековен фокус)
Ги замени ISO 2372 и ISO 3945. Неговата клучна иновација беше појасно разграничување на барањата во зависност од типот на темелот (крут наспроти флексибилен). Стана „чадор“ документ што ги дефинира општите принципи (Дел 1), додека специфичните гранични вредности за различни типови машини беа преместени во следните делови (Делови 2–7).
1998–2009
ISO 10816 Делови 2–7 — Стандарди специфични за машините
Беа објавени низа специјализирани делови: Дел 2 (парни турбини >50 MW), Дел 3 (индустриски машини >15 kW), Дел 4 (гасни турбини), Дел 5 (хидраулични машини), Дел 6 (клипни машини), Дел 7 (ротодинамички пумпи). Секој дел дава специфични граници прилагодени на конкретниот тип машина.
2016–денес
ISO 20816 — Обединета современа серија
Современата верзија. ISO 20816 ги комбинира серијата 10816 (вибрации на неротирачки делови) и серијата 7919 (вибрации на ротирачки вратила) во единствена обединета рамка. ISO 20816-1:2016 го замени ISO 10816-1:1995. За повеќето индустриски машини со општа намена, методологијата од ISO 10816 останува доминантна.

Овој извештај се фокусира на ISO 10816-1 и ISO 10816-3, бидејќи овие документи се главните работни алатки за околу 90% од индустриската опрема што се дијагностицира со преносни инструменти како Balanset-1A.

Поглавје 2. Детална анализа на методологијата на ISO 10816-1

2.1. Опфат и ограничувања

ISO 10816-1 се применува на мерења на вибрации што се вршат на неротирачки делови од машините (лежишни куќишта, нозе, потпорни рамки). Стандардот не се однесува на вибрации предизвикани од акустична бучава и не ги опфаќа клипните машини (нив ги опфаќа ISO 10816-6), кои поради принципот на работа генерираат специфични инерцијални сили.

Критичен аспект е тоа што стандардот ги регулира мерењата на самото место (in-situ) — во реални работни услови, а не само на испитен стенд. Ова значи дека границите го земаат предвид влијанието на реалниот темел, цевководните врски и условите на работно оптоварување.

Клучно ограничување: ISO 10816-1 дава само општи упатства. Границите на зоните во неговиот Анекс B се препорачани вредности засновани на насобрано искуство. Кога се достапни граници на вибрации специфични за производителот, тие имаат предност. Стандардот експлицитно наведува дека табеларните вредности се наменети за ситуации во кои не постојат специфични критериуми.

2.2. Класификација на опремата

Клучен елемент на методологијата е поделбата на сите машини во класи. Примената на границите за Класа IV на машина од Класа I може да доведе инженерот да пропушти опасна состојба, додека обратното може да доведе до неоправдани запирања на исправна опрема.

Табела 2.1. Класификација на машините според ISO 10816-1

Класа Опис Типични машини Тип на темел
Класа I Поединечни делови од мотори и машини, структурно поврзани со агрегатот. Мали машини. Електромотори до 15 kW. Мали пумпи, помошни погони. Сите
Класа II Средно големи машини без специјални темели. Електромотори 15–75 kW. Мотори до 300 kW на крута основа. Пумпи, вентилатори. Обично крута
Класа III Големи погонски машини и други големи машини со ротирачки маси. Турбини, генератори, пумпи со голема моќност (>75 kW). Крут
Класа IV Големи погонски машини и други големи машини со ротирачки маси. Турбогенератори, гасни турбини (>10 MW). Флексибилен

Проблем со идентификацијата на типот на темелот (крут наспроти флексибилен)

Стандардот дефинира темел како крут ако првата сопствена фреквенција на системот „машина–темел“ е над главната фреквенција на побудување (ротациската фреквенција). Темелот е флексибилен ако неговата сопствена фреквенција е под ротациската фреквенција.

Во практика ова значи:

  • Машина зашрафена за масивен бетонски под во погон обично припаѓа на класа со крут темел.
  • Машина монтирана на вибрациски изолатори (пружини, гумени подлошки) или на лесна челична рамка (на пример, конструкција на повисоко ниво) припаѓа на класа со флексибилен темел.
  • Истата физичка машина може да ја промени класата ако се премести од еден темел на друг — ова е клучно да се запомни при преместување на опремата.

Честа грешка: Многу инженери претпоставуваат дека секоја челична конструкција е „крута“. Во реалноста, машина на челичен мезанин обично има флексибилна потпора бидејќи сопствената фреквенција на мезанинот честопати е под работната брзина на машината. Секогаш проверувајте ја сопствената фреквенција на потпорната конструкција.

2.3. Зони за оценување на вибрациите

Наместо бинарна оценка „добро/лошо“, стандардот нуди скала со четири зони што поддржува одржување засновано на состојба:

Зона A — Добро

Ниво на вибрации за новопуштени машини во работа или по капитален ремонт. Ова е референтната состојба која укажува на одлична динамичка избалансираност и правилна монтажа.

Зона B — Задоволително

Машини погодни за неограничена долготрајна работа. Нивото на вибрации е повисоко од идеалното, но не ја загрозува сигурноста. Не е потребно дејство.

