Complete handleiding voor ISO 20816-3: Uitgebreide technische analyse

Inleiding

Deze norm biedt richtlijnen voor het beoordelen van de trillingstoestand van industriële apparatuur op basis van metingen van:

1. Trillingen op lagers, lagersteunen en lagerhuizen op de locatie waar de apparatuur is geïnstalleerd;
2. Radiale trillingen van assen van machine-sets.

Gebaseerd op operationele ervaring met industriële apparatuur, twee criteria voor de evaluatie van de trillingsconditie zijn vastgesteld:

• Criterium I: Absolute waarde van de bewaakte breedbandtrillingsparameter
• Criterium II: Verandering in deze waarde (ten opzichte van een basislijn)

Evolutie van trillingsnormen: de convergentie van ISO 10816 en ISO 7919

De geschiedenis van de standaardisatie van trillingen laat een geleidelijke verschuiving zien van gefragmenteerde, componentspecifieke richtlijnen naar een holistische machine-evaluatie. Historisch gezien was de beoordeling van machines opgesplitst:

• ISO 10816-serie: Gericht op het meten van niet-roterende onderdelen (lagerhuizen, steunen) met behulp van accelerometers of snelheidssensoren.
• ISO 7919-serie: De trillingen van roterende assen ten opzichte van lagers werden aangepakt, voornamelijk met behulp van contactloze wervelstroomsondes.

Deze scheiding leidde vaak tot diagnostische ambiguïteit. Een machine kan een acceptabele trilling van de behuizing vertonen (zone A volgens ISO 10816), terwijl deze tegelijkertijd te kampen heeft met gevaarlijke slingering of instabiliteit van de as (zone C/D volgens ISO 7919), met name in scenario's met zware behuizingen of vloeistoffilm-lagers waarbij de overdracht van trillingsenergie wordt gedempt.

Paragraaf 1 — Toepassingsgebied

Deze norm stelt algemene eisen vast voor de beoordeling van de trillingstoestand van industriële apparatuur (hierna "machines") met een vermogen van meer dan 15 kW en rotatiesnelheden van 120 tot 30.000 tpm, gebaseerd op trillingsmetingen. niet-roterende onderdelen en op roterende assen onder normale bedrijfsomstandigheden van de machine op de installatielocatie.

De beoordeling wordt uitgevoerd op basis van de gemeten trillingsparameter en op veranderingen Deze parameter is van toepassing op de stabiele werking van de machine. De numerieke waarden van de conditiebeoordelingscriteria weerspiegelen de operationele ervaring met machines van dit type; ze kunnen echter in specifieke gevallen, gerelateerd aan de bijzondere bedrijfsomstandigheden en het ontwerp van een bepaalde machine, niet van toepassing zijn.

Deze norm is van toepassing op:

1. Stoomturbines en generatoren met een vermogen tot 40 MW (zie Noten 1 en 2)
2. Stoomturbines en generatoren met een uitgangsvermogen van meer dan 40 MW en rotatiesnelheden anders dan 1500, 1800, 3000 en 3600 tpm (zie Opmerking 1)
3. Rotatiecompressoren (centrifugaal, axiaal)
4. Industriële gasturbines met een vermogen tot 3 MW (zie Opmerking 2)
5. Turbofanmotoren
6. Elektromotoren van alle soorten met flexibele askoppeling. (Wanneer de motorrotor star is verbonden met machines die onder een andere norm in de ISO 20816-reeks vallen, kan de motortrilling worden beoordeeld volgens die norm of volgens deze norm.)
7. Walserijen en walsstanden
8. Transportbanden
9. Variabele-snelheidskoppelingen
10. Ventilatoren en blowers (zie Opmerking 3)

Deze norm is NIET van toepassing op:

11. Stoomturbines, gasturbines en generatoren met een vermogen van meer dan 40 MW en snelheden van 1500, 1800, 3000 en 3600 omwentelingen per minuut → gebruik ISO 20816-2
12. Gasturbines met een vermogen van meer dan 3 MW → gebruik ISO 20816-4
13. Machine-sets in waterkrachtcentrales en pompcentrales → gebruik ISO 20816-5
14. Heen-en-weergaande machines en machines die star verbonden zijn met heen-en-weergaande machines → gebruik ISO 10816-6
15. Rotodynamische pompen met ingebouwde of starre aandrijfmotoren met waaier op de motoras of star daaraan bevestigd → gebruik ISO 10816-7
16. Zuigercompressorinstallaties → gebruik ISO 20816-8
17. Verdringingscompressoren (bijv. schroefcompressoren)
18. Dompelpompen
19. Windturbines → gebruik ISO 10816-21

Details over het toepassingsgebied

De eisen van deze norm zijn van toepassing op metingen van breedbandtrilling Op assen, lagers, lagerhuizen en lagersteunen tijdens stationair gebruik van de machine binnen het bereik van de nominale rotatiesnelheden. Deze eisen gelden voor metingen zowel op de installatielocatie als tijdens de acceptatietest. De vastgestelde trillingsconditiecriteria zijn van toepassing op zowel continue als periodieke bewakingssystemen.

Deze norm is van toepassing op machines die mogelijk het volgende bevatten: tandwieloverbrengingen en wentellagers; het is echter niet bedoeld voor het evalueren van de trillingstoestand van deze specifieke componenten (zie ISO 20816-9 voor tandwielkasten).

Paragraaf 2 — Normatieve verwijzingen

Deze norm verwijst naar de volgende normen. Voor gedateerde verwijzingen geldt uitsluitend de geciteerde editie. Voor ongedateerde verwijzingen geldt de meest recente editie (inclusief alle wijzigingen):

Deze normen vormen de basis voor de terminologie, meetmethoden en algemene evaluatiefilosofie die worden toegepast in ISO 20816-3.

Paragraaf 3 — Termen en definities

Voor de toepassing van deze norm worden de termen en definities die in ISO 2041 toepassen.

Kernbegrippen (uit ISO 2041)

• Trilling: Variatie in de tijd van de grootte van een grootheid die de beweging of positie van een mechanisch systeem beschrijft.
• RMS (wortelgemiddelde kwadraat): De wortel van het gemiddelde van de kwadraten van de waarden van een grootheid over een bepaald tijdsinterval.
• Breedbandtrilling: Trillingen die energie bevatten, verdeeld over een specifiek frequentiebereik.
• Natuurlijke frequentie: Frequentie van vrije trilling van een systeem
• Bedrijfsvoering in stabiele toestand: Bedrijfsomstandigheden waarbij de relevante parameters (snelheid, belasting, temperatuur) in wezen constant blijven.
• Piek-tot-piekwaarde: Algebraïsch verschil tussen extreme waarden (maximum en minimum)
• Transducer: Een apparaat dat een uitvoerhoeveelheid levert die een bepaalde relatie heeft tot de invoerhoeveelheid.

Sectie 5 — Machineclassificatie

5.1 Algemeen

Volgens de criteria die in deze norm zijn vastgesteld, wordt de trillingstoestand van de machine beoordeeld aan de hand van:

1. Machinetype
2. Nominaal vermogen of ashoogte (zie ook ISO 496)
3. Mate van funderingsstijfheid

5.2 Classificatie op basis van machinetype, nominaal vermogen of ashoogte

Verschillen in machinetypes en lagerontwerpen vereisen dat alle machines worden onderverdeeld in twee groepen gebaseerd op het nominale vermogen of de ashoogte.

De assen van machines in beide groepen kunnen horizontaal, verticaal of onder een hoek worden geplaatst, en de steunen kunnen verschillende stijfheidsgraden hebben.

