Komplett guide till ISO 20816-3: Omfattande teknisk analys

Inledning

Denna standard fastställer riktlinjer för utvärdering av vibrationstillståndet hos industriell utrustning baserat på mätningar av:

1. Vibrationer i lager, lagerpiedestrar och lagerhus på den plats där utrustningen är installerad;
2. Radiell vibration av axlar av maskinuppsättningar.

Baserat på operativ erfarenhet av industriell utrustning, två kriterier för utvärdering av vibrationstillstånd har etablerats:

• Kriterium I: Absolutvärde för den övervakade bredbandsvibrationsparametern
• Kriterium II: Förändring av detta värde (i förhållande till en baslinje)

Utvecklingen av vibrationsstandarder: Konvergensen av ISO 10816 och ISO 7919

Vibrationsstandardiseringens historia representerar en gradvis rörelse från fragmenterade, komponentspecifika riktlinjer mot en holistisk maskinutvärdering. Historiskt sett var maskinutvärderingen uppdelad i två delar:

• ISO 10816-serien: Fokuserad på mätning av icke-roterande delar (lagerhus, piedestaler) med hjälp av accelerometrar eller hastighetsgivare
• ISO 7919-serien: Åtgärdade vibrationer i roterande axlar i förhållande till lager, främst med hjälp av beröringsfria virvelströmssonder

Denna separation ledde ofta till diagnostisk tvetydighet. En maskin kan uppvisa acceptabla vibrationer i höljet (zon A enligt ISO 10816) samtidigt som den drabbas av farligt axelkast eller instabilitet (zon C/D enligt ISO 7919), särskilt i scenarier med tunga höljen eller vätskefilmslager där vibrationsenergiöverföringen dämpas.

Avsnitt 1 — Tillämpningsområde

Denna standard fastställer allmänna krav för utvärdering av vibrationstillståndet hos industriell utrustning (nedan kallad "maskiner") med en effekt över 15 kW och rotationshastigheter från 120 till 30 000 r/min baserat på vibrationsmätningar på icke-roterande delar och vidare roterande axlar under normala driftsförhållanden för maskinen på dess installationsplats.

Bedömningen utförs baserat på den övervakade vibrationsparametern och på förändringar i denna parameter vid maskindrift i stationärt tillstånd. De numeriska värdena för kriterierna för tillståndsbedömning återspeglar driftserfarenhet med maskiner av denna typ; de kan dock vara otillämpliga i specifika fall relaterade till de specifika driftsförhållandena och konstruktionen för en given maskin.

Denna standard gäller för:

1. Ångturbiner och generatorer med effekt upp till 40 MW (se not 1 och 2)
2. Ångturbiner och generatorer med en uteffekt som överstiger 40 MW och rotationshastigheter annat än 1500, 1800, 3000 och 3600 r/min (se anmärkning 1)
3. Rotationskompressorer (centrifugal, axiell)
4. Industriella gasturbiner med effekt upp till 3 MW (se not 2)
5. Turbofläktmotorer
6. Elmotorer av alla slag med flexibel axelkoppling. (När motorrotorn är fast ansluten till maskiner som omfattas av en annan standard i ISO 20816-serien, kan motorvibrationer bedömas antingen enligt den standarden eller enligt denna standard)
7. Valsverk och valsställningar
8. Transportörer
9. Kopplingar med variabel hastighet
10. Fläktar och blåsare (se not 3)

Denna standard gäller INTE för:

11. Ångturbiner, gasturbiner och generatorer med en effekt överstigande 40 MW och varvtal på 1500, 1800, 3000 och 3600 r/min → användning ISO 20816-2
12. Gasturbiner med effekt överstigande 3 MW → användning ISO 20816-4
13. Maskinsatser i vattenkraftverk och pumpkraftverk → användning ISO 20816-5
14. Kolvgående maskiner och maskiner som är fast anslutna till kolvgående maskiner → användning ISO 10816-6
15. Rotodynamiska pumpar med inbyggda eller fast anslutna drivmotorer med pumphjul på motoraxeln eller fast anslutna till den → använd ISO 10816-7
16. Kolvkompressorinstallationer → användning ISO 20816-8
17. Positiv förträngningskompressorer (t.ex. skruvkompressorer)
18. Dränkbara pumpar
19. Vindkraftverk → användning ISO 10816-21

