Omfattende analyse av ISO 20816-3: Måling, evaluering og instrumentell implementering via Balanset-1A-systemet

Sammendrag

Industrilandskapet har vært vitne til et betydelig paradigmeskifte i standardiseringen av maskinhelseovervåking. Innføringen av ISO 20816-3:2022 representerer en konsolidering og modernisering av tidligere metodikker, spesielt ved å slå sammen evalueringen av husvibrasjon (tidligere ISO 10816-3) og roterende akselvibrasjon (tidligere ISO 7919-3) til et enkelt, sammenhengende rammeverk. Denne rapporten gir en uttømmende analyse av ISO 20816-3, med en grundig gjennomgang av kapitlene, normative vedlegg og fysiske prinsipper. Videre integrerer den en detaljert teknisk evaluering av den bærbare vibrasjonsanalysatoren og balanseringsenheten Balanset-1A, og viser hvordan dette spesifikke instrumentet letter overholdelse av standardens strenge krav. Gjennom en syntese av signalbehandlingsteori, maskintekniske prinsipper og praktiske driftsprosedyrer fungerer dette dokumentet som en definitiv veiledning for pålitelighetsingeniører som ønsker å tilpasse sine tilstandsovervåkingsstrategier til globale beste praksis ved hjelp av tilgjengelige, høypresisjonsinstrumenter.

Del I: Det teoretiske rammeverket for ISO 20816-3

1.1 Utviklingen av vibrasjonsstandarder: Konvergensen mellom ISO 10816 og ISO 7919

Historien om standardisering av vibrasjoner er preget av en gradvis overgang fra fragmenterte, komponent-spesifikke retningslinjer til helhetlig maskinvurdering. Historisk sett var vurderingen av industrielt maskineri todelt. ISO 10816-serien fokuserte på måling av ikke-roterende deler – spesielt lagerhus og sokler – ved hjelp av akselerometre eller hastighetstransdusere. ISO 7919-serien tok derimot for seg vibrasjon i roterende aksler i forhold til lagrene, hovedsakelig ved hjelp av berøringsfrie virvelstrømsprober.

Denne separasjonen førte ofte til diagnostisk tvetydighet. En maskin kunne ha akseptabel vibrasjon i huset (sone A i henhold til ISO 10816) samtidig som den hadde farlig akselavvik eller ustabilitet (sone C/D i henhold til ISO 7919), spesielt i scenarier med tunge hus eller væskefilm-lager hvor overføringsveien for vibrasjonsenergi er dempet. ISO 20816-3 løser denne dikotomien ved å erstatte både ISO 10816-3:2009 og ISO 7919-3:2009.1 Ved å integrere disse perspektivene anerkjenner den nye standarden at vibrasjonsenergien som genereres av rotordynamiske krefter, manifesterer seg forskjellig i maskinstrukturen avhengig av stivhet, masse og dempningsforhold. Følgelig krever en kompatibel evaluering nå et dobbelt perspektiv: å vurdere både den absolutte vibrasjonen i strukturen og, hvor det er aktuelt, den relative bevegelsen til akselen.

Balanset-1A-systemet kommer inn i dette landskapet som et verktøy designet for å bygge bro mellom disse måleområdene. Arkitekturen, som støtter både piezoelektriske akselerometre for husmålinger og direkte spenningsinnganger for lineære forskyvningssensorer, gjenspeiler den doble filosofien i ISO 20816-serien.3 Denne konvergensen forenkler teknikerens verktøysett, slik at ett enkelt instrument kan utføre de omfattende vurderingene som nå er påkrevd av den enhetlige standarden.

1.2 Omfang og anvendelighet: Definering av industrielt maskineri

Kapittel 1 i ISO 20816-3 definerer nøye grensene for standardens anvendelse. Standarden er ikke en universalløsning, men er spesielt tilpasset industrielle maskiner med en effekt på over 15 kW og driftshastigheter mellom 120 o/min og 30 000 o/min.1 Dette brede driftsområdet dekker de aller fleste kritiske anlegg i produksjons-, kraftproduksjons- og petrokjemisk sektor.

