Panduan Lengkap ISO 20816-3: Analisis Teknikal Komprehensif

Introduction

Piawaian ini menetapkan panduan untuk menilai keadaan getaran peralatan perindustrian berdasarkan pengukuran:

1. Getaran pada galas, alas galas dan perumah galas di lokasi di mana peralatan dipasang;
2. Getaran jejari aci set mesin.

Berdasarkan pengalaman operasi dengan peralatan perindustrian, dua kriteria untuk penilaian keadaan getaran telah ditubuhkan:

• Kriteria I: Nilai mutlak parameter getaran jalur lebar yang dipantau
• Kriteria II: Perubahan dalam nilai ini (berbanding dengan garis dasar)

Evolusi Piawaian Getaran: Konvergensi ISO 10816 dan ISO 7919

Sejarah penyeragaman getaran mewakili pergerakan beransur-ansur daripada garis panduan khusus komponen yang terfragmentasi ke arah penilaian mesin holistik. Dari segi sejarah, penilaian jentera telah dibahagikan kepada dua bahagian:

• Siri ISO 10816: Memberi tumpuan kepada pengukuran bahagian yang tidak berputar (perumah galas, alas) menggunakan pecutan atau transduser halaju
• Siri ISO 7919: Getaran aci berputar yang ditangani berbanding galas, terutamanya menggunakan prob arus pusar tanpa sentuhan

Perpisahan ini sering menyebabkan kekaburan diagnostik. Mesin mungkin menunjukkan getaran perumah yang boleh diterima (Zon A mengikut ISO 10816) sambil mengalami kehabisan aci yang berbahaya atau ketidakstabilan (Zon C/D mengikut ISO 7919), terutamanya dalam senario yang melibatkan perumah berat atau galas filem bendalir di mana penghantaran tenaga getaran dilemahkan.

Seksyen 1 — Skop

Piawaian ini menetapkan keperluan umum untuk menilai keadaan getaran peralatan perindustrian (selepas ini dirujuk sebagai "mesin") dengan penarafan kuasa melebihi 15 kW dan kelajuan putaran dari 120 hingga 30,000 r/min berdasarkan ukuran getaran pada bahagian yang tidak berputar dan seterusnya aci berputar di bawah keadaan operasi biasa mesin di lokasi pemasangannya.

Penilaian dilakukan berdasarkan parameter getaran yang dipantau dan pada perubahan dalam parameter ini dalam operasi mesin keadaan mantap. Nilai berangka kriteria penilaian keadaan mencerminkan pengalaman operasi dengan mesin jenis ini; walau bagaimanapun, ia mungkin tidak terpakai dalam kes tertentu yang berkaitan dengan keadaan operasi tertentu dan reka bentuk mesin tertentu.

Piawaian Ini Terpakai Kepada:

1. Turbin dan penjana wap dengan kuasa sehingga 40 MW (lihat Nota 1 dan 2)
2. Turbin dan penjana wap dengan kuasa output melebihi 40 MW dan kelajuan putaran selain daripada 1500, 1800, 3000, dan 3600 r/min (lihat Nota 1)
3. Pemampat putar (emparan, paksi)
4. Turbin gas perindustrian dengan kuasa sehingga 3 MW (lihat Nota 2)
5. Enjin kipas turbo
6. Motor elektrik semua jenis dengan gandingan aci fleksibel. (Apabila rotor motor disambungkan secara tegar kepada jentera yang diliputi oleh piawaian lain dalam siri ISO 20816, getaran motor boleh dinilai sama ada mengikut piawaian tersebut atau mengikut piawaian ini)
7. Kilang penggelek dan tempat penggelek
8. Penghantar
9. Gandingan kelajuan boleh ubah
10. Kipas dan blower (lihat Nota 3)

Piawaian Ini TIDAK Terpakai Kepada:

11. Turbin stim, turbin gas dan penjana dengan kuasa melebihi 40 MW dan kelajuan 1500, 1800, 3000 dan 3600 r/min → penggunaan ISO 20816-2
12. Turbin gas dengan kuasa melebihi 3 MW → guna ISO 20816-4
13. Set mesin di stesen janakuasa hidroelektrik dan stesen storan yang dipam → kegunaan ISO 20816-5
14. Mesin salingan dan mesin yang disambungkan secara tegar kepada mesin salingan → guna ISO 10816-6
15. Pam rotodinamik dengan motor pemacu terbina dalam atau bersambung tegar dengan pendesak pada aci motor atau bersambung tegar padanya → guna ISO 10816-7
16. Pemasangan pemampat salingan → penggunaan ISO 20816-8
17. Pemampat anjakan positif (cth., pemampat skru)
18. Pam tenggelam
19. Turbin angin → penggunaan ISO 10816-21

Butiran Skop Permohonan

Keperluan piawaian ini terpakai kepada pengukuran getaran jalur lebar pada aci, galas, perumah dan alas galas dalam operasi mesin keadaan mantap dalam julat kelajuan putaran nominal. Keperluan ini terpakai untuk pengukuran di lokasi pemasangan dan semasa ujian penerimaan. Kriteria keadaan getaran yang ditetapkan boleh digunakan dalam kedua-dua sistem pemantauan berterusan dan berkala.

Piawaian ini terpakai kepada mesin yang mungkin termasuk rangkaian gear dan galas elemen penggelek; walau bagaimanapun, ia adalah tidak bertujuan untuk menilai keadaan getaran komponen khusus ini (lihat ISO 20816-9 untuk unit gear).

Bahagian 2 — Rujukan Normatif

Piawaian ini menggunakan rujukan normatif kepada piawaian berikut. Untuk rujukan bertarikh, hanya edisi yang dipetik sahaja yang terpakai. Untuk rujukan tanpa tarikh, edisi terkini (termasuk semua pindaan) terpakai:

Piawaian ini menyediakan asas untuk terminologi, kaedah pengukuran dan falsafah penilaian umum yang digunakan dalam ISO 20816-3.

Seksyen 3 — Istilah dan Takrifan

Bagi tujuan piawaian ini, istilah dan definisi yang diberikan dalam ISO 2041 memohon.

Istilah Utama (daripada ISO 2041)

• Getaran: Variasi dengan masa magnitud kuantiti yang menggambarkan gerakan atau kedudukan sistem mekanikal
• RMS (Punca Purata Kuasa Dua): Punca kuasa dua min bagi nilai kuasa dua sesuatu kuantiti sepanjang selang masa tertentu
• Getaran jalur lebar: Tenaga yang mengandungi getaran yang diagihkan merentasi julat frekuensi tertentu
• Frekuensi semula jadi: Frekuensi getaran bebas sistem
• Operasi keadaan stabil: Keadaan operasi di mana parameter yang berkaitan (kelajuan, beban, suhu) kekal pada asasnya malar
• Nilai puncak ke puncak: Perbezaan algebra antara nilai ekstrem (maksimum dan minimum)
• Transduser: Peranti yang menyediakan kuantiti output yang mempunyai hubungan yang ditentukan dengan kuantiti input

Bahagian 5 — Pengelasan Mesin

5.1 Umum

Selaras dengan kriteria yang ditetapkan oleh piawaian ini, keadaan getaran mesin dinilai bergantung kepada:

1. Jenis mesin
2. Kuasa atau ketinggian aci yang dinilai (lihat juga ISO 496)
3. Tahap ketegaran asas

5.2 Pengelasan mengikut Jenis Mesin, Kuasa Terkadar atau Ketinggian Aci

Perbezaan dalam jenis mesin dan reka bentuk galas memerlukan pembahagian semua mesin kepada dua kumpulan berdasarkan kuasa yang dinilai atau ketinggian aci.

Aci mesin dalam kedua-dua kumpulan boleh diletakkan secara mendatar, menegak atau condong, dan penyokong mungkin mempunyai tahap ketegaran yang berbeza.

