Standardul ISO 10816-1 și implementarea instrumentală a diagnosticării vibrațiilor utilizând sistemul Balanset-1A

Rezumat

Acest raport prezintă o analiză cuprinzătoare a cerințelor internaționale de reglementare privind starea vibrațiilor echipamentelor industriale definite în ISO 10816-1 și standardele derivate din acesta. Documentul trece în revistă evoluția standardizării de la ISO 2372 la actualul ISO 20816, explică semnificația fizică a parametrilor măsurați și descrie metodologia de evaluare a gravității condițiilor de vibrație. O atenție specială este acordată implementării practice a acestor reguli utilizând sistemul portabil de echilibrare și diagnosticare Balanset-1A. Raportul conține o descriere detaliată a caracteristicilor tehnice ale instrumentului, algoritmii de funcționare în modurile vibrometru și echilibrare, precum și orientări metodologice pentru efectuarea măsurătorilor în vederea asigurării conformității cu criteriile de fiabilitate și siguranță pentru mașinile rotative.

Capitolul 1. Bazele teoretice ale diagnosticării vibrațiilor și evoluția standardizării

1.1. Natura fizică a vibrațiilor și selectarea parametrilor de măsurare

Vibrația, ca parametru de diagnosticare, este cel mai informativ indicator al stării dinamice a unui sistem mecanic. Spre deosebire de temperatură sau presiune, care sunt indicatori integrali și adesea reacționează la defecțiuni cu întârziere, semnalul de vibrație transmite informații în timp real despre forțele care acționează în interiorul mecanismului.

Standardul ISO 10816-1, la fel ca și predecesorii săi, se bazează pe măsurarea vitezei vibrațiilor. Această alegere nu este întâmplătoare și decurge din natura energetică a deteriorării. Viteza vibrațiilor este direct proporțională cu energia cinetică a masei oscilante și, prin urmare, cu solicitările de oboseală care apar în componentele mașinii.

Diagnosticul vibrațiilor utilizează trei parametri principali, fiecare cu propriul său domeniu de aplicare:

Deplasarea vibrației (Deplasare): Amplitudinea oscilației măsurată în micrometri (µm). Acest parametru este esențial pentru mașinile cu turație redusă (sub 600 rpm) și pentru evaluarea jocurilor în rulmenții pivotanți, unde este important să se prevină contactul rotor-stator. În contextul ISO 10816-1, deplasarea are o utilizare limitată deoarece, la frecvențe înalte, chiar și deplasările mici pot genera forțe distructive.

Viteza vibrației (Viteză): Viteza punctului de suprafață măsurată în milimetri pe secundă (mm/s). Acesta este parametrul universal pentru gama de frecvențe de la 10 la 1000 Hz, care acoperă principalele defecte mecanice: dezechilibru, nealiniere și slăbire. ISO 10816 adoptă viteza de vibrație ca principal criteriu de evaluare. Standardul specifică valoarea RMS (root mean square), care caracterizează energia medie a vibrației.

Accelerația vibrațiilor (Accelerație): Rata de schimbare a vitezei de vibrație măsurată în metri pe secundă la pătrat (m/s²) sau în unități g (1 g = 9,81 m/s²). Accelerația caracterizează forțele inerțiale și este cea mai sensibilă la procesele de înaltă frecvență (de la 1000 Hz și peste), cum ar fi defectele de rulmenți în faza incipientă, problemele de angrenaj ale angrenajelor și defectele electrice ale motoarelor.

1.2. Context istoric: de la ISO 2372 la ISO 20816

Înțelegerea cerințelor actuale necesită analizarea evoluției lor istorice. Evoluția standardelor de vibrații se întinde pe mai mult de cinci decenii:

Acest raport se concentrează pe ISO 10816-1 și ISO 10816-3, deoarece aceste documente sunt principalele instrumente de lucru pentru aproximativ 90% din echipamentele industriale diagnosticate cu instrumente portabile, cum ar fi Balanset-1A.

Capitolul 2. Analiza detaliată a metodologiei ISO 10816-1

2.1. Domeniul de aplicare și limitări

ISO 10816-1 se aplică măsurătorilor vibrațiilor efectuate pe părțile nerotative ale mașinilor (carcase de rulmenți, picioare, cadre de susținere). Standardul nu se aplică vibrațiilor cauzate de zgomotul acustic și nu acoperă mașinile cu mișcare alternativă (acestea sunt acoperite de ISO 10816-6) care generează forțe inerțiale specifice datorită principiului lor de funcționare.