Detaljer om tillämpningsområde

Kraven i denna standard gäller mätningar av bredbandsvibrationer på axlar, lager, hus och lagerpelare i stationär maskindrift inom området för nominella rotationshastigheter. Dessa krav gäller mätningar både på installationsplatsen och under acceptansprovning. Etablerade kriterier för vibrationsförhållanden är tillämpliga i både kontinuerliga och periodiska övervakningssystem.

Denna standard gäller maskiner som kan innefatta kugghjul och rullager; emellertid är det inte avsedd för att utvärdera vibrationstillståndet för dessa specifika komponenter (se ISO 20816-9 för växlar).

Avsnitt 2 — Normativa referenser

Denna standard använder normativa referenser till följande standarder. För daterade referenser gäller endast den citerade utgåvan. För odaterade referenser gäller den senaste utgåvan (inklusive alla ändringar):

Dessa standarder utgör grunden för terminologi, mätmetoder och allmän utvärderingsfilosofi som tillämpas i ISO 20816-3.

Avsnitt 3 — Termer och definitioner

I denna standard används termerna och definitionerna i ISO 2041 tillämpas.

Nyckelord (från ISO 2041)

• Vibration: Variation med tiden av storleken på en kvantitet som beskriver rörelsen eller positionen hos ett mekaniskt system
• RMS (rotmedelvärdeskvadrat): Kvadratroten ur medelvärdet av de kvadrerade värdena för en kvantitet över ett angivet tidsintervall
• Bredbandsvibrationer: Vibration som innehåller energi fördelad över ett specificerat frekvensområde
• Naturfrekvens: Frekvensen av fri vibration i ett system
• Steady-state drift: Driftsförhållanden där relevanta parametrar (hastighet, belastning, temperatur) i huvudsak förblir konstanta
• Topp-till-topp-värde: Algebraisk skillnad mellan extremvärden (maximum och minimum)
• Givare: Enhet som tillhandahåller en utmatningskvantitet med ett bestämt förhållande till inmatningskvantiteten

Avsnitt 5 — Maskinklassificering

5.1 Allmänt

I enlighet med kriterierna som fastställts i denna standard bedöms maskinens vibrationstillstånd beroende på:

1. Maskintyp
2. Nominell effekt eller axelhöjd (se även ISO 496)
3. Grad av fundamentstyvhet

5.2 Klassificering efter maskintyp, nominell effekt eller axelhöjd

Skillnader i maskintyper och lagerkonstruktioner kräver uppdelning av alla maskiner i två grupper baserat på nominell effekt eller axelhöjd.

Axlar på maskiner i båda grupperna kan vara placerade horisontellt, vertikalt eller i lutning, och stöden kan ha olika grader av styvhet.

Grupp 1 — Stora maskiner

• Effektklassning > 300 kW
• ELLER elektriska maskiner med axelhöjd H > 315 mm
• Vanligtvis utrustad med axellager (hylsor)
• Driftshastigheter från 120 till 30 000 r/min

Grupp 2 — Medelstora maskiner

• Effektklassning 15–300 kW
• ELLER elektriska maskiner med axelhöjd 160 mm < H ≤ 315 mm
• Vanligtvis utrustad med rullande elementlager
• Driftsvarvtal generellt > 600 r/min

5.3 Klassificering efter grundstyvhet

Maskinfundament klassificeras efter styvhetsgrad i den angivna mätriktningen i:

1. Stela fundament
2. Flexibla fundament

Grunden för denna klassificering är förhållandet mellan maskinens och fundamentets styvhet. Om lägsta naturliga frekvensen för "maskin-fundament"-systemet i vibrationsmätningsriktningen överstiger huvudexcitationsfrekvensen (i de flesta fall är detta rotorns rotationsfrekvens) med minst 25%, då anses en sådan grund i den riktningen stel. Alla andra stiftelser beaktas flexibel.