Kumpulan 1 — Mesin Besar

• Penarafan kuasa > 300 kW
• ATAU mesin elektrik dengan ketinggian aci T > 315 mm
• Biasanya dilengkapi dengan galas jurnal (lengan)
• Kelajuan operasi dari 120 hingga 30,000 r/min

Kumpulan 2 — Mesin Sederhana

• Penarafan kuasa 15 – 300 kW
• ATAU mesin elektrik dengan ketinggian aci 160 mm < T ≤ 315 mm
• Biasanya dilengkapi dengan galas elemen penggelek
• Kelajuan operasi secara amnya > 600 r/min

5.3 Pengelasan mengikut Ketegaran Asas

Asas mesin dikelaskan mengikut tahap ketegaran dalam arah pengukuran yang ditentukan kepada:

1. Asas tegar
2. Asas fleksibel

Asas bagi pengelasan ini adalah hubungan antara kekakuan mesin dan asas. Jika frekuensi semula jadi terendah bagi sistem "asas mesin" dalam arah pengukuran getaran melebihi frekuensi pengujaan utama (dalam kebanyakan kes, ini adalah frekuensi putaran rotor) sebanyak sekurang-kurangnya 25%, maka asas sedemikian ke arah itu dipertimbangkan tegar. Semua asas lain dipertimbangkan fleksibel.

Contoh Lazim

Mesin di atas asas tegar biasanya motor elektrik bersaiz besar dan sederhana, biasanya dengan kelajuan putaran yang rendah.

Mesin di atas asas fleksibel biasanya merangkumi turbogenerator atau pemampat dengan kuasa melebihi 10 MW, serta mesin dengan orientasi aci menegak.

Jika ciri-ciri sistem "asas mesin" tidak dapat ditentukan melalui pengiraan, ini boleh dilakukan secara eksperimen (ujian impak, analisis modal operasi atau analisis getaran permulaan).

Lampiran A (Normatif) — Sempadan Zon Keadaan Getaran untuk Bahagian Tidak Berputar dalam Mod Operasi Tertentu

Pengalaman menunjukkan bahawa untuk menilai keadaan getaran pelbagai jenis mesin dengan kelajuan putaran yang berbeza, pengukuran halaju sahaja sudah mencukupi. Oleh itu, parameter utama yang dipantau ialah nilai RMS bagi halaju.

Walau bagaimanapun, penggunaan kriteria halaju malar tanpa mempertimbangkan frekuensi getaran boleh menyebabkan nilai anjakan besar yang tidak boleh diterima. Ini berlaku terutamanya untuk mesin berkelajuan rendah dengan frekuensi putaran rotor di bawah 600 r/min, apabila komponen kelajuan larian mendominasi isyarat getaran jalur lebar (lihat Lampiran D).

Begitu juga, kriteria halaju malar boleh menyebabkan nilai pecutan yang sangat besar untuk mesin berkelajuan tinggi dengan frekuensi putaran rotor melebihi 10,000 r/min, atau apabila tenaga getaran yang dihasilkan mesin tertumpu terutamanya dalam julat frekuensi tinggi. Oleh itu, kriteria keadaan getaran boleh dirumuskan dalam unit anjakan, halaju dan pecutan bergantung pada julat frekuensi putaran rotor dan jenis mesin.

Jadual A.1 dan A.2 menunjukkan nilai sempadan zon untuk kumpulan mesin berbeza yang diliputi oleh piawaian ini. Pada masa ini, sempadan ini hanya dirumuskan dalam unit halaju dan sesaran.

Sempadan zon keadaan getaran untuk getaran dalam julat frekuensi 10 hingga 1000 Hz dinyatakan melalui nilai halaju dan anjakan RMS. Bagi mesin dengan frekuensi putaran rotor di bawah 600 r/min, julat pengukuran getaran jalur lebar ialah 2 hingga 1000 Hz. Dalam kebanyakan kes, penilaian keadaan getaran adalah mencukupi berdasarkan hanya kriteria halaju; walau bagaimanapun, jika spektrum getaran dijangka mengandungi komponen frekuensi rendah yang ketara, penilaian dilakukan berdasarkan pengukuran halaju dan anjakan.

Mesin daripada semua kumpulan yang dipertimbangkan boleh dipasang pada sokongan tegar atau fleksibel (lihat Bahagian 5), yang mana sempadan zon berbeza ditetapkan dalam Jadual A.1 dan A.2.

Jadual A.1 — Mesin Kumpulan 1 (Besar: >300 kW atau T > 315 mm)

Jadual A.2 — Mesin Kumpulan 2 (Sederhana: 15–300 kW atau H = 160–315 mm)

Lampiran B (Normatif) — Sempadan Zon Keadaan Getaran untuk Aci Berputar dalam Mod Operasi Tertentu

B.1 Umum

Sempadan zon keadaan getaran dibina berdasarkan pengalaman operasi daripada pelbagai industri, yang menunjukkan bahawa Getaran aci relatif yang boleh diterima berkurangan dengan peningkatan frekuensi putaran. Selain itu, semasa menilai keadaan getaran, kemungkinan sentuhan antara aci berputar dan bahagian mesin pegun mesti dipertimbangkan. Bagi mesin dengan galas jurnal, kelegaan minimum yang boleh diterima dalam galas juga mesti diambil kira (lihat Lampiran C).

B.2 Getaran pada Frekuensi Putaran Nominal dalam Operasi Keadaan Mantap

B.2.1 Umum

Kriteria I berkaitan dengan:

1. Mengehadkan anjakan aci daripada keadaan beban dinamik yang boleh diterima pada galas
2. Nilai pelepasan jejari yang boleh diterima dalam galas
3. Getaran yang boleh diterima dihantar ke sokongan dan asas

Anjakan aci maksimum dalam setiap galas dibandingkan dengan sempadan empat zon (lihat Rajah B.1 dalam piawaian), ditentukan berdasarkan pengalaman operasi dengan mesin.

B.2.2 Sempadan Zon

Pengalaman mengukur getaran aci untuk pelbagai jenis mesin membolehkan penetapan sempadan zon keadaan getaran yang dinyatakan melalui anjakan puncak-ke-puncak S(pp) dalam mikrometer, berkadar songsang dengan punca kuasa dua frekuensi putaran rotor n dalam r/min.

Untuk getaran relatif aci yang diukur dengan prob jarak dekat, sempadan zon dinyatakan sebagai anjakan puncak ke puncak S(pp) dalam mikrometer, yang berubah mengikut kelajuan larian:

Di mana n ialah kelajuan operasi maksimum dalam r/min, dan S(pp) berada dalam μm.

Contoh Pengiraan

Untuk mesin yang berjalan pada 3000 rpm:

• √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

Important: Sempadan zon tidak boleh digunakan sebagai kriteria penerimaan, yang sepatutnya menjadi subjek persetujuan antara pembekal dan pelanggan. Walau bagaimanapun, berpandukan nilai sempadan berangka, adalah mungkin untuk mencegah penggunaan mesin dalam keadaan yang jelas buruk dan untuk mengelakkan daripada mengenakan syarat yang terlalu ketat ke atas getarannya.

Dalam sesetengah kes, ciri reka bentuk mesin tertentu mungkin memerlukan penggunaan sempadan zon yang berbeza — lebih tinggi atau lebih rendah (contohnya, untuk galas pad condong penjajaran kendiri), dan untuk mesin dengan galas elips, sempadan zon yang berbeza mungkin digunakan untuk arah pengukuran yang berbeza (ke arah pelepasan maksimum dan minimum).

Getaran yang boleh diterima mungkin berkaitan dengan diameter galas, kerana sebagai peraturan, galas berdiameter lebih besar juga mempunyai jarak yang lebih besar. Sehubungan itu, nilai sempadan zon yang berbeza boleh ditetapkan untuk galas yang berbeza bagi satu rangkaian aci. Dalam kes sedemikian, pengilang biasanya perlu menjelaskan sebab perubahan nilai sempadan dan, khususnya, mengesahkan bahawa peningkatan getaran yang dibenarkan mengikut perubahan ini tidak akan menyebabkan kebolehpercayaan mesin yang berkurangan.

Jika pengukuran dijalankan bukan berdekatan dengan galas, dan juga semasa operasi mesin dalam mod sementara seperti larian naik dan larian turun (termasuk laluan melalui kelajuan kritikal), getaran yang boleh diterima mungkin lebih tinggi.

Bagi mesin menegak dengan galas jurnal, apabila menentukan nilai getaran had, kemungkinan anjakan aci dalam had kelegaan tanpa daya penstabilan yang berkaitan dengan berat rotor harus dipertimbangkan.

