Komplett guide til ISO 20816-3: Omfattende teknisk analyse

Innledning

Denne standarden etablerer veiledning for evaluering av vibrasjonstilstanden til industrielt utstyr basert på målinger av:

1. Vibrasjon på lagre, lagersokler og lagerhus på stedet der utstyret er installert;
2. Radial vibrasjon av aksler av maskinsett.

Basert på driftserfaring med industrielt utstyr, to kriterier for evaluering av vibrasjonstilstand har blitt etablert:

• Kriterium I: Absoluttverdien av den overvåkede bredbåndsvibrasjonsparameteren
• Kriterium II: Endring i denne verdien (i forhold til en grunnlinje)

Utviklingen av vibrasjonsstandarder: Konvergensen av ISO 10816 og ISO 7919

Historien om vibrasjonsstandardisering representerer en gradvis bevegelse fra fragmenterte, komponentspesifikke retningslinjer mot helhetlig maskinvurdering. Historisk sett var maskinvurdering delt inn i to deler:

• ISO 10816-serien: Fokusert på måling av ikke-roterende deler (lagerhus, pidestaller) ved hjelp av akselerometre eller hastighetstransdusere
• ISO 7919-serien: Adresserte vibrasjon av roterende aksler i forhold til lagre, primært ved bruk av berøringsfrie virvelstrømsprober

Denne separasjonen førte ofte til diagnostisk tvetydighet. En maskin kan utvise akseptable vibrasjoner i huset (sone A i henhold til ISO 10816) samtidig som den lider av farlig akselkast eller ustabilitet (sone C/D i henhold til ISO 7919), spesielt i scenarier som involverer tunge hus eller væskefilmlagre der overføringen av vibrasjonsenergi er dempet.

Avsnitt 1 – Virkeområde

Denne standarden fastsetter generelle krav for evaluering av vibrasjonstilstanden til industrielt utstyr (heretter "maskiner") med en effekt over 15 kW og rotasjonshastigheter fra 120 til 30 000 o/min basert på vibrasjonsmålinger på ikke-roterende deler og videre roterende aksler under normale driftsforhold for maskinen på installasjonsstedet.

Vurderingen utføres basert på den overvåkede vibrasjonsparameteren og på endringer i denne parameteren i maskindrift i stabil tilstand. De numeriske verdiene for tilstandsvurderingskriteriene gjenspeiler driftserfaring med maskiner av denne typen; de kan imidlertid være ubrukelige i spesifikke tilfeller knyttet til de spesifikke driftsforholdene og utformingen av en gitt maskin.

Denne standarden gjelder for:

1. Dampturbiner og generatorer med effekt opptil 40 MW (se merknad 1 og 2)
2. Dampturbiner og generatorer med utgangseffekt på over 40 MW og rotasjonshastigheter annet enn 1500, 1800, 3000 og 3600 o/min (se merknad 1)
3. Rotasjonskompressorer (sentrifugal, aksial)
4. Industrielle gassturbiner med effekt opptil 3 MW (se merknad 2)
5. Turbo-viftemotorer
6. Elektriske motorer av alle typer med fleksibel akselkobling. (Når motorrotoren er stivt koblet til maskineri som dekkes av en annen standard i ISO 20816-serien, kan motorvibrasjon vurderes enten i henhold til den standarden eller i henhold til denne standarden)
7. Valseverk og valsestander
8. Transportbånd
9. Koblinger med variabel hastighet
10. Vifter og blåsere (se merknad 3)

Denne standarden gjelder IKKE for:

11. Dampturbiner, gassturbiner og generatorer med effekt over 40 MW og hastigheter på 1500, 1800, 3000 og 3600 o/min → bruk ISO 20816-2
12. Gassturbiner med effekt over 3 MW → bruk ISO 20816-4
13. Maskinsett i vannkraftverk og pumpekraftverk → bruk ISO 20816-5
14. Stempelmaskiner og maskiner som er stivt koblet til stempelmaskiner → bruk ISO 10816-6
15. Rotodynamiske pumper med innebygde eller fast tilkoblede drivmotorer med løpehjul på motorakselen eller fast tilkoblet den → bruk ISO 10816-7
16. Installasjoner av stempelkompressorer → bruk ISO 20816-8
17. Positive fortrengningskompressorer (f.eks. skruekompressorer)
18. Nedsenkbare pumper
19. Vindturbiner → bruk ISO 10816-21

Detaljer om applikasjonsomfang

Kravene i denne standarden gjelder for målinger av bredbåndsvibrasjon på aksler, lagre, hus og lagersokler i stasjonær maskindrift innenfor området for nominelle rotasjonshastigheter. Disse kravene gjelder målinger både på installasjonsstedet og under aksepttesting. Etablerte vibrasjonstilstandskriterier gjelder i både kontinuerlige og periodiske overvåkingssystemer.

Denne standarden gjelder for maskiner som kan inneholde tannhjul og rullelager; det er imidlertid ikke ment for å evaluere vibrasjonstilstanden til disse spesifikke komponentene (se ISO 20816-9 for gir).

Avsnitt 2 – Normative referanser

Denne standarden bruker normative referanser til følgende standarder. For daterte referanser gjelder kun den siterte utgaven. For udaterte referanser gjelder den nyeste utgaven (inkludert alle endringer):

Disse standardene danner grunnlaget for terminologi, målemetoder og generell evalueringsfilosofi som anvendes i ISO 20816-3.

Avsnitt 3 – Begreper og definisjoner

I denne standarden brukes begrepene og definisjonene gitt i ISO 2041 søke.

Nøkkelbegreper (fra ISO 2041)

• Vibrasjon: Variasjon med tiden av størrelsen på en mengde som beskriver bevegelsen eller posisjonen til et mekanisk system
• RMS (rotmiddelkvadrat): Kvadratroten av gjennomsnittet av de kvadrerte verdiene av en mengde over et spesifisert tidsintervall
• Bredbåndsvibrasjon: Vibrasjon som inneholder energi fordelt over et spesifisert frekvensområde
• Naturfrekvens: Frekvensen av fri vibrasjon i et system
• Stabil drift: Driftstilstand der relevante parametere (hastighet, belastning, temperatur) forblir i hovedsak konstante
• Topp-til-topp-verdi: Algebraisk forskjell mellom ekstremverdier (maksimum og minimum)
• Transduser: Enhet som gir en utgangsmengde med et bestemt forhold til inngangsmengden

Avsnitt 5 – Maskinklassifisering

5.1 Generelt

I samsvar med kriteriene fastsatt av denne standarden, vurderes maskinens vibrasjonstilstand avhengig av:

1. Maskintype
2. Nominell effekt eller akselhøyde (se også ISO 496)
3. Grad av fundamentsstivhet

5.2 Klassifisering etter maskintype, nominell effekt eller akselhøyde

Forskjeller i maskintyper og lagerdesign krever inndeling av alle maskiner i to grupper basert på nominell effekt eller akselhøyde.

Aksler til maskiner i begge gruppene kan plasseres horisontalt, vertikalt eller i en stigning, og støtter kan ha ulik stivhetsgrad.