Зона C — Незадоволително

Машини непогодни за долготрајна непрекината работа. Забрзана деградација на лежиштата и заптивките. Работете ограничено време со засилен надзор до следниот сервисен интервал.

Зона D — Неприфатливо

Нивоа на вибрации кои можат да предизвикаат катастрофален дефект. Потребно е итно исклучување. Продолжената работа ризикува сериозно оштетување на опремата, безбедносни опасности и колатерално оштетување на соседните системи.

2.4. Гранични вредности на вибрациите

Табелата подолу ги сумира граничните вредности на RMS брзината на вибрациите (mm/s) според Анекс B на ISO 10816-1. Овие вредности се емпириски и служат како упатства ако не се достапни спецификациите на производителот.

Табела 2.2. Гранични вредности на зоните (ISO 10816-1 Анекс B)

Граница на зона Класа I (mm/s) Класа II (mm/s) Класа III (mm/s) Класа IV (mm/s)
A / B 0.71 1.12 1.80 2.80
B / C 1.80 2.80 4.50 7.10
C / D 4.50 7.10 11.20 18.00

Визуелна споредба: Граници на зоните по класа на машина

Класа I
<0.71
0.71–1.8
1.8–4.5
>4.5
Класа II
<1.12
1.12–2.8
2.8–7.1
>7.1
Класа III (крута)
<1.8
1.8–4.5
4.5–11.2
>11.2
Класа IV (флексибилна)
<2.8
2.8–7.1
7.1–18
>18

Аналитичко толкување. Разгледајте ја вредноста 4.5 mm/s. За мали машини (Класа I) ова е границата на итната состојба (C/D), која бара исклучување. За средни машини (Класа II) ова е средината на зоната „бара внимание“. За големи машини на крут темел (Класа III) ова е само границата меѓу зоните „задоволително“ и „незадоволително“. За машини на флексибилен темел (Класа IV) ова е нормално работно ниво на вибрации (Зона B). Оваа прогресија го демонстрира ризикот од користење универзални граници без соодветна класификација.

2.5. Два критериума за оценување: апсолутна вредност наспроти релативна промена

ISO 10816-1 дефинира два независни критериума за оценување кои треба да се применуваат истовремено:

Критериум I — Големина на вибрациите: Апсолутната широкопојасна RMS брзина на вибрациите споредена со границите на зоните. Ова е примарниот критериум опишан во табелите погоре.

Критериум II — Промена на вибрациите: Значителна промена (зголемување или намалување) на нивото на вибрации во однос на воспоставената почетна вредност, без оглед на тоа дали апсолутното ниво преминува граница на зона. Ненадејна промена од повеќе од 25% во нивото на вибрации може да укаже на дефект во развој дури и ако машината останува во Зона B. Спротивно на тоа, ненадејно намалување може да укаже дека спојката откажала или дека некој дел се откршил.

Практичен совет: Секогаш запишувајте ги почетните нивоа на вибрации при пуштањето во работа или по одржувањето. Следењето на трендот на податоците за вибрации со текот на времето често е повредно од мерење во една точка. Софтверот на Balanset-1A овозможува зачувување на резултатите од мерењата за споредба.

Поглавје 3. Целосен преглед на серијата ISO 10816 / 20816

Стандардот ISO 10816 беше објавен како серија од повеќе делови, каде што Дел 1 ја обезбедува општата рамка, а следните делови дефинираат специфични барања за различни типови машини. Разбирањето кој дел се однесува на вашата специфична опрема е клучно за правилно оценување.

Табела 3.0. Целосен список на деловите на ISO 10816 и нивните замени со ISO 20816

Дел на ISO 10816 Тип / опсег на машина Заменет со (ISO 20816) Клучни параметри
10816-1:1995 Општи насоки за сите машини 20816-1:2016 Ефективна вредност (RMS) на брзината, 10–1000 Hz
10816-2:2009 Парни турбини и генератори >50 MW на копно 20816-2:2017 RMS на брзината + меѓувршно поместување (peak-to-peak)
10816-3:2009 Индустриски машини >15 kW, 120–15.000 vrt/min (вентилатори, пумпи, компресори, мотори) 20816-3:2022 Ефективна вредност (RMS) на брзината, 10–1000 Hz
10816-4:2009 Постројки со гасно-турбински погон, со исклучок на изведенки од авионски турбини 20816-4:2018 RMS на брзината + поместување
10816-5:2000 Хидраулични машини >1 MW или со брзина >600 vrt/min (водни турбини, пумпи) 20816-5:2018 RMS на брзината + поместување
10816-6:1995 Клипни машини >100 kW 20816-8:2018 RMS на брзината (изменети опсези)
10816-7:2009 Ротодинамички пумпи (вкл. центрифугални, со мешан проток) 20816-7 (во изработка) Ефективна вредност (RMS) на брзината, 10–1000 Hz
10816-8:2014 Системи на клипни компресори 20816-8:2018 Брзина RMS

3.1. Серија ISO 7919 (вибрации на вратилото) — сега дел од ISO 20816

Додека ISO 10816 се фокусираше исклучиво на вибрациите на куќиштето, паралелната серија ISO 7919 се однесуваше на вибрациите на вратилото измерени со помош на безконтактни сензори за приближување (сензори за вителни струи). За критичните ротирачки машини како што се големите парни турбини, гасните турбини и генераторите, релативната вибрација на вратилото честопати е поинформативниот параметар бидејќи директно го мери движењето на роторот во зазорите на неговите лежишта.