Bahagian 4 — Pengukuran Getaran

4.1 Keperluan Am

Kaedah dan instrumentasi pengukuran mesti memenuhi keperluan umum mengikut ISO 20816-1, dengan pertimbangan khusus untuk jentera perindustrian. Faktor berikut tidak boleh mempengaruhi peralatan pengukuran dengan ketara:

• Perubahan suhu — Hanyutan kepekaan sensor
• Medan elektromagnet — Termasuk kesan kemagnetan aci
• Medan akustik — Gelombang tekanan dalam persekitaran hingar tinggi
• Variasi bekalan kuasa — Turun naik voltan
• Panjang kabel — Sesetengah reka bentuk prob jarak memerlukan panjang kabel yang sepadan
• Kerosakan kabel — Sambungan sekejap-sekejap atau pemutus perisai
• Orientasi transduser — Penjajaran paksi sensitiviti

4.2 Titik Pengukuran dan Arah

Untuk tujuan pemantauan keadaan, pengukuran dilakukan pada bahagian yang tidak berputar atau pada aci, atau kedua-duanya bersama-sama. Dalam piawaian ini, melainkan dinyatakan sebaliknya secara khusus, getaran aci merujuk kepada anjakan relatif kepada galas.

Bahagian Tidak Berputar — Pengukuran Perumah Galas

Pengukuran getaran pada bahagian yang tidak berputar mencirikan getaran galas, perumah galas atau elemen struktur lain yang menghantar daya dinamik daripada getaran aci di lokasi galas.

Konfigurasi pengukuran biasa: Pengukuran dijalankan menggunakan dua transduser dalam dua arah jejari yang saling serenjang pada penutup atau perumah galas. Untuk mesin mendatar, satu arah biasanya menegak. Jika aci menegak atau condong, pilih arah untuk menangkap getaran maksimum.

Pengukuran titik tunggal: Satu transduser boleh digunakan jika diketahui bahawa keputusan akan mewakili getaran keseluruhan. Arah yang dipilih mesti memastikan bacaan hampir maksimum.

Pengukuran Getaran Aci

Getaran aci (seperti yang ditakrifkan dalam ISO 20816-1) merujuk kepada anjakan aci berbanding dengan galas. Kaedah yang diutamakan menggunakan a sepasang prob jarak dekat tanpa sentuhan dipasang serenjang antara satu sama lain, membolehkan penentuan trajektori aci (orbit) pada satah pengukuran.

4.3 Instrumentasi (Peralatan Pengukuran)

Untuk pemantauan keadaan, sistem pengukuran mesti mengukur getaran RMS jalur lebar dalam julat frekuensi sekurang-kurangnya 10 Hz hingga 1000 Hz. Bagi mesin dengan kelajuan putaran tidak melebihi 600 r/min, had frekuensi bawah tidak boleh melebihi 2 Hz.

Untuk pengukuran getaran aci: Sempadan julat frekuensi atas mesti melebihi frekuensi putaran aci maksimum sebanyak sekurang-kurangnya 3.5 kali. Peralatan pengukuran mesti memenuhi keperluan ISO 10817-1.

Untuk pengukuran bahagian yang tidak berputar: Peralatan mesti mematuhi ISO 2954. Bergantung pada kriteria yang ditetapkan, kuantiti yang diukur mungkin sesaran, halaju atau kedua-duanya (lihat ISO 20816-1).

Jika pengukuran dilakukan menggunakan accelerometers (yang biasa dalam amalan), isyarat output mestilah bersepadu untuk mendapatkan isyarat halaju. Mendapatkan isyarat sesaran memerlukan integrasi berganda, tetapi perhatian harus diberikan kepada kemungkinan peningkatan gangguan hingar. Untuk mengurangkan hingar, penapis laluan tinggi atau kaedah pemprosesan isyarat digital lain mungkin digunakan.

Jika isyarat getaran juga bertujuan untuk tujuan diagnostik, julat pengukuran hendaklah meliputi frekuensi sekurang-kurangnya 0.2 kali ganda had laju aci bawah kepada 2.5 kali ganda frekuensi pengujaan getaran maksimum (biasanya tidak melebihi 10,000 Hz). Maklumat tambahan disediakan dalam ISO 13373-1, ISO 13373-2 dan ISO 13373-3.

Keperluan Julat Frekuensi

Parameter Pengukuran

Parameter pengukuran mungkin anjakan, halaju, atau kedua-duanya, bergantung pada kriteria penilaian (lihat ISO 20816-1).

• Pengukuran pecutan: Jika pengukuran menggunakan pecutan (paling biasa), integrasikan isyarat output untuk mendapatkan halaju. Integrasi berganda menghasilkan sesaran, tetapi berhati-hati dengan peningkatan hingar frekuensi rendah. Gunakan penapisan laluan tinggi atau pemprosesan isyarat digital untuk mengurangkan hingar.
• Getaran aci: Had frekuensi atas mestilah sekurang-kurangnya 3.5 kali ganda kelajuan aci maksimum. Instrumentasi mesti mematuhi ISO 10817-1.
• Bahagian tidak berputar: Instrumentasi mesti mematuhi ISO 2954.

4.4 Pemantauan Berterusan dan Berkala

Pemantauan berterusan: Biasanya, untuk mesin yang besar atau sangat penting, pengukuran berterusan penunjuk getaran yang dipantau digunakan dengan transduser yang dipasang secara kekal pada titik yang paling penting, baik untuk tujuan pemantauan keadaan mahupun untuk perlindungan peralatan. Dalam beberapa kes, sistem pengukuran yang digunakan untuk ini disepadukan ke dalam sistem pengurusan peralatan loji umum.

Pemantauan berkala: Bagi kebanyakan mesin, pemantauan berterusan tidak diperlukan. Maklumat yang mencukupi tentang perkembangan kerosakan (ketidakseimbangan, haus galas, salah jajaran, kelonggaran) boleh diperoleh melalui pengukuran berkala. Nilai berangka dalam piawaian ini boleh digunakan untuk pemantauan berkala dengan syarat titik pengukuran dan instrumentasi mematuhi keperluan standard.

Getaran aci: Instrumentasi biasanya dipasang secara kekal, tetapi pengukuran boleh diambil pada selang masa yang berkala.

Bahagian tidak berputar: Transduser biasanya dipasang hanya semasa pengukuran. Bagi mesin yang sukar diakses, transduser yang dipasang secara kekal dengan penghalaan isyarat ke lokasi yang boleh diakses boleh digunakan.

4.5 Mod Operasi Mesin

Pengukuran getaran dijalankan selepas rotor dan galas mencapai suhu keseimbangan dalam mod operasi keadaan mantap yang ditentukan oleh ciri-ciri seperti:

• Kelajuan aci nominal
• Voltan bekalan
• Kadar aliran
• Tekanan bendalir kerja
• Muatan

Mesin berkelajuan boleh ubah atau beban boleh ubah: Lakukan pengukuran pada semua mod operasi yang menjadi ciri operasi jangka panjang. Gunakan nilai maksimum diperolehi merentasi semua mod untuk penilaian keadaan getaran.

4.6 Getaran Latar Belakang

Jika nilai parameter yang dipantau yang diperoleh semasa pengukuran melebihi kriteria penerimaan dan terdapat sebab untuk mempercayai bahawa getaran latar belakang pada mesin mungkin tinggi, adalah perlu untuk menjalankan pengukuran pada mesin berhenti untuk menilai getaran yang disebabkan oleh sumber luaran.

4.7 Pemilihan Jenis Pengukuran

Piawaian ini memperuntukkan kemungkinan menjalankan pengukuran pada bahagian yang tidak berputar dan pada aci mesin yang berputar. Pilihan yang mana antara dua jenis pengukuran ini lebih baik bergantung pada ciri mesin dan jenis kerosakan yang dijangkakan.