Groep 1 — Grote machines

• Vermogensclassificatie > 300 kW
• OF elektrische machines met ashoogte H > 315 mm
• Doorgaans uitgerust met glijlagers
• Bedrijfssnelheden van 120 tot 30.000 tpm

Groep 2 — Middelgrote machines

• Vermogensclassificatie 15 – 300 kW
• OF elektrische machines met ashoogte 160 mm < H ≤ 315 mm
• Doorgaans uitgerust met wentellagers
• Bedrijfssnelheden doorgaans > 600 tpm

5.3 Classificatie op basis van funderingsstijfheid

Machinefundamenten worden ingedeeld op basis van hun stijfheid in de aangegeven meetrichting in:

1. Stijve funderingen
2. Flexibele funderingen

De basis voor deze classificatie is de relatie tussen de stijfheid van de machine en de fundering. Als de laagste eigenfrequentie van het "machine-fundament"-systeem in de richting van de trillingsmeting de belangrijkste excitatie frequentie (in de meeste gevallen de rotatiefrequentie van de rotor) overschrijdt met ten minste 25%, dan wordt een dergelijke fundering in die richting beschouwd als onbuigzaam. Alle andere stichtingen worden in overweging genomen. flexibele.

Typische voorbeelden

Machines op vaste funderingen Het gaat doorgaans om grote en middelgrote elektromotoren, meestal met een laag toerental.

Machines op flexibele funderingen Dit omvat doorgaans turbogeneratoren of compressoren met een vermogen van meer dan 10 MW, evenals machines met een verticale asoriëntatie.

Als de kenmerken van het "machine-fundament"-systeem niet door berekening kunnen worden vastgesteld, kan dit worden gedaan. experimenteel (impacttesten, operationele modale analyse of trillingsanalyse bij opstarten).

Bijlage A (Normatief) — Grenzen van de trillingsconditiezone voor niet-roterende onderdelen in gespecificeerde bedrijfsmodi

De ervaring leert. dat voor het beoordelen van de trillingsconditie van verschillende soorten machines met verschillende rotatiesnelheden metingen van snelheid alleen is voldoende. Daarom is de belangrijkste parameter die wordt gecontroleerd de RMS-waarde van de snelheid.

Het gebruik van het constante-snelheidscriterium zonder rekening te houden met de trillingsfrequentie kan echter leiden tot onaanvaardbaar grote verplaatsingswaarden. Dit komt met name voor bij machines met een lage snelheid en een rotorrotatiefrequentie lager dan 600 omwentelingen per minuut, waarbij de snelheidscomponent het breedbandtrillingssignaal domineert (zie bijlage D).

Op dezelfde manier kan het criterium van constante snelheid leiden tot onaanvaardbaar grote versnellingswaarden voor hogesnelheidsmachines met rotorrotatiefrequenties van meer dan 10.000 omwentelingen per minuut, of wanneer de energie van de door de machine geproduceerde trillingen voornamelijk geconcentreerd is in het hoogfrequente bereik. Daarom kunnen criteria voor de trillingsconditie worden geformuleerd in eenheden van verplaatsing, snelheid en versnelling, afhankelijk van het rotorrotatiefrequentiebereik en het machinetype.

Tabellen A.1 en A.2 tonen de zonegrenswaarden voor verschillende machinegroepen die onder deze norm vallen. Momenteel zijn deze grenzen alleen uitgedrukt in eenheden van snelheid en verplaatsing.

De grenzen van de trillingsconditiezone voor trillingen in het frequentiebereik van 10 tot 1000 Hz worden uitgedrukt in RMS-waarden voor snelheid en verplaatsing. Voor machines met een rotorrotatiefrequentie lager dan 600 omwentelingen per minuut is het breedbandtrillingsmeetbereik 2 tot 1000 Hz. In de meeste gevallen volstaat een beoordeling van de trillingsconditie op basis van alleen het snelheidscriterium; als echter verwacht wordt dat het trillingsspectrum significante laagfrequente componenten bevat, wordt de beoordeling uitgevoerd op basis van metingen van zowel snelheid als verplaatsing.

Machines van alle beschouwde groepen kunnen op zowel starre als flexibele steunen worden geplaatst (zie paragraaf 5), waarvoor verschillende zonegrenzen zijn vastgesteld in tabellen A.1 en A.2.

Tabel A.1 — Machines van groep 1 (Groot: >300 kW of H > 315 mm)

Tabel A.2 — Machines van groep 2 (Middelgroot: 15–300 kW of H = 160–315 mm)

Bijlage B (Normatief) — Grenzen van de trillingsconditiezone voor roterende assen in gespecificeerde bedrijfsmodi

B.1 Algemeen

De grenzen van de trillingszone worden vastgesteld op basis van operationele ervaringen uit diverse industrieën, waaruit blijkt dat De aanvaardbare relatieve trilling van de as neemt af naarmate de rotatiefrequentie toeneemt.. Daarnaast moet bij het beoordelen van de trillingsconditie rekening worden gehouden met de mogelijkheid van contact tussen de roterende as en stationaire machineonderdelen. Voor machines met glijlagers geldt dat de minimale aanvaardbare speling in het lager Ook moet er rekening mee worden gehouden (zie bijlage C).

B.2 Trillingen bij nominale rotatiefrequentie tijdens stationaire werking

B.2.1 Algemeen

Criterium I heeft betrekking op:

1. Beperking van asverplaatsingen vanuit de voorwaarde van aanvaardbare dynamische belastingen op lagers
2. Aanvaardbare waarden voor radiale speling in het lager
3. Aanvaardbare trilling overgedragen aan ondersteuners en stichtingen

De maximale asverplaatsing in elk lager wordt vergeleken met de grenzen van vier zones (zie figuur B.1 in de norm), die zijn vastgesteld op basis van operationele ervaring met machines.

B.2.2 Zonegrenzen

Ervaring met het meten van asvibraties voor een breed scala aan machines maakt het mogelijk om de grenzen van de vibratieconditiezones vast te stellen, die worden uitgedrukt door piek-tot-piek verplaatsing S(pp) in micrometers, omgekeerd evenredig met de wortel van de rotatiefrequentie n van de rotor in r/min.

Voor relatieve trillingen van de as, gemeten met nabijheidssondes, worden de zonegrenzen als volgt weergegeven: piek-tot-piek verplaatsing S(pp) in micrometers, wat varieert met de loopsnelheid:

Waar n is de maximale bedrijfssnelheid in r/min, en S(pp) is in μm.

Voorbeeldberekening

Voor een machine die draait met 3000 omwentelingen per minuut:

• √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

Belangrijk: Zonegrenzen mogen niet als acceptatiecriteria worden gebruikt; die dienen in overleg tussen leverancier en klant te worden vastgesteld. Aan de hand van numerieke grenswaarden is het echter wel mogelijk om het gebruik van een machine in duidelijk slechte staat te voorkomen en tegelijkertijd te vermijden dat er buitensporig strenge eisen aan de trillingen ervan worden gesteld.

In sommige gevallen kunnen de ontwerpkenmerken van specifieke machines de toepassing van verschillende zonegrenzen vereisen — hoger of lager (bijvoorbeeld voor zelfuitlijnende kantellagers), en voor machines met elliptische lagers kunnen verschillende zonegrenzen worden toegepast voor verschillende meetrichtingen (naar maximale en minimale speling).

Aanvaardbare trillingen kunnen samenhangen met de lagerdiameter, aangezien lagers met een grotere diameter doorgaans ook grotere spelingen hebben. Dienovereenkomstig kunnen voor verschillende lagers in één asoverbrenging verschillende grenswaarden voor de trillingszone worden vastgesteld. In dergelijke gevallen moet de fabrikant doorgaans de reden voor de gewijzigde grenswaarden toelichten en met name bevestigen dat de toegenomen trillingen die met deze wijzigingen zijn toegestaan, niet leiden tot een verminderde betrouwbaarheid van de machine.

Als metingen niet in de directe nabijheid van het lager worden uitgevoerd, en ook tijdens de werking van de machine in overgangsfasen zoals opstarten en afremmen (inclusief het passeren van kritische snelheden), kan de aanvaardbare trilling hoger zijn.

Bij verticale machines met glijlagers moet bij het bepalen van de grenswaarden voor trillingen rekening worden gehouden met mogelijke asverplaatsingen binnen de spelinglimieten zonder stabiliserende kracht als gevolg van het rotorgewicht.