Typiska exempel

Maskiner på styva fundament är vanligtvis stora och medelstora elmotorer, vanligtvis med låga rotationshastigheter.

Maskiner på flexibla fundament inkluderar vanligtvis turbogeneratorer eller kompressorer med en effekt överstigande 10 MW, samt maskiner med vertikal axelorientering.

Om egenskaperna hos "maskin-fundament"-systemet inte kan bestämmas genom beräkning, kan detta göras experimentellt (stötprovning, driftmodalanalys eller vibrationsanalys vid start).

Bilaga A (Normativ) — Gränser för vibrationszoner för icke-roterande delar i specificerade driftslägen

Erfarenheten visar att för att bedöma vibrationstillståndet hos olika typer av maskiner med olika rotationshastigheter, mätningar av enbart hastigheten är tillräcklig. Därför är den primära övervakade parametern hastighetens RMS-värde.

Användning av kriteriet för konstant hastighet utan hänsyn till vibrationsfrekvens kan dock leda till oacceptabelt stora förskjutningsvärden. Detta inträffar särskilt för lågvarviga maskiner med rotorns rotationsfrekvenser under 600 r/min, när driftshastighetskomponenten dominerar den bredbandiga vibrationssignalen (se bilaga D).

På liknande sätt kan kriteriet för konstant hastighet leda till oacceptabelt stora accelerationsvärden för höghastighetsmaskiner med rotorns rotationsfrekvenser som överstiger 10 000 r/min, eller när energin från maskinproducerad vibration huvudsakligen är koncentrerad i högfrekvensområdet. Därför kan vibrationskriterier formuleras i enheter för förskjutning, hastighet och acceleration beroende på rotorns rotationsfrekvensområde och maskintyp.

Tabellerna A.1 och A.2 visar zongränsvärden för olika maskingrupper som omfattas av denna standard. För närvarande är dessa gränser endast formulerade i enheter av hastighet och förskjutning.

Vibrationszongränser för vibrationer i frekvensområdet 10 till 1000 Hz uttrycks genom RMS-hastighets- och förskjutningsvärden. För maskiner med rotorns rotationsfrekvens under 600 r/min är bredbandsvibrationsmätområdet 2 till 1000 Hz. I de flesta fall är en bedömning av vibrationsförhållandena tillräcklig baserat endast på hastighetskriteriet; om vibrationsspektrumet förväntas innehålla betydande lågfrekventa komponenter utförs bedömningen baserat på mätningar av både hastighet och förskjutning.

Maskiner i alla berörda grupper kan installeras på antingen styva eller flexibla stöd (se avsnitt 5), för vilka olika zongränser fastställs i tabellerna A.1 och A.2.

Tabell A.1 — Grupp 1-maskiner (Stora: >300 kW eller H > 315 mm)

Tabell A.2 — Grupp 2-maskiner (Medium: 15–300 kW eller H = 160–315 mm)

Bilaga B (Normativ) — Gränser för vibrationszoner för roterande axlar i specificerade driftlägen

B.1 Allmänt

Gränser för vibrationszoner konstrueras baserat på operativ erfarenhet från olika industrier, vilket visar att acceptabel relativ axelvibration minskar med ökande rotationsfrekvens. Dessutom måste man vid bedömning av vibrationsförhållandena beakta möjligheten till kontakt mellan roterande axel och stationära maskindelar. För maskiner med axeltapplager är minsta acceptabla spel i lagret måste också beaktas (se bilaga C).

B.2 Vibration vid nominell rotationsfrekvens i stationär drift

B.2.1 Allmänt

Kriterium I är relaterat till:

1. Begränsa axelförskjutningar från villkoret för acceptabla dynamiska belastningar på lager
2. Acceptabla värden för radiellt spel i lagret
3. Acceptabel vibration överförs till stöd och fundament

Maximal axelförskjutning i varje lager jämförs med gränserna för fyra zoner (se figur B.1 i standarden), bestämd baserat på driftserfarenhet med maskiner.

B.2.2 Zongränser

Erfarenhet av mätning av axelvibrationer för en mängd olika maskiner möjliggör fastställande av gränser för vibrationszoner uttryckta genom Topp-till-topp-förskjutning S(pp) i mikrometer, omvänt proportionell mot kvadratroten ur rotorns rotationsfrekvens n i r/min.