Jika terdapat keperluan untuk memilih salah satu daripada dua jenis pengukuran yang mungkin, perkara berikut harus diambil kira:

Pertimbangan untuk memilih jenis pengukuran:

• Kelajuan aci: Pengukuran bahagian yang tidak berputar lebih sensitif terhadap getaran frekuensi tinggi berbanding pengukuran aci.
• Jenis galas: Galas elemen penggelek mempunyai jarak yang sangat kecil; getaran aci dihantar secara berkesan ke perumah. Ukuran perumah biasanya mencukupi. Galas jurnal mempunyai jarak dan redaman yang lebih besar; getaran aci selalunya memberikan maklumat diagnostik tambahan.
• Jenis mesin: Mesin yang mempunyai kelegaan galas yang setanding dengan amplitud getaran aci memerlukan pengukuran aci untuk mengelakkan sentuhan. Mesin dengan harmonik tertib tinggi (laluan bilah, jaringan gear, laluan bar) dipantau melalui pengukuran perumah frekuensi tinggi.
• Nisbah jisim rotor / jisim alas: Mesin yang jisim acinya kecil berbanding jisim pedestal menghantar sedikit getaran ke pedestal. Pengukuran aci lebih berkesan.
• Fleksibiliti pemutar: Rotor fleksibel: getaran relatif aci memberikan lebih banyak maklumat tentang kelakuan rotor.
• Pematuhan pedestal: Kekaki fleksibel memberikan tindak balas getaran yang lebih besar pada bahagian yang tidak berputar.
• Pengalaman pengukuran: Jika terdapat pengalaman luas dengan jenis pengukuran tertentu pada mesin yang serupa, teruskan menggunakan jenis tersebut.

Cadangan terperinci tentang pemilihan kaedah pengukuran disediakan dalam ISO 13373-1. Keputusan muktamad harus mempertimbangkan kebolehcapaian, jangka hayat transduser dan kos pemasangan.

Lokasi dan Arah Pengukuran

• Ukur pada perumah galas atau alas — bukan pada penutup berdinding nipis atau permukaan fleksibel
• Use dua arah jejari yang saling berserenjang di setiap lokasi galas
• Untuk mesin mendatar, satu arah biasanya menegak
• Untuk mesin menegak atau condong, pilih arah untuk menangkap getaran maksimum
• Getaran paksi dihidupkan galas tujahan menggunakan had yang sama seperti getaran jejarian
• Elakkan lokasi dengan resonans tempatan — sahkan dengan membandingkan ukuran pada titik berdekatan

Keadaan Operasi

• Ukur dalam operasi keadaan stabil pada kelajuan dan beban nominal
• Benarkan rotor dan galas sampai keseimbangan terma
• Untuk mesin berkelajuan boleh ubah/beban, ukur pada semua titik operasi ciri dan gunakan maksimum
• Syarat dokumen: kelajuan, beban, suhu, tekanan, kadar aliran

Bahagian 6 — Kriteria Penilaian Keadaan Getaran

6.1 Umum

ISO 20816-1 menyediakan penerangan umum tentang dua kriteria untuk menilai keadaan getaran bagi kelas mesin yang berbeza. Satu kriteria digunakan untuk nilai mutlak parameter getaran yang dipantau dalam jalur frekuensi yang luas; yang satu lagi digunakan untuk perubahan dalam nilai ini (tanpa mengira sama ada perubahan itu peningkatan atau penurunan).

Adalah menjadi kebiasaan untuk menilai keadaan getaran mesin berdasarkan nilai RMS halaju getaran pada bahagian yang tidak berputar, yang sebahagian besarnya disebabkan oleh kemudahan melakukan pengukuran yang sepadan. Walau bagaimanapun, bagi sebilangan mesin, adalah dinasihatkan juga untuk mengukur anjakan aci relatif puncak-ke-puncak, dan jika data pengukuran sedemikian tersedia, ia juga boleh digunakan untuk menilai keadaan getaran mesin.

6.2 Kriteria I — Penilaian mengikut Magnitud Mutlak

6.2.1 Keperluan Am

Untuk pengukuran aci berputar: Keadaan getaran dinilai dengan nilai maksimum anjakan getaran jalur lebar dari puncak ke puncak. Parameter yang dipantau ini diperoleh daripada pengukuran anjakan dalam dua arah ortogon yang ditentukan.

Untuk pengukuran bahagian yang tidak berputar: Keadaan getaran dinilai melalui nilai RMS maksimum halaju getaran jalur lebar pada permukaan galas atau berdekatan dengannya.

Selaras dengan kriteria ini, nilai pengehad parameter yang dipantau ditentukan yang boleh dianggap boleh diterima dari sudut pandangan:

• Beban dinamik pada galas
• Kelegaan jejari dalam galas
• Getaran yang dihantar oleh mesin ke struktur sokongan dan asas

Nilai maksimum parameter yang dipantau yang diperoleh pada setiap galas atau alas galas dibandingkan dengan nilai had untuk kumpulan mesin dan jenis sokongan yang diberikan. Pengalaman luas memerhatikan getaran mesin yang dinyatakan dalam Bahagian 1 membolehkan penetapan sempadan zon keadaan getaran, panduan yang dalam kebanyakan kes dapat memastikan operasi mesin jangka panjang yang andal.

Zon keadaan getaran yang telah ditetapkan bertujuan untuk menilai getaran mesin dalam mod operasi keadaan mantap yang ditentukan dengan kelajuan aci nominal dan beban nominal. Konsep mod keadaan mantap membenarkan perubahan beban perlahan. Penilaian adalah tidak dilakukan jika mod operasi berbeza daripada yang dinyatakan, atau semasa mod sementara seperti larian naik, larian turun atau laluan melalui zon resonans (lihat 6.4).

Kesimpulan umum tentang keadaan getaran sering dibuat berdasarkan pengukuran getaran pada kedua-dua bahagian mesin yang tidak berputar dan berputar.

Getaran paksi galas jurnal biasanya tidak diukur semasa pemantauan keadaan getaran berterusan. Pengukuran sedemikian biasanya dilakukan semasa pemantauan berkala atau untuk tujuan diagnostik, kerana getaran paksi mungkin lebih sensitif terhadap jenis kerosakan tertentu. Piawaian ini menyediakan kriteria penilaian hanya untuk getaran paksi galas tujahan, yang mana ia berkorelasi dengan denyutan paksi yang mampu menyebabkan kerosakan mesin.

6.2.2 Zon Keadaan Getaran

6.2.2.1 Huraian Umum

Zon keadaan getaran berikut telah ditetapkan untuk penilaian kualitatif getaran mesin dan membuat keputusan mengenai langkah-langkah yang diperlukan:

Zon A — Mesin yang baru ditauliahkan biasanya termasuk dalam zon ini.

Zon B — Mesin yang berada dalam zon ini biasanya dianggap sesuai untuk operasi berterusan tanpa sekatan masa.

Zon C — Mesin yang berada dalam zon ini biasanya dianggap tidak sesuai untuk operasi berterusan jangka panjang. Biasanya, mesin sedemikian boleh berfungsi untuk tempoh terhad sehingga peluang yang sesuai timbul untuk melakukan kerja pembaikan.

Zon D — Tahap getaran dalam zon ini biasanya dianggap cukup serius untuk menyebabkan kerosakan mesin.

6.2.2.2 Nilai Berangka Sempadan Zon

Nilai berangka sempadan zon keadaan getaran yang ditetapkan adalah tidak bertujuan untuk digunakan sebagai kriteria penerimaan, yang sepatutnya menjadi subjek persetujuan antara pembekal dan pelanggan mesin. Walau bagaimanapun, sempadan ini boleh digunakan sebagai panduan umum, yang membolehkan mengelakkan kos yang tidak perlu untuk pengurangan getaran dan pencegahan keperluan yang terlalu ketat.

Kadangkala ciri reka bentuk mesin atau pengalaman operasi mungkin memerlukan penetapan nilai sempadan lain (lebih tinggi atau lebih rendah). Dalam kes sedemikian, pengilang biasanya memberikan justifikasi untuk mengubah sempadan dan, khususnya, mengesahkan bahawa peningkatan getaran yang dibenarkan mengikut perubahan ini tidak akan menyebabkan kebolehpercayaan mesin berkurangan.

6.2.2.3 Kriteria Penerimaan

Kriteria penerimaan getaran mesin adalah sentiasa menjadi subjek persetujuan antara pembekal dan pelanggan, yang mesti didokumenkan sebelum atau semasa penghantaran (pilihan pertama adalah lebih baik). Dalam kes penghantaran mesin baharu atau pemulangan mesin daripada baik pulih utama, sempadan zon keadaan getaran boleh digunakan sebagai asas untuk menetapkan kriteria tersebut. Walau bagaimanapun, nilai sempadan zon berangka hendaklah tidak digunakan secara lalai sebagai kriteria penerimaan.

Cadangan tipikal: Parameter getaran yang dipantau bagi mesin baharu hendaklah berada dalam Zon A atau B, tetapi tidak boleh melebihi sempadan antara zon-zon ini lebih daripada 1.25 kali. Cadangan ini mungkin tidak dipertimbangkan semasa menetapkan kriteria penerimaan jika asasnya ialah ciri reka bentuk mesin atau pengalaman operasi terkumpul dengan jenis mesin yang serupa.