Un aspect critic este faptul că standardul reglementează măsurătorile in situ — în condiții reale de funcționare, nu numai pe un banc de testare. Aceasta înseamnă că limitele țin cont de influența fundației reale, a racordurilor de conducte și a condițiilor de încărcare în funcționare.

2.2. Clasificarea echipamentelor

Un element cheie al metodologiei este împărțirea tuturor mașinilor în clase. Aplicarea limitelor clasei IV unei mașini din clasa I poate determina un inginer să nu observe o situație periculoasă, în timp ce invers poate duce la opriri nejustificate ale echipamentelor în stare bună de funcționare.

Tabelul 2.1. Clasificarea mașinilor conform ISO 10816-1

Problema identificării tipului de fundație (rigidă vs. flexibilă)

Standardul definește o fundație ca fiind rigidă dacă prima frecvență naturală a sistemului "mașină-fundație" este mai mare decât frecvența de excitație principală (frecvența de rotație). O fundație este flexibilă dacă frecvența sa naturală este inferioară frecvenței de rotație.

În practică, aceasta înseamnă:

• O mașină fixată cu șuruburi pe podeaua masivă din beton a unui atelier aparține, de obicei, unei clase cu fundație rigidă.
• O mașină montată pe izolatoare de vibrații (arcuri, tampoane de cauciuc) sau pe un cadru ușor din oțel (de exemplu, o structură de nivel superior) aparține unei clase cu fundație flexibilă.
• Aceeași mașină fizică își poate schimba clasa dacă este mutată de la o fundație la alta - acest lucru este esențial de reținut atunci când transferați echipamentul.

2.3. Zone de evaluare a vibrațiilor

În locul unei evaluări binare "bun/rău", standardul oferă o scală cu patru zone care sprijină întreținerea bazată pe stare:

2.4. Valori limită de vibrație

Tabelul de mai jos rezumă valorile limită ale vitezei de vibrație RMS (mm/s) în conformitate cu anexa B la ISO 10816-1. Aceste valori sunt empirice și servesc drept orientări în cazul în care specificațiile producătorului nu sunt disponibile.

Tabelul 2.2. Valori ale limitelor zonelor (ISO 10816-1 anexa B)

Comparație vizuală: Limitele zonelor pe clase de mașini

Interpretare analitică. Luați în considerare valoarea de 4,5 mm/s. Pentru mașinile mici (clasa I), aceasta este limita stării de urgență (C/D), care necesită oprirea. Pentru mașinile de dimensiuni medii (clasa II), acesta este mijlocul zonei "necesită atenție". Pentru mașinile mari pe o fundație rigidă (clasa III), aceasta este doar limita dintre zonele "satisfăcătoare" și "nesatisfăcătoare". Pentru mașinile pe o fundație flexibilă (clasa IV), acesta este un nivel de vibrații normal de funcționare (zona B). Această evoluție demonstrează riscul utilizării limitelor universale fără o clasificare adecvată.

2.5. Două criterii de evaluare: Valoare absolută vs. Schimbare relativă

ISO 10816-1 definește două criterii de evaluare independente care ar trebui aplicate simultan:

Criteriul I — Magnitudinea vibrațiilor: Viteza absolută a vibrațiilor RMS în bandă largă comparată cu limitele zonei. Acesta este criteriul principal descris în tabelele de mai sus.

Criteriul II - Modificarea vibrațiilor: O modificare semnificativă (creștere sau scădere) a nivelului de vibrații în raport cu linia de bază stabilită, indiferent dacă nivelul absolut traversează o limită de zonă. O modificare bruscă de peste 25% a nivelului de vibrații poate indica o defecțiune în curs de apariție, chiar dacă mașina rămâne în zona B. Invers, o scădere bruscă poate indica defectarea unui cuplaj sau ruperea unei componente.

Capitolul 3. Prezentare generală completă a seriei ISO 10816 / 20816

Standardul ISO 10816 a fost publicat sub forma unei serii cu mai multe părți, în care partea 1 oferă cadrul general, iar părțile următoare definesc cerințele specifice pentru diferite tipuri de mașini. Înțelegerea părții care se aplică echipamentului dumneavoastră specific este esențială pentru o evaluare corectă.

