ISO 10816-1: Стандард за процену вибрација машина ISO 10816-1: Стандард за процену вибрација машина
ISO 10816-1: Процена вибрација машина на неротирајућим деловима
ISO стандарди · Дијагностика вибрација

Стандард ISO 10816-1 и инструментална имплементација вибрационе дијагностике коришћењем система Balanset-1A

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

Vibration sensor

Optical Sensor (Laser Tachometer)

Balanset-4

Magnetic Stand Insize-60-kgf

Reflective tape

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

Свеобухватна анализа међународних захтева за јачину вибрација, методологије класификације зона и практичних мерења коришћењем преносиве опреме за балансирање.

Кратак преглед: Јачина вибрација — ISO 10816-1 (Додатак Б)

RMS брзина вибрација (mm/s) · Широкопојасни опсег 10–1000 Hz · Мерено на неротирајућим деловима
Зона Класа I
Мале машине ≤15 kW
Класа II
Средње 15–75 kW
Класа III
Велика, чврста база
Класа IV
Велика, флексибилна база
А — Добро < 0,71 < 1,12 < 1,80 < 2,80
Б — Задовољавајуће 0,71 – 1,80 1,12 – 2,80 1,80 – 4,50 2,80 – 7,10
C — Незадовољавајуће 1,80 – 4,50 2,80 – 7,10 4.50 – 11.20 7.10 – 18.00
Д — Неприхватљиво > 4,50 > 7.10 > 11.20 > 18.00

Кратак преглед: Јачина вибрација — ISO 10816-3 (Индустријске машине)

RMS брзина вибрација (mm/s) · Пумпе, вентилатори, компресори, мотори изнад 15 kW · 120–15.000 о/мин
Зона Група 1 (>300 kW)
Крути темељ
Група 1 (>300 kW)
Флексибилна подлога
Група 2 (15–300 kW)
Крути темељ
Група 2 (15–300 kW)
Флексибилна подлога
А — Добро < 2,3 < 3,5 < 1,4 < 2,3
Б — Задовољавајуће 2,3 – 4,5 3,5 – 7,1 1,4 – 2,8 2,3 – 4,5
C — Незадовољавајуће 4,5 – 7,1 7,1 – 11,0 2,8 – 4,5 4,5 – 7,1
Д — Неприхватљиво > 7.1 > 11,0 > 4.5 > 7.1

Апстракт

Овај извештај представља свеобухватну анализу међународних регулаторних захтева за стање вибрација индустријске опреме дефинисаних у стандарду ISO 10816-1 и његовим изведеним стандардима. Документ разматра еволуцију стандардизације од ISO 2372 до тренутног ISO 20816, објашњава физичко значење измерених параметара и описује методологију за процену тежине услова вибрација. Посебна пажња је посвећена практичној примени ових правила коришћењем преносивог система за балансирање и дијагностику Balanset-1A. Извештај садржи детаљан опис техничких карактеристика инструмента, алгоритама његовог рада у режимима виброметра и балансирања, као и методолошке смернице за извођење мерења како би се осигурала усклађеност са критеријумима поузданости и безбедности за ротационе машине.

Поглавље 1. Теоријске основе вибрационе дијагностике и еволуција стандардизације

1.1. Физичка природа вибрација и избор параметара мерења

Вибрација, као дијагностички параметар, најинформативнији је индикатор динамичког стања механичког система. За разлику од температуре или притиска, који су интегрални индикатори и често реагују на кварове са закашњењем, вибрациони сигнал носи информације о силама које делују унутар механизма у реалном времену.

Стандард ISO 10816-1, као и његови претходници, заснива се на мерењу брзине вибрација. Овај избор није случајан и произилази из енергетске природе оштећења. Брзина вибрација је директно пропорционална кинетичкој енергији осцилујуће масе и самим тим напрезањима замора која настају у машинским компонентама.

Вибрациона дијагностика користи три главна параметра, сваки са својом облашћу примене:

Померање вибрација (Померање)Амплитуда осцилација мерена у микрометрима (µm). Овај параметар је критичан за машине са малом брзином (испод 600 о/мин) и за процену зазора у клизним лежајевима, где је важно спречити контакт ротора и статора. У контексту ISO 10816-1, померање има ограничену употребу јер на високим фреквенцијама чак и мала померања могу генерисати деструктивне силе.

Брзина вибрација (Velocity)Брзина површинске тачке мерена у милиметрима у секунди (mm/s). Ово је универзални параметар за фреквентни опсег од 10 до 1000 Hz, који покрива главне механичке недостатке: неуравнотеженост, неусклађеност и лабавост. ISO 10816 усваја брзину вибрација као примарни критеријум процене. Стандард одређује RMS (средњу квадратну вредност) вредност, која карактерише просечну енергију вибрација.

Убрзање вибрација (Убрзање)Брзина промене брзине вибрација мерена у метрима по секунди на квадрат (m/s²) или у g јединицама (1 g = 9,81 m/s²). Убрзање карактерише инерцијалне силе и најосетљивије је на процесе високе фреквенције (од 1000 Hz и више), као што су дефекти котрљајућих лежајева у раној фази, проблеми са захватом зупчаника и електрични кварови у моторима.

Зашто РМС? ISO 10816-1 се фокусира на широкопојасне вибрације у опсегу 10–1000 Hz. Инструмент мора интегрисати енергију свих осцилација унутар овог опсега и дати једну RMS вредност. Коришћење RMS уместо вршне вредности је оправдано јер RMS карактерише укупну снагу осцилаторног процеса током времена, што је релевантније за процену термичког утицаја и утицаја замора на механизам. Математички однос је: VРМС = Vврхунац / √2 за чисти синусоидни сигнал, али у пракси вибрације у реалном свету су суперпозиција многих фреквенција, што RMS чини једином исправном метриком енергије.