För relativ axelvibration mätt med närhetsprober uttrycks zongränserna som topp-till-topp-förskjutning S(pp) i mikrometer, vilket varierar med körhastigheten:

Där n är den maximala driftshastigheten i varv/min, och S(pp) är i μm.

Exempelberäkning

För en maskin som körs med 3000 r/min:

• √3000 ≈ 54,77
• A/B = 4800 / 54,77 ≈ 87,6 μm
• B/C = 9000 / 54,77 ≈ 164,3 μm
• C/D = 13200 / 54,77 ≈ 241,0 μm

Viktigt: Zongränser bör inte användas som acceptanskriterier, vilka bör vara föremål för överenskommelse mellan leverantör och kund. Med vägledning av numeriska gränsvärden är det dock möjligt att både förhindra användning av en maskin i uppenbart dåligt skick och att undvika att ställa alltför stränga krav på dess vibrationer.

I vissa fall kan konstruktionsegenskaper hos specifika maskiner kräva tillämpning av olika zongränser – högre eller lägre (t.ex. för självinställande lutande lager), och för maskiner med elliptiska lager kan olika zongränser tillämpas för olika mätriktningar (mot maximalt och minimalt spel).

Acceptabel vibration kan vara relaterad till lagerdiametern, eftersom lager med större diameter som regel också har större spel. Följaktligen kan olika zongränsvärden fastställas för olika lager i en axelkedja. I sådana fall behöver tillverkaren vanligtvis förklara orsaken till ändrade gränsvärden och i synnerhet bekräfta att ökad vibration som tillåts i enlighet med dessa ändringar inte kommer att leda till minskad maskintillförlitlighet.

Om mätningar utförs inte i omedelbar närhet av lagret, och även under maskindrift i transienta lägen som uppkörning och utrullning (inklusive passage genom kritiska hastigheter), kan acceptabla vibrationer vara högre.

För vertikala maskiner med axellager bör man vid bestämning av vibrationsgränsvärden beakta eventuella axelförskjutningar inom spelrumsgränserna utan stabiliserande kraft i samband med rotorvikt.

Avsnitt 4 — Vibrationsmätningar

4.1 Allmänna krav

Mätmetoder och instrument måste uppfylla allmänna krav enligt ISO 20816-1, med specifika hänsyn till industrimaskiner. Följande faktorer får inte påverka mätutrustningen väsentligt:

• Temperaturförändringar — Sensorkänslighetsdrift
• Elektromagnetiska fält — Inklusive axelmagnetiseringseffekter
• Akustiska fält — Tryckvågor i bullriga miljöer
• Variationer i strömförsörjningen — Spänningsfluktuationer
• Kabellängd — Vissa designer av närhetsprober kräver matchande kabellängd
• Kabelskada — Intermittenta anslutningar eller skärmbrott
• Givarens orientering — Justering av känslighetsaxeln

4.2 Mätpunkter och riktningar

För tillståndsövervakningsändamål utförs mätningar på icke-roterande delar eller på axlar, eller båda tillsammans. I denna standard, om inte annat uttryckligen anges, avser axelvibration dess förskjutning i förhållande till lagret.

Icke-roterande delar — Lagerhusmått

Vibrationsmätningar på icke-roterande delar karakteriserar vibrationer i lagret, lagerhuset eller andra strukturella element som överför dynamiska krafter från axelvibrationer vid lagerplatsen.

Typisk mätkonfiguration: Mätningar utförs med hjälp av två givare i två ömsesidigt vinkelräta radiella riktningar på lageröverfall eller lagerhus. För horisontella maskiner är en riktning vanligtvis vertikal. Om axeln är vertikal eller lutande, välj riktningar som fångar upp maximal vibration.

Enpunktsmätning: En enda givare kan användas om det är känt att resultaten kommer att vara representativa för den totala vibrationen. Den valda riktningen måste säkerställa nära maximala avläsningar.