Tabelul 3.0. Lista completă a părților ISO 10816 și a înlocuitorilor lor ISO 20816

3.1. Seria ISO 7919 (Vibrația arborelui) - Acum parte din ISO 20816

În timp ce ISO 10816 s-a axat exclusiv pe vibrațiile carcasei, seria paralelă ISO 7919 a abordat vibrațiile arborelui măsurate cu ajutorul sondelor de proximitate fără contact (senzori de curenți turbionari). Pentru utilajele rotative critice, cum ar fi turbinele cu abur, turbinele cu gaz și generatoarele de mari dimensiuni, vibrația relativă a arborelui este adesea parametrul cel mai informativ, deoarece măsoară în mod direct mișcarea rotorului în cadrul spațiilor libere ale rulmenților săi.

Unificarea acestor două serii în ISO 20816 reflectă înțelegerea modernă a faptului că monitorizarea completă a stării mașinilor critice necesită atât vibrații ale carcasei (pentru evaluarea structurală), cât și vibrații ale arborelui (pentru evaluarea dinamică a rotorului).

3.2. Standarde internaționale conexe

ISO 10816 nu există în mod izolat. Mai multe standarde complementare definesc specificațiile senzorilor, calitatea echilibrării și metodologia de măsurare:

3.3. Relația dintre calitatea echilibrului ISO 1940 și zonele de vibrații ISO 10816

Una dintre cele mai frecvente întrebări în practică este cum se raportează gradul de calitate al echilibrului (valoarea G conform ISO 1940) la zonele de vibrații din ISO 10816. Deși nu există o formulă matematică exactă care să le lege (relația depinde de rigiditatea rulmenților, masa mașinii și dinamica suportului), există o corelație generală:

• Gradul de echilibru G2.5 (tipic pentru ventilatoare, pompe, motoare) atinge în general zona A sau B pe mașinile instalate corespunzător.
• Gradul de echilibru G6.3 (utilaje generale) atinge de obicei zona B, dar poate fi în zona C pentru structuri rigide, ușoare.
• Gradul de echilibru G16 (echipamente agricole, concasoare) corespunde de obicei zonei C sau mai rău conform ISO 10816.

Sistemul Balanset-1A poate obține o calitate a echilibrului G2.5 și mai bună, ceea ce contribuie direct la îndeplinirea cerințelor ISO 10816 Zona A.

Capitolul 4. Particularități ale mașinilor industriale: ISO 10816-3

Deși ISO 10816-1 definește cadrul general, în practică, majoritatea unităților industriale (pompe, ventilatoare, compresoare de peste 15 kW) sunt reglementate de partea 3 a standardului (ISO 10816-3), care este mai specifică. Este important să înțelegeți diferența, deoarece Balanset-1A este adesea utilizat pentru echilibrarea ventilatoarelor și pompelor acoperite de această parte.

4.1. Grupe de mașini în ISO 10816-3

Spre deosebire de cele patru clase din partea 1, partea 3 împarte mașinile în două grupe principale:

Grupa 1: Mașini mari cu putere nominală mai mare de 300 kW sau mașini electrice cu înălțimea arborelui mai mare de 315 mm, care funcționează la viteze cuprinse între 120 rpm și 15.000 rpm.

Grupa 2: Mașini de dimensiuni medii cu putere nominală de la 15 kW la 300 kW sau mașini electrice cu înălțimea arborelui de la 160 mm la 315 mm, la viteze de funcționare între 120 rpm și 15.000 rpm.

4.2. Limitele de vibrații în ISO 10816-3

Limitele depind de tipul fundației (rigidă / flexibilă), care rămâne aceeași definiție ca în partea 1.

Tabelul 4.1. Limitele de vibrații în conformitate cu ISO 10816-3 (RMS, mm/s)

Sinteza datelor. Compararea tabelelor ISO 10816-1 și ISO 10816-3 arată că ISO 10816-3 impune cerințe mai stricte pentru mașinile de putere medie (grupa 2) pe fundații rigide. Limita zonei D este stabilită la 4,5 mm/s, care coincide cu limita pentru clasa I din partea 1. Acest lucru confirmă tendința către limite mai stricte pentru echipamentele moderne, mai rapide și mai ușoare. Atunci când utilizați Balanset-1A pentru a diagnostica un ventilator de 45 kW pe o podea de beton, trebuie să vă concentrați asupra coloanei "Grup 2 / Rigid" din acest tabel, unde trecerea la zona de urgență are loc la 4,5 mm/s.