Utstyret som er spesifikt omfattet, inkluderer:

• Damp turbiner og generatorer: Enheter med effekt på 40 MW eller mindre er omfattet her. Større enheter (over 40 MW) faller vanligvis inn under ISO 20816-2, med mindre de opererer med andre hastigheter enn de synkrone nettfrekvensene (1500, 1800, 3000 eller 3600 o/min).6
• Rotasjonskompressorer: Inkluderer både sentrifugale og aksiale konstruksjoner som brukes i prosessindustrien.
• Industrielle gassturbiner: Spesielt de med en effekt på 3 MW eller mindre. Større gassturbiner er skilt ut i egne deler av standarden på grunn av deres unike termiske og dynamiske egenskaper.1
• Pumper: Sentrifugalpumper drevet av elektriske motorer er en sentral del av denne gruppen.
• Elektriske motorer: Motorer av alle typer er inkludert, forutsatt at de er koblet fleksibelt. Stivt koblede motorer vurderes ofte som en del av det drevne maskinsystemet eller under spesifikke underklausuler.
• Vifter og blåser: Avgjørende for HVAC og industriell prosessluftbehandling.6

Unntak: Det er like viktig å forstå hva som er unntatt. Maskiner med gjensidige masser (som stempelkompressorer) genererer vibrasjonsprofiler dominert av støt og varierende dreiemoment, noe som krever den spesialiserte analysen som finnes i ISO 20816-8. På samme måte er vindturbiner, som opererer under svært varierende aerodynamiske belastninger, dekket av ISO 10816-21.7 Balanset-1As spesifikke designfunksjoner, som måleområdet for rotasjonshastighet på 150 til 60 000 o/min 8, samsvarer perfekt med standardens omfang på 120–30 000 o/min, noe som sikrer at instrumentet er i stand til å overvåke hele spekteret av aktuelle maskiner.

1.3 Maskinklassifiseringssystemer: Fysikken bak støttestivhet

En viktig innovasjon som er beholdt fra tidligere standarder, er klassifiseringen av maskiner basert på støttestivhet. ISO 20816-3 deler maskiner inn i grupper ikke bare etter størrelse, men også etter dynamisk oppførsel.

1.3.1 Gruppering etter makt og størrelse

Standarden deler maskiner inn i to hovedgrupper for å kunne anvende passende alvorlighetsgrenser:

• Gruppe 1: Store maskiner med en nominell effekt på over 300 kW, eller elektriske maskiner med en akselhøyde på over 315 mm. Disse maskinene har vanligvis massive rotorer og genererer betydelige dynamiske krefter.9
• Gruppe 2: Mellomstore maskiner med en nominell effekt mellom 15 kW og 300 kW, eller elektriske maskiner med akselhøyder mellom 160 mm og 315 mm.10

1.3.2 Fleksibilitet i støtten: Stiv vs. fleksibel

Skillet mellom “stive” og “fleksible” støtter er et spørsmål om fysikk, ikke bare konstruksjonsmateriale. En støtte anses som stiv i en bestemt måleretning hvis den første naturlige frekvensen (resonans) til det kombinerte maskin-støttesystemet er betydelig høyere enn hovedeksitasjonsfrekvensen (vanligvis rotasjonshastigheten). Spesifikt bør den naturlige frekvensen være minst 25% høyere enn driftshastigheten. I kontrast til dette har fleksible støtter naturlige frekvenser som kan være nær eller under driftshastigheten, noe som fører til resonansforsterkning eller isolasjonseffekter.10

Denne forskjellen er avgjørende fordi fleksible støtter naturlig tillater høyere vibrasjonsamplituder for samme mengde intern eksiterende kraft (ubalanse). Derfor er de tillatte vibrasjonsgrensene for fleksible støtter generelt høyere enn for stive støtter. Balanset-1A letter bestemmelsen av støtteegenskaper gjennom sine fasemålefunksjoner. Ved å utføre en oppkjøring- eller utkjøringstest (ved hjelp av “RunDown”-diagramfunksjonen nevnt i programvarespesifikasjonene 11), kan en analytiker identifisere resonansspisser. Hvis en topp oppstår innenfor driftsområdet, er støtten dynamisk fleksibel; hvis responsen er flat og lineær opp til driftshastigheten, er den stiv. Denne diagnostiske funksjonen gjør det mulig for brukeren å velge riktig evalueringstabell i ISO 20816-3, og dermed unngå falske alarmer eller oversette feil.

