ISO 10816-1: Drgania mechaniczne – Ocena drgań maszyn poprzez pomiary części nieobrotowych – Część 1: Wytyczne ogólne

Streszczenie

Norma ISO 10816-1 to podstawowa norma dotycząca monitorowania stanu maszyn. Zawiera ona ogólne zasady pomiaru i oceny drgań nieruchomych lub nieruchomych części maszyn, takich jak obudowy łożysk. Norma ta jest nowoczesnym zamiennikiem historycznej normy. ISO 2372 i stanowi dokument nadrzędny dla szeregu innych norm (np. ISO 10816-3 dla maszyn przemysłowych), które określają konkretne limity drgań dla różnych klas maszyn. Jego głównym celem jest zapewnienie znormalizowanej, wiarygodnej podstawy do oceny stanu technicznego maszyn i ustalania kryteriów akceptacji.

Uwaga: Niniejsza norma jest stopniowo zastępowana przez serię norm ISO 20816, której celem jest połączenie zasad pomiaru rur osłonowych (ISO 10816) i wałów (ISO 7919) w jedną, kompleksową strukturę. Zasady i definicje stref zawarte w normie ISO 10816-1 pozostają jednak w powszechnym użyciu.

Spis treści (Struktura koncepcyjna)

Norma ma na celu zapewnienie kompletnych ram do opracowania i realizacji programu oceny drgań maszyn:

1. 1. Zakres i pomiary:

   Ta wstępna sekcja definiuje zakres normy, jasno wskazując, że ma ona zastosowanie do pomiaru drgań strukturalnych nieruchomych, nieobrotowych części maszyn, przede wszystkim obudów łożysk. Stanowi ona, że preferowanym parametrem pomiarowym do celów monitorowania stanu jest szerokopasmowy średnia kwadratowa (RMS) prędkość, ponieważ zapewnia stabilny i reprezentatywny pomiar niszczącej energii drgań w szerokim zakresie prędkości maszyny. Norma określa domyślny zakres częstotliwości dla tego pomiaru, zazwyczaj od 10 Hz do 1000 Hz, który jest skuteczny w wykrywaniu najczęstszych usterek maszyn, takich jak niewyważenie i niewspółosiowość. Zawiera również podstawowe wskazówki dotyczące miejsc wykonywania pomiarów (na łożyskach w kierunku poziomym, pionowym i osiowym), aby zapewnić pełny obraz stanu dynamicznego maszyny.

2. 2. Instrumenty:

   W tym rozdziale przedstawiono wymagania dotyczące wydajności przyrządów używanych do pomiarów. Określono w nim, że cały system pomiarowy, w tym czujnik, okablowanie i miernik, musi umożliwiać dokładny pomiar prędkości RMS w określonym zakresie częstotliwości. Nakazano, aby przyrząd miał zakres dynamiczny wystarczający do pomiaru bez zniekształceń zarówno maszyn pracujących płynnie, jak i nierówno. Norma kładzie również duży nacisk na prawidłowy montaż czujnika, aby zapewnić dokładność i powtarzalność danych, i bezpośrednio odnosi się do ISO 5348 jako norma regulująca montaż akcelerometrów. Wreszcie, wymaga ona okresowej kalibracji urządzeń zgodnie z wiarygodnym standardem, aby zapewnić ich stałą dokładność.

3. 3. Kryteria oceny:

   Ta kluczowa część przedstawia dwie fundamentalne filozofie oceny intensywności drgań. Wyjaśnia, że kompleksowa ocena nie powinna opierać się na jednej metodzie, lecz na ich połączeniu:

   • Kryterium 1: Wielkość drgań. Jest to ocena wartości bezwzględnej drgań mierzonych w określonym punkcie czasowym, w porównaniu z ustalonymi limitami („strefami” opisanymi w następnej sekcji). Kryterium to służy do oceny stanu maszyny w sensie bezwzględnym i jest niezbędne do przeprowadzenia testów odbiorczych oraz ustalenia górnych limitów w celu zapobiegania uszkodzeniom.
   • Kryterium 2: Zmiana wielkości drgań. Kryterium to koncentruje się na trendzie drgań w czasie, porównując bieżącą wartość z ustalonym normalnym poziomem odniesienia maszyny. Norma podkreśla, że znacząca *zmiana* drgań, taka jak podwojenie prędkości RMS, może być znacznie bardziej czułym wskaźnikiem rozwijającej się usterki niż sama wartość bezwzględna. Drgania maszyny mogą się podwoić, ale nadal znajdować się w strefie „dobrej” lub „zadowalającej”, jednak zmiana ta nadal stanowiłaby wyraźny sygnał ostrzegawczy, który wymaga zbadania.
4. 4. Strefy oceny:

   Aby zapewnić proste i praktyczne ramy dla Kryterium 1 (wielkość bezwzględna), norma wprowadza system czterech stref oceny. Strefy te pełnią funkcję uniwersalnych „ocen” stanu maszyny. Należy zauważyć, że ta ogólna część normy definiuje jedynie *pojęcie* stref; konkretne wartości liczbowe granic stref (w mm/s) podano w częściach normy dotyczących konkretnych maszyn (np. ISO 10816-3). Strefy są definiowane jako:

   • Strefa A: Wibracje nowo oddanych do użytku maszyn zwykle mieszczą się w tej strefie.
   • Strefa B: Maszyny, których drgania mieszczą się w tej strefie, są zazwyczaj uznawane za dopuszczalne do nieograniczonej, długotrwałej pracy.
   • Strefa C: Maszyny z drganiami w tej strefie są zazwyczaj uważane za niezadowalające do długotrwałej, ciągłej pracy. Maszyna może być eksploatowana w tym stanie przez ograniczony czas, do czasu zaistnienia możliwości podjęcia działań naprawczych.
   • Strefa D: Wartości drgań mieszczące się w tym zakresie są zazwyczaj uznawane za wystarczająco poważne, aby spowodować uszkodzenie maszyny.
5. 5. Limity operacyjne (alarmy):

   W tej ostatniej sekcji przedstawiono praktyczną metodologię wdrażania kryteriów oceny w rzeczywistym programie monitorowania. Zaleca się ustawienie dwóch odrębnych poziomów alarmów operacyjnych w celu efektywnego zarządzania ryzykiem maszynowym:

   • Alarm: Jest to poziom ostrzegawczy, ustawiony w celu wskazania, że drgania przekroczyły swoją normalną, stabilną wartość bazową. Alert nie musi oznaczać bezpośredniego zagrożenia, ale służy jako sygnał do wzmożonego monitorowania lub zaplanowania dochodzenia w celu ustalenia przyczyny zmiany. Ten limit jest zazwyczaj oparty na Kryterium 2 (znaczna zmiana od wartości bazowej).
   • Wycieczka: Jest to poziom wyłączenia, ustawiony na wyższą, bezwzględną wartość, która reprezentuje górną granicę dopuszczalnego działania. Przekroczenie tego poziomu oznacza, że maszyna jest zagrożona nieuchronnym i poważnym uszkodzeniem. Reakcją powinno być natychmiastowe działanie, które może obejmować wyłączenie maszyny. Ten limit jest zazwyczaj oparty na Kryterium 1 (wielkości bezwzględnej, często granicy strefy C/D).

Kluczowe koncepcje

• Prędkość średniokwadratowa: Norma potwierdza, że prędkość średniokwadratowa (RMS) jest najlepszym pojedynczym wskaźnikiem ogólnego stanu maszyn w określonym zakresie częstotliwości, ponieważ jest bezpośrednio związana z niszczącą energią drgań.
• Pomiar szerokopasmowy: Norma opiera się na pojedynczej „ogólnej” wartości drgań, a nie na szczegółowej widmoTo narzędzie przesiewowe, a nie diagnostyczne. Wysoka wartość informuje, że *istnieje* problem, ale nie *jaki* to problem.
• Ogólne i szczegółowe: Część 1 stanowi ogólne ramy. Aby uzyskać szczegółowe, możliwe do zastosowania limity drgań dla konkretnej maszyny, należy zapoznać się z pozostałymi częściami norm ISO 10816 i ISO 20816.

← Powrót do indeksu głównego