Ujian penerimaan dijalankan di bawah keadaan operasi mesin yang ditentukan secara ketat (kapasiti, kelajuan putaran, kadar aliran, suhu, tekanan, dll.) dalam selang masa yang ditentukan. Jika mesin tiba selepas penggantian salah satu pemasangan utama atau penyelenggaraan, jenis kerja yang dilakukan dan nilai parameter yang dipantau sebelum mesin dikeluarkan daripada proses pengeluaran akan diambil kira semasa menetapkan kriteria penerimaan.

6.3 Kriteria II — Penilaian melalui Perubahan Magnitud

Kriteria ini adalah berdasarkan perbandingan nilai semasa parameter getaran jalur lebar yang dipantau dalam operasi mesin keadaan mantap (membenarkan beberapa variasi kecil dalam ciri operasi) dengan parameter yang telah ditetapkan sebelum ini. nilai asas (rujukan).

Perubahan ketara mungkin memerlukan langkah-langkah yang sewajarnya diambil walaupun sempadan zon B/C belum dicapai. Perubahan ini mungkin berlaku secara beransur-ansur atau secara tiba-tiba, akibat kerosakan awal atau gangguan lain dalam operasi mesin.

Parameter getaran yang dibandingkan mesti diperoleh menggunakan kedudukan dan orientasi transduser yang sama untuk mod operasi mesin yang sama. Apabila perubahan ketara dikesan, kemungkinan puncanya akan disiasat dengan matlamat untuk mencegah situasi berbahaya.

6.4 Penilaian Keadaan Getaran dalam Mod Sementara

Sempadan zon keadaan getaran yang diberikan dalam Lampiran A dan B terpakai kepada getaran dalam operasi mesin keadaan stabil. Mod operasi sementara biasanya boleh disertai dengan getaran yang lebih tinggi. Contohnya ialah getaran mesin pada sokongan fleksibel semasa larian naik atau turun, apabila pertumbuhan getaran dikaitkan dengan laluan melalui kelajuan kritikal rotor. Di samping itu, peningkatan getaran mungkin diperhatikan disebabkan oleh ketidaksejajaran bahagian berputar yang sepadan atau haluan rotor semasa pemanasan.

Apabila menganalisis keadaan getaran mesin, adalah perlu untuk memberi perhatian kepada bagaimana getaran bertindak balas terhadap perubahan dalam mod operasi dan keadaan operasi luaran. Walaupun piawaian ini tidak mempertimbangkan penilaian getaran dalam mod operasi mesin sementara, sebagai panduan umum, boleh diterima bahawa getaran boleh diterima jika semasa mod sementara tempoh terhad ia tidak melebihi sempadan atas Zon C.

Kriteria II — Perubahan daripada Garis Asas

Walaupun getaran kekal dalam Zon B, a perubahan ketara daripada garis dasar menunjukkan masalah yang sedang berkembang:

6.5 Hadkan Tahap Getaran dalam Operasi Keadaan Mantap

6.5.1 Umum

Sebagai peraturan, bagi mesin yang bertujuan untuk operasi jangka panjang, tahap getaran had ditetapkan, yang melebihi tahap tersebut dalam operasi mesin keadaan stabil menyebabkan kemunculan isyarat pemberitahuan jenis AMARAN atau PERJALANAN.

AMARAN — pemberitahuan untuk menarik perhatian kepada fakta bahawa nilai parameter getaran yang dipantau atau perubahannya telah mencapai tahap yang selepas itu langkah pemulihan mungkin diperlukan. Sebagai peraturan, apabila pemberitahuan AMARAN muncul, mesin boleh dikendalikan untuk beberapa ketika sambil menyiasat punca perubahan getaran dan menentukan langkah pemulihan yang perlu dilakukan.

PERJALANAN — pemberitahuan yang menunjukkan bahawa parameter getaran telah mencapai tahap di mana operasi mesin selanjutnya boleh menyebabkan kerosakannya. Apabila tahap TRIP dicapai, langkah segera harus diambil untuk mengurangkan getaran atau menghentikan mesin.

Disebabkan oleh perbezaan beban dinamik dan kekakuan sokongan mesin, tahap getaran had yang berbeza mungkin ditetapkan untuk titik dan arah pengukuran yang berbeza.

6.5.2 Menetapkan Tahap AMARAN

Tahap AMARAN boleh berbeza-beza dengan ketara (sama ada meningkat atau menurun) dari mesin ke mesin. Biasanya, tahap ini ditentukan relatif kepada sesuatu tahap asas yang diperoleh bagi setiap contoh mesin tertentu untuk titik tertentu dan arah pengukuran tertentu berdasarkan pengalaman operasi.

Adalah disyorkan untuk menetapkan tahap AMARAN supaya ia melebihi garis dasar sebanyak 25% bagi nilai sempadan Zon B atas. Jika paras garis dasar rendah, paras AMARAN mungkin berada di bawah Zon C.

Jika tahap garis dasar tidak ditakrifkan (contohnya, untuk mesin baharu), tahap AMARAN ditentukan sama ada daripada pengalaman operasi dengan mesin yang serupa atau relatif kepada nilai parameter getaran yang dipantau yang dipersetujui. Selepas beberapa ketika, berdasarkan pemerhatian getaran mesin, garis dasar diwujudkan dan tahap AMARAN dilaraskan dengan sewajarnya.

Biasanya, tahap AMARAN ditetapkan supaya ia tidak melebihi sempadan Zon B atas lebih daripada 1.25 kali ganda.

Jika perubahan dalam tahap garis dasar berlaku (contohnya, selepas pembaikan mesin), tahap AMARAN juga mesti dilaraskan dengan sewajarnya.

6.5.3 Menetapkan Tahap TRIP

Tahap TRIP biasanya dikaitkan dengan pemeliharaan integriti mekanikal mesin, yang seterusnya ditentukan oleh ciri reka bentuknya dan keupayaannya untuk menahan daya dinamik yang tidak normal. Oleh itu, tahap TRIP biasanya sama untuk mesin yang mempunyai reka bentuk yang serupa dan adalah tidak berkaitan dengan garis dasar.

Disebabkan kepelbagaian reka bentuk mesin, panduan sejagat untuk menetapkan tahap TRIP tidak dapat diberikan. Biasanya, tahap TRIP ditetapkan dalam Zon C atau D, tetapi tidak lebih tinggi daripada sempadan antara zon-zon ini dengan lebih daripada 25%.

6.6 Prosedur dan Kriteria Tambahan

Ada tiada kaedah mudah untuk mengira getaran pedestal galas daripada getaran aci (atau sebaliknya, getaran aci daripada getaran pedestal). Perbezaan antara getaran aci mutlak dan relatif berkaitan dengan getaran pedestal galas, tetapi sebagai peraturan, adalah tidak setara dengannya.

Implikasi praktikal: Jika getaran selongsong menunjukkan Zon B (boleh diterima) tetapi getaran aci menunjukkan Zon C (terhad), kelaskan mesin sebagai Zon C dan rancang tindakan pemulihan. Sentiasa gunakan penilaian kes terburuk apabila pengukuran berganda tersedia.

6.7 Penilaian Berdasarkan Perwakilan Vektor Maklumat

Perubahan amplitud komponen frekuensi getaran individu, walaupun ketara, adalah tidak semestinya disertai oleh perubahan ketara dalam isyarat getaran jalur lebar. Contohnya, perkembangan retakan pada rotor boleh menyebabkan penampilan harmonik frekuensi putaran yang ketara, tetapi amplitudnya mungkin kekal kecil berbanding komponen pada kelajuan berjalan. Ini tidak membenarkan penjejakan kesan perkembangan retakan dengan andal hanya melalui perubahan dalam getaran jalur lebar.

Memantau perubahan amplitud komponen getaran individu untuk mendapatkan data bagi prosedur diagnostik seterusnya memerlukan penggunaan peralatan pengukuran dan analisis khas, biasanya lebih kompleks dan memerlukan kelayakan khas untuk aplikasinya (lihat ISO 18436-2).

