ISO 10816-3: граничне вредности вибрација за индустријске машине
Практичан преглед стандарда ISO 10816-3:2009 за провере вибрација на лицу места на индустријским машинским агрегатима снаге изнад 15 kW који раде између 120 и 15 000 о/мин: зоне оцењивања од A до D за ефективну вредност брзине и помераја, две групе машина, две класе ослонаца, критеријум промене и смернице за подешавање ALARM и TRIP.
Преносиви инструмент као што је Balanset-1A мери широкопојасну ефективну вредност брзине вибрација на кућиштима лежајева; његов подразумевани опсег од 10 Hz до око 1 kHz одговара опсегу који се овде користи за већину машина. Очитану вредност сами упоређујете са табелама испод, јер софтвер Balanset не одређује зоне по ISO 10816-3 аутоматски.
Кратки преглед: граничне вредности интензитета вибрација
Границе зона према ISO 10816-3:2009, Анекс A: табела A.1 за групу 1 и табела A.2 за групу 2. Све вредности су широкопојасне ефективне вредности, мерене у радијалном правцу на кућиштима лежајева или постољима лежајева док машина ради у устаљеном режиму.
Фреквенцијски опсег: 10–1000 Hz, односно 2–1000 Hz за машине које раде испод 600 о/мин. Најпре одредите групу машине и класу ослонца, а затим очитајте зону.
Критеријуми оцењивања — ефективна вредност брзине (mm/s)
Граничне вредности зона по ISO 10816-3 за индустријске машине
| Група машина | Зона A / B | Зона B / C | Зона C / D |
|---|---|---|---|
| Група 1 — крути ослонац Изнад 300 kW (до 50 MW) или електрична машина са H ≥ 315 mm; крути ослонац | 2.3 | 4.5 | 7.1 |
| Група 2 — крути ослонац ★ Изнад 15 kW до 300 kW или електрична машина са 160 ≤ H < 315 mm; крути ослонац | 1.4 | 2.8 | 4.5 |
| Група 1 — еластични ослонац Изнад 300 kW (до 50 MW) или електрична машина са H ≥ 315 mm; еластични ослонац | 3.5 | 7.1 | 11.0 |
| Група 2 — еластични ослонац Изнад 15 kW до 300 kW или електрична машина са 160 ≤ H < 315 mm; еластични ослонац | 2.3 | 4.5 | 7.1 |
Граничне вредности важе за радијална мерења на било ком лежају, постољу или кућишту, а за аксијална мерења само на аксијалним лежајевима. Машина мора да ради у устаљеном режиму, при номиналном броју обртаја или унутар дозвољеног опсега брзина; мерења обављена док се број обртаја или оптерећење мењају не оцењују се према њима. За одређену машину или неуобичајене ослонце произвођач и купац могу да се договоре о другим вредностима.
Ниво који се обично бележи на машинама које су управо пуштене у рад.
Обично се сматра прихватљивим за дуготрајан рад без ограничења.
Обично се сматра незадовољавајућим за непрекидан дуготрајан рад. По правилу машина може остати у раду ограничено време, до погодног тренутка за корективне радове.
Вибрације овог нивоа обично се сматрају довољно јаким да оштете машину.
Ефективна вредност помераја (µm)
Анекс A наводи границе за померај поред граница за брзину. Ако мерите обе величине, меродавна је строжа зона.
| Група машина | Зона A / B | Зона B / C | Зона C / D |
|---|---|---|---|
| Група 1 — крути ослонац | 29 | 57 | 90 |
| Група 2 — крути ослонац ★ | 22 | 45 | 71 |
| Група 1 — еластични ослонац | 45 | 90 | 140 |
| Група 2 — еластични ослонац | 37 | 71 | 113 |
Померај је најважнији код спороходних машина: када доминира компонента на фреквенцији обртања, брзина која делује умерено ипак може значити прекомерно померање. За такве машине оцењивање треба да се заснива и на брзини и на померају.