4.3. Cerințe suplimentare ale ISO 10816-3

ISO 10816-3 adaugă dispoziții importante dincolo de limitele de bază ale zonei:

• Teste de acceptare: Pentru mașinile nou instalate sau reparate, vibrațiile ar trebui să se situeze în zona A. Dacă se încadrează în zona B, se recomandă o investigație pentru a determina cauza.
• Alarme operaționale: Standardul recomandă stabilirea a două niveluri de alarmă - ALERT (de obicei la limita B/C) și DANGER (la limita C/D). Acestea pot fi implementate în sistemele de monitorizare continuă.
• Condiții tranzitorii: Standardul recunoaște că, în timpul pornirii și opririi, vibrațiile pot depăși temporar limitele în regim staționar, în special atunci când trec prin viteze critice (rezonanțe).
• Mașini cuplate: În cazul echipamentelor cuplate (de exemplu, seturi motor-pompă), fiecare mașină trebuie evaluată individual folosind limitele corespunzătoare clasificării sale în grupă.

Capitolul 5. Arhitectura hardware a sistemului Balanset-1A

Pentru a implementa cerințele ISO 10816/20816, aveți nevoie de un instrument care să ofere măsurători precise și repetabile și care să corespundă intervalelor de frecvență necesare. Sistemul Balanset-1A dezvoltat de Vibromera este o soluție integrată care combină funcțiile unui analizor de vibrații cu două canale și ale unui instrument de echilibrare pe teren.

5.1. Canale de măsurare și senzori

Sistemul Balanset-1A are două canale independente de măsurare a vibrațiilor (X1 și X2), ceea ce permite efectuarea de măsurători simultane în două puncte sau în două planuri.

Tipul senzorului. Sistemul utilizează accelerometre (traductoare de vibrații care măsoară accelerația). Acesta este standardul modern în industrie, deoarece accelerometrele oferă fiabilitate ridicată, gamă largă de frecvențe și liniaritate bună.

Integrarea semnalului. Deoarece ISO 10816 necesită evaluarea vitezei vibrațiilor (mm/s), semnalul provenit de la accelerometre este integrat în hardware sau software. Aceasta este o etapă critică de procesare a semnalului, iar calitatea convertorului analog-digital joacă un rol esențial.

Domeniul de măsurare. Instrumentul măsoară viteza vibrațiilor (RMS) în intervalul de la 0,05 la 100 mm/s. Această gamă acoperă pe deplin toate zonele de evaluare ISO 10816 (de la Zona A 45 mm/s pentru cele mai mari mașini).

5.2. Caracteristici de frecvență și acuratețe

Caracteristicile metrologice ale Balanset-1A sunt în deplină conformitate cu cerințele standardului.

Gama de frecvențe. Versiunea de bază a instrumentului funcționează în banda 5 Hz - 550 Hz. Limita inferioară de 5 Hz (300 rpm) depășește chiar cerința standardului ISO 10816 de 10 Hz și permite diagnosticarea mașinilor cu viteză redusă. Limita superioară de 550 Hz acoperă până la a 11-a armonică pentru mașini cu o frecvență de rotație de 3000 rpm (50 Hz), ceea ce este suficient pentru a detecta dezechilibrul (1×), dezalinierea (2×, 3×) și slăbirea. Opțional, gama de frecvențe poate fi extinsă la 1000 Hz, acoperind pe deplin toate cerințele standard.

Precizia amplitudinii. Eroarea de măsurare a amplitudinii este de ±5% din scala completă. Pentru sarcinile de monitorizare operaționale, în care limitele zonelor diferă cu sute de procente, această precizie este mai mult decât suficientă.

Precizia fazei. Instrumentul măsoară unghiul de fază cu o precizie de ±1 grad. Deși faza nu este reglementată de ISO 10816, aceasta este extrem de importantă pentru procedura de echilibrare.

5.3. Canal tahometru

Kitul include un tahometru laser (senzor optic) care îndeplinește două funcții: măsoară viteza rotorului (RPM) de la 150 la 60.000 rpm (în unele versiuni până la 100.000 rpm), făcând posibilă identificarea dacă vibrația este sincronă cu frecvența de rotație (1×) sau asincronă; și generează un semnal de fază de referință (marcaj de fază) pentru calcularea mediei sincrone și calcularea unghiurilor de corecție a masei în timpul echilibrării.

