Gratis ingeniørverktøy #023
Vibrasjonsgrenser – vannturbiner & pumpeenheter
Evaluer vibrasjonsalvorlighetsgraden for hydrauliske turbiner, pumpeturbiner og pumper i henhold til ISO 20816-5. Støtter måling av lagerhushastighet og akselforskyvning.
Resultater
| Sone | Grense | Beskrivelse |
|---|
ISO 20816-5 Omfang
ISO 20816-5 spesifiserer kriterier for vibrasjonsevaluering for hydrauliske maskiner, inkludert Kaplan-, Francis- og Pelton-turbiner, pumpeturbiner og pumper som brukes i vannkraftverk. Den dekker både vertikale og horisontale maskinkonfigurasjoner.
Lagerhusvibrasjon — Vertikale maskiner
Bredbånds vibrasjonshastighet målt på lagerhuset i mm/s RMS, typisk i området 10–1000 Hz. Gjelder for vertikale Kaplan-, Francis-, pumpeturbin- og pumpeenheter. Sonegrenseverdiene på denne siden er forenklede veiledende verdier fra ISO 10816/20816-serien; de maskingruppe- og hastighetsspesifikke tabellene i ISO 20816-5 avviker i detalj og bør konsulteres for kontrakts- eller akseptvurderinger.
| Soneavgrensning | Hastighet (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Lagerhusvibrasjon — Horisontal Pelton
Horisontale Pelton-turbiner har lavere tillatte grenser på grunn av lagerarrangementet og impulsbelastningsegenskapene.
| Soneavgrensning | Hastighet (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.3 |
| B/C | 4.5 |
| C/D | 7.1 |
Akselforskyvning — Vertikale maskiner
Akselrelativ forskyvning måles med nærhetsprober, uttrykt som topp-til-topp-forskyvning i μm.
| Soneavgrensning | Forskyvning (μm pp) |
|---|---|
| A/B | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
Merknad: Vertikale vannkraftmaskiner har unike vibrasjonsegenskaper på grunn av tyngdekraften som virker langs akselaksen. Trykklagerets tilstand og hydrauliske krefter (støt i trekkrøret, kavitasjon) påvirker vibrasjonsoppførselen betydelig.
⚠️ Viktig: Både lagerhus- og akselvibrasjoner bør overvåkes. Den verste av de to vurderingene styrer den samlede evalueringen. Driftsforhold (belastning, fallhøyde, bakvannsnivå) påvirker vibrasjonsnivåene i vannkraftmaskiner sterkt.
ISO 20816-5 applies to hydraulic machines including:
- Vertical Kaplan turbines
- Vertical Francis turbines
- Vertical pump-turbines (reversible)
- Horizontal Pelton turbines
- Vertical pumps
These machines operate in hydroelectric power plants with typical speeds from 60 to 1000 RPM.
Hydraulic machines operate at much lower speeds (60–500 RPM vs 1500–3600 RPM for steam turbines) and experience unique hydraulic excitation forces:
- Draft tube surge and pressure pulsations
- Cavitation-induced vibration
- Wicket gate and runner vane pass frequencies
- Von Kármán vortex shedding
Vertical machines also have additional considerations for thrust bearing vibration and axial hydraulic forces.
Shaft displacement is measured using proximity probes mounted near the guide bearings, measuring peak-to-peak displacement in micrometers (μm p-p). This is critical for vertical machines where shaft orbit monitoring reveals:
- Unbalance and misalignment
- Hydraulic instabilities
- Guide bearing wear
- Seal rub conditions
Horizontal Pelton turbines have lower vibration limits than vertical machines because:
- Horizontal bearing arrangements are more sensitive to dynamic forces
- Impulse loading from the Pelton bucket jet impact produces distinct vibration
- Gravity loads on horizontal bearings create different dynamic behavior
The Zone A/B boundary is 2.3 mm/s vs 2.8 mm/s for vertical machines.
For Zone C on a hydro turbine:
- Investigate root causes: runner cavitation, draft tube surge, guide bearing wear, shaft misalignment, hydraulic resonance
- Increase monitoring frequency to continuous if not already
- Consider load restrictions to reduce hydraulic excitation
- Plan corrective action during the next scheduled outage
- Monitor trend carefully — if approaching Zone D, consider shutdown
Prosedyrene som er beskrevet på denne siden, ble utviklet og testet i felt av Vibromera-teamet med Balanset-1A, en bærbar tokanals balanserer og vibrasjonsanalysator for balansering av rotorer på stedet.
Profesjonelle vibrasjonsanalysatorer og feltbalanseringssystemer for vannkraftmaskiner. ISO 20816-kompatibel evaluering på stedet. Brukes i over 50 land.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko er vibrasjonsanalyseingeniør samt grunnlegger og daglig leder i Vibromera. I mer enn 15 år har han balansert roterende utstyr ute i felt i stedet for på en prøvebenk: mulchmaskiner, industrivifter, knusere, sentrifuger, aksler og spindler. Det er ut av dette arbeidet Balanset-instrumentene har vokst — de ble utformet som et verktøy en fagperson kan ta med til maskinen og bruke alene på stedet, ikke som laboratorieutstyr. Vibromera ble grunnlagt i 2017 og har siden 2023 hatt base i Porto i Portugal. Utvikling, montering og støtte for Balanset-serien skjer her. Flaggskipet er Balanset-1A, en bærbar analysator for balansering i ett og to plan og for vibrasjonsdiagnostikk. Nikolai deltar personlig i kundestøtten, i arbeidet med vanskelige balanseringssaker og i utviklingen av programvaren. Han jobber med kunder over hele verden, på alle språk.