Обединувањето на овие две серии во ISO 20816 го одразува современото разбирање дека сеопфатното следење на состојбата на критичните машини бара и вибрации на куќиштето (за структурна проценка) и вибрации на вратилото (за проценка на динамиката на роторот).

3.2. Поврзани меѓународни стандарди

ISO 10816 не постои изолирано. Неколку придружни стандарди ги дефинираат спецификациите на сензорите, квалитетот на балансирање и методологијата на мерење:

Стандард Наслов / опсег Релевантност за ISO 10816
ISO 1940-1 Барања за квалитет на балансирање на ротирачки крути тела Ја дефинира дозволената резидуална неурамнотеженост (G класи: G0.4 до G4000). Директно поврзана со достижните нивоа на вибрации според ISO 10816.
ISO 2954 Барања за инструментите за мерење на вибрации Ја одредува точноста и фреквентниот одѕив за инструментите што се користат според ISO 10816.
ISO 5348 Механичко монтирање на акселерометри Го дефинира правилното монтирање на сензорите за да се обезбедат валидни мерења според ISO 10816.
ISO 13373-1/2 Мониторинг на состојбата на машините — вибрации Дава насоки за прибирање на податоци и техники за спектрална анализа што се користат заедно со проценките според ISO 10816.
ISO 10816-21 Ветерни турбини со хоризонтална оска со менувач Специфични граници на вибрации за примени во ветерната енергетика.
ISO 14694 Барања за квалитет на балансирање на вентилаторите Класи на балансирање специфични за вентилатори (BV-1 до BV-5) што ги дополнуваат зоните на вибрации од ISO 10816-3.

3.3. Однос помеѓу квалитетот на балансирање според ISO 1940 и зоните на вибрации според ISO 10816

Едно од најчестите прашања во практиката е како класата на квалитет на балансирање (G вредноста според ISO 1940) се поврзува со зоните на вибрации во ISO 10816. Иако не постои точна математичка формула што ги поврзува (односот зависи од крутоста на лежиштата, масата на машината и динамиката на потпорите), постои општа корелација:

  • Класата на балансирање G2.5 (типична за вентилатори, пумпи, мотори) генерално постигнува Зона A или B кај правилно инсталирани машини.
  • Класата на балансирање G6.3 (општи машини) типично постигнува Зона B, но може да биде во Зона C кај крути, лесни конструкции.
  • Класата на балансирање G16 (земјоделска опрема, дробилки) обично одговара на Зона C или полошо според ISO 10816.

Системот Balanset-1A може да постигне квалитет на балансирање G2.5 и подобар, што директно придонесува за исполнување на барањата за Зона A според ISO 10816.

Поглавје 4. Специфики на индустриските машини: ISO 10816-3

Додека ISO 10816-1 ја дефинира општата рамка, во практиката повеќето индустриски единици (пумпи, вентилатори, компресори над 15 kW) се регулирани со поспецифичниот Дел 3 од стандардот (ISO 10816-3). Важно е да се разбере разликата бидејќи Balanset-1A често се користи за балансирање на вентилатори и пумпи опфатени со овој дел.

4.1. Групи на машини во ISO 10816-3

За разлика од четирите класи во Дел 1, Дел 3 ги дели машините во две главни групи:

Група 1: Големи машини со номинална моќност над 300 kW, или електрични машини со висина на вратилото поголема од 315 mm, што работат со брзини помеѓу 120 vrt/min и 15.000 vrt/min.

Група 2: Средни машини со номинална моќност од 15 kW до 300 kW, или електрични машини со висина на вратилото од 160 mm до 315 mm, при работни брзини помеѓу 120 vrt/min и 15.000 vrt/min.

Забелешка за опфатот: ISO 10816-3 конкретно ги исклучува машините што веќе се опфатени со други делови: парни турбини (Дел 2), гасни турбини (Дел 4), хидраулични машини (Дел 5) и клипни машини (Дел 6). Исто така, ги исклучува машините со работна брзина под 120 vrt/min или над 15.000 vrt/min.

4.2. Граници на вибрации во ISO 10816-3

Границите зависат од видот на темелот (Крут / Флексибилен), што ја задржува истата дефиниција како во Дел 1.