5.4. Conexiuni și dispunere

Kitul standard include cabluri pentru senzori cu lungimea de 4 metri (opțional 10 metri). Acest lucru sporește siguranța în timpul măsurătorilor in situ. Cablurile lungi permit operatorului să rămână la o distanță sigură de piesele rotative ale mașinii, ceea ce îndeplinește cerințele de siguranță industrială pentru lucrul cu echipamente rotative.

Tabelul 5.1. Specificațiile cheie Balanset-1A vs. cerințele ISO 10816

Capitolul 6. Metodologia de măsurare și evaluarea ISO 10816 utilizând Balanset-1A

6.1. Pregătirea pentru măsurători

Identificați mașina. Determinați clasa sau grupul mașinii (în conformitate cu capitolele 2 și 4 din prezentul raport). De exemplu, un "ventilator de 45 kW pe izolatoare de vibrații" face parte din grupa 2 (ISO 10816-3) cu o fundație flexibilă.

Instalarea software-ului. Instalați driverele și software-ul Balanset-1A de pe unitatea USB furnizată. Conectați unitatea de interfață la portul USB al laptopului.

Montați senzorii. Instalați senzorii pe carcasele rulmenților — nu pe capace subțiri, apărători sau carcase de tablă. Utilizați baze magnetice și asigurați-vă că magnetul se așează ferm pe o suprafață curată și plană. Vopseaua sau rugina de sub magnet acționează ca un amortizor și reduce citirile de înaltă frecvență. Mențineți ortogonalitatea: efectuați măsurători în direcțiile verticală (V), orizontală (H) și axială (A) la fiecare rulment. Balanset-1A are două canale, astfel încât puteți măsura simultan V și H la un singur suport.

6.2. Modul vibrometru (F5)

Software-ul Balanset-1A are un mod dedicat pentru evaluarea ISO 10816. Rulați programul, apăsați F5 (sau faceți clic pe butonul "F5 - Vibrometer" din interfață), apoi apăsați F9 (Run) pentru a începe achiziția datelor.

Analiza indicatorilor:

• RMS (total): Instrumentul afișează viteza de vibrație RMS globală (V1s, V2s). Aceasta este valoarea pe care o comparați cu limitele tabelare ale standardului.
• 1× Vibrație: Instrumentul extrage amplitudinea vibrațiilor la frecvența de rotație (componenta sincronă).

Dacă valoarea RMS este ridicată (zona C/D), dar componenta 1× este scăzută, problema nu este dezechilibrul. Poate fi o defecțiune a rulmentului, cavitație (pentru o pompă) sau probleme electromagnetice. Dacă RMS este aproape de valoarea 1× (de exemplu, RMS = 10 mm/s, 1× = 9,8 mm/s), dezechilibrul domină și echilibrarea va reduce vibrațiile cu aproximativ 95%.

6.3. Analiza spectrală (FFT)

Dacă vibrațiile totale depășesc limita (zona C sau D), trebuie să identificați cauza. Modul F5 include o filă Charts cu afișarea spectrului FFT.

• Un vârf dominant la 1× (frecvența de rotație) indică un dezechilibru.
• Vârfurile la 2×, 3× indică o nealiniere sau o slăbire.
• "Zgomotul" de înaltă frecvență sau o pădure de armonice indică defecte ale rulmenților.
• Frecvența de trecere a paletelor (numărul de palete × rpm) indică probleme aerodinamice la un ventilator sau probleme hidraulice la o pompă.
• 2× frecvența de linie (100 Hz sau 120 Hz) indică defecțiuni electrice ale motoarelor (excentricitate statorică, bare rotorice rupte).

Balanset-1A oferă aceste vizualizări, care îl transformă dintr-un simplu "contor de conformitate" într-un instrument complet de diagnosticare.

6.4. Puncte de măsurare și direcții

ISO 10816-1 recomandă măsurarea vibrațiilor în trei direcții perpendiculare între ele la fiecare locație a rulmentului. Pentru o mașină tipică cu două rulmenți, aceasta înseamnă până la șase puncte de măsurare (3 direcții × 2 rulmenți). În practică, cele mai importante măsurători sunt:

• Vertical (V): Cel mai sensibil la dezechilibru. Oferă de obicei cele mai mari valori deoarece rulmenții au o rigiditate mai mică în direcția verticală.
• Orizontal (H): Sensibil la nealiniere și slăbire. Vibrațiile orizontale care depășesc semnificativ vibrațiile verticale indică adesea un picior moale sau șuruburi slăbite.
• Axial (A): Vibrația axială ridicată (mai mult de 50% din vibrația radială) sugerează o dezaliniere, un arbore îndoit sau un rotor dezechilibrat în consolă.