Sectie 4 — Trillingsmetingen

4.1 Algemene vereisten

Meetmethoden en -instrumenten moeten voldoen aan de algemene eisen van ISO 20816-1, met specifieke aandachtspunten voor industriële machines. De volgende factoren mogen de meetapparatuur niet significant beïnvloeden:

• Temperatuurveranderingen — Sensorgevoeligheidsdrift
• Elektromagnetische velden — Inclusief effecten van asmagnetisatie
• Akoestische velden — Drukgolven in omgevingen met veel lawaai
• Variaties in de voeding — Spanningsschommelingen
• Kabellengte — Sommige ontwerpen van naderingssensoren vereisen een kabellengte die overeenkomt met de gewenste lengte.
• Kabelschade — Intermitterende verbindingen of onderbrekingen in de afscherming.
• Transduceroriëntatie — Uitlijning van de gevoeligheidsas

4.2 Meetpunten en -richtingen

Voor conditiebewaking worden metingen uitgevoerd op niet-roterende onderdelen of op assen, of beide samen. In deze norm verwijst asvibratie, tenzij specifiek anders vermeld, naar de trillingen van de as. verplaatsing ten opzichte van het lager.

Niet-roterende onderdelen — Afmetingen lagerhuis

Trillingsmetingen aan niet-roterende onderdelen karakteriseren de trillingen van het lager, het lagerhuis of een ander structureel element dat dynamische krachten van de asvibratie op de lagerlocatie overbrengt.

Typische meetconfiguratie: Metingen worden uitgevoerd met behulp van twee transducers In twee onderling loodrechte radiale richtingen op lagerkappen of -huizen. Bij horizontale machines is één richting doorgaans verticaal. Als de as verticaal of schuin staat, kies dan richtingen die de maximale trilling opvangen.

Enkelpuntsmeting: Er kan één enkele transducer worden gebruikt als bekend is dat de resultaten representatief zijn voor de algehele trilling. De gekozen richting moet ervoor zorgen dat de meetwaarden bijna maximaal zijn.

Metingen van asvibraties

Asvibratie (zoals gedefinieerd in ISO 20816-1) verwijst naar asverplaatsing. ten opzichte van het lager. De voorkeursmethode maakt gebruik van een paar contactloze nabijheidssondes loodrecht op elkaar geplaatst, waardoor de baan (orbit) van de as in het meetvlak kan worden bepaald.

4.3 Instrumentatie (meetapparatuur)

Voor conditiebewaking moet het meetsysteem meten. breedband RMS-trilling over een frequentiebereik van ten minste 10 Hz tot 1000 Hz. Voor machines met een rotatiesnelheid van maximaal 600 omwentelingen per minuut mag de onderste frequentielimiet niet hoger zijn dan... 2 Hz.

Voor trillingsmetingen van assen: De bovengrens van het frequentiebereik moet de maximale rotatiefrequentie van de as overschrijden met minstens 3,5 keer. Meetapparatuur moet voldoen aan de eisen van ISO 10817-1.

Voor metingen aan niet-roterende onderdelen: De apparatuur moet voldoen aan ISO 2954. Afhankelijk van het vastgestelde criterium kan de gemeten grootheid verplaatsing, snelheid of beide zijn (zie ISO 20816-1).

Als metingen worden uitgevoerd met versnellingsmeters (wat in de praktijk gebruikelijk is), moet het uitgangssignaal zijn geïntegreerd om een snelheidsignaal te verkrijgen. Het verkrijgen van een verplaatsingssignaal vereist dubbele integratie, Maar er moet wel rekening worden gehouden met de mogelijkheid van toegenomen ruisinterferentie. Om ruis te verminderen, kan een hoogdoorlaatfilter of een andere digitale signaalverwerkingsmethode worden toegepast.

Als het trillingssignaal ook voor diagnostische doeleinden bedoeld is, moet het meetbereik frequenties van ten minste ... omvatten. 0,2 keer de onderste aslimiet naar 2,5 keer de maximale trillingsfrequentie (doorgaans niet hoger dan 10.000 Hz). Aanvullende informatie is te vinden in ISO 13373-1, ISO 13373-2 en ISO 13373-3.

Vereisten voor het frequentiebereik

Meetparameters

De meetparameter kan zijn verplaatsing, snelheid, of beide, afhankelijk van het evaluatiecriterium (zie ISO 20816-1).

• Versnellingsmeter metingen: Als er gebruik wordt gemaakt van versnellingsmeters (wat het meest voorkomt), integreer dan het uitgangssignaal om de snelheid te verkrijgen. Dubbele integratie levert de verplaatsing op, maar let op de toegenomen laagfrequente ruis. Pas hoogdoorlaatfiltering of digitale signaalverwerking toe om de ruis te verminderen.
• Asvibratie: De bovengrens van de frequentie moet ten minste zijn 3,5 keer de maximale assnelheid. Instrumentatie moet voldoen aan ISO 10817-1.
• Niet-roterende onderdelen: Instrumentatie moet voldoen aan ISO 2954.

4.4 Continue en periodieke monitoring

Continue monitoring: Voor grote of kritisch belangrijke machines worden doorgaans continue metingen van trillingsindicatoren uitgevoerd met permanent geïnstalleerde transducers op de belangrijkste punten, zowel voor conditiebewaking als voor de bescherming van de apparatuur. In sommige gevallen is het hiervoor gebruikte meetsysteem geïntegreerd in het algemene beheersysteem voor de installatie.

Periodieke controle: Voor veel machines is continue bewaking niet nodig. Voldoende informatie over de ontwikkeling van defecten (onbalans, lagerslijtage, verkeerde uitlijning, speling) kan worden verkregen door periodieke metingen. Numerieke waarden in deze norm kunnen worden gebruikt voor periodieke bewaking, mits de meetpunten en instrumentatie voldoen aan de normvereisten.

Asvibratie: Instrumentatie wordt doorgaans permanent geïnstalleerd, maar metingen kunnen periodiek worden uitgevoerd.

Niet-roterende onderdelen: Transducers worden doorgaans alleen tijdens de meting geïnstalleerd. Voor machines die moeilijk bereikbaar zijn, kunnen permanent gemonteerde transducers met signaaldoorvoer naar toegankelijke locaties worden gebruikt.

4.5 Bedrijfsmodi van de machine

Trillingsmetingen worden uitgevoerd nadat de rotor en lagers de vereiste instellingen hebben bereikt. evenwichtstemperatuur in een stabiele, gespecificeerde bedrijfsmodus, bepaald door kenmerken zoals:

• Nominale assnelheid
• Voedingsspanning
• Debiet
• Werkdruk van de vloeistof
• Laden

Machines met variabele snelheid of variabele belasting: Voer metingen uit in alle bedrijfsmodi die kenmerkend zijn voor langdurig gebruik. Gebruik de maximale waarde verkregen in alle modi voor beoordeling van de trillingsconditie.

4.6 Achtergrondtrilling

Als de tijdens metingen verkregen waarde van de bewaakte parameter het acceptatiecriterium overschrijdt en er reden is om aan te nemen dat de achtergrondtrillingen van de machine hoog zijn, is het noodzakelijk om metingen uit te voeren op de machine gestopt om trillingen te beoordelen die door externe bronnen worden veroorzaakt.

4.7 Selectie van het meettype

Deze norm biedt de mogelijkheid om metingen uit te voeren op zowel niet-roterende onderdelen als roterende assen van machines. De keuze voor de meest geschikte meetmethode hangt af van de machinekenmerken en de verwachte soorten storingen.

Als er een keuze gemaakt moet worden tussen twee mogelijke meetmethoden, moet rekening worden gehouden met het volgende:

Overwegingen bij het kiezen van het meettype:

• Assnelheid: Metingen aan niet-roterende onderdelen zijn gevoeliger voor hoogfrequente trillingen dan metingen aan assen.
• Lagertype: Rollagers hebben zeer kleine spelingen; asvibraties worden effectief doorgegeven aan de behuizing. Metingen van de behuizing zijn meestal voldoende. Glijlagers hebben grotere spelingen en demping; asvibraties leveren vaak aanvullende diagnostische informatie op.
• Machinetype: Bij machines waarbij de lagerspeling vergelijkbaar is met de trillingsamplitude van de as, zijn asmetingen nodig om contact te voorkomen. Machines met hoogfrequente harmonischen (bladpassage, tandwieloverbrenging, staafpassage) worden bewaakt door middel van hoogfrequente behuizingsmetingen.
• Verhouding rotormassa / massa van de voet: Machines waarbij de asmassa klein is in vergelijking met de massa van het onderstel, geven weinig trillingen door aan het onderstel. Asmeting is effectiever.
• Rotorflexibiliteit: Flexibele rotoren: trillingen ten opzichte van de as geven meer informatie over het gedrag van de rotor.
• Naleving van de sokkelvereisten: Flexibele steunen zorgen voor een betere trillingsdemping bij niet-roterende onderdelen.
• Meetervaring: Als er ruime ervaring bestaat met een bepaald type meting op vergelijkbare apparaten, blijf dat type dan gebruiken.