Табела 4.1. Граници на вибрации според ISO 10816-3 (RMS, mm/s)

Состојба (Зона) Група 1 (>300 kW) Крута Група 1 (>300 kW) Флексибилна Група 2 (15–300 kW) Крута Група 2 (15–300 kW) Флексибилна
A (Нова) < 2.3 < 3.5 < 1.4 < 2.3
B (Долгорочна работа) 2.3 – 4.5 3.5 – 7.1 1.4 – 2.8 2.3 – 4.5
C (Ограничена) 4.5 – 7.1 7.1 – 11.0 2.8 – 4.5 4.5 – 7.1
D (Оштетување) > 7.1 > 11.0 > 4.5 > 7.1

Синтеза на податоците. Споредбата на табелите ISO 10816-1 и ISO 10816-3 покажува дека ISO 10816-3 наметнува построги барања за машините со средна моќност (Група 2) на крути темели. Границата на Зоната D е поставена на 4.5 mm/s, што се совпаѓа со границата за Класа I во Дел 1. Ова го потврдува трендот кон построги граници за модерната, побрза и полесна опрема. Кога користите Balanset-1A за дијагностика на вентилатор од 45 kW на бетонски под, треба да се фокусирате на колоната „Група 2 / Крут“ во оваа табела, каде преминот во аварисната зона се случува на 4.5 mm/s.

4.3. Дополнителни барања на ISO 10816-3

ISO 10816-3 додава важни одредби над основните гранични вредности на зоните:

  • Тестирање при прием: За новоинсталирани или поправени машини, вибрациите треба да бидат во Зона A. Ако паднат во Зона B, се препорачува испитување за да се утврди причината.
  • Работни аларми: Стандардот препорачува поставување на две нивоа на аларм — ALERT (обично на границата B/C) и DANGER (на границата C/D). Овие може да се имплементираат во системи за континуиран мониторинг.
  • Преодни состојби: Стандардот признава дека при стартување и запирање, вибрациите може привремено да ги надминат границите на стабилна работа, особено при поминување низ критичните брзини (резонанции).
  • Спрегнати машини: За спрегната опрема (на пр. склопови мотор-пумпа), секоја машина треба да се оценува поединечно користејќи ги граничните вредности соодветни на нејзината групна класификација.

Поглавје 5. Хардверска архитектура на системот Balanset-1A

За да ги спроведете барањата на ISO 10816/20816, ви е потребен инструмент што обезбедува точни и повторливи мерења и одговара на бараните фреквентни опсези. Системот Balanset-1A развиен од Vibromera е интегрирано решение што ги комбинира функциите на двоканален анализатор на вибрации и инструмент за балансирање на терен.

5.1. Мерни канали и сензори

Системот Balanset-1A има два независни канали за мерење на вибрации (X1 и X2), што овозможува истовремени мерења на две точки или во две рамнини.

Тип на сензор. Системот користи акцелерометри (вибрациски претворувачи што мерат забрзување). Ова е современиот индустриски стандард бидејќи акцелерометрите обезбедуваат висока сигурност, широк фреквентен опсег и добра линеарност.

Интеграција на сигналот. Бидејќи ISO 10816 бара оценка на брзината на вибрации (mm/s), сигналот од акцелерометрите се интегрира хардверски или софтверски. Ова е критичен чекор во обработката на сигналот, а квалитетот на аналогно-дигиталниот претворувач игра клучна улога.

Мерен опсег. Инструментот ја мери брзината на вибрации (RMS) во опсег од 0,05 до 100 mm/s. Овој опсег целосно ги покрива сите зони за оценка според ISO 10816 (од Зона A < 0,71 до Зона D > 45 mm/s за најголемите машини).

5.2. Фреквентни карактеристики и точност

Метролошките карактеристики на Balanset-1A целосно ги исполнуваат барањата на стандардот.

Фреквентен опсег. Основната верзија на инструментот работи во опсегот 5 Hz – 550 Hz. Долната граница од 5 Hz (300 rpm) дури го надминува стандардното барање на ISO 10816 од 10 Hz и поддржува дијагностика на машини со ниска брзина. Горната граница од 550 Hz покрива до 11-от хармоник за машини со ротациска фреквенција од 3000 rpm (50 Hz), што е доволно за откривање на неурамнотеженост (1×), несоосност (2×, 3×) и разлабавување. По избор, фреквентниот опсег може да се прошири до 1000 Hz, целосно покривајќи ги сите барања на стандардот.

Точност на амплитудата. Грешката при мерење на амплитудата е ±5% од полниот опсег. За задачите на работен мониторинг, каде што границите на зоните се разликуваат за стотици проценти, оваа точност е повеќе од доволна.

Точност на фазата. Инструментот го мери фазниот агол со точност од ±1 степен. Иако фазата не е регулирана со ISO 10816, таа е критично важна за постапката на балансирање.

5.3. Канал за тахометар

Комплетот вклучува ласерски тахометар (оптички сензор) што извршува две функции: ја мери брзината на ротор (вртежи во минута) од 150 до 60,000 вртежи во минута (во некои верзии до 100,000 вртежи во минута), овозможувајќи да се идентификува дали вибрацијата е синхрона со фреквенцијата на вртење (1×) или асинхрона; и генерира референтен фазен сигнал (фазна ознака) за синхроно усреднување и пресметување на аглите на корекциската маса при балансирање.

5.4. Поврзувања и распоред

Стандардниот комплет вклучува кабли за сензори долги 4 метри (по избор 10 метри). Ова ја зголемува безбедноста при мерења на самото место. Долгите кабли му овозможуваат на операторот да остане на безбедно растојание од ротирачките делови на машината, што ги исполнува индустриските безбедносни барања за работа со ротирачка опрема.