Del II: Målemetodikk og fysikk

Kapittel 4 i ISO 20816-3 fastsetter strenge prosedyrekrav for datainnsamling. Gyldigheten av enhver evaluering avhenger helt og holdent av målingens nøyaktighet.

2.1 Instrumentering Fysikk: Valg av transduser og respons

Standarden krever bruk av instrumenter som kan måle bredbånds-rms-vibrasjonshastighet (root-mean-square). Frekvensresponsen må være flat over et område på minst 10 Hz til 1000 Hz for generelle maskiner.12 For maskiner med lavere hastighet (som opererer under 600 o/min) må den nedre grensen for frekvensresponsen strekke seg ned til 2 Hz for å fange opp de grunnleggende rotasjonskomponentene.

Balanset-1A Teknisk samsvar:
Balanset-1A vibrasjonsanalysator er konstruert med disse spesifikke kravene i tankene. Spesifikasjonene angir et vibrasjonsfrekvensområde på 5 Hz til 550 Hz for standarddrift, med muligheter for å utvide målefunksjonene.8 Den nedre grensen på 5 Hz er avgjørende; den sikrer samsvar for maskiner som kjører så lavt som 300 o/min, og dekker de aller fleste industrielle applikasjoner. Den øvre grensen på 550 Hz dekker de kritiske harmoniske frekvensene (1x, 2x, 3x osv.) og bladpassfrekvensene for de fleste standardpumper og vifter. Videre er enhetens nøyaktighet vurdert til 5% av full skala, noe som tilfredsstiller de metrologiske kravene i ISO 2954 (Krav til instrumenter for måling av vibrasjonsintensitet).8

Standarden skiller mellom to primære målingstyper, som begge støttes av Balanset-1A-økosystemet:

• Seismiske transdusere (akselerometre): Disse måler absolutt vibrasjon i huset. De er følsomme for kraftoverføring gjennom lagerpedestalen. Balanset-1A-settet inneholder to enkeltaksede akselerometre (vanligvis ADXL-seriebasert teknologi eller piezoelektrisk) med magnetiske fester.14
• Berøringsfrie transdusere (nærhetssonder): Disse måler relativ akselforskyvning. De er avgjørende for maskiner med væskefilm-lager hvor akselen beveger seg innenfor klaringen.

2.2 Dyptdykk: Relativ akselvibrasjon og sensorintegrasjon

Mens ISO 20816-3 fokuserer sterkt på vibrasjoner i huset, omhandler vedlegg B eksplisitt relative vibrasjoner i akselen. Dette krever bruk av virvelstrømsonder (nærhetssonder). Disse sensorene fungerer ved å generere et radiofrekvensfelt (RF) som induserer virvelstrømmer i den ledende akseloverflaten. Impedansen til sondespolen endres med avstanden mellom spaltene, og produserer en spenningsutgang som er proporsjonal med forskyvningen.15

Integrering av virvelstrømsprober med Balanset-1A:
En unik egenskap ved Balanset-1A er dens tilpasningsevne til disse sensorene. Enheten leveres primært med akselerometre, men inngangene kan konfigureres for “Linear”-modus for å akseptere spenningssignaler fra tredjeparts nærhetssensordrivere (proximitors).3