Gedetailleerde aanbevelingen voor de keuze van meetmethoden zijn te vinden in ISO 13373-1. Bij de uiteindelijke beslissing moet rekening worden gehouden met de toegankelijkheid, de levensduur van de transducer en de installatiekosten.

Meetlocaties en routebeschrijvingen

• Meting op lagerhuizen of voetstukken — niet op dunwandige hoezen of flexibele oppervlakken
• Gebruik twee onderling loodrechte radiale richtingen op elke lagerlocatie
• Bij horizontale machines is één van de richtingen doorgaans verticaal.
• Kies bij verticale of hellende machines richtingen om de maximale trilling op te vangen.
• Axiale trilling op druklagers hanteert dezelfde limieten als radiale trillingen
• Vermijd locaties met lokale resonanties — bevestig dit door metingen op nabijgelegen punten te vergelijken.

Bedrijfsomstandigheden

• Meting in stationaire werking bij nominale snelheid en belasting
• Zorg ervoor dat de rotor en lagers de juiste positie bereiken. thermisch evenwicht
• Bij machines met variabele snelheid/belasting dient u te meten bij alle karakteristieke bedrijfspunten en de maximale waarde te gebruiken.
• Documenteer de omstandigheden: snelheid, belasting, temperaturen, drukken, debieten.

Paragraaf 6 — Criteria voor de evaluatie van trillingscondities

6.1 Algemeen

ISO 20816-1 geeft een algemene beschrijving van twee criteria voor het evalueren van de trillingstoestand van verschillende soorten machines. Eén criterium wordt toegepast op de absolute waarde van de bewaakte trillingsparameter in een brede frequentieband; de andere wordt toegepast op veranderingen in deze waarde (ongeacht of de veranderingen toenames of afnames zijn).

Het is gebruikelijk om de trillingstoestand van een machine te beoordelen op basis van de RMS-waarde van de trillingssnelheid op niet-roterende onderdelen, voornamelijk vanwege de eenvoud van de bijbehorende metingen. Voor een aantal machines is het echter ook raadzaam om de relatieve asverplaatsingen (piek-tot-piek) te meten, en indien dergelijke meetgegevens beschikbaar zijn, kunnen deze ook worden gebruikt om de trillingstoestand van de machine te beoordelen.

6.2 Criterium I — Beoordeling op basis van absolute grootte

6.2.1 Algemene vereisten

Voor metingen aan roterende assen: De trillingstoestand wordt beoordeeld aan de hand van de maximale piek-tot-piekwaarde van de breedbandtrillingsverplaatsing. Deze gemeten parameter wordt verkregen uit metingen van verplaatsingen in twee gespecificeerde orthogonale richtingen.

Voor metingen aan niet-roterende onderdelen: De trillingstoestand wordt beoordeeld aan de hand van de maximale RMS-waarde van de breedbandtrillingssnelheid op het lageroppervlak of in de directe nabijheid daarvan.

In overeenstemming met dit criterium worden grenswaarden van de bewaakte parameter bepaald die als aanvaardbaar kunnen worden beschouwd vanuit het oogpunt van:

• Dynamische belastingen op lagers
• Radiale speling in lagers
• Trillingen die door de machine worden overgebracht op de draagconstructie en fundering.

De maximale waarde van de gemeten parameter, verkregen bij elk lager of lagersteun, wordt vergeleken met de grenswaarde voor de betreffende machinegroep en ondersteuningstype. Dankzij uitgebreide ervaring met het observeren van trillingen van de in paragraaf 1 gespecificeerde machines, kunnen grenzen van de trillingsconditiezones worden vastgesteld. Deze grenzen kunnen in de meeste gevallen een betrouwbare werking van de machine op lange termijn garanderen.

De vastgestelde trillingsconditiezones zijn bedoeld voor het beoordelen van machinetrillingen in een gespecificeerde stationaire bedrijfsmodus met nominale asrotatiesnelheid en nominale belasting. Het concept van de stationaire modus maakt langzame belastingsveranderingen mogelijk. De beoordeling is niet uitgevoerd als de bedrijfsmodus afwijkt van de gespecificeerde modus, of tijdens overgangsmodi zoals opstarten, uitrollen of het passeren van resonantiezones (zie 6.4).

Algemene conclusies over de trillingstoestand worden vaak getrokken op basis van trillingsmetingen aan zowel niet-roterende als roterende machineonderdelen.

Axiale trilling De trillingen van glijlagers worden doorgaans niet gemeten tijdens continue trillingsmonitoring. Dergelijke metingen worden meestal uitgevoerd tijdens periodieke monitoring of voor diagnostische doeleinden, aangezien axiale trillingen gevoeliger kunnen zijn voor bepaalde soorten defecten. Deze norm biedt alleen evaluatiecriteria voor axiale trilling van druklagers, waar het correleert met axiale pulsaties die machineschade kunnen veroorzaken.

6.2.2 Trillingsconditiezones

6.2.2.1 Algemene beschrijving

Voor de kwalitatieve beoordeling van machinetrillingen en de besluitvorming over de benodigde maatregelen zijn de volgende trillingsconditiezones vastgesteld:

Zone A — Nieuw in gebruik genomen machines vallen doorgaans in deze categorie.

Zone B Machines die in deze zone vallen, worden doorgaans geschikt geacht voor continu gebruik zonder tijdsbeperkingen.

Zone C Machines die in deze zone vallen, worden doorgaans als ongeschikt beschouwd voor langdurig continu gebruik. Dergelijke machines kunnen doorgaans slechts gedurende een beperkte periode functioneren totdat zich een geschikte gelegenheid voordoet om reparatiewerkzaamheden uit te voeren.

Zone D De trillingsniveaus in deze zone worden doorgaans als ernstig genoeg beschouwd om machineschade te veroorzaken.

6.2.2.2 Numerieke waarden van de zonegrens

De vastgestelde numerieke waarden van de grenzen van de trillingsconditiezone zijn: niet bedoeld voor gebruik als acceptatiecriteria, Dit dient het onderwerp te zijn van een overeenkomst tussen de leverancier en de klant van de machine. Deze grenzen kunnen echter als algemene richtlijn dienen, waardoor onnodige kosten voor trillingsreductie kunnen worden vermeden en buitensporig strenge eisen kunnen worden voorkomen.

Soms vereisen ontwerpkenmerken van een machine of operationele ervaring het vaststellen van andere grenswaarden (hoger of lager). In dergelijke gevallen geeft de fabrikant doorgaans een onderbouwing voor de wijziging van de grenswaarden en bevestigt hij met name dat de toegestane toename van de trillingen als gevolg van deze wijzigingen niet zal leiden tot een verminderde betrouwbaarheid van de machine.

6.2.2.3 Acceptatiecriteria

Acceptatiecriteria voor machinevibratie altijd onderwerp van overeenstemming tussen leverancier en klant, wat gedocumenteerd moet worden vóór of tijdens de levering (de eerste optie heeft de voorkeur). In het geval van levering van een nieuwe machine of retourzending van een machine na een grote revisie, kunnen de grenzen van de trillingsconditiezones als basis worden gebruikt voor het vaststellen van dergelijke criteria. Numerieke waarden voor de zonegrenzen moeten echter wel worden gebruikt. niet Deze criteria worden standaard toegepast als acceptatiecriteria.