Империјалне јединице — ефективна вредност брзине (in/s)
Еквивалентне вредности за регионе који користе империјални систем мера (1 mm/s ≈ 0.03937 in/s)
| Група машина | Зона A / B | Зона B / C | Зона C / D |
|---|---|---|---|
| Група 1 — крути ослонац | 0.091 | 0.177 | 0.280 |
| Група 2 — крути ослонац ★ | 0.055 | 0.110 | 0.177 |
| Група 1 — еластични ослонац | 0.138 | 0.280 | 0.433 |
| Група 2 — еластични ослонац | 0.091 | 0.177 | 0.280 |
⚡ Калкулатор зона вибрација
Изаберите групу машине и класу ослонца, унесите измерене вредности и добићете зону, проверу промене и смернице за ALARM/TRIP према ISO 10816-3:2009.
Крути: најнижа сопствена фреквенција је бар 1.25 пута већа од фреквенције побуде. Еластични: сваки други случај.
Нисте сигурни у класу ослонца? Проверите
Графичко поређење граница зона
Сразмерна ширина сваке зоне показује како се границе шире за еластично ослоњене и веће машине.
Сваки сегмент носи своју горњу границу у mm/s RMS; скала иде до 15 mm/s.
Шта је ISO 10816-3?
ISO 10816-3 је део 3 серије ISO 10816, која оцењује вибрације машина мерене на деловима који се не обрћу. Део 1 поставља општи приступ; део 3 га претвара у конкретне критеријуме за индустријске машинске агрегате снаге изнад 15 kW са номиналним бројем обртаја од 120 до 15 000 о/мин, мерене на лицу места. Ова страница описује друго издање, ISO 10816-3:2009, које је припремио технички комитет ISO TC 108, поткомитет SC 2.
Издање из 2009. године заменило је прво издање из 1998. Његова главна измена било је искључивање пумпи из делокруга, јер ротодинамичке пумпе сада имају сопствени део, ISO 10816-7.
Вибрације се оцењују на два начина: према величини (Критеријум I, зоне од A до D) и према томе колико су се промениле у односу на утврђену референтну вредност (Критеријум II). Анекс A даје границе зона за широкопојасну ефективну вредност брзине и помераја, посебно за две групе машина и за круте и еластичне ослонце.
Општи принципи: ISO 10816-1
Делокруг и применљивост
Пре коришћења табела проверите делокруг: граничне вредности намењене су само врстама машина наведеним испод, мереним на лицу места у устаљеним радним условима.
Обухваћене машине
Машински агрегати снаге изнад 15 kW који раде између 120 и 15 000 о/мин, и то:
- парне турбине снаге до 50 MW;
- већи парнотурбински агрегати (изнад 50 MW) који раде спорије од 1 500 или брже од 3 600 о/мин, брзине које ISO 10816-2 не обухвата;
- ротациони компресори;
- индустријске гасне турбине до 3 MW;
- генератори;
- електромотори свих врста;
- дуваљке и вентилатори.
За вентилаторе критеријуми углавном одговарају само јединицама изнад 300 kW или вентилаторима који нису еластично ослоњени. За остале вентилаторе, на пример лаке лимене изведбе, потребне су граничне вредности договорене између испоручиоца и купца на основу ранијег радног искуства.
Захтеви за уравнотеженост и вибрације вентилатора: ISO 14694
Искључене машине
ISO 10816-3:2009 се не примењује на:
- велике копнене турбогенераторске агрегате са парним погоном, снаге изнад 50 MW, при 1 500, 1 800, 3 000 или 3 600 о/мин (ISO 10816-2);
- гаснотурбинске агрегате снаге изнад 3 MW (ISO 10816-4);
- хидрауличне машинске агрегате у електранама и пумпним станицама (ISO 10816-5);
- машине спојене са клипним машинама (ISO 10816-6);
- ротодинамичке пумпе, укључујући јединице чије је радно коло монтирано директно на вратило мотора или круто спојено са њим (ISO 10816-7);
- запреминске ротационе компресоре, на пример вијчане компресоре;
- клипне компресоре и пумпе;
- потапајуће моторне пумпне агрегате;
- ветротурбине.
Разматрају се само вибрације које потичу од самог машинског агрегата, а не вибрације пренете на њега споља. Машине са редукторима или котрљајним лежајевима су обухваћене, али оцена стања таквих зупчаника или лежајева није предмет стандарда. Исти критеријуми служе за пријемна испитивања и за праћење у раду, без обзира на то да ли су мерења непрекидна или периодична.
