Знакомьтесь: Vibromera.com — наш новый международный сайт. Перейти на Vibromera.com →

Бесплатный инженерный инструмент № 023

Пределы вибрации — гидротурбины & насосные агрегаты

Оценка интенсивности вибрации гидравлических турбин, насосно-турбинных агрегатов и насосов в соответствии с ISO 20816-5. Поддерживает измерение скорости в корпусе подшипника и смещения вала.

ISO 20816-5 Зоны A/B/C/D Гидротехника
Быстрые предустановки

Результаты

A
B
C
D
Зона вибрации
—
Измеренное значение
—
Рекомендация
—
ЗонаГраницаОписание

ISO 20816-5 Область применения

Стандарт ISO 20816-5 устанавливает критерии оценки вибрации гидравлических машин, включая турбины Каплана, Фрэнсиса и Пельтона, насосно-турбинные установки и насосы, используемые на гидроэлектростанциях. Он охватывает как вертикальные, так и горизонтальные конфигурации машин.

Вибрация корпуса подшипника — вертикальные машины

Скорость широкополосной вибрации, измеряемая на корпусе подшипника в мм/с RMS, обычно в диапазоне 10–1000 Гц. Применяется к вертикальным турбинам Каплана, Фрэнсиса, насос-турбинам и насосным агрегатам. Значения границ зон на этой странице являются упрощенными ориентировочными значениями из серии ISO 10816/20816; таблицы ISO 20816-5, специфичные для группы машин и частоты вращения, отличаются в деталях и должны использоваться для контрактных или приемочных оценок.

Граница зоныСкорость (мм/с, среднеквадратичное значение)
A/B2.8
B/C5.3
C/D8.5

Вибрация корпуса подшипника — горизонтальная турбина Пелтона

У горизонтальных турбин Пелтона допустимые пределы ниже из-за особенностей расположения подшипников и характера импульсных нагрузок.

Граница зоныСкорость (мм/с, среднеквадратичное значение)
A/B2.3
B/C4.5
C/D7.1

Смещение вала — вертикальные машины

Относительное смещение вала измеряется с помощью датчиков приближения и выражается в виде амплитуды смещения в микрометрах.

Граница зоныСмещение (мкм, пик-пик)
A/B80
B/C160
C/D260

ℹ️ Примечание: Вертикальные гидроагрегаты обладают уникальными вибрационными характеристиками вследствие действия силы тяжести, направленной вдоль оси вала. На вибрационные характеристики существенно влияют состояние упорного подшипника и гидравлические силы (пульсации давления в отсасывающей трубе, кавитация).

⚠️ Важно: Необходимо контролировать вибрацию как корпуса подшипника, так и вала. Общая оценка зависит от более неблагоприятного из этих двух показателей. Условия эксплуатации (нагрузка, напор, уровень воды в нижнем бьефе) оказывают значительное влияние на уровень вибрации гидроагрегатов.

Стандарт ISO 20816-5 распространяется на гидравлические машины (гидроагрегаты), включая:

  • Вертикальные поворотно-лопастные гидротурбины (Каплана)
  • Вертикальные радиально-осевые гидротурбины (Френсиса)
  • Вертикальные обратимые гидромашины (насос-турбины)
  • Горизонтальные ковшовые гидротурбины (Пелтона)
  • Крупные вертикальные насосы

Эти агрегаты эксплуатируются на гидроэлектростанциях (ГЭС и ГАЭС) с типичными частотами вращения от 60 до 1000 об/мин.

Гидромашины работают на значительно более низких частотах вращения (60–500 об/мин против 1500–3600 об/мин у паровых турбин) и подвержены специфическим гидродинамическим возмущающим силам:

  • Прецессия вихревого жгута в отсасывающей трубе и пульсации давления
  • Вибрация, вызванная кавитацией
  • Лопаточные частоты направляющего аппарата и рабочего колеса
  • Срыв вихрей Кармана с выходных кромок лопастей

Для вертикальных гидроагрегатов также критически важен контроль вибрации подпятника (упорного подшипника) и осевых гидравлических усилий.

Виброперемещение вала измеряется с помощью бесконтактных вихретоковых датчиков (проксиметров), устанавливаемых вблизи направляющих подшипников, и выражается как размах перемещения в микрометрах (μm p-p). Это критически важно для вертикальных гидроагрегатов, где мониторинг орбиты прецессии вала позволяет выявить:

  • Дисбаланс и расцентровку линии вала
  • Гидродинамическую неустойчивость потока
  • Износ сегментов направляющих подшипников
  • Задевание в уплотнениях

Горизонтальные ковшовые турбины (Пелтона) имеют более жесткие (низкие) нормы вибрации по сравнению с вертикальными гидромашинами по следующим причинам:

  • Горизонтальные опорные узлы более чувствительны к радиальным динамическим нагрузкам
  • Импульсное воздействие струи воды на ковши рабочего колеса создает характерную ударную вибрацию
  • Постоянная радиальная нагрузка от силы тяжести ротора формирует иное динамическое поведение подшипников

Граница зон A/B по виброскорости для них составляет 2,3 мм/с против 2,8 мм/с для вертикальных агрегатов.

При попадании вибрации гидротурбины в зону C рекомендуется:

  • Провести диагностику первопричин: кавитация рабочего колеса, жгут в отсасывающей трубе, износ направляющего подшипника, расцентровка вала, гидравлический резонанс
  • Перевести контроль вибрации в непрерывный режим (если он еще не организован)
  • Ограничить работу агрегата в нерасчетных зонах нагрузок (зонах повышенных гидродинамических пульсаций)
  • Запланировать ревизию и устранение дефектов в ближайший плановый вывод в ремонт
  • Тщательно отслеживать тренд — при приближении к зоне D рассмотреть вопрос об останове агрегата

Процедуры, описанные на этой странице, были разработаны и опробованы в полевых условиях командой Vibromera с использованием Balanset-1A — портативного двухканального балансировочного прибора и анализатора вибрации для балансировки роторов на месте эксплуатации.

Vibromera — портативный прибор для балансировки и анализа вибрации
Профессиональные анализаторы вибрации и системы балансировки на месте для гидроэнергетического оборудования. Оценка на месте в соответствии с ISO 20816. Используются более чем в 50 странах.
Подробнее о балансировочных приборах Vibromera
Категории:

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko — инженер по вибрационному анализу, основатель и генеральный директор Vibromera. Более 15 лет он балансирует вращающееся оборудование в полевых условиях, а не на испытательном стенде: мульчеры, промышленные вентиляторы, дробилки, центрифуги, валы и шпиндели. Именно из этой работы выросли приборы Balanset — они задумывались как инструмент, который специалист может принести к машине и применить самостоятельно, прямо на месте, а не как лабораторное оборудование. Vibromera основана в 2017 году, а с 2023 года базируется в Порту, Португалия. Здесь происходят разработка, сборка и поддержка линейки Balanset. Флагманский прибор — Balanset-1A, портативный анализатор для одно- и двухплоскостной балансировки и вибродиагностики. Nikolai лично участвует в поддержке клиентов, в разборе сложных случаев балансировки и в разработке программного обеспечения. Он работает с клиентами по всему миру, на любом языке.

WhatsApp
Balanset-1A - €1975Спросите инженера