Instrument de inginerie gratuit #023
Limite de vibrații — Turbine hidroelectrice și unități de pompare
Evaluează severitatea vibrațiilor pentru turbine hidraulice, turbine-pompă și pompe conform ISO 20816-5. Acceptă măsurători ale vitezei carcasei rulmenților și deplasării arborelui.
Rezultate
| Zonă | Limită | Descriere |
|---|
Domeniul de aplicare ISO 20816-5
ISO 20816-5 specifică criteriile de evaluare a vibrațiilor pentru mașinile hidraulice, inclusiv turbinele Kaplan, Francis și Pelton, turbinele-pompă și pompele utilizate în centralele hidroelectrice. Acesta acoperă atât configurațiile verticale, cât și cele orizontale ale mașinilor.
Vibrațiile carcasei rulmenților — Mașini verticale
Viteza vibrațiilor cu bandă largă măsurată pe carcasa rulmentului în mm/s RMS, de obicei în intervalul 10–1000 Hz. Se aplică unităților verticale Kaplan, Francis, pompă-turbină și pompelor. Valorile limită ale zonelor de pe această pagină sunt valori orientative simplificate din seria ISO 10816/20816; tabelele specifice grupului de mașini și vitezei din ISO 20816-5 diferă în detaliu și trebuie consultate pentru evaluări contractuale sau de recepție.
| Limita zonei | Viteză (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Vibrația carcasei rulmentului — Pelton orizontal
Turbinele Pelton orizontale au limite admisibile mai mici datorită aranjamentului rulmenților și caracteristicilor de încărcare impulsivă.
| Limita zonei | Viteză (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.3 |
| B/C | 4.5 |
| C/D | 7.1 |
Deplasarea arborelui — Mașini verticale
Deplasarea relativă a arborelui este măsurată cu sonde de proximitate, exprimată ca deplasare vârf la vârf în μm.
| Limita zonei | Deplasare (μm pp) |
|---|---|
| A/B | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
ℹ️ Notă: Hidromașinile verticale au caracteristici unice de vibrație datorită gravitației care acționează de-a lungul axei arborelui. Starea rulmentului axial și forțele hidraulice (umflarea tubului de tiraj, cavitația) afectează semnificativ comportamentul la vibrații.
⚠️ Important: Atât vibrațiile carcasei rulmentului, cât și ale arborelui trebuie monitorizate. Cea mai slabă dintre cele două evaluări determină evaluarea generală. Condițiile de funcționare (sarcina, căderea, nivelul apei din aval) influențează puternic nivelurile de vibrații în hidromașini.
ISO 20816-5 applies to hydraulic machines including:
- Vertical Kaplan turbines
- Vertical Francis turbines
- Vertical pump-turbines (reversible)
- Horizontal Pelton turbines
- Vertical pumps
These machines operate in hydroelectric power plants with typical speeds from 60 to 1000 RPM.
Hydraulic machines operate at much lower speeds (60–500 RPM vs 1500–3600 RPM for steam turbines) and experience unique hydraulic excitation forces:
- Draft tube surge and pressure pulsations
- Cavitation-induced vibration
- Wicket gate and runner vane pass frequencies
- Von Kármán vortex shedding
Vertical machines also have additional considerations for thrust bearing vibration and axial hydraulic forces.
Shaft displacement is measured using proximity probes mounted near the guide bearings, measuring peak-to-peak displacement in micrometers (μm p-p). This is critical for vertical machines where shaft orbit monitoring reveals:
- Unbalance and misalignment
- Hydraulic instabilities
- Guide bearing wear
- Seal rub conditions
Horizontal Pelton turbines have lower vibration limits than vertical machines because:
- Horizontal bearing arrangements are more sensitive to dynamic forces
- Impulse loading from the Pelton bucket jet impact produces distinct vibration
- Gravity loads on horizontal bearings create different dynamic behavior
The Zone A/B boundary is 2.3 mm/s vs 2.8 mm/s for vertical machines.
For Zone C on a hydro turbine:
- Investigate root causes: runner cavitation, draft tube surge, guide bearing wear, shaft misalignment, hydraulic resonance
- Increase monitoring frequency to continuous if not already
- Consider load restrictions to reduce hydraulic excitation
- Plan corrective action during the next scheduled outage
- Monitor trend carefully — if approaching Zone D, consider shutdown
Procedurile descrise în această pagină au fost dezvoltate și testate pe teren de echipa Vibromera cu ajutorul Balanset-1A, un balansor portabil cu două canale și analizor de vibrații pentru echilibrarea rotoarelor la fața locului.
Analizoare profesionale de vibrații și sisteme de echilibrare în teren pentru utilaje hidroelectrice. Evaluare la fața locului conformă cu ISO 20816. Utilizate în peste 50 de țări.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko este inginer în analiza vibrațiilor, fondator și director general al Vibromera. De peste 15 ani echilibrează echipamente rotative pe teren, nu pe un stand de probă: tocătoare, ventilatoare industriale, concasoare, centrifuge, arbori și axe portsculă. Din această muncă s-au născut instrumentele Balanset — au fost concepute ca o unealtă pe care specialistul o poate duce la mașină și o poate folosi singur, la fața locului, nu ca echipament de laborator. Vibromera a fost fondată în 2017 și, din 2023, are sediul în Porto, Portugalia. Aici au loc dezvoltarea, asamblarea și asistența pentru gama Balanset. Instrumentul de vârf este Balanset-1A, un analizor portabil pentru echilibrarea într-un plan și în două plane și pentru diagnosticarea vibrațiilor. Nikolai se implică personal în asistența pentru clienți, în rezolvarea cazurilor dificile de echilibrare și în dezvoltarea software-ului. Lucrează cu clienți din întreaga lume, în orice limbă.