Опсег снаге
Машински агрегати снаге изнад 15 kW. За електричне машине група се одређује према висини осе вратила; мање машине су ван овог дела.
Опсег броја обртаја
Номинални радни број обртаја од 120 до 15 000 о/мин. Мерења се обављају у устаљеном раду унутар тог опсега.
Место мерења
Лежајеви, постоља или кућишта лежајева: изложене, нормално доступне тачке које одражавају вибрације кућишта лежаја без локалне резонанције. Ако кућиште није доступно, мерите што ближе њему.
Мерена величина
Главна величина је широкопојасна ефективна вредност брзине у mm/s; померај у µm се додаје када се очекују нискофреквентне компоненте. Опсег је 10–1000 Hz, односно 2–1000 Hz испод 600 о/мин, а инструменти треба да испуњавају ISO 2954.
Шта значи RMS: ефективна вредност брзине
Класификација машина: две групе и две врсте ослонаца
ISO 10816-3 разврстава машине према врсти, номиналној снази или висини осе вратила и према еластичности ослонаца. Постоје две групе машина; свака може имати хоризонтално, вертикално или косо вратило и бити круто или еластично ослоњена.
| Група | Номинална снага | Електричне машине | Типична конструкција | Граничне вредности |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Изнад 300 kW (табела A.1 је наведена до 50 MW) | Висина осе вратила H ≥ 315 mm | Обично клизни лежајеви; брзине у целом опсегу 120–15 000 о/мин | Табела A.1 |
| 2 ★ | Више од 15 kW, не више од 300 kW | Висина осе вратила 160 mm ≤ H < 315 mm | Обично котрљајни лежајеви; брзине изнад 600 о/мин | Табела A.2 |
Висина осе вратила H дефинисана је у ISO 496 као растојање од осе вратила до сопствене монтажне равни машине, мерено на машини у стању у ком је испоручена. За машину без ногу, са издигнутим ногама или вертикално монтирану користите висину осе вратила хоризонталне изведбе на ногама са истим кућиштем; ако кућиште није познато, узмите половину пречника машине.
Како одредити класу ослонца
Класа ослонца је динамичко својство, а не питање материјала или масе темеља. У датом правцу мерења ослонац се сматра крутим када је прва сопствена фреквенција машине и ослонца заједно бар 25% изнад главне фреквенције побуде, која је у већини случајева фреквенција обртања. У свим осталим случајевима сматра се еластичним.
Исто постројење може имати крути ослонац у једном, а еластични у другом правцу. Гумени или опружни ослонци, бетонска подлога или челични рам сами по себи не одређују класификацију. Користите измерене или израчунате сопствене фреквенције и одговарајућу радну побуду.
Типични случајеви: велики и средњи електромотори, нарочито спороходни, обично стоје на крутим ослонцима, док турбогенератори и компресори изнад 10 MW, као и вертикални машински агрегати, обично имају еластичне ослонце.
Ако цртежи и прорачуни не разреше питање, стандард дозвољава да се класа ослонца утврди испитивањем. У пракси је то често ударни тест или мерење при залету или изласку из погона, којим се открива најнижа сопствена фреквенција.
Позадина: сопствена фреквенција
Смернице за практичну примену
Исти критеријуми се користе за пријемна испитивања нових или ремонтованих машина и за праћење машина у раду; разлика је у томе како се резултати користе.
Пријемно испитивање нове/ремонтоване опреме
Границе зона су смернице, а не готова пријемна спецификација: пријемне вредности договарају испоручилац и купац машине. Као референца, границе помажу да се искључе и очигледни недостаци и нереални захтеви. Неке машине оправдавају другачије граничне вредности, више или ниже; произвођач тада треба да образложи разлоге и, када се дозвољавају веће вибрације, да покаже да оне не угрожавају машину.
Праћење опреме у раду
У раду се постављају два питања: у коју зону спада тренутна величина (Критеријум I) и да ли се она значајно променила (Критеријум II). Зоне A и B не дају разлог за забринутост у погледу дуготрајног рада, зона C захтева корективне радове при првој погодној прилици, а зона D значи да су вибрације довољно јаке да оштете машину. Зона описује интензитет; она не открива узрок.