1.2. Историјски контекст: Од ISO 2372 до ISO 20816

Разумевање тренутних захтева захтева анализу њиховог историјског развоја. Еволуција стандарда за вибрације обухвата више од пет деценија:

1974
ISO 2372 — Први глобални стандард за јачину вибрација
Увео је класификацију машина по снази у четири класе (Класа I – Класа IV) и дефинисао зоне евалуације (A, B, C, D). Такође је увео VDI 2056 степене јачине вибрација (Јачина вибрација од 0,28 до 71). Иако је званично повучен 1995. године, терминологија и логика овог стандарда и данас се широко користе у инжењерској пракси.
1986
ISO 3945 — Упутство о радним условима
Допунио је ISO 2372 смерницама о поступцима мерења у оперативним условима. Увео је концепт мерења на лицу места у односу на испитивање пријемљивости. Овај стандард је касније спојен у ISO 10816-1.
1995
ISO 10816-1 — Опште смернице (тренутни фокус)
Заменио је ISO 2372 и ISO 3945. Његова кључна иновација била је јасније разликовање захтева у зависности од типа темеља (крути наспрам флексибилног). Постао је "кровни" документ који дефинише опште принципе (Део 1), док су специфичне граничне вредности за различите типове машина премештене у наредне делове (Делови 2–7).
1998–2009
ISO 10816 делови 2–7 — Стандарди специфични за машине
Објављен је низ специјализованих делова: Део 2 (парне турбине >50 MW), Део 3 (индустријске машине >15 kW), Део 4 (гасне турбине), Део 5 (хидрауличне машине), Део 6 (клипне машине), Део 7 (ротодинамичке пумпе). Сваки од њих пружа специфична ограничења прилагођена одређеном типу машине.
2016–данас
ISO 20816 — Уједињена модерна серија
Модерна итерација. ISO 20816 комбинује серију 10816 (вибрације неротирајућих делова) и серију 7919 (вибрације ротирајућих вратила) у јединствени оквир. ISO 20816-1:2016 је заменио ISO 10816-1:1995. За већину индустријских машина опште намене, методологија из ISO 10816 остаје доминантна.

Овај извештај се фокусира на ISO 10816-1 и ISO 10816-3, јер су ови документи главни радни алати за око 90% индустријске опреме дијагностиковане преносним инструментима као што је Balanset-1A.

Поглавље 2. Детаљна анализа методологије ISO 10816-1

2.1. Обим и ограничења

ISO 10816-1 се примењује на мерења вибрација која се спроводе на неротирајућим деловима машина (кућишта лежајева, стопала, носећи оквири). Стандард се не примењује на вибрације изазване акустичном буком и не обухвата клипне машине (обухваћене су ISO 10816-6) које генеришу специфичне инерцијалне силе због свог принципа рада.

Кључни аспект је то што стандард регулише мерења на лицу места — у стварним радним условима, не само на испитном столу. То значи да ограничења узимају у обзир утицај стварних темеља, цевоводних прикључака и услова радног оптерећења.

Кључно ограничење: ISO 10816-1 пружа само опште смернице. Зонска ограничења у његовом Анексу Б су препоручене вредности засноване на акумулираном искуству. Када су доступна ограничења вибрација специфична за произвођача, она имају предност. Стандард експлицитно наводи да су табеларне вредности намењене за ситуације где не постоје специфични критеријуми.

2.2. Класификација опреме

Кључни елемент методологије је подела свих машина у класе. Примена ограничења Класе IV на машину Класе I може довести до тога да инжењер пропусти опасно стање, док супротно може довести до неоправданих искључења исправне опреме.

Табела 2.1. Класификација машина према ISO 10816-1

Класа Description Типичне машине Тип темеља
Класа I Појединачни делови мотора и машина, конструктивно повезани са агрегатом. Мале машине. Електромотори до 15 kW. Мале пумпе, помоћни погони. Било који
Класа II Машине средње величине без посебних темеља. Електромотори 15–75 kW. Мотори до 300 kW на крутој подлози. Пумпе, вентилатори. Обично круто
Класа III Велики примарни погонски механизми и друге велике машине са ротирајућим масама. Турбине, генератори, пумпе велике снаге (>75 kW). Круто
Класа IV Велики примарни погонски механизми и друге велике машине са ротирајућим масама. Турбогенератори, гасне турбине (>10 MW). Флексибилан

Проблем идентификације типа темеља (крути наспрам флексибилног)

Стандард дефинише темељ као крут ако је прва природна фреквенција система "машина–темељ" изнад главне фреквенције побуде (фреквенције обртања). Темељ је флексибилан ако је његова природна фреквенција испод фреквенције обртања.

У пракси то значи:

  • Машина причвршћена вијцима за масивни бетонски под радионице обично припада класи са крутим темељима.
  • Машина монтирана на изолаторе вибрација (опруге, гумене подлоге) или на лагани челични оквир (на пример, горња конструкција) припада класи са флексибилним темељем.
  • Иста физичка машина може променити класу ако се премести из једне темеље у другу — ово је кључно запамтити приликом премештања опреме.

Уобичајена грешка: Многи инжењери претпостављају да је свака челична конструкција "крута". У стварности, машина на челичном мезанину обично има флексибилан носач јер је природна фреквенција мезанина често испод брзине рада машине. Увек проверите природну фреквенцију носеће конструкције.

2.3. Зоне за процену вибрација

Уместо бинарне евалуације "добро/лоше", стандард нуди скалу са четири зоне која подржава одржавање засновано на стању:

Зона А — Добро

Ниво вибрација за машине које су тек пуштене у рад или након великог ремонта. Ово је референтно стање које указује на одличну динамичку равнотежу и правилну инсталацију.