• Spenning Inngang: De fleste industrielle nærhetssonder gir ut en negativ likestrømspenning (f.eks. -24 V forsyning, 200 mV/mil skala). Balanset-1A lar brukerne legge inn tilpassede følsomhetskoeffisienter (f.eks. mV/µm) i vinduet “Innstillinger” (F4-tasten).3
• Fjerning av DC-forskyvning: Nærhetssonder har en stor likestrømsspenning (forspenning) med et lite vekselstrømsvibrasjonssignal på toppen. Balanset-1A-programvaren har en “Remove DC”-funksjon som filtrerer bort spenningen og isolerer det dynamiske vibrasjonssignalet for analyse i henhold til ISO 20816-3-grensene.3
• Linearitet og kalibrering: Programvaren lar brukeren definere kalibreringsfaktorer (f.eks. Kprl1 = 0,94 mV/µm) som sikrer at avlesningen på laptopskjermen samsvarer nøyaktig med den fysiske forskyvningen av akselen.3 Denne funksjonen er uunnværlig når man bruker kriteriene i vedlegg B, som er angitt i mikrometer forskyvning i stedet for millimeter per sekund hastighet.

2.3 Fysikken ved montering: Sikre datakvalitet

ISO 20816-3 understreker at metoden for montering av sensoren ikke må forringe målenøyaktigheten. Resonansfrekvensen til den monterte sensoren må være betydelig høyere enn frekvensområdet som er av interesse.

• Studmontering: Gullstandarden, med den høyeste frekvensresponsen (opptil 10 kHz+).
• Magnetisk montering: Et praktisk kompromiss for bærbar datainnsamling.

Balanset-1A bruker et magnetisk monteringssystem med en holdekraft på 60 kgf (kilogramkraft).17 Denne høye klemmekraften er avgjørende. En svak magnet gir en “sprettende” effekt eller et mekanisk lavpasfilter, som demper høyfrekvente signaler kraftig. Med 60 kgf er kontaktstivheten tilstrekkelig til å presse den monterte resonansen godt over 1000 Hz-området som er av interesse for ISO 20816-3, slik at dataene som samles inn er en sann gjengivelse av maskinens oppførsel og ikke en artefakt av festemetoden.12

2.4 Signalbehandling: RMS vs. Peak

Standarden spesifiserer bruk av RMS-hastighet (Root Mean Square) for ikke-roterende deler. RMS-verdien er et mål på den totale energien i vibrasjonssignalet og er direkte relatert til utmattingsbelastningen på maskinens komponenter.

Ligning for RMS:

V_rms = √((1/T) ∫₀^T v²(t) dt)

For akselvibrasjon (vedlegg B) bruker standarden topp-til-topp-forskyvning (S_pp), som representerer den totale fysiske bevegelsen av akselen innenfor lagerklaringen.

S_pp = S_maks − S_min

Balanset-1A-behandling:
Balanset-1A utfører disse matematiske transformasjonene internt. ADC (analog-til-digital-omformer) sampler råsignalet, og programvaren beregner RMS-hastigheten for husmålinger og topp-til-topp-forskyvning for akselmålinger. Avgjørende er at den beregner bredbåndsverdien (samlet), som summerer energien over hele frekvensspekteret (f.eks. 10–1000 Hz). Denne “samlede” verdien er det primære tallet som brukes til å kategorisere maskinen i sonene A, B, C eller D. I tillegg har enheten FFT-funksjonalitet (Fast Fourier Transform), som gjør det mulig for analytikeren å se de enkelte frekvenskomponentene (1x, 2x, harmoniske) som utgjør den samlede RMS-verdien, noe som hjelper i diagnosen av vibrasjonskilden.8

2.5 Bakgrunnsvibrasjon: Utfordringen med signal-støy-forholdet

Et viktig, men ofte oversett aspekt ved ISO 20816-3 er håndteringen av bakgrunnsvibrasjon – vibrasjon som overføres til maskinen fra eksterne kilder (f.eks. tilstøtende maskiner, gulvvibrasjon) når maskinen er stoppet.

Regelen: Hvis bakgrunnsvibrasjonen overstiger 25% av vibrasjonen målt når maskinen er i drift, eller 25% av grensen mellom sone B og C, er det nødvendig med alvorlige korreksjoner, ellers kan målingen anses som ugyldig.18 Tidligere versjoner av standarder siterte ofte en “en tredjedels”-regel, men ISO 20816-3 strammer inn denne logikken.