Табела 5.1. Клучни спецификации на Balanset-1A наспроти барањата на ISO 10816

Параметар Барање на ISO 10816 Спецификација на Balanset-1A Усогласеност
Мерен параметар Брзина на вибрации, RMS Брзина RMS (интегрирана од забрзување)
Фреквентен опсег 10–1000 Hz 5–1000 Hz
Мерен опсег 0,71–45 mm/s (опсег на зоните) 0.2–80 mm/s
Број на канали Најмалку 1 2 истовремени
Точност на амплитудата Според ISO 2954: ±10% ±5% ✓ (надминува)
Мерење на RPM Не е наведено 150–60.000 rpm Дополнителна можност

Поглавје 6. Методологија на мерење и оценка според ISO 10816 со користење на Balanset-1A

6.1. Подготовка за мерења

Идентификувајте ја машината. Определете ја класата или групата на машината (според Поглавјата 2 и 4 од овој извештај). На пример, „вентилатор од 45 kW на вибрациони изолатори“ припаѓа на Група 2 (ISO 10816-3) со флексибилен темел.

Инсталација на софтверот. Инсталирајте ги драјверите и софтверот на Balanset-1A од испорачаниот USB-диск. Поврзете ја интерфејс-единицата на USB-портата на лаптопот.

Монтирајте ги сензорите. Монтирајте ги сензорите на куќиштата на лежиштата — не на тенки капаци, штитници или лимени обвивки. Користете магнетни бази и осигурете дека магнетот седи цврсто на чиста, рамна површина. Бојата или рѓата под магнетот делува како придушувач и ги намалува високофреквентните отчитувања. Одржувајте ортогоналност: изведувајте мерења во вертикална (V), хоризонтална (H) и аксијална (A) насока на секое лежиште. Balanset-1A има два канали, така што може истовремено да мерите V и H на еден потпор.

6.2. Режим на виброметар (F5)

Софтверот на Balanset-1A има посветен режим за евалуација според ISO 10816. Стартувајте ја програмата, притиснете F5 (или кликнете на копчето „F5 - Vibrometer“ во интерфејсот), потоа притиснете F9 (Run) за да започне собирањето податоци.

Анализа на индикаторите:

  • RMS (вкупно): Инструментот ја прикажува вкупната RMS брзина на вибрации (V1s, V2s). Ова е вредноста што ја споредувате со табелираните граници на стандардот.
  • 1× вибрации: Инструментот ја издвојува амплитудата на вибрациите на ротациската фреквенција (синхрона компонента).

Ако RMS вредноста е висока (Зона C/D), но компонентата 1× е ниска, проблемот не е дебаланс. Може да се работи за дефект на лежиште, кавитација (кај пумпа) или електромагнетни проблеми. Ако RMS е блиску до вредноста 1× (на пример, RMS = 10 mm/s, 1× = 9,8 mm/s), доминира дебалансот и балансирањето ќе ги намали вибрациите за приближно 95%.

6.3. Спектрална анализа (FFT)

Ако вкупните вибрации ја надминат границата (Зона C или D), мора да ја идентификувате причината. Режимот F5 вклучува картичка Charts со приказ на FFT спектарот.

  • Доминантен врв на 1× (ротациска фреквенција) укажува на дебаланс.
  • Врвовите на 2×, 3× укажуваат на нецентричност или разлабавеност.
  • Високофреквентен „шум“ или мноштво хармоници укажува на дефекти на тркалачки лежишта.
  • Фреквенцијата на минување на лопатките (број на лопатки × вртежи во минута) укажува на аеродинамички проблеми кај вентилатор или хидраулични проблеми кај пумпа.
  • Двојната фреквенција на мрежата (100 Hz или 120 Hz) укажува на електрични дефекти кај моторите (ексцентричност на статорот, скршени прачки на роторот).

Balanset-1A ги обезбедува овие визуелизации, што го претвора од едноставен „мерач на усогласеност“ во целосна дијагностичка алатка.

6.4. Мерни точки и правци

ISO 10816-1 препорачува мерење на вибрациите во три меѓусебно нормални правци на секое лежиште. Кај типична машина со две лежишта, ова значи до шест мерни точки (3 правци × 2 лежишта). Во практика, најважни се мерењата:

  • Вертикален (V): Најчувствителен на дебаланс. Обично дава највисоки читања бидејќи лежиштата имаат помала крутост во вертикалниот правец.
  • Хоризонтален (H): Чувствителен на нецентричност и разлабавеност. Хоризонтални вибрации што значително ги надминуваат вертикалните често укажуваат на меко стапало или разлабавени завртки.
  • Аксијална (A): Зголемените аксијални вибрации (повеќе од 50% од радијалните вибрации) укажуваат на нецентричност, свиткано вратило или небалансиран препустен ротор.

Највисокото читање меѓу сите мерни точки и правци обично се користи за оценка според ISO 10816. Секогаш запишувајте ги сите мерења заради анализа на трендот.