Een typische aanbeveling: De gemeten trillingsparameter van een nieuwe machine moet binnen zone A of B vallen, maar mag de grens tussen deze zones niet met meer dan 1,25 keer. Deze aanbeveling hoeft niet in overweging te worden genomen bij het vaststellen van de acceptatiecriteria als deze gebaseerd zijn op ontwerpkenmerken van de machine of op opgebouwde operationele ervaring met vergelijkbare machinetypes.

Acceptatietesten worden uitgevoerd onder strikt gespecificeerde bedrijfsomstandigheden van de machine (capaciteit, rotatiesnelheid, debiet, temperatuur, druk, enz.) gedurende een bepaald tijdsinterval. Indien de machine is geleverd na vervanging van een van de hoofdcomponenten of na onderhoud, wordt bij het vaststellen van de acceptatiecriteria rekening gehouden met het type werkzaamheden dat is uitgevoerd en de waarden van de gecontroleerde parameters voordat de machine uit het productieproces werd gehaald.

6.3 Criterium II — Beoordeling op basis van verandering in omvang

Dit criterium is gebaseerd op een vergelijking van de huidige waarde van de bewaakte breedbandtrillingsparameter tijdens stationair bedrijf van de machine (waarbij kleine variaties in de bedrijfskarakteristieken zijn toegestaan) met een eerder vastgestelde waarde. basiswaarde (referentiewaarde).

Aanzienlijke veranderingen kunnen het nemen van passende maatregelen vereisen. zelfs als de grens tussen zone B en C nog niet is bereikt. Deze veranderingen kunnen zich geleidelijk ontwikkelen of plotseling optreden, als gevolg van beginnende schade of andere verstoringen in de werking van de machine.

De vergeleken trillingsparameter moet worden verkregen met behulp van dezelfde transducerpositie en -oriëntatie voor dezelfde bedrijfsmodus van de machine. Wanneer significante veranderingen worden geconstateerd, worden de mogelijke oorzaken onderzocht met als doel gevaarlijke situaties te voorkomen.

6.4 Beoordeling van de trillingsconditie in transiënte modi

De in bijlagen A en B gegeven grenzen van de trillingsconditiezone zijn van toepassing op trillingen in stationaire machinewerking. Transiënte bedrijfsmodi gaan doorgaans gepaard met hogere trillingen. Een voorbeeld hiervan is machinetrillingen op een flexibele steun tijdens het opstarten of afremmen, waarbij de trillingen toenemen bij het passeren van de kritische rotorsnelheden. Daarnaast kan een toename van de trillingen worden waargenomen als gevolg van een verkeerde uitlijning van de roterende onderdelen of een kromming van de rotor tijdens het opwarmen.

Bij het analyseren van de trillingstoestand van een machine is het noodzakelijk om te letten op hoe de trilling reageert op veranderingen in de bedrijfsmodus en de externe bedrijfsomstandigheden. Hoewel deze norm geen rekening houdt met trillingsbeoordeling in transiënte machinebedrijfsmodi, kan als algemene richtlijn worden aangenomen dat trillingen acceptabel zijn als ze tijdens transiënte modi van beperkte duur de drempelwaarde niet overschrijden. bovenste grens van Zone C.

Criterium II — Verandering ten opzichte van de basislijn

Zelfs als de trilling in Zone B blijft, een significante verandering ten opzichte van de basislijn wijst op zich ontwikkelende problemen:

6.5 Beperk trillingsniveaus tijdens stationaire werking

6.5.1 Algemeen

Voor machines die bestemd zijn voor langdurig gebruik, worden doorgaans limieten voor trillingsniveaus vastgesteld. Overschrijding hiervan leidt tijdens stationair gebruik van de machine tot het verschijnen van waarschuwingssignalen van de volgende typen: WAARSCHUWING of REIS.

WAARSCHUWING — een melding om de aandacht te vestigen op het feit dat de waarde van de bewaakte trillingsparameter of de verandering ervan een niveau heeft bereikt waarna mogelijk corrigerende maatregelen nodig zijn. In de regel kan de machine, wanneer een WAARSCHUWING-melding verschijnt, nog enige tijd in bedrijf blijven terwijl de oorzaken van de trillingsverandering worden onderzocht en wordt bepaald welke corrigerende maatregelen moeten worden genomen.

REIS — melding dat de trillingsparameter een niveau heeft bereikt waarop verder gebruik van de machine tot schade kan leiden. Wanneer het TRIP-niveau is bereikt, moeten onmiddellijk maatregelen worden genomen om de trillingen te verminderen of de machine te stoppen.

Door verschillen in dynamische belastingen en stijfheid van de machineonderdelen kunnen voor verschillende meetpunten en richtingen verschillende grenswaarden voor trillingen worden vastgesteld.

6.5.2 Instellen van het waarschuwingsniveau

Het waarschuwingsniveau kan per machine aanzienlijk variëren (zowel stijgend als dalend). Dit niveau wordt doorgaans bepaald ten opzichte van een bepaalde waarde. basisniveau verkregen voor elke specifieke machine-instantie voor een bepaald punt en een bepaalde meetrichting op basis van operationele ervaring.

Het wordt aanbevolen het waarschuwingsniveau zo in te stellen dat het de basislijn overschrijdt met 25% van de bovenste grenswaarde van Zone B. Als het basisniveau laag is, kan het WAARSCHUWING-niveau lager zijn dan Zone C.

Als het basisniveau niet is vastgesteld (bijvoorbeeld voor een nieuwe machine), wordt het WAARSCHUWING-niveau bepaald op basis van operationele ervaring met vergelijkbare machines of ten opzichte van overeengekomen acceptabele waarden van de bewaakte trillingsparameter. Na verloop van tijd wordt, op basis van waarnemingen van de machinetrillingen, een basisniveau vastgesteld en wordt het WAARSCHUWING-niveau dienovereenkomstig aangepast.

Doorgaans wordt het waarschuwingsniveau zo ingesteld dat het overschrijdt de bovenste grens van Zone B niet met meer dan 1,25 keer..

Als er een verandering in het basisniveau optreedt (bijvoorbeeld na een machinereparatie), moet het WAARSCHUWING-niveau dienovereenkomstig worden aangepast.

6.5.3 Het TRIP-niveau instellen

Het TRIP-niveau wordt doorgaans geassocieerd met het behoud van de mechanische integriteit van de machine, die op haar beurt wordt bepaald door de ontwerpkenmerken en het vermogen om abnormale dynamische krachten te weerstaan. Daarom is het TRIP-niveau typisch hetzelfde geldt voor machines met vergelijkbare ontwerpen. en is niet gerelateerd aan de basislijn.

Vanwege de grote diversiteit aan machineontwerpen is het niet mogelijk om universele richtlijnen te geven voor het instellen van het TRIP-niveau. Doorgaans wordt het TRIP-niveau ingesteld. binnen Zone C of D, maar niet hoger dan de grens tussen deze zones met meer dan 25%.

6.6 Aanvullende procedures en criteria

Er is geen eenvoudige methode om te berekenen Trillingen van het lagerhuis als gevolg van astrillingen (of omgekeerd, astrillingen als gevolg van trillingen van het lagerhuis). Het verschil tussen absolute en relatieve astrillingen is gerelateerd aan trillingen van het lagerhuis, maar is in de regel: niet gelijk daaraan.

Praktische implicatie: Als de trillingen van de behuizing zone B (acceptabel) aangeven, maar de trillingen van de as zone C (beperkt), classificeer de machine dan als zone C en plan de benodigde corrigerende maatregelen. Gebruik altijd de worst-case-inschatting wanneer er twee metingen beschikbaar zijn.

6.7 Beoordeling op basis van vectorrepresentatie van informatie

Een verandering in de amplitude van een individuele frequentiecomponent van een trilling, zelfs als deze significant is, is niet noodzakelijkerwijs vergezeld door een aanzienlijke verandering in het breedbandtrillingssignaal. De ontwikkeling van een scheur in de rotor kan bijvoorbeeld leiden tot het verschijnen van significante harmonischen van de rotatiefrequentie, maar hun amplitudes kunnen klein blijven in vergelijking met het onderdeel bij bedrijfssnelheid. Hierdoor is het niet mogelijk om de effecten van scheurvorming betrouwbaar te volgen aan de hand van veranderingen in de breedbandtrilling alleen.