Pentru evaluarea ISO 10816 se utilizează de obicei cea mai mare valoare dintre toate punctele și direcțiile de măsurare. Înregistrați întotdeauna toate măsurătorile pentru analiza tendințelor.

Capitolul 7. Echilibrarea ca metodă de corecție: Utilizarea practică a Balanset-1A

Atunci când diagnosticele (bazate pe dominanța 1× în spectru) indică dezechilibrul ca principală cauză a depășirii limitelor ISO 10816, următorul pas este echilibrarea. Balanset-1A implementează metoda coeficientului de influență (metoda celor trei run-uri).

7.1. Teoria echilibrării

Dezechilibrul apare atunci când centrul de masă al rotorului nu coincide cu axa sa de rotație. Acest lucru cauzează o forță centrifugă F = m - r - ω² care generează vibrații la frecvența de rotație. Scopul echilibrării este de a adăuga o masă de corecție (greutate) care produce o forță egală ca mărime și opusă ca direcție forței de dezechilibru.

7.2. Procedura de echilibrare pe un singur plan

Utilizați această procedură pentru rotoare înguste (ventilatoare, scripeți, discuri). Selectați modul F2 în program.

Rulare 0 — Inițial: Porniți rotorul, apăsați F9. Instrumentul măsoară vibrația inițială (amplitudine și fază). Exemplu: 8,5 mm/s la 120°.

Rulare 1 — Greutate de probă: Opriți rotorul, montați o greutate de probă de masă cunoscută (de exemplu, 10 g) într-un loc arbitrar. Porniți rotorul, apăsați F9. Exemplu: 5,2 mm/s la 160°.

Calcul și corecție: Programul calculează automat masa și unghiul greutății de corecție. De exemplu, instrumentul poate indica: "Adăugați 15 g la un unghi de 45° de la poziția greutății de probă". Funcțiile Balanset acceptă greutăți divizate: dacă nu puteți plasa greutatea în locația calculată, programul o împarte în două greutăți pentru montarea, de exemplu, pe paletele ventilatorului.

Rulare 2 — Verificare: Instalați greutatea de corecție calculată (eliminând greutatea de probă, dacă este necesar). Porniți rotorul și confirmați că vibrațiile reziduale au scăzut în zona A sau B în conformitate cu ISO 10816 (de exemplu, sub 2,8 mm/s pentru Grupul 2 / Rigid).

7.3. Echilibrarea pe două planuri

Rotoarele lungi (arbori, tamburi de concasare) necesită echilibrare dinamică în două planuri de corecție. Procedura este similară, dar necesită doi senzori de vibrații (X1, X2) și trei cicluri (inițial, greutate de încercare în planul 1, greutate de încercare în planul 2). Utilizați modul F3 pentru această procedură.

Capitolul 8. Scenarii practice și interpretare (studii de caz)

Capitolul 9. Relația dintre parametrii de vibrație: Deplasare, viteză, accelerație

Înțelegerea relației matematice dintre cei trei parametri de vibrație este importantă pentru conversia între aceștia și pentru înțelegerea motivului pentru care ISO 10816 a ales viteza ca măsură principală.

Pentru o mișcare armonică simplă la frecvența f. (Hz):

• Deplasare: D = D₀ - sin(2πft), măsurată în µm (vârf sau vârf la vârf)
• Viteză: V = 2πf - D₀ - cos(2πft), măsurată în mm/s
• Accelerare: A = (2πf)² - D₀ - sin(2πft), măsurată în m/s²

Relațiile cheie (pentru valorile de vârf la frecvența f.):

• V_vârf (mm/s) = π - f - D_pp (µm) / 1000
• A_vârf (m/s²) = 2πf - V_vârf (mm/s) / 1000

Acest lucru explică de ce deplasarea este dominantă la frecvențe joase și accelerația este dominantă la frecvențe înalte, în timp ce viteza oferă o reprezentare relativ plată (independentă de frecvență) a severității vibrațiilor în gama de viteze tipice ale mașinii. O valoare constantă a vitezei reprezintă un stres constant în structură, indiferent de frecvență - acesta este motivul fundamental pentru care ISO 10816 utilizează viteza.