Поглавје 7. Балансирањето како метод на корекција: Практична употреба на Balanset-1A

Кога дијагностиката (врз основа на доминацијата на 1× во спектарот) укажува на неурамнотеженост како главна причина за пречекорување на границите на ISO 10816, следниот чекор е балансирање. Balanset-1A го имплементира методот на коефициенти на влијание (метод со три пуштања).

7.1. Теорија на балансирање

Неурамнотеженоста настанува кога центарот на масата на ротор не се совпаѓа со неговата оска на вртење. Тоа предизвикува центрифугална сила F = m · r · ω² што генерира вибрации на ротациската фреквенција. Целта на балансирањето е да се додаде корекциска маса (тег) која создава сила еднаква по големина и спротивна по правец на силата на дебалансот.

7.2. Постапка за балансирање во една рамнина

Користете ја оваа постапка за тесни ротори (вентилатори, ременици, дискови). Изберете го режимот F2 во програмата.

Пуштање 0 — Почетно: Стартувајте го роторот, притиснете F9. Инструментот ги мери почетните вибрации (амплитуда и фаза). Пример: 8,5 mm/s на 120°.

Пуштање 1 — Пробен тег: Запрете го роторот, поставете пробен тег со позната маса (на пример, 10 g) на произволно место. Стартувајте го роторот, притиснете F9. Пример: 5.2 mm/s на 160°.

Пресметка и корекција: Програмата автоматски ги пресметува масата и аголот на корекцискиот тег. На пример, инструментот може да упати: „Додајте 15 g под агол од 45° од позицијата на пробниот тег.“ Функциите на Balanset поддржуваат поделба на тегови: ако не можете да го поставите тегот на пресметаната локација, програмата го дели на два тега за монтирање, на пример, на лопатките на вентилаторот.

Пуштање 2 — Проверка: Поставете го пресметаниот корекциски тег (отстранувајќи го пробниот тег ако е потребно). Стартувајте го роторот и потврдете дека преостанатите вибрации се намалиле во Зона A или B според ISO 10816 (на пример, под 2,8 mm/s за Група 2 / Крута).

7.3. Балансирање во две рамнини

Долгите ротори (вратила, тапани на дробилки) бараат динамичко балансирање во две корекциски рамнини. Постапката е слична, но бара два сензора за вибрации (X1, X2) и три пуштања (Почетно, Пробен тег во Рамнина 1, Пробен тег во Рамнина 2). Користете го режимот F3 за оваа постапка.

Поглавје 8. Практични сценарија и толкување (студии на случај)

Студија на случај 1

Индустриски издувен вентилатор (45 kW)

Контекст: Вентилаторот е инсталиран на покрив на вибрациски изолатори од пружински тип.

Класификација: ISO 10816-3, Група 2, флексибилна основа.

Мерење: Balanset-1A во режим F5 покажува RMS = 6,8 mm/s.

Анализа: Според Табелата 4.1, границата B/C за „Флексибилен“ е 4.5 mm/s, а границата C/D е 7.1 mm/s. Вентилаторот работи во Зона C (ограничена работа), приближувајќи се до аварисната Зона D.

Дијагностика: Спектарот покажува силен врв на 1×, потврдувајќи го дебалансот како доминантен извор.

Дејство: Балансирањето беше извршено со Balanset-1A. Вибрациите се намалија на 1,2 mm/s.

✓ Резултат: Зона A (1,2 mm/s) — Спречен дефект
Студија на случај 2

Пумпа за напојување на котел (200 kW)

Контекст: Пумпата е круто монтирана на масивна бетонска основа.

Класификација: ISO 10816-3, Група 2, крута основа.

Мерење: Balanset-1A покажува RMS = 5,0 mm/s.

Анализа: Според Табелата 4.1, границата C/D за „Крут“ е 4.5 mm/s. Пумпата работи во Зона D — аварисна состојба.

Дијагностика: Спектарот покажува серија на хармоници и високо ниво на шум. Врвот на 1× е низок во однос на вкупните вибрации.

Дејство: Балансирањето нема да помогне. Проблемот веројатно е во лежиштата или кавитацијата. Пумпата мора да се запре заради механичка инспекција.

✕ Резултат: Зона D (5,0 mm/s) — Потребно е итно исклучување
Студија на случај 3

Центрифугален компресор (500 kW)

Контекст: Компресорот е монтиран на темел од бетонски блок со анкер-завртки.

Класификација: ISO 10816-3, Група 1, крут темел.

Мерење: Balanset-1A покажува RMS = 3.8 mm/s вертикално, 5.1 mm/s хоризонтално на лежиштето од страната на погонот.

Анализа: Според Табела 4.1 (Група 1 / Крут), 3.8 mm/s е Зона B, а 5.1 mm/s е Зона C. Хоризонталната вредност е меродавна: машината е во Зона C.

Дијагностика: Спектарот покажува доминантен 2× пик, со зголемена аксијална вибрација. Несоосноста е примарниот осомничен.

Дејство: Порамнувањето на спојката беше проверено со ласерски алат. Пронајдена е аголна несоосност од 0.12 mm и коригирана на 0.03 mm. Вибрација по корекцијата: 1.9 mm/s хоризонтално.