Gruppe 1 — Store maskiner

• Effektvurdering > 300 kW
• ELLER elektriske maskiner med akselhøyde H > 315 mm
• Vanligvis utstyrt med journallagre (hylselagre)
• Driftshastigheter fra 120 til 30 000 o/min

Gruppe 2 – Mellomstore maskiner

• Effektvurdering 15–300 kW
• ELLER elektriske maskiner med akselhøyde 160 mm < H ≤ 315 mm
• Vanligvis utstyrt med rullende elementlagre
• Driftshastigheter vanligvis > 600 o/min

5.3 Klassifisering etter fundamentsstivhet

Maskinfundamenter klassifiseres etter stivhetsgrad i den spesifiserte måleretningen i:

1. Stive fundamenter
2. Fleksible fundamenter

Grunnlaget for denne klassifiseringen er forholdet mellom maskinens stivhet og fundamentet. Hvis laveste naturlige frekvens for "maskin-fundament"-systemet i vibrasjonsmåleretningen overstiger hovedeksitasjonsfrekvensen (i de fleste tilfeller er dette rotorens rotasjonsfrekvens) med minst 25%, så anses et slikt grunnlag i den retningen stiv. Alle andre stiftelser vurderes fleksibel.

Typiske eksempler

Maskiner på stive fundamenter er vanligvis store og mellomstore elektriske motorer, vanligvis med lave rotasjonshastigheter.

Maskiner på fleksible fundamenter inkluderer vanligvis turbogeneratorer eller kompressorer med effekt over 10 MW, samt maskiner med vertikal akselorientering.

Hvis egenskapene til "maskin-fundament"-systemet ikke kan bestemmes ved beregning, kan dette gjøres eksperimentelt (slagtesting, driftsmodalanalyse eller vibrasjonsanalyse ved oppstart).

Vedlegg A (normativt) – Grenser for vibrasjonstilstandssoner for ikke-roterende deler i spesifiserte driftsmoduser

Erfaringen viser at for å vurdere vibrasjonstilstanden til forskjellige typer maskiner med forskjellige rotasjonshastigheter, målinger av hastighet alene er tilstrekkelig. Derfor er den primære overvåkede parameteren RMS-verdien for hastigheten.

Bruk av konstant hastighetskriteriet uten å ta hensyn til vibrasjonsfrekvens kan imidlertid føre til uakseptabelt store forskyvningsverdier. Dette forekommer spesielt for maskiner med lav hastighet og rotorrotasjonsfrekvenser under 600 o/min, når driftshastighetskomponenten dominerer det bredbåndede vibrasjonssignalet (se vedlegg D).

På samme måte kan kriteriet for konstant hastighet føre til uakseptabelt store akselerasjonsverdier for høyhastighetsmaskiner med rotorrotasjonsfrekvenser som overstiger 10 000 o/min, eller når energien fra maskinprodusert vibrasjon hovedsakelig er konsentrert i høyfrekvensområdet. Derfor kan vibrasjonstilstandskriterier formuleres i enheter for forskyvning, hastighet og akselerasjon, avhengig av rotorens rotasjonsfrekvensområde og maskintype.

Tabell A.1 og A.2 viser sonegrenseverdier for ulike maskingrupper som dekkes av denne standarden. For øyeblikket er disse grensene kun formulert i enheter av hastighet og forskyvning.

Grensene for vibrasjonstilstandssonen for vibrasjon i frekvensområdet 10 til 1000 Hz uttrykkes gjennom RMS-hastighets- og forskyvningsverdier. For maskiner med rotorrotasjonsfrekvens under 600 o/min er bredbåndsvibrasjonsmålingsområdet 2 til 1000 Hz. I de fleste tilfeller er vurdering av vibrasjonstilstanden tilstrekkelig basert kun på hastighetskriteriet. Hvis vibrasjonsspekteret imidlertid forventes å inneholde betydelige lavfrekvente komponenter, utføres vurderingen basert på målinger av både hastighet og forskyvning.

Maskiner i alle vurderte grupper kan installeres på enten stive eller fleksible støtter (se avsnitt 5), for hvilke ulike sonegrenser er etablert i tabell A.1 og A.2.

Tabell A.1 — Gruppe 1-maskiner (store: >300 kW eller H > 315 mm)

Tabell A.2 – Maskiner i gruppe 2 (middels: 15–300 kW eller H = 160–315 mm)

Vedlegg B (normativt) – Grenser for vibrasjonstilstandssoner for roterende aksler i spesifiserte driftsmoduser

B.1 Generelt

Grensene for vibrasjonstilstandssoner er konstruert basert på driftserfaringer fra ulike bransjer, noe som viser at akseptabel relativ akselvibrasjon avtar med økende rotasjonsfrekvens. I tillegg må muligheten for kontakt mellom roterende aksel og stasjonære maskindeler vurderes når vibrasjonstilstanden vurderes. For maskiner med aksellager, minimum akseptabel klaring i lageret må også tas i betraktning (se vedlegg C).

B.2 Vibrasjon ved nominell rotasjonsfrekvens i stasjonær drift

B.2.1 Generelt

Kriterium I er relatert til:

1. Begrense akselforskyvninger fra betingelsen om akseptable dynamiske belastninger på lagrene
2. Akseptable verdier for radialklaring i lageret
3. Akseptabel vibrasjon overført til støtter og fundament

Maksimal akselforskyvning i hvert lager sammenlignes med grensene for fire soner (se figur B.1 i standarden), bestemt basert på driftserfaring med maskiner.

B.2.2 Sonegrenser

Erfaring med måling av akselvibrasjon for en bred maskinklasse muliggjør etablering av grenser for vibrasjonstilstandssoner uttrykt gjennom Topp-til-topp-forskyvning S(pp) i mikrometer, omvendt proporsjonal med kvadratroten av rotorens rotasjonsfrekvens n i o/min.

For relativ akselvibrasjon målt med nærhetsprober uttrykkes sonegrensene som Topp-til-topp-forskyvning S(pp) i mikrometer, som varierer med løpehastigheten:

Hvor n er den maksimale driftshastigheten i o/min, og S(pp) er i mikrometer.

Eksempelberegning

For en maskin som kjører med 3000 o/min:

• √3000 ≈ 54,77
• A/B = 4800 / 54,77 ≈ 87,6 μm
• B/C = 9000 / 54,77 ≈ 164,3 μm
• C/D = 13200 / 54,77 ≈ 241,0 μm

Viktig: Sonegrenser bør ikke brukes som akseptkriterier, som bør avtales mellom leverandør og kunde. Med utgangspunkt i numeriske grenseverdier er det imidlertid mulig både å forhindre bruk av en maskin i åpenbart dårlig stand og å unngå å stille for strenge krav til vibrasjonene.

I noen tilfeller kan designfunksjoner for spesifikke maskiner kreve bruk av forskjellige sonegrenser – høyere eller lavere (f.eks. for selvjusterende vippeputelagre), og for maskiner med elliptiske lagre kan forskjellige sonegrenser brukes for forskjellige måleretninger (mot maksimal og minimum klaring).

Akseptabel vibrasjon kan være relatert til lagerdiameter, siden lagre med større diameter som regel også har større klaringer. Følgelig kan det etableres forskjellige sonegrenseverdier for forskjellige lagre i én akselrekke. I slike tilfeller må produsenten vanligvis forklare årsaken til endring av grenseverdier, og spesielt bekrefte at økt vibrasjon som er tillatt i samsvar med disse endringene, ikke vil føre til redusert maskinens pålitelighet.

Hvis målingene ikke utføres i umiddelbar nærhet av lageret, og også under maskindrift i transiente moduser som oppkjøring og nedrulling (inkludert passering gjennom kritiske hastigheter), kan akseptabel vibrasjon være høyere.

For vertikale maskiner med aksellagre bør man ved bestemmelse av grenseverdier for vibrasjoner ta hensyn til mulige akselforskyvninger innenfor klaringsgrensene uten stabiliserende kraft assosiert med rotorvekt.