Критеријум II упоређује измерену вредност са референтном вредношћу утврђеном раније на истом положају и у истом правцу давача, при приближно истим радним условима. Промена навише или наниже већа од 25% горње границе зоне B сматра се значајном, поготово ако настане нагло, и треба да покрене дијагностичко испитивање чак и када зона C није достигнута. Вредност од 25% је смерница; искуство са одређеном машином може оправдати другу вредност.
Пример: за машину групе 2 на крутим ослонцима горња граница зоне B је 2.8 mm/s, па је промена већа од 0.7 mm/s значајна. Мотор који је годинама радио са 1.0 mm/s, а сада показује 2.2 mm/s, и даље је у зони B, али пораст од 1.2 mm/s већ захтева проверу.
Поступци мерења
Мерења се обично обављају у два међусобно управна радијална правца на сваком поклопцу или постољу лежаја. На хоризонталним машинама то су обично вертикални и хоризонтални правац. На вертикалним или косим машинама један од та два правца мора бити правац са највећом измереном вредношћу, обично дуж еластичне осе. Давачи могу бити постављени под било којим углом око кућишта, а коришћени положаји и правци морају се забележити.
За оцењивање узмите већу од две измерене вредности у свакој мерној равни и упоредите је са границама зона. Један давач по равни прихватљив је само када је познато да на одговарајући начин обухвата величину вибрација, јер не мора бити усмерен ка максимуму.
Аксијалне вибрације се по правилу не прате на радијалним носећим лежајевима. Мере се углавном при периодичним прегледима или за дијагностику, јер се неки кварови јасније испољавају у том правцу, а границе зона се на аксијална мерења примењују само код аксијалних лежајева.
Мерења обављајте када ротор и главни лежајеви достигну уобичајену устаљену радну температуру, а машина ради у дефинисаним условима као што су номинални број обртаја и оптерећење, напон, проток и притисак. Ако се број обртаја или оптерећење у раду мењају, мерите у сваком режиму у ком машина ради током дужих периода и користите највећу вредност.
Ако измерена вредност премашује пријемну вредност и постоји сумња на позадинске вибрације, поновите мерење са заустављеном машином. Када су вибрације у мировању веће од 25% вредности у раду, спољни утицај ће можда требати смањити или издвојити, на пример спектралном анализом.
Инструменти треба да испуњавају ISO 2954 и да мере широкопојасну ефективну вредност са равном карактеристиком у опсегу од најмање 10–1000 Hz, проширеном до 2 Hz за машине са око 600 о/мин или мање. Даваче монтирајте тако да монтажа не искривљује резултат мерења и водите рачуна о променама температуре, магнетним и звучним пољима, варијацијама напајања, дужини кабла и оријентацији давача.
Пракса са терена, није део ISO 10816-3: поређење праваца помаже да се при дијагностици сузи круг вероватних узрока.
| Правац | Ознака | Уобичајени откривени недостаци |
|---|---|---|
| Хоризонтални (управан на вратило) | H | Неуравнотеженост, лабави спојеви, хабање лежаја |
| Вертикални | V | Неуравнотеженост, резонанција конструкције |
| Аксијални (паралелан са вратилом) | A | Неусаосност, савијено вратило, кварови аксијалног лежаја |
ISO 10816-3 оцењује широкопојасне вибрације без разматрања појединачних фреквенцијских компоненти или фазе. То је обично довољно за пријемна испитивања и рутинско праћење, али показује да се нешто променило, а не шта је узрок. Амплитуда и фаза појединачних компоненти драгоцене су за дугорочно праћење стања и дијагностику, али критеријуми за њих су ван овог стандарда.
Проналажење узрока: анализа фреквенцијског спектра
Практични примери
Оцењивање корак по корак према критеријумима зона из ISO 10816-3.
Машина: Електромотор, 75 kW, висина осе вратила 280 mm
Ослонац: Бетонски темељ; у мереном правцу најнижа сопствена фреквенција је знатно изнад 1.25 пута фреквенције обртања, па је ослонац крут
Класификација: Група 2 (електрична машина са 160 mm ≤ H < 315 mm), крути ослонац
Измерене вибрације: 3.5 mm/s RMS на кућишту лежаја на погонској страни, хоризонтално: већа од две радијалне измерене вредности
Границе за групу 2: A/B = 1.4 mm/s · B/C = 2.8 mm/s · C/D = 4.5 mm/s
3.5 mm/s је између границе B/C (2.8) и границе C/D (4.5). Мотор не би требало да остане у непрекидном дуготрајном раду на овом нивоу, иако обично може да ради ограничено време док се планирају корективни радови. Типични узроци које треба проверити спектралном анализом су неуравнотеженост, неусаосност и почетно хабање лежаја.
