ISO 7919-1: Оценка вибрации машин на основе измерений на вращающихся валах
ISO 7919-1 — «Механические колебания. Оценка вибрации машин на основе измерений на вращающихся валах. Часть 1. Общие рекомендации» — это основной международный стандарт по измерению и оценке вибрации на вращающийся вал машины. Это прямой аналог ISO 10816 (в настоящее время переименованный в ISO 20816 (серия), в которой рассматриваются вибрации, измеряемые на неподвижном корпусе. В то время как стандарт по корпусу ориентирован на конструкцию, стандарт ISO 7919 фокусируется на самом валу, используя бесконтактные датчиков приближения для измерения перемещения ротора относительно подшипников. Это различие имеет решающее значение для крупного критически важного оборудования с подшипниками с жидкой смазкой — турбин, компрессоров и крупных насосов, — где точное определение динамического поведения ротора является залогом безопасной работы и предотвращения выхода подшипников из строя.
1. Область применения и принцип измерения
В данном стандарте изложены общие процедуры измерения и оценки вибрации вращающихся валов. Его основной принцип заключается в том, что объектом измерения является вибрационное движение самого вала, которое обычно измеряется относительный к корпусу неподвижного подшипника. Это является существенным отклонением от методов измерения корпуса, предусмотренных стандартом ISO 20816. Измерение вибрации вала является предпочтительным методом для машин, у которых ротор имеет большую массу по сравнению с относительно гибким корпусом и которые работают в условиях жидкостной смазки подшипники скольжения. В таких случаях внутри зазора подшипника может происходить значительное перемещение вала, которое так и не передается за пределы корпуса — поэтому акселерометр, установленный на корпусе, просто не зафиксирует его. Цель состоит в том, чтобы оценить интенсивность этого динамического перемещения вала и тем самым защитить машину от повреждения подшипников или контакт ротора со статором.
2. Измеряемые величины
В стандарте указано, какие параметры необходимо измерять и оценивать. Основной показатель для общей интенсивность вибрации является Sp-p, от пика до пика вибрационный перемещение вала. Этот показатель отражает полный ход оси вала при его перемещении внутри подшипника, а поскольку он выражается в микрометрах, его можно напрямую сопоставлять с фактическим зазором подшипника — это исключительно полезное свойство для обеспечения надежности оборудования.
В стандарте также приводятся значения других величин, необходимых для диагностики. В нем рекомендуется, чтобы измерительная система могла обеспечивать:
- Сайт орбита вала — траектория движения оси вала, необходимая для диагностики таких проблем, как масляный вихрь или Перекос.
- В среднем положение оси вала — изменение, которое может свидетельствовать об изменении нагрузки или выравнивания.
- Отфильтрованные значения — для некоторых применений вибрация при 1× рабочая скорость оценивается отдельно, чтобы выделить дисбаланс ответ.
3. Приборы и крепление
В данном разделе приводятся практические рекомендации по аппаратному обеспечению. Здесь описывается система бесконтактных датчиков, состоящая из трёх компонентов, которые откалиброваны совместно и не являются взаимозаменяемые:
- Датчик - в вихревые токи чувствительный наконечник.
- Удлинительный кабель определенной длины.
- Драйвер (проксимитор) который формирует сигнал.
Датчики устанавливаются парами на каждом подшипнике с разворотом 90° в конфигурации X–Y. Это позволяет системе фиксировать полное двумерное движение оси вала и восстанавливать траекторию. В стандарте особо подчеркивается, что качество монтажа имеет решающее значение: жесткие монтажные кронштейны, правильное расстояние между датчиками и ровная «дорожка датчика» на валу, свободная от механических или электрических биение что в противном случае привело бы к искажению сигнала. Поскольку механический и электрический биения вносят погрешность, возникающую один раз за оборот и маскирующуюся под вибрацию, на низких скоростях обычно применяется компенсация медленного смещения, прежде чем данные будут признаны достоверными.
4. Критерии оценки и зоны
В стандарте предлагается два взаимодополняющих способа оценки уровня вибрации. Первый из них — это абсолютный критерий: измеренное Sp-p сравнивается с заданными пределами с использованием четырехзонной модели.