Зона Б — Задовољавајуће

Машине су погодне за неограничен дугорочни рад. Ниво вибрација је виши од идеалног, али не угрожава поузданост. Није потребна никаква акција.

Зона Ц — Незадовољавајуће

Машине непогодне за дуготрајан непрекидан рад. Убрзана деградација лежајева и заптивача. Раде ограничено време уз појачани надзор до следећег периода одржавања.

Зона Д — Неприхватљиво

Нивои вибрација који могу проузроковати катастрофалан квар. Потребно је тренутно искључивање. Наставак рада ризикује озбиљно оштећење опреме, безбедносне ризике и колатералну штету на суседним системима.

2.4. Граничне вредности вибрација

Доња табела сумира граничне вредности RMS брзине вибрација (mm/s) према Анексу Б стандарда ISO 10816-1. Ове вредности су емпиријске и служе као смернице ако спецификације произвођача нису доступне.

Табела 2.2. Граничне вредности зона (ISO 10816-1 Анекс Б)

Граница зоне Класа I (мм/с) Класа II (мм/с) Класа III (мм/с) Класа IV (мм/с)
А / Б 0.71 1.12 1.80 2.80
Б / Ц 1.80 2.80 4.50 7.10
Ц / Д 4.50 7.10 11.20 18.00

Визуелно поређење: Границе зона по класи машине

Класа I
<0,71
0,71–1,8
1.8–4.5
>4,5
Класа II
<1,12
1,12–2,8
2,8–7,1
>7.1
Класа III (крута)
<1.8
1.8–4.5
4,5–11,2
11.2
Класа IV (флексибилна)
<2,8
2,8–7,1
7.1–18
>18

Аналитичка интерпретација. Узмите у обзир вредност од 4,5 mm/s. За мале машине (Класа I) ово је граница ванредног стања (C/D), које захтева искључивање. За машине средње величине (Класа II) ово је средина зоне "захтева пажњу". За велике машине на крутом темељу (Класа III) ово је само граница између "задовољавајуће" и "незадовољавајуће" зоне. За машине на флексибилном темељу (Класа IV) ово је нормалан ниво вибрација током рада (Зона Б). Ова прогресија показује ризик коришћења универзалних ограничења без одговарајуће класификације.

2.5. Два критеријума за процену: Апсолутна вредност наспрам релативне промене

ISO 10816-1 дефинише два независна критеријума за евалуацију која треба примењивати истовремено:

Критеријум I — Јачина вибрација: Апсолутна брзина вибрација широкопојасног спектра RMS у поређењу са ограничењима зоне. Ово је примарни критеријум описан у горњим табелама.

Критеријум II — Промена вибрација: Значајна промена (повећање или смањење) нивоа вибрација у односу на утврђену основну вредност, без обзира на то да ли апсолутни ниво прелази границу зоне. Нагла промена нивоа вибрација већа од 25% може указивати на квар у развоју чак и ако машина остане у Зони Б. Насупрот томе, нагли пад може указивати на отказ спојнице или пуцање компоненте.

Практични савет: Увек бележите основне нивое вибрација током пуштања у рад или након одржавања. Подаци о трендовима вибрација током времена су често вреднији од мерења на једној тачки. Софтвер Balanset-1A омогућава чување резултата мерења ради поређења.

Поглавље 3. Комплетан преглед серије ISO 10816 / 20816

Стандард ISO 10816 је објављен као вишеделна серија, где Део 1 пружа општи оквир, а наредни делови дефинишу специфичне захтеве за различите типове машина. Разумевање који део се односи на вашу специфичну опрему је неопходно за исправну процену.

Табела 3.0. Комплетна листа делова према ISO 10816 и њихових замена према ISO 20816

ISO 10816 део Тип машине / Обим Замењено са (ISO 20816) Кључни параметри
10816-1:1995 Опште смернице за све машине 20816-1:2016 Брзина RMS, 10–1000 Hz
10816-2:2009 Парне турбине и генератори >50 MW на копну 20816-2:2017 Брзина RMS + померање од врха до врха
10816-3:2009 Индустријске машине >15 kW, 120–15.000 о/мин (вентилатори, пумпе, компресори, мотори) 20816-3 (у развоју) Брзина RMS, 10–1000 Hz
10816-4:2009 Комплети покретани гасним турбинама, искључујући деривате авиона 20816-4:2018 Брзина RMS + померање
10816-5:2000 Хидрауличне машине >1 MW или са брзином >600 о/мин (водне турбине, пумпе) 20816-5:2018 Брзина RMS + померање
10816-6:1995 Клипне машине >100 kW 20816-8:2018 Брзина RMS (модификовани опсези)
10816-7:2009 Ротодинамичке пумпе (укљ. центрифугалне, мешаног протока) 20816-7 (у развоју) Брзина RMS, 10–1000 Hz
10816-8:2014 Системи клипних компресора 20816-8:2018 Брзина RMS

3.1. Серија ISO 7919 (Вибрације вратила) — Сада део ISO 20816

Док се ISO 10816 фокусирао искључиво на вибрације кућишта, паралелна серија ISO 7919 бавила се вибрацијама вратила мереним помоћу бесконтактних сонди за мерење близине (сензори вртложних струја). За критичне ротирајуће машине као што су велике парне турбине, гасне турбине и генератори, релативне вибрације вратила су често информативнији параметар јер директно мере кретање ротора унутар зазора лежајева.

Уједињење ове две серије у ISO 20816 одражава савремено схватање да свеобухватно праћење стања критичних машина захтева и вибрације кућишта (за структурну процену) и вибрације вратила (за динамичку процену ротора).