✓ Резултат: Зона A (1.9 mm/s) — Порамнувањето е коригирано

Поглавје 9. Однос помеѓу вибрациските параметри: поместување, брзина, забрзување

Разбирањето на математичкиот однос помеѓу трите вибрациски параметри е важно за нивно меѓусебно претворање и за разбирање зошто ISO 10816 ја избра брзината како своја примарна метрика.

За едноставно хармониско движење на фреквенција f (Hz):

  • Поместување: D = D0 · sin(2πft), мерено во µm (пик или пик-до-пик)
  • Брзина: V = 2πf · D0 · cos(2πft), мерено во mm/s
  • Забрзување: A = (2πf)² · D0 · sin(2πft), мерено во m/s²

Клучните односи (за пик-вредности на фреквенција f):

  • Vврв (mm/s) = π · f · Dp-p (µm) / 1000
  • Aврв (m/s²) = 2πf · Vврв (mm/s) / 1000

Ова објаснува зошто поместувањето е доминантно на ниски фреквенции, а забрзувањето е доминантно на високи фреквенции, додека брзината дава релативно рамномерна (независна од фреквенцијата) претстава на сериозноста на вибрацијата низ типичниот опсег на брзини на машината. Постојана вредност на брзината претставува постојано напрегање во конструкцијата без оглед на фреквенцијата — ова е фундаменталната причина зошто ISO 10816 ја користи брзината.

Табела 9.1. Практични примери на претворање на 50 Hz (3000 rpm)

Брзина RMS (mm/s) Поместување p-p (µm) Забрзување RMS (m/s²) Зона по ISO 10816-1 (Класа II)
1.0 9.0 0.44 Зона A
2.8 25.2 1.24 Граница B/C
4.5 40.5 2.00 Зона C
7.1 63.9 3.15 Граница C/D

Поглавје 10. Чести грешки при мерење и како да се избегнат

Дури и со правилно калибриран инструмент како Balanset-1A, грешките при мерење можат да доведат до погрешни заклучоци. Еве ги најчестите замки:

10.1. Грешки при монтирање на сензорот

Проблем: Сензорот е монтиран на заштитен капак, тенка обвивка или лабава конструкција наместо на куќиштето на лежиштето. Ова предизвикува лажно високи отчитувања поради структурни резонанции на капакот, што води до непотребни исклучувања.

Решение: Секогаш монтирајте директно на куќиштето на лежиштето. Користете магнетно монтирање на чиста, рамна, метална површина. За површини со боја подебела од 0.1 mm, изгребете мала површина до гол метал.

10.2. Погрешна класификација на машината

Проблем: Примената на границите за Класа I на компресор од 200 kW (кој треба да биде Група 2 според ISO 10816-3) резултира со прерани аларми.

Решение: Секогаш идентификувајте ја номиналната моќност, брзината и типот на темел на машината пред да го изберете применливиот стандард и група.

10.3. Игнорирање на работните услови

Проблем: Мерење на вибрацијата при стартување или при делумно оптоварување. Границите на ISO 10816 се однесуваат на работа во стабилна состојба при нормални работни услови.

Решение: Дозволете машината да достигне термичка рамнотежа и нормална работна брзина/оптоварување пред да ги запишувате мерењата. За електромотори, ова вообичаено значи најмалку 15 минути работа.

10.4. Кабелски и електричен шум

Проблем: Полагањето на каблите на сензорот покрај струјни кабли внесува електромагнетни пречки, предизвикувајќи вештачки зголемени отчитувања особено на 50/60 Hz и хармониците.

Решение: Полагајте ги каблите на сензорот подалеку од струјните кабли. Користете оклопени кабли каде што е можно. Каблите на Balanset-1A се оклопени по дизајн, но правилното полагање останува важно.

10.5. Мерења на една точка

Проблем: Мерење само во една насока на едно лежиште и заклучување „машината е во ред.“

Решение: Мерете во најмалку два правци (V и H) на секое лежиште. Користете го највисокото отчитување за оцена по ISO 10816. Значителните разлики помеѓу правците можат да укажуваат на специфични дефекти (на пр., хоризонтално > вертикално често укажува на структурна олабавеност).

Често поставувани прашања (FAQ)