Prosedyremessig implementering med Balanset-1A:

1. Teknikeren plasserer Balanset-1A-sensorene på maskinen mens den er stoppet.
2. Ved hjelp av “Vibrometer”-modus (F5-tasten) registreres bakgrunnens RMS-nivå.13
3. Maskinen startes og bringes til belastning. Den operative RMS registreres.
4. Det gjøres en sammenligning. Hvis driftsnivået er 4,0 mm/s og bakgrunnen var 1,5 mm/s (37,5%), er bakgrunnen for høy. Balanset-1As evne til å utføre spektral subtraksjon (vise spektrumet til bakgrunnen vs. den kjørende maskinen) hjelper med å identifisere om bakgrunnen har en spesifikk frekvens (f.eks. 50 Hz fra en nærliggende kompressor) som kan ignoreres eller filtreres bort mentalt av analytikeren.

Del III: Evalueringskriterier – kjernen i standarden

Kapittel 6 utgjør kjernen i ISO 20816-3 og gir beslutningslogikken for maskinens akseptabilitet.

3.1 Kriterium I: Vibrasjonsstyrke og sonering

Standarden vurderer vibrasjonens alvorlighetsgrad basert på den maksimale styrken som observeres ved lagerhusene. For å lette beslutningstaking definerer den fire vurderingssoner:

• Sone A: Vibrasjon i nyoppstartede maskiner. Dette er “gullstandarden”. En maskin i denne sonen er i perfekt mekanisk stand.
• Sone B: Maskiner som anses som akseptable for ubegrenset langvarig drift. Dette er det typiske “grønne” driftsområdet.
• Sone C: Maskiner som anses som utilfredsstillende for langvarig kontinuerlig drift. Generelt kan maskinen brukes i en begrenset periode inntil det oppstår en passende mulighet for utbedring (vedlikehold). Dette er “gul” eller “alarm”-tilstand.
• Sone D: Vibrasjonsverdiene i denne sonen anses normalt å være så alvorlige at de kan forårsake skade på maskinen. Dette er “rød” eller “utløsning”-tilstanden.5

Tabell 1: Forenklede ISO 20816-3 sonegrenser (hastighet RMS, mm/s) for gruppe 1 og 2

Maskingruppe	Fundamentstype	Sone A/B-grensen	Sone B/C-grensen	Sone C/D-grensen
Gruppe 1 (>300 kW)	Stiv	2.3	4.5	7.1
	Fleksibel	3.5	7.1	11.0
Gruppe 2 (15–300 kW)	Stiv	1.4	2.8	4.5
	Fleksibel	2.3	4.5	7.1

Merk: Disse verdiene er hentet fra vedlegg A i standarden og representerer generelle retningslinjer. Spesifikke maskintyper kan ha andre grenser.

Balanset-1A Implementering:
Balanset-1A-programvaren viser ikke bare et tall, den hjelper også brukeren i konteksten. Mens brukeren må velge klasse, gjør programvarens “Reports”-funksjon det mulig å dokumentere disse verdiene i forhold til standarden. Når en tekniker måler en vibrasjon på 5,0 mm/s på en 50 kW pumpe (gruppe 2) på et stivt fundament, overskrider Balanset-1A-målingen klart grensen for sone C/D (4,5 mm/s), noe som indikerer et umiddelbart behov for nedstengning og reparasjon.

3.2 Kriterium II: Endring i vibrasjonsstyrke

Kanskje den viktigste forbedringen i 20816-serien er den formelle vektleggingen av endringen i vibrasjon, uavhengig av absolutte grenser.

25%-regelen: ISO 20816-3 fastslår at en endring i vibrasjonsstyrken på mer enn 25% av grensen mellom sone B og C (eller 25% av den forrige stabiliserte verdien) bør betraktes som betydelig, selv om den absolutte verdien forblir innenfor sone A eller B.20

Implikasjoner:
Tenk deg en vifte som går jevnt med 2,0 mm/s (sone B). Hvis vibrasjonen plutselig øker til 2,8 mm/s, er den teknisk sett fortsatt i sone B (for noen klasser) eller akkurat på vei inn i sone C. Dette er imidlertid en økning på 40%. En slik plutselig endring indikerer ofte en spesifikk feilmodus: en sprukket rotorkomponent, en forskjøvet balanservekt eller termisk gnissing. Å ignorere dette fordi “det fortsatt er i grønt område” er en oppskrift på katastrofal feil.