3.2. Повезани међународни стандарди

ISO 10816 не постоји изоловано. Неколико пратећих стандарда дефинише спецификације сензора, квалитет балансирања и методологију мерења:

Стандардно Наслов / Обим Релевантност за ISO 10816
ИСО 1940-1 Захтеви за квалитет равнотеже ротирајућих крутих тела Дефинише дозвољену преосталу неуравнотеженост (G степен: G0.4 до G4000). Директно повезано са достижним нивоима вибрација према ISO 10816.
ИСО 2954 Захтеви за инструменте за мерење вибрација Одређује тачност и фреквентни одзив за инструменте који се користе према ISO 10816.
ИСО 5348 Механичка монтажа акцелерометара Дефинише исправну монтажу сензора како би се осигурала валидна мерења према ISO 10816.
ИСО 13373-1/2 Праћење стања машина — вибрације Пружа смернице о техникама аквизиције података и спектралне анализе које се користе уз евалуације према ISO 10816.
ИСО 10816-21 Ветротурбине са хоризонталном осом и мењачем Специфичне границе вибрација за примене у енергији ветра.
ИСО 14694 Захтеви за квалитет баланса за навијаче Степени балансирања специфични за вентилаторе (BV-1 до BV-5) који допуњују вибрационе зоне ISO 10816-3.

3.3. Однос између квалитета равнотеже према ISO 1940 и зона вибрација према ISO 10816

Једно од најчешћих питања у пракси је како се степен квалитета баланса (G вредност према ISO 1940) односи на зоне вибрација у ISO 10816. Иако их не повезује тачна математичка формула (однос зависи од крутости лежаја, масе машине и динамике ослонца), постоји општа корелација:

  • Степен балансирања G2.5 (типично за вентилаторе, пумпе, моторе) генерално постиже зону А или Б на правилно инсталираним машинама.
  • Степен балансирања G6.3 (опште машине) обично достиже Зону Б, али може бити у Зони Ц за круте, лагане конструкције.
  • Балансни степен G16 (пољопривредна опрема, дробилице) обично одговара Зони C или лошијем према ISO 10816.

Систем Balanset-1A може постићи квалитет балансирања G2.5 и бољи, што директно доприноси испуњавању захтева ISO 10816 Зоне А.

Поглавље 4. Специфичности индустријских машина: ISO 10816-3

Иако ISO 10816-1 дефинише општи оквир, у пракси већину индустријских јединица (пумпе, вентилатори, компресори изнад 15 kW) регулише специфичнији Део 3 стандарда (ISO 10816-3). Важно је разумети разлику јер се Balanset-1A често користи за балансирање вентилатора и пумпи обухваћених овим делом.

4.1. Групе машина у ISO 10816-3

За разлику од четири класе у 1. делу, 3. део дели машине у две главне групе:

Група 1Велике машине са номиналном снагом изнад 300 kW или електричне машине са висином вратила већом од 315 mm, које раде брзинама између 120 о/мин и 15.000 о/мин.

Група 2Машине средње величине са номиналном снагом од 15 kW до 300 kW, или електричне машине са висином вратила од 160 mm до 315 mm, при радним брзинама између 120 о/мин и 15.000 о/мин.

Напомена о обиму: ISO 10816-3 посебно искључује машине које су већ обухваћене другим деловима: парне турбине (Део 2), гасне турбине (Део 4), хидрауличне машине (Део 5) и клипне машине (Део 6). Такође искључује машине са радном брзином испод 120 о/мин или изнад 15.000 о/мин.

4.2. Границе вибрација у ISO 10816-3

Ограничења зависе од типа темеља (крути / флексибилни), што остаје иста дефиниција као у 1. делу.

Табела 4.1. Границе вибрација према ISO 10816-3 (RMS, mm/s)

Стање (зона) Група 1 (>300 kW) Крута Група 1 (>300 kW) Флексибилна Група 2 (15–300 kW) Крути Група 2 (15–300 kW) Флексибилна
А (Ново) < 2,3 < 3,5 < 1,4 < 2,3
Б (Дугорочно) 2,3 – 4,5 3,5 – 7,1 1,4 – 2,8 2,3 – 4,5
C (Ограничено) 4,5 – 7,1 7,1 – 11,0 2,8 – 4,5 4,5 – 7,1
Д (Штета) > 7.1 > 11,0 > 4.5 > 7.1

Синтеза података. Поређење табела ISO 10816-1 и ISO 10816-3 показује да ISO 10816-3 намеће строже захтеве за машине средње снаге (Група 2) на крутим темељима. Граница зоне D је постављена на 4,5 mm/s, што се поклапа са ограничењем за Класу I у Делу 1. Ово потврђује тренд ка строжим ограничењима за модерну, бржу и лакшу опрему. Када користите Balanset-1A за дијагностиковање вентилатора од 45 kW на бетонском поду, требало би да се фокусирате на колону "Група 2 / Крути" ове табеле, где се прелазак у зону ванредних ситуација дешава при 4,5 mm/s.

4.3. Додатни захтеви стандарда ISO 10816-3

ISO 10816-3 додаје важне одредбе поред основних граница зоне:

  • Тестирање пријема: За новоинсталиране или поправљене машине, вибрације треба да буду у Зони А. Ако падну у Зону Б, препоручује се истрага како би се утврдио узрок.
  • Оперативни аларми: Стандард препоручује подешавање два нивоа аларма — УПОЗОРЕЊЕ (обично на граници B/C) и ОПАСНОСТ (на граници C/D). Они се могу имплементирати у системима за континуирано праћење.
  • Прелазни услови: Стандард признаје да током покретања и гашења вибрације могу привремено прећи границе стационарног стања, посебно при проласку кроз критичне брзине (резонанције).
  • Спојене машине: За спрегнуту опрему (нпр. агрегате мотор-пумпа), свака машина треба да се процени појединачно користећи ограничења која одговарају њеној групној класификацији.

