Gratis ingenieurstool #023
Trillingslimieten — Hydroturbines & pompinstallaties
Evalueer de trillingsintensiteit van hydraulische turbines, pompturbines en pompen volgens ISO 20816-5. Ondersteunt metingen van de lagerhuistrillingssnelheid en asverplaatsing.
Resultaten
| Zone | Grens | Beschrijving |
|---|
ISO 20816-5 Toepassingsgebied
ISO 20816-5 specificeert criteria voor trillingsevaluatie van hydraulische machines, waaronder Kaplan-, Francis- en Pelton-turbines, pompturbines en pompen die worden gebruikt in waterkrachtcentrales. De norm omvat zowel verticale als horizontale machineconfiguraties.
Trillingen van het lagerhuis — Verticale machines
Bredeband trillingsnelheid gemeten op het lagerhuis in mm/s RMS, typisch 10–1000 Hz bereik. Van toepassing op verticale Kaplan, Francis, pompturbine en pompeenheid. De zonegrenswaarden op deze pagina zijn vereenvoudigde richtlijnen uit de ISO 10816/20816 serie; de machinegroep- en toerentalspecifieke tabellen van ISO 20816-5 verschillen in detail en moeten worden geraadpleegd voor contractuele of acceptatiebeoordelingen.
| Zonegrens | Snelheid (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Trillingen van het lagerhuis — Horizontale Pelton
Horizontale Pelton-turbines hebben lagere toelaatbare limieten vanwege de lagerconstructie en de impulsbelastingseigenschappen.
| Zonegrens | Snelheid (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.3 |
| B/C | 4.5 |
| C/D | 7.1 |
Asverplaatsing — Verticale machines
De relatieve verplaatsing van de as wordt gemeten met nabijheidssensoren en uitgedrukt als piek-tot-piekverplaatsing in μm.
| Zonegrens | Verplaatsing (μm pp) |
|---|---|
| A/B | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
ℹ️ Opmerking: Verticale hydro-machines hebben unieke trillingseigenschappen als gevolg van de zwaartekracht die langs de asas werkt. De toestand van de druklagers en hydraulische krachten (drukgolf in de zuigbuis, cavitatie) hebben een aanzienlijke invloed op het trillingsgedrag.
⚠️ Belangrijk: Zowel trillingen in het lagerhuis als in de as moeten worden gecontroleerd. De slechtste van beide metingen is bepalend voor de algehele beoordeling. Bedrijfsomstandigheden (belasting, valhoogte, waterpeil benedenstrooms) hebben een sterke invloed op de trillingsniveaus in hydromachines.
ISO 20816-5 is van toepassing op hydraulische machines, waaronder:
- Verticale Kaplan-turbines
- Verticale Francis-turbines
- Verticale pompturbines (omkeerbaar)
- Horizontale Pelton-turbines
- Verticale pompen
Deze machines draaien in waterkrachtcentrales met typische toerentallen van 60 tot 1000 RPM.
Hydraulische machines draaien bij aanzienlijk lagere toerentallen (60–500 RPM tegenover 1500–3600 RPM voor stoomturbines) en ondervinden specifieke hydraulische excitatiekrachten:
- Wervelingen en drukpulsaties in de zuigbuis (draft tube surge)
- Door cavitatie opgewekte trillingen
- Passeringsfrequenties van leischoepen en waaierschoepen
- Von Kármán-wervelafscheiding
Bij verticale machines spelen daarnaast trillingen van het taatslager (axiaal lager) en axiale hydraulische krachten een extra rol.
De asverplaatsing wordt gemeten met contactloze wervelstroomsensoren (proximity probes) die nabij de geleidelagers zijn gemonteerd en de piek-tot-piek verplaatsing meten in micrometers (μm p-p). Dit is essentieel voor verticale machines, waar bewaking van de asbaan (orbit) inzicht geeft in:
- Onbalans en uitlijnfouten
- Hydraulische instabiliteiten
- Slijtage van geleidelagers
- Aanlopen van afdichtingen
Horizontale Pelton-turbines hebben lagere trillingsgrenzen dan verticale machines omdat:
- Horizontale lageropstellingen gevoeliger zijn voor dynamische krachten
- Impulsbelasting door de waterstraal op de Pelton-schoepen een uitgesproken trillingskarakteristiek veroorzaakt
- Zwaartekrachtbelastingen op horizontale lagers zorgen voor een ander dynamisch gedrag
De grens tussen Zone A/B bedraagt 2,3 mm/s tegenover 2,8 mm/s voor verticale machines.
Bij Zone C op een waterkrachtturbine:
- Onderzoek de oorzaken: waaiercavitatie, drukpulsaties in de zuigbuis, slijtage van geleidelagers, asuitlijnfouten, hydraulische resonantie
- Verhoog de bewakingsfrequentie naar continu, indien dit nog niet het geval is
- Overweeg belastingsbeperkingen om hydraulische excitatie te verminderen
- Plan corrigerende maatregelen in tijdens de eerstvolgende geplande revisie
- Volg de trend nauwgezet — overweeg bij het naderen van Zone D om de machine stil te zetten
De procedures die op deze pagina worden beschreven, zijn ontwikkeld en in het veld getest door het Vibromera-team met behulp van de Balanset-1A, een draagbaar tweekanaals balanceerapparaat en trillingsanalysator voor het balanceren van rotoren ter plaatse.
Professionele trillingsanalysatoren en veldbalanceersystemen voor machines in waterkrachtcentrales. ISO 20816-conforme evaluatie op locatie. Gebruikt in meer dan 50 landen.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko is trillingsanalyse-ingenieur en oprichter en CEO van Vibromera. Al meer dan 15 jaar balanceert hij draaiende machines in het veld in plaats van op een proefbank: mulchmachines, industriële ventilatoren, brekers, centrifuges, assen en spindels. Uit dat werk zijn de Balanset-instrumenten voortgekomen — ze zijn ontworpen als gereedschap dat een specialist mee kan nemen naar de machine en ter plaatse alleen kan gebruiken, niet als laboratoriumapparatuur. Vibromera is opgericht in 2017 en is sinds 2023 gevestigd in Porto, Portugal. Ontwikkeling, assemblage en ondersteuning van de Balanset-lijn vinden hier plaats. Het vlaggenschip is de Balanset-1A, een draagbare analyser voor balanceren in één en twee vlakken en voor trillingsdiagnostiek. Nikolai is persoonlijk betrokken bij de klantenondersteuning, bij het oplossen van moeilijke balanceerklussen en bij de ontwikkeling van de software. Hij werkt met klanten wereldwijd, in elke taal.