Avsnitt 4 – Vibrasjonsmålinger

4.1 Generelle krav

Målemetoder og instrumenter må oppfylle generelle krav i henhold til ISO 20816-1, med spesifikke hensyn for industrimaskiner. Følgende faktorer må ikke påvirke måleutstyret i vesentlig grad:

• Temperaturendringer — Sensorfølsomhetsavvik
• Elektromagnetiske felt — Inkludert akselmagnetiseringseffekter
• Akustiske felt — Trykkbølger i miljøer med mye støy
• Variasjoner i strømforsyning — Spenningsfluktuasjoner
• Kabellengde — Noen design av nærhetsprober krever samsvarende kabellengde
• Kabelskade — Intermitterende tilkoblinger eller skjermbrudd
• Transduserorientering — Justering av følsomhetsaksen

4.2 Målepunkter og retninger

For tilstandsovervåking utføres målinger på ikke-roterende deler eller på sjakter, eller begge sammen. I denne standarden, med mindre annet er spesifikt angitt, refererer akselvibrasjon til dens forskyvning i forhold til lageret.

Ikke-roterende deler – mål på lagerhus

Vibrasjonsmålinger på ikke-roterende deler karakteriserer vibrasjon i lageret, lagerhuset eller andre strukturelle elementer som overfører dynamiske krefter fra akselvibrasjon på lagerstedet.

Typisk målekonfigurasjon: Målinger utføres ved hjelp av to transdusere i to gjensidig vinkelrette radielle retninger på lagerhetter eller -hus. For horisontale maskiner er én retning vanligvis vertikal. Hvis akselen er vertikal eller skråstilt, velg retninger som fanger opp maksimal vibrasjon.

Enkeltpunktsmåling: En enkelt transduser kan brukes hvis det er kjent at resultatene vil være representative for den totale vibrasjonen. Den valgte retningen må sikre nesten maksimale avlesninger.

Målinger av akselvibrasjoner

Akselvibrasjon (som definert i ISO 20816-1) refererer til akselforskyvning i forhold til lageret. Den foretrukne metoden bruker en par berøringsfrie nærhetsonder installert vinkelrett på hverandre, slik at det er mulig å bestemme akselens bane (bane) i måleplanet.

4.3 Instrumentering (måleutstyr)

For tilstandsovervåking må målesystemet måle bredbånds RMS-vibrasjon over et frekvensområde på minst 10 Hz til 1000 Hz. For maskiner med rotasjonshastigheter som ikke overstiger 600 o/min, må den nedre frekvensgrensen ikke overstige 2 Hz.

For måling av akselvibrasjoner: Den øvre grensen for frekvensområdet må overstige maksimal akselrotasjonsfrekvens med minst 3,5 ganger. Måleutstyr må oppfylle kravene i ISO 10817-1.

For målinger av ikke-roterende deler: Utstyr må være i samsvar med ISO 2954. Avhengig av det etablerte kriteriet kan den målte mengden være forskyvning, hastighet eller begge deler (se ISO 20816-1).

Hvis målinger utføres ved hjelp av akselerometre (som er vanlig i praksis), må utgangssignalet være integrert for å oppnå hastighetssignal. Å oppnå forskyvningssignal krever dobbel integrasjon, men man bør være oppmerksom på muligheten for økt støyforstyrrelse. For å redusere støy kan et høypassfilter eller annen digital signalbehandlingsmetode brukes.

Hvis vibrasjonssignalet også er ment for diagnostiske formål, bør måleområdet dekke frekvenser fra minst 0,2 ganger den nedre akselhastighetsgrensen til 2,5 ganger den maksimale vibrasjonseksitasjonsfrekvensen (vanligvis ikke over 10 000 Hz). Ytterligere informasjon finnes i ISO 13373-1, ISO 13373-2 og ISO 13373-3.

Krav til frekvensområde

Måleparametere

Måleparameteren kan være forskyvning, hastighet, eller begge deler, avhengig av evalueringskriteriet (se ISO 20816-1).

• Akselerometermålinger: Hvis målingene bruker akselerometre (vanligst), integrer utgangssignalet for å finne hastighet. Dobbel integrasjon gir forskyvning, men vær oppmerksom på økt lavfrekvent støy. Bruk høypassfiltrering eller digital signalbehandling for å redusere støy.
• Akselvibrasjon: Øvre frekvensgrense må være minst 3,5 ganger maksimal akselhastighet. Instrumentering må være i samsvar med ISO 10817-1.
• Ikke-roterende deler: Instrumenteringen må være i samsvar med ISO 2954.

4.4 Kontinuerlig og periodisk overvåking

Kontinuerlig overvåking: For store eller kritisk viktige maskiner brukes vanligvis kontinuerlige målinger av overvåkede vibrasjonsindikatorer med permanent installerte transdusere på de viktigste punktene, både for tilstandsovervåking og for utstyrsbeskyttelse. I noen tilfeller er målesystemet som brukes til dette integrert i det generelle systemet for styring av anleggsutstyr.

Periodisk overvåking: For mange maskiner er kontinuerlig overvåking unødvendig. Tilstrekkelig informasjon om feilutvikling (ubalanse, lagerslitasje, feiljustering, løshet) kan innhentes gjennom periodiske målinger. Numeriske verdier i denne standarden kan brukes til periodisk overvåking forutsatt at målepunkter og instrumenter oppfyller standardkravene.

Akselvibrasjon: Instrumentering er vanligvis installert permanent, men målinger kan tas med jevne mellomrom.

Ikke-roterende deler: Transdusere installeres vanligvis kun under måling. For maskiner med vanskelig tilgang kan permanent monterte transdusere med signalruting til tilgjengelige steder brukes.

4.5 Maskinens driftsmoduser

Vibrasjonsmålinger utføres etter at rotoren og lagrene oppnår likevektstemperatur i en spesifisert driftsmodus i stabil tilstand bestemt av egenskaper som:

• Nominell akselhastighet
• Forsyningsspenning
• Strømningshastighet
• Arbeidsvæsketrykk
• Laste

Maskiner med variabel hastighet eller variabel belastning: Utfør målinger i alle driftsmoduser som er karakteristiske for langvarig drift. Bruk maksimal verdi innhentet på tvers av alle moduser for vurdering av vibrasjonstilstand.

4.6 Bakgrunnsvibrasjon

Hvis verdien av den overvåkede parameteren som oppnås under målingene overstiger akseptkriteriet, og det er grunn til å tro at bakgrunnsvibrasjonen på maskinen kan være høy, er det nødvendig å utføre målinger på stoppet maskin for å vurdere vibrasjoner forårsaket av eksterne kilder.

4.7 Valg av måletype

Denne standarden gir mulighet for å utføre målinger både på ikke-roterende deler og på roterende aksler på maskiner. Valget av hvilken av disse to måletypene som er å foretrekke avhenger av maskinens egenskaper og forventede feiltyper.

Hvis det er behov for å velge én av to mulige måletyper, bør følgende tas i betraktning:

Hensyn ved valg av måletype:

• Akselhastighet: Målinger av ikke-roterende deler er mer følsomme for høyfrekvente vibrasjoner sammenlignet med akselmålinger.
• Lagertype: Rullelagre har svært små klaringer; akselvibrasjoner overføres effektivt til huset. Husmålinger er vanligvis tilstrekkelig. Tapplagre har større klaringer og demping; akselvibrasjoner gir ofte ytterligere diagnostisk informasjon.
• Maskintype: Maskiner der lagerklaringen er sammenlignbar med akselvibrasjonsamplituden krever akselmålinger for å forhindre kontakt. Maskiner med høyordens harmoniske (bladpassasje, girinngrep, stangpassasje) overvåkes via høyfrekvente husmålinger.
• Forhold mellom rotormasse og sokkelmasse: Maskiner der akselmassen er liten sammenlignet med sokkelmassen overfører lite vibrasjon til sokkelen. Akselmåling er mer effektiv.
• Rotorens fleksibilitet: Fleksible rotorer: akselens relative vibrasjon gir mer informasjon om rotorens oppførsel.
• Sokkelsamsvar: Fleksible pidestaller gir større vibrasjonsrespons på ikke-roterende deler.
• Erfaring med måling: Hvis det finnes omfattende erfaring med en bestemt måletype på lignende maskiner, fortsett å bruke den typen.