Tabelul 9.1. Exemple practice de conversie la 50 Hz (3000 rpm)

Capitolul 10. Erori comune de măsurare și cum să le evitați

Chiar și cu un instrument calibrat corespunzător precum Balanset-1A, erorile de măsurare pot duce la concluzii incorecte. Iată care sunt cele mai frecvente capcane:

10.1. Erorile de montare a senzorului

Problemă: Senzor montat pe o protecție, pe un capac subțire sau pe o structură liberă în locul carcasei rulmentului. Acest lucru cauzează citiri ridicate false din cauza rezonanțelor structurale ale capacului, ceea ce duce la opriri inutile.

Soluție: Montați întotdeauna direct pe carcasa rulmentului. Utilizați montajul magnetic pe o suprafață metalică curată, plană. Pentru suprafețele cu vopsea mai groasă de 0,1 mm, răzuiți o zonă mică până la metalul gol.

10.2. Clasificarea greșită a mașinii

Problemă: Aplicarea limitelor clasei I la un compresor de 200 kW (care ar trebui să fie din grupa 2 conform ISO 10816-3) duce la alarme premature.

Soluție: Identificați întotdeauna puterea nominală, viteza și tipul de fundație ale mașinii înainte de a selecta standardul și grupul aplicabile.

10.3. Ignorarea condițiilor de funcționare

Problemă: Măsurarea vibrațiilor în timpul pornirii sau la sarcină parțială. Limitele ISO 10816 se aplică funcționării în regim staționar în condiții normale de funcționare.

Soluție: Permiteți mașinii să atingă echilibrul termic și viteza/încărcarea normală de funcționare înainte de a înregistra măsurătorile. Pentru motoarele electrice, aceasta înseamnă, de obicei, cel puțin 15 minute de funcționare.

10.4. Cabluri și zgomot electric

Problemă: Trecerea cablurilor senzorilor pe lângă cablurile de alimentare introduce interferențe electromagnetice, cauzând citiri crescute artificial, în special la 50/60 Hz și armonice.

Soluție: Trasați cablurile senzorilor departe de cablurile de alimentare. Utilizați cabluri ecranate acolo unde este posibil. Cablurile Balanset-1A sunt ecranate prin construcție, dar trasarea corectă rămâne importantă.

10.5. Măsurători cu un singur punct

Problemă: Măsurarea unei singure direcții la un singur rulment și concluzia "mașina este în regulă".

Soluție: Măsurați în cel puțin două direcții (V și H) la fiecare rulment. Utilizați valoarea cea mai ridicată pentru evaluarea ISO 10816. Diferențele semnificative între direcții pot indica defecte specifice (de exemplu, orizontal > vertical indică adesea slăbirea structurii).

Întrebări frecvente (FAQ)

Concluzie

ISO 10816-1 și partea sa specializată 3 oferă o bază fundamentală pentru asigurarea fiabilității echipamentelor industriale. Trecerea de la percepția subiectivă la evaluarea cantitativă a vitezei de vibrație (RMS, mm/s) permite inginerilor să clasifice în mod obiectiv starea mașinilor și să planifice întreținerea pe baza datelor reale, mai degrabă decât pe programe arbitrare.

Sistemul de evaluare în patru zone (de la A la D) oferă un limbaj universal pentru comunicarea stării utilajului între echipele de întreținere, conducere și furnizorii de echipamente. Atunci când este combinată cu analiza spectrală, această metodologie permite nu doar detectarea problemelor, ci și identificarea cauzelor principale — dezechilibru, nealiniere, uzura rulmenților, slăbire și defecțiuni electrice.

Implementarea instrumentală a acestor standarde utilizând sistemul Balanset-1A s-a dovedit eficientă. Instrumentul oferă măsurători metrologice precise în intervalul 5–550 Hz (acoperind în totalitate cerințele standard pentru majoritatea mașinilor) și oferă funcționalitatea necesară pentru identificarea cauzelor vibrațiilor ridicate (analiza spectrală) și eliminarea acestora (echilibrare).

Pentru companiile operative, implementarea unei monitorizări regulate bazate pe metodologia ISO 10816 și instrumente precum Balanset-1A reprezintă o investiție directă în reducerea costurilor operaționale. Capacitatea de a distinge zona B de zona C ajută la evitarea atât a reparațiilor premature ale mașinilor în stare bună, cât și a defecțiunilor catastrofale cauzate de ignorarea nivelurilor critice de vibrații.

Sfârșitul raportului