Het monitoren van veranderingen in de amplitude van individuele trillingscomponenten om gegevens te verkrijgen voor latere diagnostische procedures vereist het gebruik van speciale meet- en analyseapparatuur, meestal complexer en vereist speciale kwalificatie voor de toepassing ervan (zie ISO 18436-2).

De methoden die in deze norm zijn vastgesteld, zijn beperkt tot meting van breedbandtrillingen zonder beoordeling van de amplitudes en fasen van de afzonderlijke frequentiecomponenten. In de meeste gevallen is dit voldoende voor acceptatietests en conditiebewaking van de machine op de installatielocatie.

Het gebruik ervan in langetermijnprogramma's voor conditiebewaking en diagnostiek is echter beperkt. vectorinformatie Door de analyse van frequentiecomponenten (met name bij de bedrijfssnelheid en de tweede harmonische daarvan) kunnen veranderingen in het dynamische gedrag van machines worden vastgesteld die niet waarneembaar zijn bij monitoring van alleen breedbandtrillingen. De analyse van de relaties tussen individuele frequentiecomponenten en hun fasen vindt steeds meer toepassing in conditiebewakings- en diagnosesystemen.

Opmerking: Deze norm biedt geen criteria voor de beoordeling van trillingscondities op basis van veranderingen in vectorcomponenten. Meer gedetailleerde informatie hierover is te vinden in ISO 13373-1, ISO 13373-2, ISO 13373-3 (zie ook ISO 20816-1).

8. Transiënte werking

Tijdens het opstarten, afremmen of gebruik boven de nominale snelheid is een hogere trilling te verwachten, vooral bij het passeren van kritische snelheden.

9. Achtergrondtrilling

Als de gemeten trilling de acceptatiegrenzen overschrijdt en er een vermoeden bestaat van achtergrondtrillingen, meet dan met de machine uitgeschakeld. Correcties zijn nodig als de achtergrondtrillingen een van de volgende waarden overschrijden:

• 25% van de gemeten waarde tijdens de werking, OF
• 25% van de B/C-grens voor die machineklasse

Bijlage C (Informatief) — Zonegrenzen en peilingsafstanden

Voor machines met glijlagers (vloeistoffilmlagers), De fundamentele voorwaarde voor een veilige werking is dat asverplaatsingen op de oliewig geen contact met de lagerschaal mogen veroorzaken. Daarom moeten de zonegrenzen voor relatieve asverplaatsingen, zoals gegeven in bijlage B, in overeenstemming zijn met deze eis.

Met name bij lagers met een kleine speling kan het nodig zijn om verlaag de grenswaarden van de zone. De mate van reductie hangt af van het lagertype en de hoek tussen de meetrichting en de richting van de minimale speling.

Voorbeeld: Grote stoomturbine (3000 tpm, glijlager)

• Berekende B/C (Bijlage B): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• Werkelijke diametrale speling van het lager: 150 μm
• Aangezien 164 > 150, gebruik limieten op basis van speling:
• A/B = 0,4 × 150 = 60 μm
• B/C = 0,6 × 150 = 90 μm
• C/D = 0,7 × 150 = 105 μm

Toepassingsnota: Deze aangepaste waarden gelden bij het meten van asvibratie. in of nabij het lager. Op andere schachtlocaties met grotere radiale spelingen kunnen de standaardformules van Bijlage B van toepassing zijn.

Bijlage D (Informatief) — Toepasselijkheid van het constante-snelheidscriterium voor machines met lage snelheid

Deze bijlage geeft een onderbouwing voor de onwenselijkheid van het toepassen van criteria gebaseerd op snelheidsmeting voor machines met laagfrequente trillingen (lager dan 120 omwentelingen per minuut). Voor machines met een lage snelheid zijn criteria gebaseerd op verplaatsingsmeting Het gebruik van geschikte meetapparatuur is wellicht geschikter. Dergelijke criteria worden echter niet in deze norm behandeld.

Historische basis van het snelheidscriterium

Het voorstel om trillingen te gebruiken snelheid De methode waarbij trillingen worden gemeten aan niet-roterende machineonderdelen als basis voor de beschrijving van de trillingstoestand, is geformuleerd op basis van een generalisatie van talrijke testresultaten (zie bijvoorbeeld het baanbrekende werk van Rathbone TC, 1939), rekening houdend met bepaalde fysische overwegingen.

In dit verband werd jarenlang aangenomen dat machines equivalent waren wat betreft conditie en trillingseffecten, mits de meetresultaten van de RMS-snelheid in het frequentiebereik van 10 tot 1000 Hz overeenkwamen. Het voordeel van deze aanpak was dat dezelfde criteria voor de trillingsconditie konden worden gebruikt, ongeacht de frequentiesamenstelling van de trillingen of de rotatiefrequentie van de machine.

Omgekeerd zou het gebruik van verplaatsing of versnelling als basis voor de beoordeling van de trillingsconditie leiden tot de noodzaak om frequentieafhankelijke criteria te ontwikkelen, aangezien de verhouding tussen verplaatsing en snelheid omgekeerd evenredig is met de trillingsfrequentie en de verhouding tussen versnelling en snelheid rechtstreeks evenredig is met de trillingsfrequentie.

Het paradigma van de snelheidsconstante

Het gebruik van trillingen snelheid aangezien de primaire parameter is gebaseerd op uitgebreide tests en de observatie dat machines qua conditie "gelijkwaardig" zijn als ze dezelfde RMS-snelheid vertonen in het bereik van 10-1000 Hz, ongeacht de frequentie-inhoud.

Voordeel: Eenvoud. Eén set snelheidslimieten is van toepassing op een breed snelheidsbereik zonder frequentieafhankelijke correcties.

Probleem bij lage frequenties: De verhouding tussen verplaatsing en snelheid is omgekeerd evenredig met de frequentie:

Bij zeer lage frequenties (< 10 Hz), waarbij een constante snelheid (bijv. 4,5 mm/s) wordt geaccepteerd, kan leiden tot buitensporig grote verplaatsing, Dit kan leiden tot spanning op aangesloten onderdelen (leidingen, koppelingen) of wijzen op ernstige structurele problemen.

Grafische illustratie (uit bijlage D)

Neem een constante snelheid van 4,5 mm/s bij verschillende loopsnelheden:

Observatie: Naarmate de snelheid afneemt, neemt de verplaatsing dramatisch toe. Een verplaatsing van 358 μm bij 120 tpm kan koppelingen overbelasten of leiden tot het doorbreken van de oliefilm in glijlagers, zelfs als de snelheid "acceptabel" is."

Figuur D.1 toont een eenvoudige wiskundige relatie tussen constante snelheid en variabele verplaatsing bij verschillende rotatiefrequenties. Tegelijkertijd laat het echter zien hoe het gebruik van het criterium van constante snelheid kan leiden tot een toename van de verplaatsing van het lagerhuis bij een afnemende rotatiefrequentie. Hoewel de dynamische krachten die op het lager inwerken binnen aanvaardbare grenzen blijven, kunnen aanzienlijke verplaatsingen van het lagerhuis een negatief effect hebben op aangesloten machineonderdelen, zoals olieleidingen.

Balanset-1A-configuratie voor machines met lage snelheid

Bij het meten van machines met een toerental van ≤600 rpm:

• Stel de ondergrens van het frequentiebereik in op 2 Hz (niet 10 Hz)
• Beide weergeven Snelheid (mm/s) en Verplaatsing (μm) meetwaarden
• Vergelijk beide parameters met de drempelwaarden uit uw standaard/procedure (voer deze in de calculator in).
• Als alleen de snelheid wordt gemeten en de meting slaagt, maar de verplaatsing onbekend is, dan is de beoordeling onvolledig
• Zorg ervoor dat de transducer een lineaire respons heeft tot 2 Hz (controleer het kalibratiecertificaat).

12. Transiënte werking: Opstarten, uitrollen en overtoerental

De zonegrenzen in bijlagen A en B zijn van toepassing op stationaire werking bij nominale snelheid en belasting. Tijdens overgangsfasen (opstarten, uitschakelen, snelheidsveranderingen) wordt een hogere trilling verwacht, vooral bij het passeren van kritische snelheden (resonanties).