Што е ISO 10816-1?
ISO 10816-1 е меѓународен стандард што дава општи упатства за оценување на вибрацијата на машините преку мерења на неротирачки делови како што се куќишта на лежишта, постаменти и темели. Тој воспоставува зони на сериозност на вибрацијата (A, B, C, D) користејќи RMS брзина на вибрација (mm/s) во фреквентниот опсег 10–1000 Hz. Стандардот ги класифицира машините во четири класи според големината, моќноста и типот на темелот.
Која е разликата помеѓу ISO 10816 и ISO 20816?
ISO 20816 е модерната замена за ISO 10816. Ги обединува двете претходни серии: ISO 10816 (вибрации на неротирачки делови) и ISO 7919 (вибрации на ротирачки вратила) во единствена унифицирана рамка. ISO 20816-1:2016 ја замени ISO 10816-1:1995, иако фундаменталната методологија на мерење и класификацијата на зоните остануваат слични. Преминот е постепен — повеќето делови сега се заменети (на пр. ISO 10816-3 со ISO 20816-3:2022), додека неколку, како ISO 10816-7, остануваат тековна референца додека не се објават нивните замени од ISO 20816.
Кое ниво на вибрации е прифатливо според ISO 10816?
Прифатливата вибрација целосно зависи од класата на машината. За мали машини (Класа I, до 15 kW), Зона A (добро) е под 0.71 mm/s RMS, а прагот за аларм (граница C/D) е на 4.5 mm/s. За средни машини (Класа II), Зона A е под 1.12 mm/s. За големи машини на крути темели (Класа III), Зона A е под 1.80 mm/s. За големи машини на флексибилни темели (Класа IV), Зона A е под 2.80 mm/s. Секогаш користете ја правилната класа за вашата специфична машина.
Кои се четирите зони на вибрации во ISO 10816?
Зона A — новопуштени машини во одлична состојба. Зона B — прифатливо за неограничена долгорочна работа. Зона C — незадоволително за долгорочна континуирана работа, бара да се закаже корективна акција. Зона D — опасни нивоа на вибрација што можат да предизвикаат оштетување; потребно е итно исклучување.
Како да ги измерам вибрациите според ISO 10816?
Монтирајте акцелерометар на куќиштето на лежиштето (неротирачки, структурно крут дел) на машината. Измерете широкопојасна RMS брзина на вибрација во mm/s во фреквентниот опсег 10–1000 Hz. Направете отчитувања во најмалку два правци (вертикално и хоризонтално) на секое лежиште. Споредете ја највисоката измерена вредност со границите на зоните за соодветната класа на машината и типот на темелот. Инструментите како Balanset-1A го интегрираат сигналот на забрзувањето внатрешно за да ги дадат бараните отчитувања на брзината.
Која е разликата помеѓу ISO 10816-1 и ISO 10816-3?
ISO 10816-1 е општиот (кровен) стандард што ја дефинира методологијата и широките класи на машини (I–IV). ISO 10816-3 дава поспецифични граници на вибрација за индустриски машини со номинална моќност над 15 kW и до 50 MW при работни брзини помеѓу 120 и 15.000 rpm. ISO 10816-3 ги дели машините на Група 1 (>300 kW) и Група 2 (15–300 kW) и е стандардот што најчесто се користи во практиката за вентилатори, пумпи, компресори и мотори.
Дали Balanset-1A може да се користи за мерења за усогласеност со ISO 10816?
Да. Balanset-1A ја мери RMS брзината на вибрации во опсегот 0.2–80 mm/s со фреквентен опсег од 5–1000 Hz, што ги покрива барањата на ISO 10816. Двата истовремени мерни канали, FFT спектралната анализа и точноста на амплитудата од ±5% го прават погоден и за прелиминарни проценки и за детална дијагностика според методологијата на ISO 10816.
Дали ISO 10816-1 сè уште важи или е заменет?
ISO 10816-1:1995 формално беше заменета со ISO 20816-1:2016. Сепак, принципите, методологијата и класификацијата на зоните остануваат суштински исти. Повеќето специфични делови исто така се заменети со нивните ISO 20816 еквиваленти (на пр. ISO 10816-3 за индустриски машини со ISO 20816-3:2022), иако неколку, како ISO 10816-7, се сè уште тековни. Во инженерската практика, рамката и терминологијата на ISO 10816 продолжуваат широко да се користат.

Заклучок

ISO 10816-1 и неговиот специјализиран Дел 3 обезбедуваат фундаментална основа за гарантирање на доверливоста на индустриската опрема. Преминот од субјективна перцепција кон квантитативна проценка на брзината на вибрациите (RMS, mm/s) им овозможува на инженерите објективно да ја класифицираат состојбата на машината и да го планираат одржувањето врз основа на реални податоци наместо според произволни распореди.

Системот за оценување со четири зони (од A до D) обезбедува универзално разбирлив јазик за пренесување на состојбата на машината меѓу тимовите за одржување, раководството и добавувачите на опрема. Кога се комбинира со спектрална анализа, оваа методологија овозможува не само откривање на проблемите туку и идентификување на нивните основни причини — небаланс, несоосност, абење на лежиштата, разлабавеност и електрични дефекти.

Инструменталната имплементација на овие стандарди со системот Balanset-1A се покажа како ефективна. Инструментот обезбедува метролошки точни мерења во опсегот 5–1000 Hz (целосно покривајќи ги барањата на стандардот за повеќето машини) и ја нуди функционалноста потребна за идентификување на причините за зголемени вибрации (спектрална анализа) и нивно отстранување (балансирање).

За компаниите-оператори, воведувањето редовно следење засновано на методологијата на ISO 10816 и инструменти како што е Balanset-1A претставува директна инвестиција во намалувањето на оперативните трошоци. Способноста да се разликува Зоната B од Зоната C помага да се избегнат како прераните поправки на исправни машини, така и катастрофалните дефекти предизвикани од игнорирање на критичните нивоа на вибрации.

Крај на извештајот

WhatsApp
Balanset-1A · €1975Прашајте инженер