Balanset-1A Trendanalyse:
Balanset-1A støtter dette kriteriet gjennom funksjonene “Session Recovery” og arkivering.21 Ved å lagre målesesjoner kan en pålitelighetsingeniør legge nåværende data over historiske referanseverdier. Hvis grafen “Overall Vibration” viser en trinnvis endring, bruker ingeniøren kriterium II. Funksjonen “Restore Last Session” (Gjenopprett siste økt) er spesielt nyttig her, da den lar brukeren hente frem den nøyaktige maskinstatusen fra forrige måned for å verifisere om 25%-terskelen er overskredet.

3.3 Driftsgrenser: Innstilling av ALARMER og UTKOPLINGER

Standarden gir veiledning for innstilling av automatiske beskyttelsessystemer:

• ALARM: For å gi en advarsel om at en definert vibrasjonsverdi er nådd eller at det har skjedd en betydelig endring. Den anbefalte innstillingen er vanligvis grunnverdien + 25% for grensen mellom sone B og C.
• REISE: For å iverksette umiddelbare tiltak (nedstengning). Dette settes vanligvis ved grensen mellom sone C og D eller litt over, avhengig av maskinens mekaniske integritet.19

Selv om Balanset-1A er et bærbart apparat og ikke et permanent beskyttelsessystem (som et Bently Nevada-rack), brukes det til å verifisere og kalibrere disse utløsningsnivåene. Teknikere bruker Balanset-1A til å måle vibrasjoner under en kontrollert oppkjøring eller indusert ubalansetest for å sikre at det permanente overvåkingssystemet utløses ved de riktige fysiske vibrasjonsnivåene som er fastsatt i ISO 20816-3.

Del IV: Balanset-1A-systemet – teknisk dybdeanalyse

For å forstå hvordan Balanset-1A fungerer som et verktøy for samsvar, må man analysere den tekniske arkitekturen.

4.1 Maskinvarearkitektur

Balanset-1A består av en sentralisert USB-grensesnittmodul som behandler analoge signaler fra sensorer før den sender digitaliserte data til en verts-bærbar PC.

• ADC-modul: Hjertet i systemet er en analog-til-digital-omformer med høy oppløsning. Denne modulen bestemmer målingens nøyaktighet. Balanset-1A behandler signaler for å gi en nøyaktighet på ±5%, noe som er tilstrekkelig for feltdiagnostikk.8
• Fase referanse (turteller): Overholdelse av ISO 20816-3 krever ofte faseanalyse for å skille mellom ubalans og feiljustering. Balanset-1A bruker en lasertakometer med en rekkevidde på opptil 1,5 meter og 60 000 RPM-kapasitet.17 Denne optiske sensoren utløser fasevinkelberegningen, med en nøyaktighet på ±1 grad.
• Kraft og bærbarhet: Enheten drives via USB (5 V) og er iboende sikker mot jordsløyfer som ofte plager strømdrevne analysatorer. Hele settet veier omtrent 4 kg, noe som gjør det til et ekte “feltinstrument” som er egnet for å klatre opp på broer for å nå vifter.8

4.2 Programvarefunksjoner: Mer enn bare enkel måling

Programvaren som følger med Balanset-1A omdanner rådataene til brukbar informasjon i samsvar med ISO-standarder.

• FFT-spektrumanalyse: Standarden nevner “spesifikke frekvenskomponenter”. Balanset-1A viser Fast Fourier Transform, som bryter ned den komplekse bølgeformen til sine bestanddeler, sinusbølger. Dette gjør det mulig for brukeren å se om den høye RMS-verdien skyldes 1x (ubalanse), 100x (girmesh) eller ikke-synkrone topper (lagerfeil).21
• Polære grafer: For balansering og vektoranalyse plotter programvaren vibrasjonsvektorer på et polart diagram. Denne visualiseringen er avgjørende når man bruker påvirkningskoeffisientmetoder for balansering.
• ISO 1940 toleransekalkulator: Mens ISO 20816-3 omhandler vibrasjonsgrenser, omhandler ISO 1940 balansekvalitet (G-grader). Balanset-1A-programvaren har en innebygd kalkulator hvor brukeren legger inn rotormassen og hastigheten, og systemet beregner den tillatte restubalanse i gram-millimeter. Dette bygger bro mellom “vibrasjonen er for høy” (ISO 20816) og “her er hvor mye vekt som må fjernes” (ISO 1940).11