Tabel 1 — Aanbevolen limieten tijdens transiënten

Opmerking voor snelheden <20%: Bij zeer lage snelheden zijn de snelheidscriteria mogelijk niet van toepassing (zie Bijlage D). De verplaatsing wordt dan cruciaal.

Praktische interpretatie

• Een machine kan tijdens het accelereren/decelereren kortstondig de stationaire limieten overschrijden.
• De trilling van de as mag 1,5 keer de C/D-grens bereiken (tot een snelheid van 90%) om het passeren van kritische snelheden mogelijk te maken.
• Als de trillingen hoog blijven nadat de bedrijfssnelheid is bereikt, duidt dit op een aanhoudende fout, geen tijdelijke resonantie

Balanset-1A Run-Down Analyse

De Balanset-1A beschikt over een (experimentele) "RunDown"-grafiekfunctie die de trillingsamplitude registreert ten opzichte van het toerental tijdens het uitrollen:

• Identificeert kritische snelheden: Scherpe pieken in amplitude duiden op resonanties.
• Controleert snelle doorgang: Smalle pieken bevestigen dat de machine er snel doorheen gaat (goed).
• Detecteert snelheidsafhankelijke storingen: Een continu toenemende amplitude met de snelheid duidt op aerodynamische of procesproblemen.

Deze gegevens zijn van onschatbare waarde voor het onderscheiden van kortstondige pieken (acceptabel volgens Tabel 1) van aanhoudende, excessieve trillingen (niet acceptabel).

13. Praktische workflow voor naleving van ISO 20816-3

14. Gevorderd onderwerp: Theorie van het balanceren van invloedscoëfficiënten

Wanneer bij een machine een onbalans wordt geconstateerd (hoge trillingen van 1×, stabiele fase), gebruikt de Balanset-1A de volgende methode: Invloedcoëfficiëntmethode om nauwkeurige correctiegewichten te berekenen.

Wiskundige Stichting

De trillingsrespons van de rotor wordt gemodelleerd als een lineair systeem waarbij het toevoegen van massa de trillingsvector verandert:

Drie-run balanceringsprocedure (enkel vlak)

1. Eerste run (Run 0):
   • Trillingen meten: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
   • Vector: V₀ = 6,2∠45°
2. Proefgewichtloop (Run 1):
   • Voeg proefmassa toe: M_proces = 20 g onder een hoek θ_proces = 0°
   • Trillingen meten: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
   • Vector: V₁ = 4,1∠110°
3. Bereken de invloedscoëfficiënt:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (vectoraftrekking)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • α geeft aan "hoeveel de trilling verandert per gram toegevoegde massa"."
4. Correctie berekenen:
   • M_corr = −V₀ / α
   • Resultaat: M_corr = 28,5 g bij een hoek θ_corr = 215°
5. Correctie toepassen en controleren:
   • Verwijder het proefgewicht
   • Voeg 28,5 g toe bij 215° (gemeten vanaf een referentiemarkering op de rotor).
   • Meet de uiteindelijke trilling: A_definitief = 1,1 mm/s (doel: <1,4 mm/s voor zone A)

Waarom dit werkt

Een onbalans creëert een centrifugale kracht F = m × e × ω², waarbij m de onbalansmassa is, e de excentriciteit en ω de hoekfrequentie. Deze kracht genereert trillingen. Door een nauwkeurig berekende massa onder een specifieke hoek toe te voegen, creëren we een gelijk en tegenovergesteld De centrifugale kracht heft de oorspronkelijke onbalans op. De Balanset-1A-software voert de complexe vectorberekeningen automatisch uit en begeleidt de technicus door het proces.

11. Naslagwerk over natuurkunde en formules

Grondbeginselen van signaalverwerking

Relatie tussen verplaatsing, snelheid en versnelling

Voor sinusvormige trilling Bij frequentie f (Hz) worden de relaties tussen verplaatsing (d), snelheid (v) en versnelling (a) bepaald door differentiaalrekening:

Kerninzicht: Snelheid is evenredig met frequentie × verplaatsing. Versnelling is evenredig met frequentie² × verplaatsing. Dit is de reden:

• Bij lage frequenties (< 10 Hz), is de verplaatsing de kritische parameter.
• Bij middenfrequenties (10–1000 Hz), de snelheid correleert goed met de energie en is frequentieonafhankelijk.
• Bij hoge frequenties (> 1000 Hz), versnelling wordt dominant

RMS-waarden versus piekwaarden

De Wortelgemiddelde kwadraat (RMS) De waarde vertegenwoordigt de effectieve energie van een signaal. Voor een zuivere sinusgolf:

Waarom RMS? RMS correleert rechtstreeks met de stroom en vermoeidheid stress opgelegd aan machineonderdelen. Een trillingssignaal met V_RMS = 4,5 mm/s levert dezelfde mechanische energie, ongeacht de complexiteit van de golfvorm.

Breedband RMS-berekening

Voor een complex signaal met meerdere frequentiecomponenten (zoals in echte machines):

Waar elke V_RMS,i Dit vertegenwoordigt de RMS-amplitude bij een specifieke frequentie (1×, 2×, 3×, enz.). Dit is de "totale" waarde die wordt weergegeven door trillingsanalysatoren en die wordt gebruikt voor de zone-evaluatie volgens ISO 20816-3.

Balanset-1A Signaalverwerkingsarchitectuur

Praktisch voorbeeld: Diagnostische stapsgewijze doorloop

Scenario: Een centrifugaalpomp van 75 kW die draait met 1480 tpm (24,67 Hz) op een stevige betonnen fundering.

Stap 1: Classificatie

• Vermogen: 75 kW → Groep 2 (15–300 kW)
• Fundering: Stevig (geverifieerd door impacttest)
• Bepaal de drempelwaarden A/B, B/C en C/D aan de hand van uw standaardtekst/specificatie en voer deze in de calculator in.

Stap 2: Meting met Balanset-1A

• Monteer versnellingsmeters op de lagerhuizen van de pomp (buiten- en binnenzijde).
• Schakel over naar de "Vibrometer"-modus (F5)
• Ingesteld frequentiebereik: 10–1000 Hz
• Record totale RMS-snelheid: 6,2 mm/s

Stap 3: Zonebeoordeling

Vergelijk de gemeten waarde (bijv. 6,2 mm/s RMS) met de drempelwaarden die u hebt ingevoerd: boven C/D → ZONE D; tussen B/C en C/D → ZONE C, enz.

Stap 4: Spectrale diagnose

Schakel over naar de FFT-modus. Het spectrum toont:

• 1× component (24,67 Hz): 5,8 mm/s — Dominant
• 2× component (49,34 Hz): 1,2 mm/s — Klein
• Andere frequenties: Verwaarloosbaar

Diagnose: Hoge 1× trilling met stabiele fase → Onbalans

Stap 5: Balanceren met Balanset-1A

Schakel over naar de modus "Balancering in één vlak":

• Eerste run: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
• Proefgewicht: Voeg 20 gram toe onder een hoek van 0° (willekeurige hoek).
• Proefdraai: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
• De software berekent: Correctiemassa = 28,5 gram bij een hoek van 215°
• Correctie toegepast: Verwijder het proefgewicht, voeg 28,5 g toe bij 215°.
• Verificatie uitgevoerd: A_definitief = 1,1 mm/s

Stap 6: Nalevingscontrole

1,1 mm/s < 1,4 mm/s (A/B-grens) → ZONE A — In uitstekende staat!

De pomp voldoet nu aan ISO 20816-3 voor onbeperkt langdurig gebruik. Genereer een rapport met documentatie van de situatie vóór (6,2 mm/s, zone D) en na (1,1 mm/s, zone A) de aanpassing, inclusief spectrumgrafieken.

Waarom snelheid het belangrijkste criterium is

De trillingssnelheid correleert goed met de trillingsintensiteit over een breed frequentiebereik omdat:

• Snelheid heeft betrekking op energie overgedragen aan de stichting en omgeving
• De snelheid is relatief onafhankelijk van de frequentie voor typische industriële apparatuur
• Bij zeer lage frequenties (<10 Hz) wordt de verplaatsing de beperkende factor.
• Bij zeer hoge frequenties (>1000 Hz) wordt versnelling belangrijk (vooral voor lagerdiagnose).