Mätningar av axelvibrationer

Axelvibration (enligt definitionen i ISO 20816-1) avser axelförskjutning i förhållande till lagret. Den föredragna metoden använder en par beröringsfria närhetsprober installerade vinkelrätt mot varandra, vilket möjliggör bestämning av axelns bana (omloppsbana) i mätplanet.

4.3 Instrumentation (mätutrustning)

För tillståndsövervakning måste mätsystemet mäta bredbands-RMS-vibration över ett frekvensområde på minst 10 Hz till 1000 Hz. För maskiner med rotationshastigheter som inte överstiger 600 r/min får den nedre frekvensgränsen inte överstiga 2 Hz.

För mätning av axelvibrationer: Den övre frekvensgränsen måste överstiga den maximala axelrotationsfrekvensen med minst 3,5 gånger. Mätutrustning måste uppfylla kraven i ISO 10817-1.

För mätningar av icke-roterande delar: Utrustningen måste uppfylla ISO 2954. Beroende på det fastställda kriteriet kan den uppmätta kvantiteten vara förskjutning, hastighet eller båda (se ISO 20816-1).

Om mätningar utförs med hjälp av accelerometrar (vilket är vanligt i praktiken), måste utsignalen vara integrerad för att erhålla hastighetssignal. Att erhålla förskjutningssignal kräver dubbelintegration, men uppmärksamhet bör ägnas åt risken för ökad brusstörning. För att minska brus kan ett högpassfilter eller annan digital signalbehandlingsmetod användas.

Om vibrationssignalen även är avsedd för diagnostiska ändamål bör mätområdet omfatta frekvenser från minst 0,2 gånger den nedre axelhastighetsgränsen till 2,5 gånger den maximala vibrationsexcitationsfrekvensen (vanligtvis inte överstigande 10 000 Hz). Ytterligare information finns i ISO 13373-1, ISO 13373-2 och ISO 13373-3.

Krav på frekvensområde

Mätparametrar

Mätparametern kan vara förflyttning, hastighet, eller båda, beroende på utvärderingskriteriet (se ISO 20816-1).

• Accelerometermätningar: Om mätningar använder accelerometrar (vanligast), integrera utsignalen för att få hastigheten. Dubbelintegration ger förskjutning, men var försiktig med ökat lågfrekvent brus. Använd högpassfiltrering eller digital signalbehandling för att minska bruset.
• Axelvibrationer: Övre frekvensgränsen måste vara minst 3,5 gånger maximal axelhastighet. Instrumenten måste uppfylla ISO 10817-1.
• Icke-roterande delar: Instrumenteringen måste uppfylla ISO 2954.

4.4 Kontinuerlig och periodisk övervakning

Kontinuerlig övervakning: För stora eller kritiskt viktiga maskiner används vanligtvis kontinuerliga mätningar av övervakade vibrationsindikatorer med permanent installerade givare vid de viktigaste punkterna, både för tillståndsövervakning och för utrustningsskydd. I vissa fall är det mätsystem som används för detta integrerat i anläggningens allmänna utrustningshanteringssystem.

Periodisk övervakning: För många maskiner är kontinuerlig övervakning onödig. Tillräcklig information om felutveckling (obalans, lagerslitage, feljustering, glapp) kan erhållas genom periodiska mätningar. Numeriska värden i denna standard kan användas för periodisk övervakning förutsatt att mätpunkter och instrument uppfyller standardkraven.

Axelvibrationer: Instrument installeras vanligtvis permanent, men mätningar kan göras med jämna mellanrum.

Icke-roterande delar: Givare installeras vanligtvis endast under mätning. För maskiner med svåråtkomlighet kan permanent monterade givare med signalvägledning till tillgängliga platser användas.

4.5 Maskinens driftlägen

Vibrationsmätningar utförs efter att rotorn och lagren uppnått jämviktstemperatur i ett stationärt specificerat driftsläge bestämt av egenskaper såsom:

• Nominell axelhastighet
• Matningsspänning
• Flödeshastighet
• Arbetsvätsketryck
• Ladda

Maskiner med variabel hastighet eller variabel belastning: Utför mätningar vid alla driftlägen som är karakteristiska för långvarig drift. Använd maximalt värde erhålls över alla lägen för bedömning av vibrationstillstånd.