Detaljerte anbefalinger om valg av målemetode finnes i ISO 13373-1. Endelige avgjørelser bør vurdere tilgjengelighet, transduserens levetid og installasjonskostnader.

Målesteder og retninger

• Mål på lagerhus eller pidestaller — ikke på tynnveggede deksler eller fleksible overflater
• Bruk to gjensidig vinkelrette radielle retninger på hvert lagersted
• For horisontale maskiner er én retning vanligvis vertikal
• For vertikale eller skråstilte maskiner, velg retninger som fanger opp maksimal vibrasjon
• Aksial vibrasjon på aksiallager bruker de samme grensene som radial vibrasjon
• Unngå steder med lokale resonanser — bekrefte ved å sammenligne målinger på nærliggende punkter

Driftsforhold

• Mål inn stabil drift ved nominell hastighet og belastning
• La rotor og lagre nå termisk likevekt
• For maskiner med variabel hastighet/belastning, mål på alle karakteristiske driftspunkter og bruk maksimum
• Dokumentforhold: hastighet, belastning, temperaturer, trykk, strømningshastigheter

Avsnitt 6 – Kriterier for evaluering av vibrasjonsforhold

6.1 Generelt

ISO 20816-1 gir en generell beskrivelse av to kriterier for evaluering av vibrasjonstilstanden til ulike maskinklasser. Ett kriterium gjelder for absolutt verdi av den overvåkede vibrasjonsparameteren i et bredt frekvensbånd; den andre brukes på endringer i denne verdien (uavhengig av om endringene er økninger eller reduksjoner).

Det er vanlig å vurdere maskinens vibrasjonstilstand basert på RMS-verdien av vibrasjonshastigheten på ikke-roterende deler, noe som i stor grad skyldes enkelheten i å utføre tilsvarende målinger. For en rekke maskiner er det imidlertid også tilrådelig å måle relative akselforskyvninger fra topp til topp, og der slike måledata er tilgjengelige, kan de også brukes til å vurdere maskinens vibrasjonstilstand.

6.2 Kriterium I — Vurdering etter absolutt omfang

6.2.1 Generelle krav

For målinger av roterende aksel: Vibrasjonstilstanden vurderes ved hjelp av den maksimale verdien av bredbåndsvibrasjonsforskyvning topp-til-topp. Denne overvåkede parameteren er hentet fra målinger av forskyvninger i to spesifiserte ortogonale retninger.

For målinger av ikke-roterende deler: Vibrasjonstilstanden vurderes ut fra den maksimale RMS-verdien for bredbåndsvibrasjonshastigheten på lageroverflaten eller i umiddelbar nærhet av den.

I samsvar med dette kriteriet bestemmes grenseverdier for den overvåkede parameteren som kan anses som akseptable ut fra følgende synspunkt:

• Dynamiske belastninger på lagre
• Radielle klaringer i lagre
• Vibrasjon overført av maskinen til støttekonstruksjonen og fundamentet

Maksimalverdien til den overvåkede parameteren som oppnås ved hvert lager eller lagersokkel sammenlignes med grenseverdien for den gitte maskingruppen og støttetypen. Omfattende erfaring med observasjon av vibrasjoner i maskiner spesifisert i avsnitt 1 gjør det mulig å etablere grenser for vibrasjonstilstandssoner, noe som i de fleste tilfeller kan sikre pålitelig maskindrift på lang sikt.

Etablerte vibrasjonstilstandssoner er ment for å vurdere maskinvibrasjon i en spesifisert stasjonær driftsmodus med nominell akselhastighet og nominell belastning. Konseptet med stasjonær modus tillater langsomme belastningsendringer. Vurderingen er ikke utført hvis driftsmodusen er forskjellig fra den angitte, eller under transiente moduser som oppkjøring, nedrulling eller passasje gjennom resonanssoner (se 6.4).

Generelle konklusjoner om vibrasjonstilstand trekkes ofte basert på målinger av vibrasjon på både ikke-roterende og roterende maskindeler.

Aksial vibrasjon av aksellager måles vanligvis ikke under kontinuerlig vibrasjonstilstandsovervåking. Slike målinger utføres vanligvis under periodisk overvåking eller for diagnostiske formål, siden aksial vibrasjon kan være mer følsom for visse feiltyper. Denne standarden gir kun evalueringskriterier for aksial vibrasjon av aksiallager, hvor det korrelerer med aksiale pulseringer som kan forårsake maskinskade.

6.2.2 Vibrasjonstilstandssoner

6.2.2.1 Generell beskrivelse

Følgende vibrasjonstilstandssoner er etablert for kvalitativ vurdering av maskinvibrasjon og beslutningstaking om nødvendige tiltak:

Sone A — Nylig idriftsatte maskiner faller vanligvis inn under denne sonen.

Sone B — Maskiner som faller inn under denne sonen anses vanligvis som egnet for fortsatt drift uten tidsbegrensninger.

Sone C — Maskiner som faller inn under denne sonen anses vanligvis som uegnet for langvarig kontinuerlig drift. Vanligvis kan slike maskiner fungere i en begrenset periode inntil en passende mulighet oppstår for å utføre reparasjonsarbeid.

Sone D — Vibrasjonsnivåer i denne sonen anses vanligvis som tilstrekkelig alvorlige til å forårsake maskinskade.

6.2.2.2 Numeriske verdier for sonegrenser

De etablerte numeriske verdiene for grensene for vibrasjonstilstandssonen er ikke ment for bruk som akseptkriterier, som bør være gjenstand for avtale mellom leverandøren og kunden av maskinen. Disse grensene kan imidlertid brukes som generell veiledning, slik at man unngår unødvendige kostnader for vibrasjonsreduksjon og forhindrer for strenge krav.

Noen ganger kan maskindesignfunksjoner eller driftserfaring kreve etablering av andre grenseverdier (høyere eller lavere). I slike tilfeller gir produsenten vanligvis begrunnelse for å endre grenseverdier, og bekrefter spesielt at den økte vibrasjonen som er tillatt i samsvar med disse endringene, ikke vil føre til redusert maskinpålitelighet.

6.2.2.3 Akseptkriterier

Kriterier for aksept av maskinvibrasjoner er alltid gjenstand for avtale mellom leverandør og kunde, som må dokumenteres før eller ved levering (det første alternativet er å foretrekke). Ved levering av en ny maskin eller retur av en maskin fra større overhaling, kan grensene for vibrasjonstilstandssonen brukes som grunnlag for å etablere slike kriterier. Imidlertid bør numeriske sonegrenseverdier ikke brukes som standard som akseptkriterier.

Typisk anbefaling: Den overvåkede vibrasjonsparameteren for en ny maskin skal falle inn under sone A eller B, men skal ikke overskride grensen mellom disse sonene med mer enn 1,25 ganger. Denne anbefalingen kan ikke vurderes ved fastsettelse av akseptkriterier dersom grunnlaget for dette er maskinens designfunksjoner eller akkumulert driftserfaring med lignende maskintyper.