Statische doorbuiging en eigenfrequentie

Om te bepalen of een fundering stijf of flexibel is:

Kritische snelheidschatting

Eerste kritische snelheid van een eenvoudige rotor:

15. Veelvoorkomende fouten en valkuilen bij de toepassing van ISO 20816-3

16. Integratie met een bredere strategie voor conditiebewaking

De trillingslimieten volgens ISO 20816-3 zijn noodzakelijk maar niet voldoende Voor compleet beheer van de conditie van uw machines. Integreer trillingsgegevens met:

• Olieanalyse: Slijtagepartikels, viscositeitsverlies, verontreiniging
• Thermografie: Lagertemperaturen, hotspots in motorwikkelingen, door uitlijningsfouten veroorzaakte oververhitting
• Echografie: Vroegtijdige detectie van lagersmeringsproblemen en elektrische vonken.
• Motorstroomsignatuuranalyse (MCSA): Defecten aan de rotorstang, excentriciteit, variaties in belasting
• Procesparameters: Debiet, druk, energieverbruik — correleer trillingspieken met procesverstoringen.

De Balanset-1A biedt de vibratiekolom van deze strategie. Gebruik de archiverings- en trendanalysefuncties om een historische database op te bouwen. Vergelijk trillingsgebeurtenissen met onderhoudsgegevens, data van oliemonsters en operationele logboeken.

17. Regelgevings- en contractuele overwegingen

Acceptatietesten (nieuwe machines)

Belangrijk: Zonegrenzen dienen doorgaans als leidraad bij de beoordeling van de toestand, terwijl acceptatiecriteria De specificaties voor een nieuwe machine worden vastgelegd in het contract/de specificaties en overeengekomen tussen leverancier en klant.

Balanset-1A rol: Tijdens fabriekstests (FAT) of locatietests (SAT) controleert de Balanset-1A de door de leverancier opgegeven trillingsniveaus. Genereer gedocumenteerde rapporten waaruit blijkt dat aan de contractuele limieten is voldaan.

Verzekering en aansprakelijkheid

In sommige rechtsgebieden is het bedienen van machines in Zone D De verzekering kan ongeldig worden verklaard als er een catastrofale storing optreedt. Gedocumenteerde ISO 20816-3-beoordelingen tonen aan dat er zorgvuldig met de machines wordt omgegaan.

18. Toekomstige ontwikkelingen: Uitbreiding van de ISO 20816-serie

De ISO 20816-serie blijft zich ontwikkelen. Aankomende onderdelen en herzieningen omvatten:

• ISO 20816-6: Heen-en-weergaande machines (ter vervanging van ISO 10816-6)
• ISO 20816-7: Rotodynamische pompen (ter vervanging van ISO 10816-7)
• ISO 20816-8: Zuigercompressorsystemen (nieuw)
• ISO 20816-21: Windturbines (ter vervanging van ISO 10816-21)

Deze normen zullen vergelijkbare principes voor zonegrenzen hanteren, maar met machinespecifieke aanpassingen. De Balanset-1A, met zijn flexibele configuratie en brede frequentie-/amplitudebereik, blijft compatibel met deze normen zodra ze worden gepubliceerd.

19. Casestudies

Casestudie 1: Verkeerde diagnose voorkomen door dubbele meting

Machine: 5 MW stoomturbine, 3000 tpm, glijlagers

Situatie: Trillingen van het lagerhuis = 3,0 mm/s (Zone B, acceptabel). Operators meldden echter ongebruikelijke geluiden.

Onderzoek: Balanset-1A aangesloten op bestaande naderingssensoren. Asvibratie = 180 μm pp. Berekende B/C-limiet (bijlage B) = 164 μm. As in Zone C!

Grondoorzaak: Instabiliteit van de oliefilm (oliewerveling). De trillingen van de behuizing waren laag door de zware massa van de voet die de beweging van de as dempte. Door alleen op de metingen van de behuizing te vertrouwen, zou deze gevaarlijke situatie over het hoofd zijn gezien.

Actie: De oliedruk in het lager is aangepast en de speling is verkleind door het opnieuw afstellen van de vulplaatjes. De trillingen van de as zijn teruggebracht tot 90 μm (Zone A).

Casestudy 2: Balancering redt een kritieke ventilator

Machine: 200 kW afzuigventilator, 980 tpm, flexibele koppeling

Initiële toestand: Trilling = 7,8 mm/s (Zone D). Installatie overweegt noodstop en vervanging van lagers ($50,000, 3-daagse stilstand).

Diagnose Balanset-1A: FFT toont 1× = 7,5 mm/s, 2× = 0,8 mm/s. Fase stabiel. Onbalans, zonder schade op te lopen.

Veldbalancering: Tweevlaksbalancering ter plaatse uitgevoerd in 4 uur. Eindtrilling = 1,6 mm/s (Zone A).

Resultaat: Stilstand voorkomen, $50.000 bespaard. Oorzaak: erosie van de voorranden van de rotorbladen door schurend stof. Verholpen door balanceren; revisie van de rotorbladen gepland tijdens de volgende geplande onderhoudsstop.

20. Conclusie en beste praktijken

De overgang naar ISO 20816-3:2022 Dit vertegenwoordigt een volwording in trillingsanalyse, waarbij een op de natuurkunde gebaseerde, tweeledige benadering van de conditie van machines vereist is. Belangrijkste conclusies:

De Balanset-1A systeem Het apparaat voldoet sterk aan de eisen van ISO 20816-3. De technische specificaties – frequentiebereik, nauwkeurigheid, sensorflexibiliteit en softwareworkflow – stellen onderhoudsteams in staat om niet alleen afwijkingen te diagnosticeren, maar deze ook actief te corrigeren door middel van precisiebalancering. Door diagnostische spectrumanalyse te combineren met corrigerende balancering, stelt de Balanset-1A betrouwbaarheidstechnici in staat om industriële installaties binnen Zone A/B te onderhouden, waardoor een lange levensduur, veiligheid en ononderbroken productie worden gewaarborgd.

Referentiestandaarden en bibliografie

Normatieve referenties (paragraaf 2 van ISO 20816-3)

Gerelateerde normen in de ISO 20816-serie

Aanvullende normen

Historische context (vervallen normen)

ISO 20816-3:2022 vervangt de volgende normen:

• ISO 10816-3:2009 — Evaluatie van machinetrillingen door metingen aan niet-roterende onderdelen — Deel 3: Industriële machines met een nominaal vermogen boven 15 kW en nominale snelheden tussen 120 tpm en 15.000 tpm
• ISO 7919-3:2009 — Mechanische trillingen — Evaluatie van machinetrillingen door metingen aan roterende assen — Deel 3: Gekoppelde industriële machines

De integratie van trillingen in de behuizing (10816) en trillingen in de as (7919) in een uniforme norm elimineert eerdere onduidelijkheden en biedt een samenhangend evaluatiekader.

Bijlage DA (Informatief) — Overeenkomst van de genoemde internationale normen met nationale en interstatelijke normen

Bij toepassing van deze norm wordt aanbevolen om overeenkomstige nationale en interstatelijke normen te gebruiken in plaats van de genoemde internationale normen. De volgende tabel toont de relatie tussen de in paragraaf 2 genoemde ISO-normen en hun nationale equivalenten.

Opmerking: In deze tabel wordt de volgende gebruikelijke aanduiding voor de mate van overeenkomst gebruikt:

• IDT — Identieke normen

Nationale normen kunnen verschillende publicatiedata hebben, maar behouden technische equivalentie met de ISO-normen waarnaar wordt verwezen. Raadpleeg altijd de meest recente edities van nationale normen voor de meest actuele eisen.

Bibliografie

De volgende documenten worden in ISO 20816-3 ter informatie aangehaald:

Historische noot: Referentie [16] (Rathbone, 1939) vertegenwoordigt het baanbrekende werk dat de basis legde voor het gebruik van snelheid als primair trillingscriterium.