Поглавље 5. Хардверска архитектура система Balanset-1A

Да бисте имплементирали захтеве стандарда ISO 10816/20816, потребан вам је инструмент који пружа тачна и поновљива мерења и одговара потребним фреквентним опсезима. Систем Balanset-1A који је развила компанија Vibromera је интегрисано решење које комбинује функције двоканалног анализатора вибрација и инструмента за балансирање поља.

5.1. Мерни канали и сензори

Систем Balanset-1A има два независна канала за мерење вибрација (X1 и X2), што омогућава истовремена мерења у две тачке или у две равни.

Тип сензора. Систем користи акцелерометре (вибрационе претвараче који мере убрзање). Ово је модерни индустријски стандард јер акцелерометри пружају високу поузданост, широк фреквентни опсег и добру линеарност.

Интеграција сигнала. Пошто ISO 10816 захтева процену брзине вибрација (mm/s), сигнал са акцелерометара је интегрисан у хардвер или софтвер. Ово је критичан корак обраде сигнала, а квалитет аналогно-дигиталног претварача игра кључну улогу.

Опсег мерења. Инструмент мери брзину вибрација (RMS) у опсегу од 0,05 до 100 mm/s. Овај опсег у потпуности покрива све зоне евалуације ISO 10816 (од зоне A < 0,71 до зоне D > 45 mm/s за највеће машине).

5.2. Фреквенцијске карактеристике и тачност

Метролошке карактеристике Балансет-1А у потпуности испуњавају захтеве стандарда.

Фреквентни опсег. Основна верзија инструмента ради у опсегу од 5 Hz до 550 Hz. Доња граница од 5 Hz (300 обртаја у минути) чак превазилази стандардни захтев ISO 10816 од 10 Hz и подржава дијагностику машина са малом брзином. Горња граница од 550 Hz покрива до 11. хармоника за машине са фреквенцијом обртања од 3000 обртаја у минути (50 Hz), што је довољно за детекцију неуравнотежености (1×), неусклађености (2×, 3×) и лабавости. Опционо, фреквентни опсег се може проширити на 1000 Hz, чиме се у потпуности покривају сви стандардни захтеви.

Тачност амплитуде. Грешка мерења амплитуде је ±5% пуне скале. За задатке оперативног праћења, где се границе зона разликују за стотине процената, ова тачност је више него довољна.

Фазна тачност. Инструмент мери фазни угао са тачношћу од ±1 степен. Иако фаза није регулисана стандардом ISO 10816, она је од кључне важности за поступак балансирања.

5.3. Канал тахометра

Комплет укључује ласерски тахометар (оптички сензор) који обавља две функције: мери брзину ротора (обртаја у минути) од 150 до 60.000 о/мин (у неким верзијама до 100.000 о/мин), омогућавајући идентификацију да ли је вибрација синхрона са фреквенцијом ротације (1×) или асинхрона; и генерише референтни фазни сигнал (фазну ознаку) за синхроно усредњавање и израчунавање углова корекционе масе током балансирања.

5.4. Прикључци и распоред

Стандардни комплет укључује сензорске каблове дужине 4 метра (опционо 10 метара). Ово повећава безбедност током мерења на лицу места. Дуги каблови омогућавају оператеру да остане на безбедној удаљености од ротирајућих делова машине, што испуњава захтеве индустријске безбедности за рад са ротирајућом опремом.

Табела 5.1. Кључне спецификације Balanset-1A у односу на захтеве ISO 10816

Параметар Захтев ISO 10816 Спецификација Балансет-1А Усклађеност са прописима
Измерени параметар Брзина вибрација, RMS Брзина RMS (интегрисано из убрзања)
Фреквентни опсег 10–1000 Hz 5–550 Hz (опционо до 1000 Hz)
Опсег мерења 0,71–45 mm/s (зонски опсег) 0,05–100 мм/с
Број канала Најмање 1 2 симултане
Тачност амплитуде Према ISO 2954: ±10% ±5% ✓ (прелази)
Мерење обртаја у минути Није наведено 150–60.000 обртаја у минути Бонус могућност

Поглавље 6. Методологија мерења и евалуација према ISO 10816 помоћу Balanset-1A

6.1. Припрема за мерења

Идентификујте машину. Одредите класу или групу машине (према поглављима 2 и 4 овог извештаја). На пример, "вентилатор од 45 kW на изолаторима вибрација" припада Групи 2 (ISO 10816-3) са флексибилним темељем.

Инсталација софтвера. Инсталирајте драјвере и софтвер за Balanset-1A са испорученог USB уређаја. Повежите интерфејс јединицу са USB портом лаптопа.

Монтирајте сензоре. Инсталирајте сензоре на кућишта лежајева — не на танке поклопце, заштитне штитнике или кућишта од лима. Користите магнетне основе и осигурајте да магнет чврсто стоји на чистој, равној површини. Боја или рђа испод магнета делују као пригушивач и смањују очитавања високих фреквенција. Одржавајте ортогоналност: вршите мерења у вертикалном (V), хоризонталном (H) и аксијалном (A) правцу на сваком лежају. Balanset-1A има два канала, тако да можете истовремено мерити V и H на једном носачу.

6.2. Режим виброметра (F5)

Софтвер Balanset-1A има посебан режим за процену ISO 10816. Покрените програм, притисните F5 (или кликните на дугме "F5 - Виброметар" у интерфејсу), а затим притисните F9 (Покрени) да бисте започели аквизицију података.