Aksepttesting utføres under strengt spesifiserte maskinens driftsforhold (kapasitet, rotasjonshastighet, strømningshastighet, temperatur, trykk osv.) over et spesifisert tidsintervall. Hvis maskinen ankom etter utskifting av en av hovedenhetene eller vedlikehold, tas typen arbeid som er utført og verdiene til overvåkede parametere før maskinen tas ut av produksjonsprosessen i betraktning når akseptkriterier fastsettes.

6.3 Kriterium II — Vurdering ved endring i størrelsesorden

Dette kriteriet er basert på å sammenligne den nåværende verdien av den overvåkede bredbåndsvibrasjonsparameteren i maskindrift i stabil tilstand (som tillater noen mindre variasjoner i driftsegenskapene) med en tidligere etablert verdi. referanseverdi.

Vesentlige endringer kan kreve at det iverksettes passende tiltak selv om grensen for B/C-sonen ikke er nådd ennå. Disse endringene kan utvikle seg gradvis eller ha en plutselig karakter, som konsekvenser av begynnende skade eller andre forstyrrelser i maskinens drift.

Den sammenlignede vibrasjonsparameteren må beregnes ved hjelp av samme transduserposisjon og -retning for samme maskindriftsmodus. Når det oppdages betydelige endringer, undersøkes mulige årsaker med mål om å forhindre farlige situasjoner.

6.4 Vurdering av vibrasjonstilstand i transiente moduser

Grensene for vibrasjonstilstandssonen gitt i vedlegg A og B gjelder for vibrasjon i stasjonær maskindrift. Forbigående driftsmoduser kan vanligvis ledsages av høyere vibrasjon. Et eksempel er maskinvibrasjon på en fleksibel støtte under oppkjøring eller nedrulling, når vibrasjonsvekst er forbundet med passasje gjennom kritiske rotorhastigheter. I tillegg kan vibrasjonsøkning observeres på grunn av feiljustering av sammenkoblede roterende deler eller rotorbøye under oppvarming.

Når man analyserer maskinens vibrasjonstilstand, er det nødvendig å være oppmerksom på hvordan vibrasjon reagerer på endringer i driftsmodus og eksterne driftsforhold. Selv om denne standarden ikke vurderer vibrasjonsvurdering i transiente maskindriftsmoduser, kan det som generell veiledning aksepteres at vibrasjon er akseptabelt dersom den i transiente moduser av begrenset varighet ikke overstiger øvre grense av sone C.

Kriterium II – Endring fra grunnlinjen

Selv om vibrasjonen forblir i sone B, a betydelig endring fra grunnlinjen indikerer utviklende problemer:

6.5 Begrense vibrasjonsnivåer i stasjonær drift

6.5.1 Generelt

Som regel er det for maskiner beregnet for langvarig drift fastsatt grenseverdier for vibrasjoner, og overskridelse av disse nivåene i stabil maskindrift fører til at det vises varslingssignaler av typen ADVARSEL eller TUR.

ADVARSEL — varsel for å gjøre oppmerksom på at verdien av den overvåkede vibrasjonsparameteren eller endringen i den har nådd et nivå hvor det kan være nødvendig med utbedringstiltak. Som regel, når et ADVARSEL-varsel vises, kan maskinen brukes en stund mens årsakene til vibrasjonsendringen undersøkes og hvilke utbedringstiltak som skal utføres, bestemmes.

TUR — varsel som indikerer at vibrasjonsparameteren har nådd et nivå der videre bruk av maskinen kan føre til skade. Når TRIP-nivået er nådd, bør det umiddelbart iverksettes tiltak for å redusere vibrasjonen eller stoppe maskinen.

På grunn av forskjeller i dynamiske belastninger og stivhet i maskinens støtte, kan det etableres forskjellige grensevibrasjonsnivåer for forskjellige målepunkter og retninger.

6.5.2 Innstilling av ADVARSEL-nivå

ADVARSEL-nivået kan variere betydelig (enten økende eller synkende) fra maskin til maskin. Vanligvis bestemmes dette nivået i forhold til et visst grunnlinjenivå innhentet for hver spesifikke maskininstans for et spesifisert punkt og spesifisert måleretning basert på driftserfaring.

Det anbefales å sette ADVARSEL-nivået slik at det overstiger grunnlinjen med 25% av den øvre grenseverdien for sone B. Hvis grunnlinjenivået er lavt, kan ADVARSEL-nivået være under sone C.

Hvis grunnnivået ikke er definert (f.eks. for en ny maskin), bestemmes ADVARSEL-nivået enten ut fra driftserfaring med lignende maskiner eller i forhold til avtalte akseptable verdier for den overvåkede vibrasjonsparameteren. Etter en tid, basert på observasjoner av maskinvibrasjon, etableres en grunnlinje, og ADVARSEL-nivået justeres deretter.

Vanligvis er ADVARSEL-nivået satt slik at det ikke overskrider den øvre grensen for sone B med mer enn 1,25 ganger.

Hvis det oppstår en endring i grunnnivået (f.eks. etter maskinreparasjon), må også ADVARSEL-nivået justeres deretter.

6.5.3 Innstilling av TRIP-nivå

TRIP-nivået er vanligvis forbundet med å bevare maskinens mekaniske integritet, som igjen bestemmes av dens designfunksjoner og evne til å motstå unormale dynamiske krefter. Derfor er TRIP-nivået vanligvis det samme for maskiner med lignende design og er ikke relatert til grunnlinjen.

På grunn av mangfoldet av maskindesign er det ikke mulig å gi universell veiledning for innstilling av TRIP-nivået. Vanligvis settes TRIP-nivået innenfor sone C eller D, men ikke høyere enn grensen mellom disse sonene med mer enn 25%.

6.6 Ytterligere prosedyrer og kriterier

Det finnes ingen enkel metode for å beregne Vibrasjon i lagerpedestalen fra akselvibrasjon (eller omvendt, akselvibrasjon fra pedestalvibrasjon). Forskjellen mellom absolutt og relativ akselvibrasjon er relatert til vibrasjon i lagerpedestalen, men er som regel ikke lik den.

Praktisk implikasjon: Hvis vibrasjonen i huset indikerer sone B (akseptabel), men akselvibrasjonen indikerer sone C (begrenset), klassifiser maskinen som sone C og planlegg utbedringstiltak. Bruk alltid verst tenkelige vurdering når doble målinger er tilgjengelige.

6.7 Vurdering basert på vektorrepresentasjon av informasjon

En endring i amplituden til en individuell frekvenskomponent av vibrasjon, selv om den er betydelig, er ikke nødvendigvis ledsaget ved en vesentlig endring i bredbåndsvibrasjonssignalet. For eksempel kan utvikling av en sprekk i rotoren føre til at det oppstår betydelige harmoniske svingninger i rotasjonsfrekvensen, men amplitudene deres kan forbli små sammenlignet med komponenten ved driftshastighet. Dette tillater ikke pålitelig sporing av effektene av sprekkutvikling kun basert på endringer i bredbåndsvibrasjon.

Overvåking av endringer i amplituden til individuelle vibrasjonskomponenter for å innhente data for påfølgende diagnostiske prosedyrer krever bruk av spesielt måle- og analyseutstyr, vanligvis mer kompleks og krever spesiell kvalifikasjon for anvendelse (se ISO 18436-2).

Metoder etablert av denne standarden er begrenset til måling av bredbåndsvibrasjon uten vurdering av amplituder og faser for individuelle frekvenskomponenter. I de fleste tilfeller er dette tilstrekkelig for maskinaksepttesting og tilstandsovervåking på installasjonsstedet.