Машина: Центрифугални вентилатор са погоном од 500 kW, 1480 о/мин; изнад 300 kW, па се примењују критеријуми овог дела за вентилаторе
Ослонац: Челични рам на опружним изолаторима; у мереном правцу најнижа сопствена фреквенција је испод 1.25 пута фреквенције обртања, па је ослонац еластичан
Класификација: Група 1 (изнад 300 kW), еластични ослонац
Измерене вибрације: 2.0 mm/s RMS, већа од две радијалне измерене вредности на лежају на погонској страни
Група 1, границе за еластични ослонац: A/B = 3.5 mm/s · B/C = 7.1 mm/s · C/D = 11.0 mm/s
2.0 mm/s је испод границе A/B од 3.5 mm/s, што је ниво типичан за машину тек пуштену у рад. Да ли вентилатор пролази пријем, и даље зависи од вредности договорених између испоручиоца и купца.
Машина: Електромотор, 45 kW, висина осе вратила 225 mm
Ослонац: Гумени ослонци; у мереном правцу најнижа сопствена фреквенција је испод 1.25 пута фреквенције обртања, па је ослонац еластичан
Класификација: Група 2, еластични ослонац
Базна вредност вибрација: 3.0 mm/s RMS (утврђено пре 6 месеци)
Тренутне вибрације: 6.8 mm/s RMS
Група 2, границе за еластични ослонац: A/B = 2.3 mm/s · B/C = 4.5 mm/s · C/D = 7.1 mm/s
6.8 mm/s је између 4.5 и 7.1 mm/s, па је величина у зони C. Пораст од 3.8 mm/s знатно премашује смерничку вредност од 1.125 mm/s (25% границе B/C од 4.5 mm/s), па и Критеријум II захтева дијагностичко испитивање. Уз базну вредност од 3.0 mm/s препоручени ALARM био би 4.125 mm/s.
Кључни појмови и добра пракса
Смерница, а не уговор
Границе зона су референтне вредности. Пријемне граничне вредности произлазе из договора испоручиоца и купца, а подешавања ALARM и TRIP из базне вредности и конструкције машине.
Класа ослонца је битна
Иста измерена вредност може спадати у различите зоне за групу 1 и групу 2, као и за круте и еластичне ослонце. Пре читања табеле класификујте машину и ослонац у сваком правцу.
Пратите промену
Машина која стабилно ради са 2.5 mm/s мање забрињава од оне чије су вибрације скочиле са 1.0 на 2.5 mm/s. За групу 2 на крутим ослонцима свака промена већа од 0.7 mm/s сматра се значајном према Критеријуму II.
Тријажа, а не дијагноза
Стандард оцењује укупне широкопојасне вибрације: показује да проблем постоји, а не шта је проблем. За основни узрок користите спектралну анализу, анализу временског облика сигнала и мерење фазе анализатором вибрација.
Радне граничне вредности: ALARM и TRIP
За дуготрајан рад ISO 10816-3 описује две врсте радних граничних вредности. ALARM упозорава да су вибрације достигле подешену вредност или су се значајно промениле; машина обично може да настави рад док се истражује узрок. TRIP означава ниво изнад ког даљи рад може оштетити машину; када се премаши, вибрације треба одмах смањити или машину зауставити. Граничне вредности могу се разликовати по мерним местима и правцима.
Подешавање ALARM
ALARM подесите у односу на базну вредност у устаљеном раду те машине на том месту и у том правцу: базна вредност увећана за 25% горње границе зоне B. ALARM по правилу не би требало да пређе 125% те границе, а при ниској базној вредности може бити испод зоне C. За нову машину без базне вредности полази се од искуства са сличним машинама или од договорених пријемних вредности; подешавање се коригује када се утврди устаљена базна вредност и поново кад год се базна вредност промени, на пример после ремонта.