Kaedah yang ditetapkan oleh piawaian ini adalah terhad kepada pengukuran getaran jalur lebar tanpa penilaian amplitud dan fasa komponen frekuensi individu. Dalam kebanyakan kes, ini mencukupi untuk ujian penerimaan mesin dan pemantauan keadaan di lokasi pemasangan.

Walau bagaimanapun, penggunaan dalam program pemantauan dan diagnostik keadaan jangka panjang maklumat vektor tentang komponen frekuensi (terutamanya pada kelajuan berjalan dan harmonik kedua) membolehkan penilaian perubahan dalam tingkah laku dinamik mesin yang tidak dapat dibezakan apabila hanya memantau getaran jalur lebar. Analisis hubungan antara komponen frekuensi individu dan fasa-fasanya semakin mendapat aplikasi dalam pemantauan keadaan dan sistem diagnostik.

Catatan: Piawaian ini tidak menyediakan kriteria penilaian keadaan getaran berdasarkan perubahan dalam komponen vektor. Maklumat lanjut tentang isu ini diberikan dalam ISO 13373-1, ISO 13373-2, ISO 13373-3 (lihat juga ISO 20816-1).

8. Operasi Sementara

Semasa operasi menaik, menurun atau melebihi kelajuan yang dinilai, getaran yang lebih tinggi dijangkakan, terutamanya apabila melalui kelajuan kritikal.

9. Getaran Latar Belakang

Jika getaran yang diukur melebihi had penerimaan dan getaran latar belakang disyaki, ukur dengan mesin dihentikan. Pembetulan diperlukan jika latar belakang melebihi salah satu:

• 25% nilai yang diukur semasa operasi, ATAU
• 25% sempadan B/C untuk kelas mesin tersebut

Lampiran C (Informatif) — Sempadan Zon dan Kelegaan Bearing

Untuk mesin dengan galas jurnal (filem bendalir), syarat asas untuk operasi yang selamat adalah keperluan bahawa anjakan aci pada baji minyak tidak boleh membenarkan sentuhan dengan cangkerang galas. Oleh itu, sempadan zon untuk anjakan aci relatif yang diberikan dalam Lampiran B mesti diselaraskan dengan keperluan ini.

Khususnya, untuk galas dengan jarak yang kecil, mungkin perlu kurangkan nilai sempadan zon. Tahap pengurangan bergantung pada jenis galas dan sudut antara arah pengukuran dan arah kelegaan minimum.

Contoh: Turbin Wap Besar (3000 rpm, Galas Jurnal)

• B/C yang dikira (Lampiran B): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• Jarak diametral galas sebenar: 150 μm
• Oleh kerana 164 > 150, gunakan had berasaskan pelepasan:
• A/B = 0.4 × 150 = 60 μm
• B/C = 0.6 × 150 = 90 μm
• C/D = 0.7 × 150 = 105 μm

Nota permohonan: Nilai terlaras ini terpakai apabila mengukur getaran aci di dalam atau berhampiran galas. Di lokasi aci lain dengan kelegaan jejarian yang lebih besar, formula Lampiran B standard mungkin terpakai.

Lampiran D (Informatif) — Kebolehgunaan Kriteria Halaju Malar untuk Mesin Berkelajuan Rendah

Lampiran ini memberikan justifikasi bagi ketidakwajaran penggunaan kriteria berdasarkan pengukuran halaju untuk mesin dengan getaran frekuensi rendah (di bawah 120 r/min). Bagi mesin berkelajuan rendah, kriteria berdasarkan pengukuran anjakan menggunakan peralatan pengukur yang sesuai mungkin lebih sesuai. Walau bagaimanapun, kriteria sedemikian tidak dipertimbangkan dalam piawaian ini.

Asas Sejarah Kriteria Halaju

Cadangan untuk menggunakan getaran halaju diukur pada bahagian mesin yang tidak berputar sebagai asas untuk menggambarkan keadaan getaran telah dirumuskan berdasarkan generalisasi pelbagai keputusan ujian (lihat, sebagai contoh, karya perintis oleh Rathbone TC, 1939) dengan mengambil kira pertimbangan fizikal tertentu.

Sehubungan dengan ini, selama bertahun-tahun ia dianggap bahawa mesin adalah setara dari sudut keadaan dan kesan getaran ke atasnya jika pengukuran halaju RMS menghasilkan julat frekuensi 10 hingga 1000 Hz yang serentak. Kelebihan pendekatan ini ialah keupayaan untuk menggunakan kriteria keadaan getaran yang sama tanpa mengira komposisi frekuensi getaran atau frekuensi putaran mesin.

Sebaliknya, penggunaan anjakan atau pecutan sebagai asas untuk penilaian keadaan getaran akan membawa kepada keperluan untuk membina kriteria yang bergantung kepada frekuensi, memandangkan nisbah anjakan-kepada-halaju adalah berkadar songsang dengan frekuensi getaran, dan nisbah pecutan-kepada-halaju adalah berkadar terus dengannya.

Paradigma Pemalar Halaju

Penggunaan getaran halaju sebagai parameter utama adalah berdasarkan ujian yang meluas dan pemerhatian bahawa mesin adalah "bersamaan" dari segi keadaan jika ia mempamerkan halaju RMS yang sama dalam julat 10–1000 Hz, tanpa mengira kandungan frekuensi.

Kelebihan: Kesederhanaan. Satu set had halaju terpakai merentasi julat kelajuan yang luas tanpa pembetulan bergantung pada frekuensi.

Masalah pada frekuensi rendah: Nisbah anjakan kepada halaju adalah berkadar songsang dengan frekuensi:

Pada frekuensi yang sangat rendah (< 10 Hz), menerima halaju malar (contohnya, 4.5 mm/s) mungkin membenarkan kelajuan yang terlalu besar anjakan, yang boleh memberi tekanan kepada komponen yang bersambung (paip, gandingan) atau menunjukkan isu struktur yang serius.

Ilustrasi Grafik (daripada Lampiran D)

Pertimbangkan halaju malar 4.5 mm/s pada pelbagai kelajuan larian:

Pemerhatian: Apabila kelajuan berkurangan, anjakan meningkat secara mendadak. Anjakan 358 μm pada 120 rpm boleh menyebabkan gandingan tertekan secara berlebihan atau menyebabkan kerosakan filem minyak dalam galas jurnal, walaupun halaju adalah "boleh diterima"."

Rajah D.1 mencerminkan hubungan matematik mudah antara halaju malar dan anjakan berubah-ubah pada frekuensi putaran yang berbeza. Tetapi pada masa yang sama, ia menunjukkan bagaimana penggunaan kriteria halaju malar boleh menyebabkan pertumbuhan anjakan alas galas dengan frekuensi putaran yang berkurangan. Walaupun daya dinamik yang bertindak pada galas kekal dalam had yang boleh diterima, anjakan ketara pada perumah galas mungkin memberi kesan negatif pada elemen mesin yang disambungkan, seperti paip minyak.

Konfigurasi Balanset-1A untuk Mesin Berkelajuan Rendah

Apabila mengukur mesin ≤600 rpm:

• Tetapkan had bawah julat frekuensi kepada 2 Hz (bukan 10 Hz)
• Paparkan kedua-duanya Halaju (mm/s) and Sesaran (μm) metrik
• Bandingkan kedua-dua parameter dengan ambang daripada standard/prosedur anda (masukkannya ke dalam kalkulator)
• Jika hanya halaju diukur dan lulus, tetapi sesaran tidak diketahui, penilaian tersebut adalah tidak lengkap
• Pastikan transduser mempunyai tindak balas linear sehingga 2 Hz (semak sijil penentukuran)

12. Operasi Sementara: Larian Ke Atas, Pendakian Ke Bawah dan Kelajuan Terlalu Tinggi

Sempadan zon dalam Lampiran A dan B terpakai kepada operasi keadaan stabil pada kelajuan dan beban nominal. Semasa keadaan sementara (permulaan, penutupan, perubahan kelajuan), getaran yang lebih tinggi dijangkakan, terutamanya apabila melaluinya kelajuan kritikal (resonans).

Jadual 1 — Had yang Disyorkan Semasa Transien

Nota untuk kelajuan <20%: Pada kelajuan yang sangat rendah, kriteria halaju mungkin tidak terpakai (lihat Lampiran D). Sesaran menjadi kritikal.