4.3 Sensorkompatibilitet og inngangskonfigurasjon

Som nevnt i utdraget fra forskningen, er evnen til å kommunisere med ulike sensortyper avgjørende.

• Akselerometre: Standard sensorene. Systemet integrerer akselerasjonssignalet (g) til hastighet (mm/s) eller dobbeltintegrerer til forskyvning (µm), avhengig av valgt visning. Denne integrasjonen håndteres digitalt for å minimere støyavvik.
• Virvelstrømsprober: Systemet aksepterer 0-10 V eller lignende analoge innganger. Brukeren må konfigurere transformasjonskoeffisienten i innstillingene. For eksempel kan en standard Bently Nevada-sonde ha en skaleringsfaktor på 200 mV/mil (7,87 V/mm). Brukeren angir denne følsomheten, og Balanset-1A-programvaren skalerer den innkommende spenningen for å vise forskyvningen i mikrometer, slik at det blir mulig å sammenligne direkte med vedlegg B i ISO 20816-3.3.

Del V: Operativ implementering: Fra diagnostikk til dynamisk balansering

Denne delen beskriver en standard operasjonsprosedyre (SOP) for teknikere som bruker Balanset-1A for å sikre samsvar med ISO 20816-3.

5.1 Trinn 1: Baselinemåling og klassifisering

Teknikeren nærmer seg en sentrifugalvifte på 45 kW.

• Klassifikasjon: Effekt > 15 kW, < 300 kW. Det er gruppe 2. Fundamentet er boltet til betong (stivt).
• Begrensningsbestemmelse: I henhold til ISO 20816-3 vedlegg A (gruppe 2, stiv) er grensen mellom sone B og C 2,8 mm/s.
• Mål: Sensorene monteres ved hjelp av magnetiske baser. Balanset-1A “Vibrometer”-modus er aktivert.
• Resultat: Målingen er 6,5 mm/s. Dette er område C/D. Det må iverksettes tiltak.

5.2 Trinn 2: Diagnostisk analyse

Bruk av Balanset-1A FFT-funksjonen:

• Spekteret viser en dominerende topp ved kjørehastigheten (1x RPM).
• Faseanalysen viser en stabil fasevinkel.
• Diagnose: Statisk ubalanse. (Hvis fasen var ustabil eller det var høye harmoniske, ville man mistenke feiljustering eller løshet).

5.3 Trinn 3: Balanseringsprosedyren (på stedet)

Siden diagnosen er ubalanse, bruker teknikeren Balanset-1A-balanseringsmodus. Standarden krever at vibrasjonen reduseres til nivå A eller B.

5.3.1 Tre-løpsmetoden (innflytelseskoeffisienter)

Balanset-1A automatiserer vektormatematikken som kreves for balansering.

• Kjør 0 (innledende): Mål amplitude A₀ og fase φ₀ av den opprinnelige vibrasjonen.
• Løp 1 (prøvevekt): En kjent masse M_rettssak legges til i en vilkårlig vinkel. Systemet måler den nye vibrasjonsvektoren (A₁, φ₁).

Beregning: Programvaren beregner innflytelseskoeffisienten α, som representerer rotorens følsomhet for masseendringer.

α = (V₁ − V₀) / M_rettssak

Korreksjon: Systemet beregner den nødvendige korreksjonsmassen M_korr for å oppheve den opprinnelige vibrasjonen.

M_korr = − V₀ / α

Kjør 2 (verifisering): Prøvevekten fjernes, og den beregnede korreksjonsvekten legges til. Restvibrasjonen måles.