Подешавање TRIP
Граничне вредности TRIP зависе од механичког интегритета и конструкције машине, па су обично исте за машине сличне конструкције и нису везане за базну вредност. Стандард не даје фиксне вредности TRIP. TRIP се по правилу налази у зони C или D и не би требало да буде виши од 125% горње границе зоне C.
Горње границе подешавања, mm/s RMS
Изведено из граница за брзину: 25% и 125% од B/C, 125% од C/D
| Група машина | Значајна промена | ALARM, макс. | TRIP, макс. |
|---|---|---|---|
| Група 1 — крути ослонац | 1.125 | 5.625 | 8.875 |
| Група 2 — крути ослонац ★ | 0.700 | 3.500 | 5.625 |
| Група 1 — еластични ослонац | 1.775 | 8.875 | 13.750 |
| Група 2 — еластични ослонац | 1.125 | 5.625 | 8.875 |
Пример: машина групе 2 на крутим ослонцима са базном вредношћу од 1.2 mm/s добија ALARM од 1.2 + 0.7 = 1.9 mm/s, знатно испод горње границе од 3.5 mm/s, и TRIP не виши од 5.625 mm/s.
Утврђивање референтне вредности: базна вредност вибрација
Однос према другим стандардима
ISO 10816-3 се ослања на ISO 10816-1 за опште смернице, на ISO 2954 за захтеве за инструменте за мерење интензитета вибрација и на ISO 496 за висине осе вратила. Машине искључене овде обухваћене су другим деловима серије: ISO 10816-2 (велике парне турбине и генератори у копненим електранама), ISO 10816-4 (гаснотурбински агрегати), ISO 10816-5 (хидроелектране и пумпна постројења), ISO 10816-6 (клипне машине) и ISO 10816-7 (ротодинамичке пумпе).
Критеријуми за кућишта лежајева могу се допунити вибрацијама вратила мереним према ISO 7919-3. Не постоји једноставно прерачунавање између вибрација кућишта и вратила, па се оне морају мерити независно; ако два скупа критеријума дају различите оцене, примењује се строжи. ISO је у међувремену повукао издање из 2009. године, а његова ревизија је ISO 20816-3:2022.
Сродне странице: ISO 7919-1 · ISO 20816-3
Често постављана питања
Електрична машина са висином осе вратила од најмање 160 mm, али мањом од 315 mm, спада у групу 2. На крутим ослонцима њене границе A/B, B/C и C/D износе 1.4, 2.8 и 4.5 mm/s RMS (22, 45 и 71 µm); на еластичним ослонцима износе 2.3, 4.5 и 7.1 mm/s (37, 71 и 113 µm).
Разлика је динамичка и утврђује се посебно за сваки правац мерења. Ослонац је крут када је најнижа сопствена фреквенција машине и ослонца заједно бар 25% изнад главне фреквенције побуде, а еластичан у свим осталим случајевима. Материјал темеља или постојање изолатора сами по себи о томе не одлучују.
ISO води ISO 10816-3:2009 као повучен; његова ревизија је ISO 20816-3:2022. Ова страница описује издање из 2009. године.
Не. ISO 10816-3 обухвата машинске агрегате снаге изнад 15 kW, па мање машине нису у његовом делокругу. За њих се ослоните на граничне вредности произвођача или друге применљиве критеријуме и пратите промене у односу на базну вредност снимљену након уградње.
Не. Издање из 2009. године искључило је пумпе из делокруга. Ротодинамичке пумпе, укључујући изведбе са интегрисаним мотором, обрађује ISO 10816-7, док су клипне пумпе и потапајуће моторне пумпе искључене.
ALARM подесите на базну вредност у устаљеном раду увећану за 25% горње границе зоне B, по правилу не више од 125% те границе. TRIP зависи од конструкције машине, обично се налази у зони C или D и не би требало да пређе 125% горње границе зоне C.
Не рутински. Оцењивање се заснива на два радијална правца по лежају. Аксијална мерења се углавном користе при периодичним прегледима и дијагностици, а границе зона на њих се примењују само код аксијалних лежајева.
Званични ISO стандард
Каталошки запис документа описаног на овој страници: ISO 10816-3:2009 на iso.org
Ова страница је независан преглед написан сопственим речима у образовне сврхе. Не преноси текст стандарда; за нормативне захтеве користите званични документ.
← Назад на главни индекс појмовника