Tafsiran Praktikal

• Mesin mungkin melebihi had keadaan stabil untuk seketika semasa pecutan/nyahpecutan
• Getaran aci dibenarkan mencapai 1.5× sempadan C/D (sehingga kelajuan 90%) untuk membolehkan laluan melalui kelajuan kritikal
• Jika getaran kekal tinggi selepas mencapai kelajuan operasi, ia menunjukkan kesalahan berterusan, bukan resonans sementara

Analisis Kegagalan Imbangan-1A

Balanset-1A merangkumi ciri carta "RunDown" (eksperimen) yang merekodkan amplitud getaran vs. RPM semasa pergerakan menurun:

• Mengenal pasti kelajuan kritikal: Puncak amplitud yang tajam menunjukkan resonans
• Mengesahkan laluan pantas: Puncak sempit mengesahkan mesin melaluinya dengan cepat (baik)
• Mengesan kerosakan yang bergantung kepada kelajuan: Amplitud yang meningkat secara berterusan dengan kelajuan menunjukkan masalah aerodinamik atau proses

Data ini sangat berharga untuk membezakan lonjakan sementara (boleh diterima mengikut Jadual 1) daripada getaran berlebihan keadaan mantap (tidak boleh diterima).

13. Aliran Kerja Praktikal untuk Pematuhan ISO 20816-3

14. Topik Lanjutan: Teori Pengimbangan Pekali Pengaruh

Apabila mesin didiagnosis dengan ketidakseimbangan (getaran 1× tinggi, fasa stabil), Balanset-1A menggunakan Kaedah Pekali Pengaruh untuk mengira pemberat pembetulan yang tepat.

Asas Matematik

Respons getaran rotor dimodelkan sebagai sistem linear di mana penambahan jisim mengubah vektor getaran:

Prosedur Pengimbangan Tiga Larian (Satah Tunggal)

1. Larian awal (Larian 0):
   • Ukur getaran: A₀ = 6.2 mm/s, φ₀ = 45°
   • Vektor: V₀ = 6.2∠45°
2. Larian berat percubaan (Larian 1):
   • Tambah jisim percubaan: M_percubaan = 20 g pada sudut θ_percubaan = 0°
   • Ukur getaran: A₁ = 4.1 mm/s, φ₁ = 110°
   • Vektor: V₁ = 4.1∠110°
3. Kira pekali pengaruh:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (penolakan vektor)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • α memberitahu kita "berapa banyak getaran berubah setiap gram jisim tambahan""
4. Kira pembetulan:
   • M_corr = −V₀ /α
   • Keputusan: M_corr = 28.5 g pada sudut θ_corr = 215°
5. Gunakan pembetulan dan sahkan:
   • Keluarkan pemberat percubaan
   • Tambah 28.5 g pada 215° (diukur dari tanda rujukan pada rotor)
   • Ukur getaran akhir: A_akhir = 1.1 mm/s (sasaran: <1.4 mm/s untuk Zon A)

Mengapa Ini Berfungsi

Ketidakseimbangan menghasilkan daya emparan F = m × e × ω², dengan m ialah jisim yang tidak seimbang, e ialah kesipiannya, dan ω ialah halaju sudut. Daya ini menghasilkan getaran. Dengan menambah jisim yang dikira dengan tepat pada sudut tertentu, kita menghasilkan sama dan bertentangan daya emparan, membatalkan ketidakseimbangan asal. Perisian Balanset-1A melaksanakan matematik vektor kompleks secara automatik, membimbing juruteknik melalui proses tersebut.

11. Rujukan Fizik dan Formula

Asas Pemprosesan Isyarat

Hubungan Antara Anjakan, Halaju dan Pecutan

Untuk getaran sinusoidal pada frekuensi f (Hz), hubungan antara sesaran (d), halaju (v), dan pecutan (a) dikawal oleh kalkulus:

Wawasan utama: Halaju adalah berkadar terus dengan frekuensi × sesaran. Pecutan adalah berkadar terus dengan frekuensi² × sesaran. Inilah sebabnya:

• Pada frekuensi rendah (< 10 Hz), anjakan ialah parameter kritikal
• Pada frekuensi pertengahan (10–1000 Hz), halaju berkorelasi baik dengan tenaga dan tidak bergantung pada frekuensi
• Pada frekuensi tinggi (> 1000 Hz), pecutan menjadi dominan

RMS vs Nilai Puncak

The Punca Purata Kuasa Dua (RMS) nilai mewakili tenaga berkesan isyarat. Untuk gelombang sinus tulen:

Mengapa RMS? RMS berkorelasi secara langsung dengan kuasa and tekanan keletihan dikenakan pada komponen mesin. Isyarat getaran dengan V_RMS = 4.5 mm/s memberikan tenaga mekanikal yang sama tanpa mengira kerumitan bentuk gelombang.

Pengiraan RMS Jalur Lebar

Untuk isyarat kompleks yang mengandungi berbilang komponen frekuensi (seperti dalam jentera sebenar):

Di mana setiap V_RMS,i mewakili amplitud RMS pada frekuensi tertentu (1×, 2×, 3×, dll.). Ini ialah nilai "Keseluruhan" yang dipaparkan oleh penganalisis getaran dan digunakan untuk penilaian zon ISO 20816-3.

Senibina Pemprosesan Isyarat Balanset-1A

Contoh Praktikal: Panduan Diagnostik

Senario: Sebuah pam emparan 75 kW berjalan pada 1480 rpm (24.67 Hz) di atas asas konkrit tegar.

Langkah 1: Pengelasan

• Kuasa: 75 kW → Kumpulan 2 (15–300 kW)
• Asas: Tegar (disahkan melalui ujian hentaman)
• Tentukan ambang A/B, B/C, C/D daripada salinan/spesifikasi standard anda dan masukkannya ke dalam kalkulator

Langkah 2: Pengukuran dengan Balanset-1A

• Pasang pecutan pada perumah galas pam (sangkut dan dalam)
• Masukkan mod "Getaran" (F5)
• Tetapkan julat frekuensi: 10–1000 Hz
• Rekodkan halaju RMS keseluruhan: 6.2 mm/s

Langkah 3: Penilaian Zon

Bandingkan nilai yang diukur (cth., RMS 6.2 mm/s) dengan ambang yang anda masukkan: di atas C/D → ZON D; antara B/C dan C/D → ZON C, dsb.

Langkah 4: Diagnosis Spektral

Tukar ke mod FFT. Spektrum menunjukkan:

• 1× komponen (24.67 Hz): 5.8 mm/s — Dominan
• 2× komponen (49.34 Hz): 1.2 mm/s — Kecil
• Frekuensi lain: Boleh diabaikan

Diagnosis: Getaran 1× tinggi dengan fasa stabil → Ketidakseimbangan

Langkah 5: Mengimbangi dengan Balanset-1A

Masukkan mod "Pengimbangan Satah Tunggal":

• Larian awal: A₀ = 6.2 mm/s, φ₀ = 45°
• Berat percubaan: Tambah 20 gram pada 0° (sudut sewenang-wenangnya)
• Percubaan dijalankan: A₁ = 4.1 mm/s, φ₁ = 110°
• Perisian mengira: Jisim pembetulan = 28.5 gram pada sudut = 215°
• Pembetulan telah dikenakan: Keluarkan pemberat percubaan, tambah 28.5g pada suhu 215°
• Pengesahan dijalankan: A_akhir = 1.1 mm/s

Langkah 6: Pengesahan Pematuhan

1.1 mm/s < 1.4 mm/s (sempadan A/B) → ZON A — Keadaan yang sangat baik!

Pam kini mematuhi ISO 20816-3 untuk operasi jangka panjang tanpa had. Jana laporan yang mendokumentasikan sebelum (6.2 mm/s, Zon D) dan selepas (1.1 mm/s, Zon A) dengan plot spektrum.