Imidlertid bruk i langsiktige tilstandsovervåkings- og diagnostikkprogrammer av vektorinformasjon om frekvenskomponenter (spesielt ved kjørehastighet og dens andre harmoniske) tillater vurdering av endringer i maskinens dynamiske oppførsel som ikke kan skilles fra hverandre når man kun overvåker bredbåndsvibrasjon. Analyse av forholdet mellom individuelle frekvenskomponenter og deres faser finner stadig større anvendelse i tilstandsovervåkings- og diagnostiske systemer.

Merk: Denne standarden gir ikke kriterier for vurdering av vibrasjonstilstand basert på endringer i vektorkomponenter. Mer detaljert informasjon om dette problemet finnes i ISO 13373-1, ISO 13373-2, ISO 13373-3 (se også ISO 20816-1).

8. Midlertidig drift

Under oppkjøring, friløp eller drift over nominell hastighet forventes høyere vibrasjon, spesielt når man passerer kritiske hastigheter.

9. Bakgrunnsvibrasjon

Hvis den målte vibrasjonen overstiger akseptgrensene og det er mistanke om bakgrunnsvibrasjon, må du måle med maskinen stoppet. Korrigeringer er nødvendige hvis bakgrunnsvibrasjonen overstiger enten:

• 25% av målt verdi under drift, ELLER
• 25% av B/C-grensen for den maskinklassen

Vedlegg C (informativt) – Sonegrenser og peileklaringer

For maskiner med journallagre (væskefilmlagre), er den grunnleggende betingelsen for sikker drift kravet om at akselforskyvninger på oljekilen ikke må tillate kontakt med lagerskallet. Derfor må sonegrenser for relative akselforskyvninger gitt i vedlegg B koordineres med dette kravet.

Spesielt for lagre med liten klaring kan det være nødvendig å redusere sonegrenseverdiene. Reduksjonsgraden avhenger av lagertype og vinkelen mellom måleretningen og retningen for minimumsklaring.

Eksempel: Stor dampturbin (3000 o/min, aksellager)

• Beregnet B/C (vedlegg B): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• Faktisk lagerdiameterklaring: 150 μm
• Siden 164 > 150, bruk klaringsbaserte grenser:
• A/B = 0,4 × 150 = 60 μm
• B/C = 0,6 × 150 = 90 μm
• C/D = 0,7 × 150 = 105 μm

Søknadsnotat: Disse justerte verdiene gjelder ved måling av akselvibrasjon i eller i nærheten av lageret. Ved andre akselplasseringer med større radialklaringer kan standardformler i tillegg B gjelde.

Vedlegg D (informativt) – Anvendelse av kriteriet for konstant hastighet for maskiner med lav hastighet

Dette vedlegget begrunner hvorfor det er uønsket å anvende kriterier basert på hastighetsmåling for maskiner med lavfrekvent vibrasjon (under 120 o/min). For maskiner med lav hastighet gjelder kriterier basert på måling av forskyvning Bruk av passende måleutstyr kan være mer passende. Slike kriterier er imidlertid ikke tatt hensyn til i denne standarden.

Historisk grunnlag for hastighetskriterium

Forslaget om å bruke vibrasjon hastighet målt på ikke-roterende maskindeler som grunnlag for å beskrive vibrasjonstilstanden ble formulert basert på generalisering av en rekke testresultater (se for eksempel det banebrytende arbeidet til Rathbone TC, 1939) under hensyntagen til visse fysiske hensyn.

I forbindelse med dette ble det i mange år ansett at maskiner er likeverdige med tanke på tilstand og vibrasjonseffekter på dem dersom RMS-hastighetsmålinger i frekvensområdet 10 til 1000 Hz samsvarer. Fordelen med denne tilnærmingen var muligheten til å bruke de samme vibrasjonstilstandskriteriene uavhengig av frekvenssammensetningen av vibrasjonen eller maskinens rotasjonsfrekvens.

Motsatt vil bruk av forskyvning eller akselerasjon som grunnlag for vurdering av vibrasjonstilstand føre til behovet for å konstruere frekvensavhengige kriterier, siden forholdet mellom forskyvning og hastighet er omvendt proporsjonalt med vibrasjonsfrekvensen, og forholdet mellom akselerasjon og hastighet er direkte proporsjonalt med den.

Hastighetskonstantens paradigme

Bruken av vibrasjon hastighet ettersom den primære parameteren er basert på omfattende testing og observasjonen om at maskiner er "ekvivalente" når det gjelder tilstand hvis de viser samme RMS-hastighet i området 10–1000 Hz, uavhengig av frekvensinnhold.

Fordel: Enkelhet. Ett sett med hastighetsgrenser gjelder over et bredt hastighetsområde uten frekvensavhengige korreksjoner.

Problem ved lave frekvenser: Forholdet mellom forskyvning og hastighet er omvendt proporsjonalt med frekvensen:

Ved svært lave frekvenser (< 10 Hz), kan det å akseptere en konstant hastighet (f.eks. 4,5 mm/s) tillate for store forskyvning, som kan belaste tilkoblede komponenter (rør, koblinger) eller indikere grove strukturelle problemer.

Grafisk illustrasjon (fra vedlegg D)

Tenk deg en konstant hastighet på 4,5 mm/s ved forskjellige kjørehastigheter:

Observasjon: Etter hvert som hastigheten avtar, øker forskyvningen dramatisk. En forskyvning på 358 μm ved 120 o/min kan overbelaste koblinger eller forårsake oljefilmnedbrytning i aksellagre, selv om hastigheten er "akseptabel"."

Figur D.1 gjenspeiler et enkelt matematisk forhold mellom konstant hastighet og variabel forskyvning ved forskjellige rotasjonsfrekvenser. Men samtidig viser den hvordan bruk av kriteriet for konstant hastighet kan føre til vekst i lagersokkelforskyvning med avtagende rotasjonsfrekvens. Selv om dynamiske krefter som virker på lageret holder seg innenfor akseptable grenser, kan betydelige forskyvninger av lagerhuset ha en negativ effekt på tilkoblede maskinelementer, for eksempel oljerør.

Balanset-1A-konfigurasjon for lavhastighetsmaskiner

Ved måling av maskiner ≤600 o/min:

• Sett den nedre grensen for frekvensområdet til 2 Hz (ikke 10 Hz)
• Vis begge Hastighet (mm/s) og Forskyvning (μm) beregninger
• Sammenlign begge parameterne med terskler fra standarden/prosedyren din (skriv dem inn i kalkulatoren)
• Hvis bare hastighet måles og passerer, men forskyvningen er ukjent, er vurderingen ufullstendig
• Sørg for at transduseren har lineær respons ned til 2 Hz (sjekk kalibreringssertifikatet)

12. Transient drift: Oppkjøring, nedrulling og overhastighet

Sonegrenser i vedlegg A og B gjelder for stabil drift ved nominell hastighet og belastning. Under forbigående forhold (oppstart, avstengning, hastighetsendringer) forventes høyere vibrasjoner, spesielt ved passasjerer gjennom kritiske hastigheter (resonanser).

Tabell 1 – Anbefalte grenser under transienter

Merknad for hastighet <20%: Ved svært lave hastigheter gjelder kanskje ikke hastighetskriteriene (se vedlegg D). Forskyvningen blir kritisk.