.11

5.4 Trinn 4: Verifisering og rapportering

Etter balansering synker vibrasjonen til 1,2 mm/s.
Kontroller: 1,2 mm/s er < 1,4 mm/s. Maskinen er nå i sone A.

Dokumentasjon: Teknikeren lagrer økten i Balanset-1A. Det genereres en rapport som viser “før”-spekteret (6,5 mm/s) og “etter”-spekteret (1,2 mm/s), med eksplisitt henvisning til ISO 20816-3-grenser. Denne rapporten fungerer som samsvarsbevis.

Del VI: Spesielle hensyn

6.1 Lavhastighetsmaskiner

ISO 20816-3 har spesielle merknader for maskiner som kjører under 600 o/min. Ved lave hastigheter blir hastighetssignalene svake, og forskyvning blir den dominerende indikatoren for belastning. Balanset-1A håndterer dette ved å la brukeren bytte visningsmetrikken til forskyvning (µm) eller ved å sikre at den nedre frekvensgrensen er satt til 5 Hz eller lavere (ideelt sett 2 Hz) for å fange opp den primære energien. “Advarsler” i vedlegg D til standarden advarer mot å stole utelukkende på hastighet ved lave hastigheter 23, en nyanse som Balanset-1A-brukeren må være oppmerksom på ved å sjekke “Linear”-innstillingene eller lavfrekvensfiltrene.

6.2 Forbigående forhold: Oppkjøring og utkjøring

Vibrasjon under oppstart (midlertidig drift) kan overskride grenser for stabil drift på grunn av kritiske hastigheter (resonans). ISO 20816-3 tillater høyere grenser under disse midlertidige fasene.23

Balanset-1A har en eksperimentell “RunDown”-diagramfunksjon.11 Dette gjør det mulig for teknikeren å registrere vibrasjonsamplitude mot RPM under en utkjøring. Disse dataene er avgjørende for:

• Identifisere kritiske hastigheter (resonans).
• Kontrollerer at maskinen passerer gjennom resonans raskt nok til å unngå skader.
• Sikre at den “høye” vibrasjonen faktisk er forbigående og ikke en permanent tilstand.

6.3 Vedlegg A vs. vedlegg B: Den doble evalueringen

En grundig samsvarskontroll krever ofte begge deler.

• Vedlegg A (Bolig): Måler kraftoverføring til strukturen. Bra for ubalanse og løshet.
• Vedlegg B (Skaft): Måler rotordynamikk. Bra for ustabilitet, oljevirvel, tørkefunksjon.

En tekniker som bruker Balanset-1A, kan bruke akselerometre for å oppfylle kravene i vedlegg A, og deretter bytte innganger til eksisterende Bently Nevada-sonder for å verifisere samsvar med vedlegg B på en stor turbin. Balanset-1As evne til å fungere som en “second opinion” eller “feltverifiserer” for permanente rackbaserte monitorer er en viktig applikasjon for å oppfylle begge vedleggene.

Konklusjon

Overgangen til ISO 20816-3 markerer en modning innen vibrasjonsanalyse, som krever en mer nyansert, fysikkbasert tilnærming til maskinvurdering. Den går utover enkle “bestått/ikke bestått”-tall og inn i et område hvor man analyserer støttestivhet, endringsvektorer og målinger i to domener (hus/aksel).

Balanset-1A-systemet viser en høy grad av samsvar med disse moderne kravene. De tekniske spesifikasjonene – frekvensområde, nøyaktighet og sensorfleksibilitet – gjør det til en kapabel maskinvareplattform. Den virkelige verdien ligger imidlertid i programvarens arbeidsflyt, som veileder brukeren gjennom standardens komplekse logikk: fra korrigering av bakgrunnsvibrasjoner og soneklassifisering til den matematiske strengheten i balansering av påvirkningskoeffisienter. Ved å kombinere diagnostikkfunksjonene til en spektrumanalysator med korrigeringsfunksjonene til en dynamisk balanseringsenhet, gir Balanset-1A vedlikeholdsteamene muligheten til ikke bare å identifisere avvik fra ISO 20816-3, men også å aktivt rette opp disse, slik at industriell eiendomsmasse får lengre levetid og høyere pålitelighet.