Анализа индикатора:

  • RMS (укупно)Инструмент приказује укупну RMS брзину вибрација (V1s, V2s). Ово је вредност коју упоређујете са табеларним ограничењима стандарда.
  • 1× ВибрацијаИнструмент издваја амплитуду вибрација на ротационој фреквенцији (синхрона компонента).

Ако је RMS вредност висока (зона C/D), али је 1× компонента ниска, проблем није неуравнотеженост. Може бити у питању квар лежаја, кавитација (за пумпу) или електромагнетни проблеми. Ако је RMS близу 1× вредности (на пример, RMS = 10 mm/s, 1× = 9,8 mm/s), неуравнотеженост доминира и балансирање ће смањити вибрације за приближно 95%.

6.3. Спектрална анализа (FFT)

Ако укупне вибрације прелазе границу (зона C или D), морате утврдити узрок. Режим F5 укључује картицу Графикони са приказом FFT спектра.

  • Доминантни врх на 1× (ротациона фреквенција) указује на неуравнотеженост.
  • Врхови на 2×, 3× указују на неусклађеност или лабавост.
  • Високофреквентни "шум" или шума хармоника указује на дефекте котрљајућих лежајева.
  • Фреквенција проласка лопатица (број лопатица × обртаји у минути) указује на аеродинамичке проблеме у вентилатору или хидрауличке проблеме у пумпи.
  • 2× фреквенција мреже (100 Hz или 120 Hz) указује на електричне кварове у моторима (ексцентричност статора, поломљени роторски ротори).

Балансет-1А пружа ове визуелизације, што га претвара из једноставног "мерача усклађености" у потпуни дијагностички алат.

6.4. Мерне тачке и правци

ISO 10816-1 препоручује мерење вибрација у три међусобно нормална правца на свакој локацији лежаја. За типичну машину са два лежаја, то значи до шест тачака мерења (3 правца × 2 лежаја). У пракси, најважнија мерења су:

  • Вертикално (V): Најосетљивији на неуравнотеженост. Обично даје највиша очитавања јер лежајеви имају мању крутост у вертикалном смеру.
  • Хоризонтално (В): Осетљиво на неусклађеност и лабавост. Хоризонталне вибрације које значајно премашују вертикалне вибрације често указују на меку подлогу или лабаве вијке.
  • Аксијално (А): Повишене аксијалне вибрације (више од 50% радијалних вибрација) указују на неусклађеност, савијено вратило или неуравнотежен прегибни ротор.

Највеће очитавање међу свим тачкама мерења и правацима се обично користи за процену по ISO 10816. Увек забележите сва мерења за анализу тренда.

Поглавље 7. Балансирање као метод корекције: Практична употреба Balanset-1A

Када дијагностика (заснована на доминацији 1× у спектру) укаже на неуравнотеженост као главни узрок прекорачења границе ISO 10816, следећи корак је балансирање. Balanset-1A имплементира методу коефицијента утицаја (метод три циклуса).

7.1. Теорија балансирања

Неуравнотеженост настаје када се центар масе ротора не поклапа са његовом осом ротације. То узрокује центрифугалну силу. F = m · r · ω² која генерише вибрације на ротационој фреквенцији. Циљ балансирања је додавање корекционе масе (тежине) која производи силу једнаке величине и супротног смера од силе неравнотеже.

7.2. Поступак балансирања у једној равни

Користите ову процедуру за уске роторе (вентилаторе, ременице, дискове). Изаберите режим F2 у програму.

Покрени 0 — Почетно: Покрените ротор, притисните F9. Инструмент мери почетну вибрацију (амплитуду и фазу). Пример: 8,5 mm/s на 120°.

Трка 1 — Пробна тежина: Зауставите ротор, поставите пробни тег познате масе (на пример, 10 г) на произвољно место. Покрените ротор, притисните F9. Пример: 5,2 мм/с на 160°.

Израчунавање и корекција: Програм аутоматски израчунава масу и угао корекционог тега. На пример, инструмент може дати наредбу: "Додајте 15 г под углом од 45° од положаја пробног тега." Функције Balanset подржавају подељене тегове: ако не можете да поставите тег на израчунату локацију, програм га дели на два тега за монтажу, на пример, на лопатице вентилатора.

Покрени 2 — Верификација: Инсталирајте израчунати корекциони тег (уклоните пробни тег ако је потребно). Покрените ротор и потврдите да су преостале вибрације пале на зону А или Б према ISO 10816 (на пример, испод 2,8 mm/s за Групу 2 / Круте).

7.3. Балансирање у две равни

Дуги ротори (вратила, бубњеви дробилица) захтевају динамичко балансирање у две равни корекције. Поступак је сличан, али захтева два сензора вибрација (X1, X2) и три мерења (почетно, пробна тежина у равни 1, пробна тежина у равни 2). За овај поступак користите режим F3.

Поглавље 8. Практични сценарији и тумачење (студије случаја)

Студија случаја 1

Индустријски издувни вентилатор (45 kW)

Контекст: Вентилатор је инсталиран на крову на изолаторима вибрација опружног типа.

Класификација: ISO 10816-3, Група 2, флексибилни темељ.

Мерење: Balanset-1A у F5 режиму показује RMS = 6,8 mm/s.

Анализа: Према Табели 4.1, граница B/C за "Флексибилно" је 4,5 mm/s, а граница C/D је 7,1 mm/s. Вентилатор ради у Зони C (ограничен рад), приближавајући се Зони ванредних ситуација D.

Дијагностика: Спектар показује јак 1× врх, што потврђује да је неуравнотеженост доминантан извор.

Акција: Балансирање је извршено помоћу Balanset-1A. Вибрације су пале на 1,2 mm/s.

