Bezplatný inžiniersky nástroj #023
Limity vibrácií & vodné turbíny a čerpacie jednotky
Vyhodnoťte intenzitu vibrácií hydraulických turbín, čerpacích turbín a čerpadiel podľa normy ISO 20816-5. Podporuje merania rýchlosti ložiskového telesa a posunutia hriadeľa.
Výsledky
| Zóna | Hranica | Popis |
|---|
Rozsah pôsobnosti normy ISO 20816-5
Norma ISO 20816-5 špecifikuje kritériá hodnotenia vibrácií pre hydraulické stroje vrátane Kaplanových, Francisových a Peltonových turbín, čerpacích turbín a čerpadiel používaných vo vodných elektrárňach. Zahŕňa vertikálne aj horizontálne konfigurácie strojov.
Vibrácie ložiskového telesa – vertikálne stroje
Širokopásmová rýchlosť vibrácií meraná na ložiskovom domci v mm/s RMS, zvyčajne v rozsahu 10–1000 Hz. Vzťahuje sa na vertikálne Kaplanove, Francisove, čerpadlovo-turbínové a čerpadlové jednotky. Hraničné hodnoty zón na tejto stránke sú zjednodušené orientačné hodnoty zo série ISO 10816/20816; tabuľky ISO 20816-5 špecifické pre skupinu strojov a rýchlosť sa líšia v detailoch a mali by sa použiť pri zmluvnom alebo preberacom hodnotení.
| Hranica zóny | Rýchlosť (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Vibrácie ložiskového telesa – horizontálny Peltonov systém
Horizontálne Peltonove turbíny majú nižšie povolené limity kvôli usporiadaniu ložísk a charakteristikám impulzného zaťaženia.
| Hranica zóny | Rýchlosť (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.3 |
| B/C | 4.5 |
| C/D | 7.1 |
Posunutie hriadeľa – vertikálne stroje
Relatívny posun hriadeľa sa meria pomocou bezdotykových sond a vyjadruje sa ako posun medzi vrcholmi v μm.
| Hranica zóny | Posun (μm pp) |
|---|---|
| A/B | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
ℹ️ Poznámka: Vertikálne hydrostroje majú jedinečné vibračné charakteristiky v dôsledku gravitácie pôsobiacej pozdĺž osi hriadeľa. Stav axiálneho ložiska a hydraulické sily (pulzácie v savke, kavitácia) významne ovplyvňujú vibračné správanie.
⚠️ Dôležité: Mali by sa monitorovať vibrácie ložiskového telesa aj hriadeľa. Celkové hodnotenie určuje horšie z týchto dvoch hodnotení. Prevádzkové podmienky (zaťaženie, spád, hladina vody v odtoku) silne ovplyvňujú úroveň vibrácií vo vodných strojoch.
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
Postupy opísané na tejto stránke vyvinul a v teréne otestoval tím Vibromera pomocou zariadenia Balanset-1A, prenosného dvojkanálového vyvažovacieho prístroja a analyzátora vibrácií na vyvažovanie rotorov priamo na mieste.
Profesionálne analyzátory vibrácií a systémy na vyvažovanie na mieste pre vodné elektrárne. Vyhodnotenie na mieste v súlade s normou ISO 20816. Používané vo viac ako 50 krajinách.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko je inžinier vibračnej analýzy a zakladateľ a generálny riaditeľ spoločnosti Vibromera. Viac než 15 rokov vyvažuje rotačné stroje priamo v prevádzke, a nie na skúšobnom stave: mulčovače, priemyselné ventilátory, drviče, odstredivky, hriadele a vretená. Práve z tejto práce vznikli prístroje Balanset — boli navrhnuté ako nástroj, ktorý si odborník môže vziať k stroju a použiť sám, priamo na mieste, nie ako laboratórne vybavenie. Vibromera bola založená v roku 2017 a od roku 2023 sídli v portugalskom Porte. Tu prebieha vývoj, montáž aj podpora radu Balanset. Vlajkovým prístrojom je Balanset-1A, prenosný analyzátor na vyvažovanie v jednej a v dvoch rovinách a na vibračnú diagnostiku. Nikolai sa osobne podieľa na zákazníckej podpore, na riešení náročných prípadov vyvažovania aj na vývoji softvéru. Pracuje so zákazníkmi po celom svete, v akomkoľvek jazyku.