Praktisk tolkning

• En maskin kan kort overskride stasjonære grenser under akselerasjon/retardasjon
• Akselvibrasjon tillates å nå 1,5 ganger C/D-grensen (opptil 90%-hastighet) for å tillate passasje gjennom kritiske hastigheter
• Hvis vibrasjonene forblir høye etter at driftshastigheten er nådd, indikerer det en vedvarende feil, ikke en forbigående resonans

Balanset-1A nedslipingsanalyse

Balanset-1A har en "RunDown"-kartfunksjon (eksperimentell) som registrerer vibrasjonsamplitude vs. turtall under nedrulling:

• Identifiserer kritiske hastigheter: Skarpe topper i amplitude indikerer resonanser
• Verifiserer rask passasje: Smale topper bekrefter at maskinen passerer raskt (bra)
• Oppdager hastighetsavhengige feil: Kontinuerlig økende amplitude med hastighet tyder på aerodynamiske eller prosessmessige problemer

Disse dataene er uvurderlige for å skille mellom forbigående vibrasjonstopper (akseptabelt i henhold til tabell 1) og overdreven vibrasjon i stabil tilstand (uakseptabelt).

13. Praktisk arbeidsflyt for samsvar med ISO 20816-3

14. Avansert emne: Teori for balansering av påvirkningskoeffisient

Når en maskin diagnostiseres med ubalanse (høy 1× vibrasjon, stabil fase), bruker Balanset-1A Påvirkningskoeffisientmetoden for å beregne nøyaktige korreksjonsvekter.

Matematisk grunnlag

Rotorens vibrasjonsrespons er modellert som en lineært system hvor tillegg av masse endrer vibrasjonsvektoren:

Tre-runs balanseringsprosedyre (enkeltplan)

1. Første kjøring (kjøring 0):
   • Mål vibrasjon: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
   • Vektor: V₀ = 6,2∠45°
2. Prøvevekt (løp 1):
   • Legg til prøvemasse: M_rettssak = 20 g ved vinkel θ_rettssak = 0°
   • Mål vibrasjon: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
   • Vektor: V₁ = 4,1∠110°
3. Beregn påvirkningskoeffisienten:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (vektorsubtraksjon)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • α forteller oss "hvor mye vibrasjon endres per gram tilført masse"
4. Beregn korreksjon:
   • M_korr = −V₀ / α
   • Resultat: M_korr = 28,5 g ved vinkel θ_korr = 215°
5. Bruk korrigering og bekreft:
   • Fjern prøvevekt
   • Legg til 28,5 g ved 215° (målt fra et referansemerke på rotoren)
   • Mål endelig vibrasjon: A_endelig = 1,1 mm/s (mål: <1,4 mm/s for sone A)

Hvorfor dette fungerer

Ubalanse skaper en sentrifugalkraft F = m × e × ω², hvor m er den ubalanserte massen, e er dens eksentrisitet og ω er vinkelhastigheten. Denne kraften genererer vibrasjon. Ved å legge til en nøyaktig beregnet masse i en bestemt vinkel, skaper vi en lik og motsatt sentrifugalkraften, som opphever den opprinnelige ubalansen. Balanset-1A-programvaren utfører den komplekse vektormatematikken automatisk og veileder teknikeren gjennom prosessen.

11. Fysikk og formlereferanse

Grunnleggende om signalbehandling

Forholdet mellom forskyvning, hastighet og akselerasjon

Til sinusformet vibrasjon Ved frekvens f (Hz) styres forholdet mellom forskyvning (d), hastighet (v) og akselerasjon (a) av kalkulus:

Viktig innsikt: Hastighet er proporsjonal med frekvens × forskyvning. Akselerasjon er proporsjonal med frekvens² × forskyvning. Dette er grunnen til:

• På lave frekvenser (< 10 Hz), er forskyvning den kritiske parameteren
• På mellomfrekvenser (10–1000 Hz), hastighet korrelerer godt med energi og er frekvensuavhengig
• På høye frekvenser (> 1000 Hz), blir akselerasjonen dominerende

RMS vs. toppverdier

Den Rotmiddelkvadrat (RMS) verdien representerer den effektive energien til et signal. For en ren sinusbølge:

Hvorfor RMS? RMS korrelerer direkte med makt og utmattelsesstress pålagt maskinkomponenter. Et vibrasjonssignal med V_RMS = 4,5 mm/s leverer samme mekaniske energi uavhengig av bølgeformkompleksitet.

Beregning av RMS-båndbredde

For et komplekst signal som inneholder flere frekvenskomponenter (som i ekte maskiner):

Der hver V_RMS,i representerer RMS-amplituden ved en spesifikk frekvens (1×, 2×, 3× osv.). Dette er den "totalverdien" som vises av vibrasjonsanalysatorer og brukes til ISO 20816-3-soneevaluering.

Balanset-1A signalbehandlingsarkitektur

Praktisk eksempel: Diagnostisk gjennomgang

Scenario: En sentrifugalpumpe på 75 kW som går med 1480 o/min (24,67 Hz) på et stivt betongfundament.

Trinn 1: Klassifisering

• Effekt: 75 kW → Gruppe 2 (15–300 kW)
• Fundament: Stivt (verifisert med slagprøve)
• Bestem A/B-, B/C- og C/D-terskler fra standardteksten/spesifikasjonen din og skriv dem inn i kalkulatoren.

Trinn 2: Måling med Balanset-1A

• Monter akselerometre på pumpelagerhus (utenbords- og innenbordsmotor)
• Gå inn i "Vibrometer"-modus (F5)
• Angi frekvensområde: 10–1000 Hz
• Registrer total RMS-hastighet: 6,2 mm/s

Trinn 3: Sonevurdering

Sammenlign den målte verdien (f.eks. 6,2 mm/s RMS) med terskelverdiene du anga: over C/D → SONE D; mellom B/C og C/D → SONE C, osv.

Trinn 4: Spektraldiagnose

Bytt til FFT-modus. Spectrum viser:

• 1× komponent (24,67 Hz): 5,8 mm/s — Dominerende
• 2× komponent (49,34 Hz): 1,2 mm/s — Liten
• Andre frekvenser: Ubetydelig

Diagnose: Høy 1× vibrasjon med stabil fase → Ubalanse

Trinn 5: Balansering med Balanset-1A

Gå inn i modusen "Enkeltplanbalansering":

• Første løp: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
• Prøvevekt: Tilsett 20 gram ved 0° (vilkårlig vinkel)
• Prøvekjøring: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
• Programvaren beregner: Korreksjonsmasse = 28,5 gram ved vinkel = 215°
• Korreksjon brukt: Fjern prøvevekten, legg til 28,5 g ved 215°
• Verifiseringskjøring: A_endelig = 1,1 mm/s

Trinn 6: Samsvarsverifisering

1,1 mm/s < 1,4 mm/s (A/B-grense) → SONE A — Utmerket stand!

Pumpen er nå i samsvar med ISO 20816-3 for ubegrenset langvarig drift. Generer rapport som dokumenterer før (6,2 mm/s, sone D) og etter (1,1 mm/s, sone A) med spektrumplott.