✓ Резултат: Зона А (1,2 мм/с) — Квар спречен
Студија случаја 2

Пумпа за напајање котла (200 kW)

Контекст: Пумпа је чврсто монтирана на масивни бетонски темељ.

Класификација: ISO 10816-3, Група 2, крути темељ.

Мерење: Балансет-1А показује RMS = 5,0 mm/s.

Анализа: Према Табели 4.1, граница C/D за "Крути" је 4,5 mm/s. Пумпа ради у Зони D — ванредно стање.

Дијагностика: Спектар показује низ хармоника и висок ниво шума. Врх од 1× је низак у односу на укупне вибрације.

Акција: Балансирање неће помоћи. Проблем је вероватно у лежајевима или кавитацији. Пумпа мора бити заустављена ради механичког прегледа.

✕ Резултат: Зона D (5,0 mm/s) — Потребно је хитно искључивање
Студија случаја 3

Центрифугални компресор (500 kW)

Контекст: Компресор је монтиран на темељ од бетонских блокова помоћу анкерних вијака.

Класификација: ISO 10816-3, Група 1, крути темељ.

Мерење: Balanset-1A показује RMS = 3,8 mm/s вертикално, 5,1 mm/s хоризонтално на лежају погонског краја.

Анализа: Према Табели 4.1 (Група 1 / Крута), 3,8 mm/s је Зона Б, а 5,1 mm/s је Зона Ц. Хоризонтална вредност је важећа: машина је у Зони Ц.

Дијагностика: Спектар показује доминантан врх од 2×, са повишеним аксијалним вибрацијама. Неусклађеност је главни узрок.

Акција: Поравнање спојнице је проверено ласерским алатом. Утврђено је угаоно неусклађење од 0,12 мм и кориговано на 0,03 мм. Вибрације након корекције: 1,9 мм/с хоризонтално.

✓ Резултат: Зона А (1,9 мм/с) — Поравнање је исправљено

Поглавље 9. Однос између параметара вибрација: померање, брзина, убрзање

Разумевање математичког односа између три параметра вибрација је важно за претварање између њих и за разумевање зашто је ISO 10816 изабрао брзину као своју примарну метрику.

За једноставно хармонијско кретање на фреквенцији ф (Hz):

  • Померање: Д = Д0 · sin(2πft), мерено у µm (врх или од врха до врха)
  • Брзина: V = 2πf · D0 · cos(2πft), мерено у mm/s
  • Убрзање: А = (2πf)² · D0 · sin(2πft), мерено у m/s²

Кључни односи (за вршне вредности на фреквенцији ф):

  • Вврхунац (мм/с) = π · f · Dстр. (µm) / 1000
  • Aврхунац (м/с²) = 2πf · Vврхунац (мм/с) / 1000

Ово објашњава зашто је померање доминантно на ниским фреквенцијама, а убрзање на високим фреквенцијама, док брзина пружа релативно равну (фреквентно независну) репрезентацију интензитета вибрација у типичном опсегу брзине машине. Константна вредност брзине представља константно напрезање у структури без обзира на фреквенцију — то је основни разлог зашто ISO 10816 користи брзину.

Табела 9.1. Практични примери конверзије на 50 Hz (3000 о/мин)

Брзина RMS (mm/s) Померање pp (µm) Убрзање RMS (m/s²) Зона ISO 10816-1 (класа II)
1.0 9.0 0.44 Зона А
2.8 25.2 1.24 Граница Б/Ц
4.5 40.5 2.00 Зона Ц
7.1 63.9 3.15 Граница C/D

Поглавље 10. Уобичајене грешке мерења и како их избећи

Чак и са правилно калибрисаним инструментом као што је Balanset-1A, грешке у мерењу могу довести до погрешних закључака. Ево најчешћих грешака:

10.1. Грешке при монтажи сензора

Проблем: Сензор је монтиран на заштитник, танак поклопац или лабаву структуру уместо на кућиште лежаја. Ово узрокује лажно висока очитавања због структурних резонанција поклопца, што доводи до непотребних искључивања.

Решење: Увек монтирајте директно на кућиште лежаја. Користите магнетни монтажни елемент на чистој, равној, металној површини. За површине са дебљином боје већом од 0,1 мм, остружите малу површину до голог метала.

10.2. Погрешна класификација машине

Проблем: Примена ограничења Класе I на компресор од 200 kW (који би требало да буде Група 2 према ISO 10816-3) доводи до превремених аларма.

Решење: Увек утврдите снагу, брзину и тип темеља машине пре него што изаберете одговарајући стандард и групу.

10.3. Игнорисање радних услова

Проблем: Мерење вибрација током покретања или при делимичном оптерећењу. Ограничења стандарда ISO 10816 примењују се на рад у стационарном стању при нормалним радним условима.

Решење: Дозволите машини да достигне термичку равнотежу и нормалну радну брзину/оптерећење пре него што забележите мерења. За електромоторе, то обично значи најмање 15 минута рада.

10.4. Кабл и електрична бука

Проблем: Постављање сензорских каблова поред каблова за напајање уводи електромагнетне сметње, што узрокује вештачки повишена очитавања, посебно на 50/60 Hz и хармонике.

Решење: Посмерите каблове сензора даље од каблова за напајање. Користите заштићене каблове где год је то могуће. Каблови Balanset-1A су заштићени по дизајну, али правилно усмеравање остаје важно.

10.5. Мерења у једној тачки

Проблем: Мерење само једног смера на једном лежају и закључак "машина је у реду"."

Решење: Мерите у најмање два правца (V и H) на сваком лежају. Користите највише очитавање за процену по ISO 10816. Значајне разлике између праваца могу указивати на специфичне недостатке (нпр. хоризонтално > вертикално често указује на структурну лабавост).

