Bezpłatne narzędzie inżynierskie #023
Granice drgań — turbiny wodne & agregaty pompowe
Ocena intensywności drgań turbin hydraulicznych, pompoturbin i pomp zgodnie z normą ISO 20816-5. Obsługuje pomiary prędkości drgań obudowy łożyska oraz przemieszczenia wału.
Wyniki
| Strefa | Granica | Opis |
|---|
Zakres normy ISO 20816-5
Norma ISO 20816-5 określa kryteria oceny drgań maszyn hydraulicznych, w tym turbin Kaplana, Francisa i Peltona, pompoturbin oraz pomp stosowanych w elektrowniach wodnych. Obejmuje ona zarówno konfiguracje pionowe, jak i poziome maszyn.
Drgania obudowy łożyska — maszyny pionowe
Prędkość drgań szerokopasmowych mierzona na oprawie łożyska w mm/s RMS, zazwyczaj w zakresie 10–1000 Hz. Dotyczy pionowych jednostek Kaplan, Francis, turbopomp i pomp. Wartości graniczne stref na tej stronie to uproszczone wartości wytyczne z serii ISO 10816/20816; tabele specyficzne dla grupy maszyn i prędkości z ISO 20816-5 różnią się szczegółami i powinny być konsultowane w przypadku ocen umownych lub akceptacyjnych.
| Granica strefy | Prędkość (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Drgania obudowy łożyska — poziome Pelton
Poziome turbiny Peltona mają niższe dopuszczalne limity ze względu na układ łożysk i charakterystykę obciążenia impulsowego.
| Granica strefy | Prędkość (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.3 |
| B/C | 4.5 |
| C/D | 7.1 |
Przemieszczenie wału — maszyny pionowe
Względne przemieszczenie wału mierzy się za pomocą sond zbliżeniowych i wyraża się je jako przemieszczenie międzyszczytowe w μm.
| Granica strefy | Przesunięcie (μm pp) |
|---|---|
| A/B | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
ℹ️ Uwaga: Pionowe maszyny hydrauliczne charakteryzują się unikalną charakterystyką drgań, wynikającą z działania grawitacji wzdłuż osi wału. Stan łożysk oporowych i siły hydrauliczne (pulsacje w rurze ssącej, kawitacja) znacząco wpływają na drgania.
⚠️ Ważne: Należy monitorować drgania zarówno obudowy łożysk, jak i wału. Gorsza z dwóch ocen decyduje o całościowej ocenie. Warunki pracy (obciążenie, wysokość podnoszenia, poziom wody dołowej) silnie wpływają na poziom drgań w maszynach hydrotechnicznych.
Norma ISO 20816-5 dotyczy maszyn hydraulicznych (wodnych), w tym:
- Pionowych turbin Kaplana
- Pionowych turbin Francisa
- Pionowych pompoturbin (odwracalnych)
- Poziomych turbin Peltona
- Pomp pionowych
Maszyny te pracują w elektrowniach wodnych z typowymi prędkościami obrotowymi od 60 do 1000 RPM.
Maszyny hydrauliczne pracują przy znacznie niższych prędkościach obrotowych (60–500 RPM w porównaniu z 1500–3600 RPM dla turbin parowych) i podlegają specyficznym siłom wymuszającym pochodzenia hydraulicznego:
- Wir sznurowy w rurze ssawnej i pulsacje ciśnienia
- Drgania wywołane kawitacją
- Częstotliwości przelotu łopatek kierownicy i wirnika
- Ścieżka wirowa von Kármána
Maszyny pionowe wymagają ponadto uwzględnienia drgań łożyska oporowego (wzdłużnego) oraz osiowych sił hydraulicznych.
Przemieszczenie wału mierzy się za pomocą czujników zbliżeniowych (wiiroprądowych) zamontowanych w pobliżu łożysk prowadzących, rejestrując wartość międzyszczytową w mikrometrach (μm p-p). Ma to kluczowe znaczenie w maszynach pionowych, gdzie monitorowanie orbity wału ujawnia:
- Niewyważenie i niewspółosiowość
- Niestabilności hydrauliczne
- Zużycie łożysk prowadzących
- Przycieranie w uszczelnieniach
Poziome turbiny Peltona mają niższe dopuszczalne limity drgań niż maszyny pionowe, ponieważ:
- Poziome układy łożyskowania są bardziej wrażliwe na siły dynamiczne
- Obciążenie impulsowe od uderzeń strumienia wody w czarki wirnika Peltona generuje charakterystyczne drgania
- Obciążenia grawitacyjne w łożyskach poziomych powodują odmienne zachowanie dynamiczne
Granica stref A/B wynosi 2.3 mm/s w porównaniu z 2.8 mm/s dla maszyn pionowych.
W przypadku wystąpienia Strefy C na hydrozespole (turbinie wodnej):
- Zbadaj przyczyny źródłowe: kawitację wirnika, wir sznurowy w rurze ssawnej, zużycie łożysk prowadzących, niewspółosiowość wału, rezonans hydrauliczny
- Zwiększ częstotliwość monitorowania do trybu ciągłego, jeśli nie jest jeszcze stosowany
- Rozważ ograniczenie obciążenia (unikanie stref pracy o silnych pulsacjach) w celu zmniejszenia wymuszeń hydraulicznych
- Zaplanuj działania naprawcze podczas najbliższego planowanego postoju
- Uważnie obserwuj trend — w razie zbliżania się do Strefy D rozważ odstawienie jednostki
Procedury opisane na tej stronie zostały opracowane i przetestowane w warunkach terenowych przez zespół Vibromera przy użyciu urządzenia Balanset-1A, przenośnego dwukanałowego balansera i analizatora drgań do wyważania wirników na miejscu.
Profesjonalne analizatory drgań i systemy do wyważania w terenie dla maszyn hydroelektrycznych. Ocena zgodna z normą ISO 20816 na miejscu. Stosowane w ponad 50 krajach.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko jest inżynierem analizy wibracji oraz założycielem i prezesem firmy Vibromera. Od ponad 15 lat wyważa maszyny wirujące w terenie, a nie na stanowisku badawczym: mulczery, wentylatory przemysłowe, kruszarki, wirówki, wały i wrzeciona. To właśnie z tej pracy wyrosły przyrządy Balanset — zaprojektowano je jako narzędzie, które specjalista może zabrać do maszyny i obsłużyć samodzielnie, na miejscu, a nie jako sprzęt laboratoryjny. Vibromera powstała w 2017 roku, a od 2023 roku ma siedzibę w Porto w Portugalii. Tutaj odbywają się prace rozwojowe, montaż i wsparcie linii Balanset. Flagowym przyrządem jest Balanset-1A, przenośny analizator do wyważania w jednej i w dwóch płaszczyznach oraz do diagnostyki wibracji. Nikolai osobiście uczestniczy we wsparciu klientów, w rozwiązywaniu trudnych przypadków wyważania i w rozwoju oprogramowania. Pracuje z klientami na całym świecie, w każdym języku.