Mengapa Halaju adalah Kriteria Utama

Halaju getaran berkorelasi baik dengan keterukan getaran merentasi julat frekuensi yang luas kerana:

• Halaju berkaitan dengan tenaga dihantar ke asas dan persekitaran
• Halaju adalah relatif bebas daripada frekuensi untuk peralatan perindustrian biasa
• Pada frekuensi yang sangat rendah (<10 Hz), anjakan menjadi faktor pengehad
• Pada frekuensi yang sangat tinggi (>1000 Hz), pecutan menjadi penting (terutamanya untuk diagnosis bearing)

Pesongan Statik dan Frekuensi Semula Jadi

Untuk menganggarkan sama ada asas itu tegar atau fleksibel:

Anggaran Kelajuan Kritikal

Kelajuan kritikal pertama rotor ringkas:

15. Kesilapan dan Perangkap Biasa dalam Aplikasi ISO 20816-3

16. Integrasi dengan Strategi Pemantauan Keadaan yang Lebih Luas

Had getaran ISO 20816-3 adalah perlu tetapi tidak mencukupi untuk pengurusan kesihatan jentera yang lengkap. Integrasikan data getaran dengan:

• Analisis minyak: Zarah haus, kerosakan kelikatan, pencemaran
• Termografi: Suhu galas, titik panas penggulungan motor, pemanasan akibat salah jajaran
• Ultrabunyi: Pengesanan awal kegagalan pelinciran galas, arka elektrik
• Analisis tandatangan arus motor (MCSA): Kecacatan bar rotor, kesipian, variasi beban
• Parameter proses: Kadar aliran, tekanan, penggunaan kuasa — mengaitkan lonjakan getaran dengan gangguan proses

Balanset-1A menyediakan tiang getaran strategi ini. Gunakan ciri pengarkiban dan trendnya untuk membina pangkalan data sejarah. Rujukan silang peristiwa getaran dengan rekod penyelenggaraan, tarikh sampel minyak dan log operasi.

17. Pertimbangan Kawal Selia dan Kontrak

Ujian Penerimaan (Mesin Baharu)

Important: sempadan zon biasanya merupakan panduan untuk penilaian keadaan, manakala kriteria penerimaan untuk mesin baharu ditakrifkan oleh kontrak/spesifikasi dan dipersetujui antara pembekal dan pelanggan.

Peranan Imbangan-1A: Semasa ujian penerimaan kilang (FAT) atau ujian penerimaan tapak (SAT), Balanset-1A mengesahkan tahap getaran yang diisytiharkan oleh vendor. Jana laporan yang didokumenkan yang menunjukkan pematuhan dengan had kontrak.

Insurans dan Liabiliti

Di sesetengah bidang kuasa, mengendalikan jentera di Zon D mungkin membatalkan perlindungan insurans jika berlaku kegagalan bencana. Penilaian ISO 20816-3 yang didokumenkan menunjukkan usaha wajar dalam penjagaan jentera.

18. Perkembangan Masa Depan: Pengembangan Siri ISO 20816

Siri ISO 20816 terus berkembang. Bahagian dan semakan akan datang termasuk:

• ISO 20816-6: Mesin salingan (menggantikan ISO 10816-6)
• ISO 20816-7: Pam rotodinamik (menggantikan ISO 10816-7)
• ISO 20816-8: Sistem pemampat salingan (baharu)
• ISO 20816-21: Turbin angin (menggantikan ISO 10816-21)

Piawaian ini akan menerima pakai falsafah sempadan zon yang serupa tetapi dengan pelarasan khusus jentera. Balanset-1A, dengan konfigurasi fleksibel dan julat frekuensi/amplitud yang luas, akan kekal serasi apabila piawaian ini diterbitkan.

19. Kajian Kes

Kajian Kes 1: Salah Diagnosis Dielakkan Melalui Pengukuran Berganda

Mesin: Turbin stim 5 MW, 3000 rpm, galas jurnal

Situasi: Getaran perumah galas = 3.0 mm/s (Zon B, boleh diterima). Walau bagaimanapun, pengendali melaporkan bunyi bising yang luar biasa.

Penyiasatan: Balanset-1A disambungkan kepada prob jarak sedia ada. Getaran aci = 180 μm pp. Had B/C yang dikira (Lampiran B) = 164 μm. Aci masuk Zon C!

Punca punca: Ketidakstabilan filem minyak (pusaran minyak). Getaran perumah adalah rendah disebabkan oleh gerakan aci redaman jisim pedestal yang berat. Hanya bergantung pada ukuran perumah akan terlepas pandang keadaan berbahaya ini.

Tindakan: Tekanan bekalan minyak galas yang diselaraskan, kelegaan dikurangkan dengan pengayun semula. Getaran aci dikurangkan kepada 90 μm (Zon A).

Kajian Kes 2: Pengimbangan Menyelamatkan Peminat Kritikal

Mesin: Kipas draf teraruh 200 kW, 980 rpm, gandingan fleksibel

Keadaan awal: Getaran = 7.8 mm/s (Zon D). Loji sedang mempertimbangkan penutupan kecemasan dan penggantian galas ($50,000, gangguan bekalan selama 3 hari).

Diagnosis Balanset-1A: FFT menunjukkan 1× = 7.5 mm/s, 2× = 0.8 mm/s. Fasa stabil. Ketidakseimbangan, tidak menanggung kerosakan.

Pengimbangan medan: Pengimbangan dua satah dilakukan di tapak dalam masa 4 jam. Getaran akhir = 1.6 mm/s (Zon A).

Outcome: Mengelakkan penutupan, menjimatkan $50,000. Punca utama: hakisan tepi hadapan bilah akibat habuk kasar. Diperbetulkan dengan pengimbangan; pengubahsuaian bilah yang dijadualkan pada gangguan bekalan yang dirancang seterusnya.

20. Kesimpulan dan Amalan Terbaik

Peralihan kepada ISO 20816-3:2022 mewakili kematangan dalam analisis getaran, menuntut pendekatan dwi-perspektif berasaskan fizik terhadap kesihatan jentera. Kesimpulan utama:

The Sistem Imbangan-1A menunjukkan penjajaran yang kukuh dengan keperluan ISO 20816-3. Spesifikasi teknikalnya—julat frekuensi, ketepatan, fleksibiliti sensor dan aliran kerja perisian—membolehkan pasukan penyelenggaraan bukan sahaja mendiagnosis ketidakpatuhan tetapi juga membetulkannya secara aktif melalui pengimbangan ketepatan. Dengan menggabungkan analisis spektrum diagnostik dengan keupayaan pengimbangan pembetulan, Balanset-1A memperkasakan jurutera kebolehpercayaan untuk menyelenggara aset perindustrian dalam Zon A/B, memastikan jangka hayat, keselamatan dan pengeluaran yang tidak terganggu.

Piawaian Rujukan dan Bibliografi

Rujukan Normatif (Seksyen 2 ISO 20816-3)

Piawaian Berkaitan dalam Siri ISO 20816

Piawaian Pelengkap

Konteks Sejarah (Piawaian yang Digantikan)

ISO 20816-3:2022 menggantikan piawaian berikut:

• ISO 10816-3:2009 — Penilaian getaran mesin melalui pengukuran pada bahagian yang tidak berputar — Bahagian 3: Mesin industri dengan kuasa nominal melebihi 15 kW dan kelajuan nominal antara 120 r/min dan 15,000 r/min
• ISO 7919-3:2009 — Getaran mekanikal — Penilaian getaran mesin melalui pengukuran pada aci berputar — Bahagian 3: Mesin perindustrian berganding

Integrasi getaran perumah (10816) dan getaran aci (7919) ke dalam piawaian seragam menghapuskan kekaburan sebelumnya dan menyediakan rangka kerja penilaian yang padu.

Lampiran DA (Informatif) — Surat-menyurat Piawaian Antarabangsa yang Dirujuk kepada Piawaian Kebangsaan dan Antara Negeri

Apabila menggunakan piawaian ini, adalah disyorkan untuk menggunakan piawaian kebangsaan dan antara negeri yang sepadan dan bukannya piawaian antarabangsa yang dirujuk. Jadual berikut menunjukkan hubungan antara piawaian ISO yang dirujuk dalam Bahagian 2 dan piawaian kebangsaan yang setara.

Catatan: Dalam jadual ini, penetapan konvensional bagi darjah kesepadanan berikut digunakan:

• IDT — Piawaian yang sama

Piawaian kebangsaan mungkin mempunyai tarikh penerbitan yang berbeza tetapi mengekalkan kesetaraan teknikal dengan piawaian ISO yang dirujuk. Sentiasa rujuk edisi terkini piawaian kebangsaan untuk keperluan terkini.

Bibliografi

Dokumen-dokumen berikut dirujuk dalam ISO 20816-3 untuk tujuan maklumat:

Nota sejarah: Rujukan [16] (Rathbone, 1939) mewakili kerja perintis yang menubuhkan asas untuk menggunakan halaju sebagai kriteria getaran utama.