Често постављана питања (FAQ)

Шта је ISO 10816-1?
ISO 10816-1 је међународни стандард који пружа опште смернице за процену вибрација машина мерењима на неротирајућим деловима као што су кућишта лежајева, постоља и темељи. Он утврђује зоне јачине вибрација (A, B, C, D) користећи RMS брзину вибрација (mm/s) у фреквентном опсегу 10–1000 Hz. Стандард класификује машине у четири класе на основу величине, снаге и типа темеља.
Која је разлика између ISO 10816 и ISO 20816?
ISO 20816 је модерна замена за ISO 10816. Он спаја две раније серије: ISO 10816 (вибрације на неротирајућим деловима) и ISO 7919 (вибрације на ротирајућим вратилима) у јединствени оквир. ISO 20816-1:2016 је заменио ISO 10816-1:1995, иако основна методологија мерења и класификација зона остају сличне. Прелазак је постепен — многи делови ISO 10816 су и даље тренутна референца док се не објаве њихове замене ISO 20816.
Који је ниво вибрација прихватљив према ISO 10816?
Прихватљиве вибрације у потпуности зависе од класе машине. За мале машине (Класа I, до 15 kW), Зона А (добра) је испод 0,71 mm/s RMS, а праг аларма (C/D граница) је на 4,5 mm/s. За средње машине (Класа II), Зона А је испод 1,12 mm/s. За велике машине на крутим темељима (Класа III), Зона А је испод 1,80 mm/s. За велике машине на флексибилним темељима (Класа IV), Зона А је испод 2,80 mm/s. Увек користите исправну класу за вашу специфичну машину.
Које су четири зоне вибрација у ISO 10816?
Зона А — новопуштене машине у одличном стању. Зона Б — прихватљиво за неограничен дугорочни рад. Зона Ц — незадовољавајуће за дугорочни континуирани рад, захтева заказивање санационих мера. Зона Д — опасни нивои вибрација који могу проузроковати оштећења; потребно је тренутно искључивање.
Како да мерим вибрације према ISO 10816?
Монтирајте акцелерометар на кућиште лежаја (неротирајући, структурно крут део) машине. Измерите брзину вибрација широког опсега RMS у mm/s у фреквентном опсегу 10–1000 Hz. Очитајте вредности у најмање два смера (вертикално и хоризонтално) на сваком лежају. Упоредите највишу измерену вредност са ограничењима зоне за одговарајућу класу машине и тип темеља. Инструменти попут Balanset-1A интегришу сигнал убрзања интерно како би обезбедили потребна очитавања брзине.
Која је разлика између ISO 10816-1 и ISO 10816-3?
ISO 10816-1 је општи (кровни) стандард који дефинише методологију и широке класе машина (I–IV). ISO 10816-3 пружа специфичнија ограничења вибрација за индустријске машине са номиналном снагом изнад 15 kW и до 50 MW при радним брзинама између 120 и 15.000 о/мин. ISO 10816-3 дели машине у Групу 1 (>300 kW) и Групу 2 (15–300 kW) и то је стандард који се најчешће користи у пракси за вентилаторе, пумпе, компресоре и моторе.
Може ли се Balanset-1A користити за мерења усклађености са ISO 10816?
Да. Balanset-1A мери RMS брзину вибрација у опсегу 0,05–100 mm/s са фреквентним опсегом од 5–550 Hz (опционо до 1000 Hz), што покрива захтеве ISO 10816. Његова два истовремена канала мерења, FFT анализа спектра и тачност амплитуде од ±5% чине га погодним и за скрининг процене и за детаљну дијагностику према методологији ISO 10816.
Да ли је ISO 10816-1 још увек важећи или је замењен?
Стандард ISO 10816-1:1995 је формално замењен стандардом ISO 20816-1:2016. Међутим, принципи, методологија и класификација зона остају у основи исти. Многи специфични делови (као што је ISO 10816-3 за индустријске машине) још увек нису у потпуности замењени својим панданима из ISO 20816. У инжењерској пракси, оквир и терминологија стандарда ISO 10816 се и даље широко користе.

Conclusion

ISO 10816-1 и његов специјализовани Део 3 пружају фундаменталну основу за обезбеђивање поузданости индустријске опреме. Прелазак са субјективне перцепције на квантитативну процену брзине вибрација (RMS, mm/s) омогућава инжењерима објективно класификовати стање машине и планирати одржавање на основу стварних података, а не произвољних распореда.

Систем евалуације са четири зоне (од А до Д) пружа универзално разумљив језик за комуникацију о стању машине између тимова за одржавање, менаџмента и добављача опреме. У комбинацији са спектралном анализом, ова методологија омогућава не само откривање проблема већ и идентификацију узрока - неуравнотеженост, неусклађеност, хабање лежајева, лабавост и електричне кварове.

Инструментална имплементација ових стандарда коришћењем система Balanset-1A показала се ефикасном. Инструмент пружа метролошки тачна мерења у опсегу од 5–550 Hz (у потпуности покривајући стандардне захтеве за већину машина) и нуди функционалност потребну за идентификацију узрока повишених вибрација (спектрална анализа) и њихово елиминисање (балансирање).

За оперативне компаније, спровођење редовног праћења заснованог на методологији ISO 10816 и инструментима као што је Balanset-1A представља директну инвестицију у смањење оперативних трошкова. Могућност разликовања зоне Б од зоне Ц помаже у избегавању превремених поправки исправних машина и катастрофалних кварова узрокованих игнорисањем критичних нивоа вибрација.

Крај извештаја

Категорије: РечникISO стандарди

WhatsApp