Brezplačno inženirsko orodje #023
Mejne vrednosti vibracij – hidroturbine in črpalne enote
Ocenite resnost vibracij za hidravlične turbine, črpalne turbine in črpalke v skladu s standardom ISO 20816-5. Podpira meritve hitrosti ohišja ležaja in premika gredi.
Rezultati
| Območje | Meja | Opis |
|---|
Področje uporabe standarda ISO 20816-5
Standard ISO 20816-5 določa merila za ocenjevanje vibracij za hidravlične stroje, vključno s Kaplanovimi, Francisovimi in Peltonovimi turbinami, črpalnimi turbinami in črpalkami, ki se uporabljajo v hidroelektrarnah. Zajema tako vertikalne kot horizontalne konfiguracije strojev.
Vibracije ohišja ležaja – vertikalni stroji
Širokopasovna hitrost vibracij, izmerjena na ohišju ležaja v mm/s RMS, tipično v razponu 10–1000 Hz. Velja za vertikalne Kaplanove, Francisove, črpalno-turbinske in črpalne agregate. Vrednosti mejnih con na tej strani so poenostavljene smerne vrednosti iz serije ISO 10816/20816; tabele serije ISO 20816-5, specifične za skupino strojev in hitrost, se v podrobnostih razlikujejo in jih je treba upoštevati pri pogodbenih ocenah ali ocenah sprejemljivosti.
| Meja območja | Hitrost (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
Vibracije ohišja ležaja – horizontalni Pelton
Horizontalne Peltonove turbine imajo nižje dovoljene meje zaradi razporeditve ležajev in karakteristik impulzne obremenitve.
| Meja območja | Hitrost (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.3 |
| B/C | 4.5 |
| C/D | 7.1 |
Premik gredi – vertikalni stroji
Relativni premik gredi se meri z bližinskimi sondami in je izražen kot premik od vrha do vrha v μm.
| Meja območja | Premik (μm p-p) |
|---|---|
| A/B | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
ℹ️ Opomba: Vertikalni hidravlični stroji imajo edinstvene vibracijske lastnosti zaradi gravitacije, ki deluje vzdolž osi gredi. Stanje aksialnih ležajev in hidravlične sile (nestabilnosti v sesalni cevi, kavitacija) pomembno vplivajo na vibracijsko obnašanje.
⚠️ Pomembno: Spremljati je treba vibracije ohišja ležaja in gredi. Celotna ocena je odvisna od slabše od obeh ocen. Obratovalni pogoji (obremenitev, padec, nivo spodnje vode) močno vplivajo na raven vibracij v hidrostrojih.
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
Postopki, opisani na tej strani, so bili razviti in terensko preizkušeni s strani ekipe Vibromera z uporabo naprave Balanset-1A, prenosnega dvokanalnega uravnoteževalnika in analizatorja vibracij za uravnoteženje rotorjev na mestu uporabe.
Profesionalni analizatorji vibracij in sistemi za uravnoteženje na terenu za hidroenergetske stroje. Ocenjevanje na kraju samem v skladu z ISO 20816. Uporablja se v več kot 50 državah.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko je inženir vibracijske analize ter ustanovitelj in izvršni direktor podjetja Vibromera. Že več kot 15 let uravnotežuje vrtečo se opremo na terenu, in ne na preizkuševališču: mulčerje, industrijske ventilatorje, drobilnike, centrifuge, gredi in vretena. Prav iz tega dela so nastali instrumenti Balanset — zasnovani so bili kot orodje, ki ga strokovnjak lahko prinese do stroja in ga uporabi sam, na mestu samem, ne pa kot laboratorijska oprema. Vibromera je bila ustanovljena leta 2017, od leta 2023 pa ima sedež v Portu na Portugalskem. Tu potekajo razvoj, sestavljanje in podpora za linijo Balanset. Vodilni instrument je Balanset-1A, prenosni analizator za enoravninsko in dvoravninsko uravnoteženje ter za vibracijsko diagnostiko. Nikolai osebno sodeluje pri podpori strankam, pri reševanju zahtevnih primerov uravnoteženja in pri razvoju programske opreme. S strankami dela po vsem svetu, v katerem koli jeziku.