Hvorfor hastighet er det primære kriteriet

Vibrasjonshastigheten korrelerer godt med vibrasjonsalvorlighetsgraden over et bredt frekvensområde fordi:

• Hastighet er relatert til energi overføres til fundamentet og omgivelsene
• Hastigheten er relativt uavhengig av frekvens for typisk industrielt utstyr
• Ved svært lave frekvenser (<10 Hz) blir forskyvning den begrensende faktoren
• Ved svært høye frekvenser (>1000 Hz) blir akselerasjon viktig (spesielt for lagerdiagnose)

Statisk avbøyning og naturlig frekvens

For å vurdere om et fundament er stivt eller fleksibelt:

Kritisk hastighetsestimering

Første kritiske hastighet for en enkel rotor:

15. Vanlige feil og fallgruver i ISO 20816-3-applikasjon

16. Integrasjon med bredere tilstandsovervåkingsstrategi

ISO 20816-3 vibrasjonsgrenser er nødvendig, men ikke tilstrekkelig for komplett håndtering av maskineriets tilstand. Integrer vibrasjonsdata med:

• Oljeanalyse: Slitasjepartikler, viskositetsnedbrytning, forurensning
• Termografi: Lagertemperaturer, varme punkter i motorviklingen, oppvarming forårsaket av feiljustering
• Ultralyd: Tidlig deteksjon av lagersmøringsfeil, elektrisk lysbuedannelse
• Motorstrømsignaturanalyse (MCSA): Rotorstangdefekter, eksentrisitet, lastvariasjoner
• Prosessparametere: Strømningshastighet, trykk, strømforbruk – korreler vibrasjonstopper med prosessforstyrrelser

Balanset-1A sørger for vibrasjonssøyle av denne strategien. Bruk arkiverings- og trendfunksjonene til å bygge en historisk database. Kryssreferer vibrasjonshendelser med vedlikeholdslogger, datoer for oljeprøver og driftslogger.

17. Regulatoriske og kontraktsmessige hensyn

Aksepttesting (nye maskiner)

Viktig: sonegrenser er vanligvis veiledende for tilstandsvurdering, mens akseptkriterier for en ny maskin er definert av kontrakt/spesifikasjon og avtalt mellom leverandør og kunde.

Balanset-1A rolle: Under fabrikkakseptansetester (FAT) eller akseptansetester på stedet (SAT) verifiserer Balanset-1A leverandørdeklarerte vibrasjonsnivåer. Generer dokumenterte rapporter som viser samsvar med kontraktsmessige grenser.

Forsikring og ansvar

I noen jurisdiksjoner er det tillatt å bruke maskiner i Sone D kan ugyldiggjøre forsikringsdekningen hvis det oppstår katastrofale feil. Dokumenterte ISO 20816-3-vurderinger viser aktsomhet i maskinpleie.

18. Fremtidig utvikling: Utvidelse av ISO 20816-serien

ISO 20816-serien er i stadig utvikling. Kommende deler og revisjoner inkluderer:

• ISO 20816-6: Stempelmaskiner (erstatter ISO 10816-6)
• ISO 20816-7: Rotodynamiske pumper (erstatter ISO 10816-7)
• ISO 20816-8: Stempelkompressorsystemer (nye)
• ISO 20816-21: Vindturbiner (erstatter ISO 10816-21)

Disse standardene vil ta i bruk lignende filosofier for sonegrenser, men med maskinspesifikke justeringer. Balanset-1A, med sin fleksible konfigurasjon og brede frekvens-/amplitudeområde, vil forbli kompatibel etter hvert som disse standardene publiseres.

19. Casestudier

Casestudie 1: Feildiagnose unngått gjennom dobbel måling

Maskin: 5 MW dampturbin, 3000 o/min, lagringslager

Situasjon: Vibrasjon i lagerhuset = 3,0 mm/s (sone B, akseptabelt). Operatørene rapporterte imidlertid uvanlig støy.

Etterforskning: Balanset-1A koblet til eksisterende nærhetsprober. Akselvibrasjon = 180 μm pp. Beregnet B/C-grense (vedlegg B) = 164 μm. Aksel inn Sone C!

Rotårsak: Oljefilmustabilitet (oljevirvel). Husvibrasjonene var lave på grunn av kraftig dempende akselbevegelse i sokkelen. Å kun stole på husmålingene ville ha oversett denne farlige tilstanden.

Handling: Justert lageroljetrykk, redusert klaring ved å legge om plasseringen. Akselvibrasjon redusert til 90 μm (sone A).

Casestudie 2: Balansering redder en kritisk vifte

Maskin: 200 kW vifte med indusert trekk, 980 o/min, fleksibel kobling

Opprinnelig tilstand: Vibrasjon = 7,8 mm/s (Sone D). Anlegget vurderer nødavstengning og lagerskifte ($50 000, 3 dagers driftsstans).

Balanset-1A-diagnose: FFT viser 1× = 7,5 mm/s, 2× = 0,8 mm/s. Fasestabil. Ubalanse, ikke bærer skade.

Feltbalansering: Toplansbalansering utført på stedet på 4 timer. Sluttvibrasjon = 1,6 mm/s (sone A).

Resultat: Unngikk nedstengning, sparte $50 000. Rotårsak: erosjon av bladets forkanter fra slipende støv. Korrigert ved balansering; planlagt bladrenovering ved neste planlagte driftsstans.

20. Konklusjon og beste praksis

Overgangen til ISO 20816-3:2022 representerer en modning innen vibrasjonsanalyse, noe som krever en fysikkbasert tilnærming til maskiners helse med et dobbelt perspektiv. Viktige konklusjoner:

Den Balanset-1A-systemet demonstrerer sterk samsvar med ISO 20816-3-kravene. De tekniske spesifikasjonene – frekvensområde, nøyaktighet, sensorfleksibilitet og programvarearbeidsflyt – gjør det mulig for vedlikeholdsteam ikke bare å diagnostisere manglende samsvar, men også aktivt korrigere det gjennom presisjonsbalansering. Ved å kombinere diagnostisk spektrumanalyse med korrigerende balanseringskapasitet, gir Balanset-1A pålitelighetsingeniører mulighet til å vedlikeholde industrielle eiendeler innenfor sone A/B, noe som sikrer lang levetid, sikkerhet og uavbrutt produksjon.

Referansestandarder og bibliografi

Normative referanser (avsnitt 2 i ISO 20816-3)

Relaterte standarder i ISO 20816-serien

Komplementære standarder

Historisk kontekst (erstattede standarder)

ISO 20816-3:2022 erstatter følgende standarder:

• ISO 10816-3:2009 — Evaluering av maskinvibrasjoner ved målinger på ikke-roterende deler — Del 3: Industrimaskiner med nominell effekt over 15 kW og nominelle hastigheter mellom 120 o/min og 15 000 o/min
• ISO 7919-3:2009 – Mekanisk vibrasjon – Evaluering av maskinvibrasjon ved målinger på roterende aksler – Del 3: Tilkoblede industrimaskiner

Integreringen av husvibrasjon (10816) og akselvibrasjon (7919) i en enhetlig standard eliminerer tidligere tvetydigheter og gir et helhetlig evalueringsrammeverk.

Vedlegg DA (informativt) – Samsvar mellom refererte internasjonale standarder og nasjonale og mellomstatlige standarder

Ved anvendelse av denne standarden anbefales det å bruke tilsvarende nasjonale og mellomstatlige standarder i stedet for refererte internasjonale standarder. Tabellen nedenfor viser forholdet mellom ISO-standarder som det refereres til i avsnitt 2 og deres nasjonale ekvivalenter.

Merk: I denne tabellen brukes følgende konvensjonelle betegnelse på korrespondansegrad:

• IDT — Identiske standarder

Nasjonale standarder kan ha forskjellige publiseringsdatoer, men opprettholder teknisk ekvivalens med de refererte ISO-standardene. Se alltid de nyeste utgavene av nasjonale standarder for de mest aktuelle kravene.

Bibliografi

Følgende dokumenter er referert til i ISO 20816-3 til informasjonsformål:

Historisk merknad: Referanse [16] (Rathbone, 1939) representerer det banebrytende arbeidet som la grunnlaget for å bruke hastighet som det primære vibrasjonskriteriet.