- Зона A (хорошая): уровень вибрации, характерный для вновь введенного в эксплуатацию оборудования.
- Зона B (удовлетворительно): пригодно для длительной эксплуатации без ограничений.
- Зона C (неудовлетворительно): возможная проблема; необходимо провести диагностику оборудования, чтобы выявить причину.
- Зона D (неприемлемо): уровни, считающиеся опасными и требующими принятия немедленных мер.
Второй - это критерий изменения: значительное усиление вибрации от известного исходный уровень может служить ранним сигналом о зарождающейся неисправности, даже если абсолютный уровень пока находится в зоне «Удовлетворительно». Часть 1 предоставляет только эту общую структуру — конкретные числовые границы зон приведены в частях серии ISO 7919, посвященных конкретным машинам, поскольку допустимое смещение большой медленно вращающейся турбины значительно отличается от допустимого смещения небольшого высокоскоростного компрессора. Как правило, границы масштабируются в зависимости от максимальной скорости вала и, в конечном итоге, от имеющегося зазора подшипника.
5. Настройка сигналов тревоги: оповещения и срабатывания
В заключительном разделе критерии оценки преобразуются в рабочую защита оборудования систему, рекомендуя двухуровневую стратегию оповещения:
- Оповещение (сигнализация) заданное значение: установлен чуть выше обычного стабильного рабочего уровня машины. Его превышение сигнализирует оператору о том, что условия изменились и необходимо провести проверку.
- Отключение (отключение) заданное значение: предельное значение, при превышении которого дальнейшая работа может привести к серьезным повреждениям. Его превышение должно вызывать автоматическое отключение, чтобы предотвратить катастрофический сбой.
В стандарте рекомендуется определять эти уставки на основе оба абсолютные границы зон — предел «Trip» не должен устанавливаться выше границы между зонами C и D — а также при значительном отклонении от базового значения; сигнал тревоги «Alert» может сработать, если амплитуда вибрации удвоится, даже если она остается в зоне B. Именно такое сочетание абсолютной и относительной логики необходимо системе непрерывной защиты для обнаружения как резких отклонений, так и медленного дрейфа.
6. Основные понятия на практике
- Вибрация вала и корпуса: для машин с массивными жесткими роторами и гибким корпусом движение вала является гораздо более прямым и надежным показателем динамического состояния, чем любые изменения, происходящие снаружи корпуса.
- В первую очередь — защита оборудования: хотя эти данные также используются для диагностики, основная роль стандарта ISO 7919 заключается в обеспечении защиты в режиме реального времени от катастрофических сбоев.
- Значение относительного движения: Сравнение вала с подшипником позволяет аналитику непосредственно оценить, насколько задействован зазор подшипника, и выявить такие проблемы, как масляное вихревое движение (oil whirl) или чрезмерное преднатяг.
Хотя данный стандарт регулирует эксплуатацию постоянно оснащенных приборами критически важных машин, портативные приборы выполняют дополняющую задачу — диагностику на месте и локальную коррекцию. Двухканальный анализатор, такой как Balanset-1A измеряет амплитуду 1× и фаза в подшипниках самого агрегата на рабочей скорости, что позволяет инженеру убедиться в том, что дисбаланс, выявленный по динамике вибрации вала, действительно является дисбалансом, а затем выполнить балансировку ротора и проверить результат, не затрагивая установленную систему датчиков приближения.
7. Стандарт и его «семейство»
Стандарт ISO 7919-1 представляет собой общий документ с «общими рекомендациями»; в последующих пронумерованных частях (посвященных конкретным классам машин, таким как паровые турбины, газовые турбины и сопряженные промышленные машины) приводятся фактические числовые пределы. В сочетании с серией стандартов ISO 20816, основанной на корпусах, он формирует полную картину вибрации машин — с одной стороны, движения вала, с другой — реакции конструкции — которая необходима для любой тщательно разработанной программы мониторинга критическое оборудование основан. Полный текст, имеющий юридическую силу, публикуется Международной организацией по стандартизации и доступен для приобретения в официальном каталоге ISO; в данной статье кратко излагаются его структура и цель, чтобы можно было применять эти концепции, не имея документа под рукой.