4.6 Bakgrundsvibrationer

Om värdet på den övervakade parametern som erhållits under mätningarna överstiger acceptanskriteriet och det finns anledning att tro att bakgrundsvibrationerna på maskinen kan vara höga, är det nödvändigt att utföra mätningar på stoppad maskin för att bedöma vibrationer orsakade av externa källor.

4.7 Val av mättyp

Denna standard möjliggör mätningar både på icke-roterande delar och på roterande axlar i maskiner. Valet av vilken av dessa två mättyper som är att föredra beror på maskinens egenskaper och förväntade feltyper.

Om det finns behov av att välja en av två möjliga mättyper bör följande beaktas:

Att tänka på vid val av mättyp:

• Axelhastighet: Mätningar av icke-roterande delar är känsligare för högfrekventa vibrationer jämfört med axelmätningar.
• Lagertyp: Rullningslager har mycket små glapp; axelvibrationer överförs effektivt till huset. Mätningar av huset är vanligtvis tillräckliga. Lapplager har större glapp och dämpning; axelvibrationer ger ofta ytterligare diagnostisk information.
• Maskintyp: Maskiner där lagerspelet är jämförbart med axelvibrationsamplituden kräver axelmätningar för att förhindra kontakt. Maskiner med höga övertoner (klingpassage, kugghjulsingrepp, stångpassage) övervakas via högfrekventa husmätningar.
• Förhållande rotormassa / piedestalmassa: Maskiner där axelmassan är liten jämfört med piedestalens massa överför liten vibration till piedestalen. Axelmätning mer effektiv.
• Rotorns flexibilitet: Flexibla rotorer: axelns relativa vibration ger mer information om rotorns beteende.
• Överensstämmelse med piedestalkrav: Flexibla piedestaler ger bättre vibrationsrespons på icke-roterande delar.
• Erfarenhet av mätning: Om det finns omfattande erfarenhet med en viss mättyp på liknande maskiner, fortsätt att använda den typen.

Detaljerade rekommendationer om val av mätmetod finns i ISO 13373-1. Slutgiltiga beslut bör beakta tillgänglighet, givarens livslängd och installationskostnad.

Mätplatser och riktningar

• Mät på lagerhus eller piedestaler — inte på tunnväggiga lock eller flexibla ytor
• Användning två ömsesidigt vinkelräta radiella riktningar vid varje lagerplats
• För horisontella maskiner är en riktning vanligtvis vertikal
• För vertikala eller lutande maskiner, välj riktningar som fångar upp maximal vibration
• Axiell vibration på axiallager använder samma gränser som radiell vibration
• Undvik platser med lokala resonanser — bekräfta genom att jämföra mätningar vid närliggande punkter

Driftsförhållanden

• Mät i stationär drift vid nominell hastighet och belastning
• Låt rotor och lager nå termisk jämvikt
• För maskiner med variabel hastighet/belastning, mät vid alla karakteristiska driftspunkter och använd den maximala
• Dokumentförhållanden: hastighet, belastning, temperaturer, tryck, flödeshastigheter

Avsnitt 6 — Kriterier för utvärdering av vibrationsförhållanden

6.1 Allmänt

ISO 20816-1 ger en allmän beskrivning av två kriterier för att utvärdera vibrationsförhållandena hos olika maskinklasser. Ett kriterium tillämpas på absolut värde av den övervakade vibrationsparametern i ett brett frekvensband; den andra tillämpas på förändringar i detta värde (oavsett om förändringarna är ökningar eller minskningar).

Det är vanligt att bedöma maskinens vibrationstillstånd baserat på RMS-värdet för vibrationshastigheten på icke-roterande delar, vilket till stor del beror på enkelheten i att utföra motsvarande mätningar. För ett antal maskiner är det dock också lämpligt att mäta relativa axelförskjutningar mellan toppar, och där sådana mätdata finns tillgängliga kan de också användas för att bedöma maskinens vibrationstillstånd.

6.2 Kriterium I — Bedömning med absolut magnitud

6.2.1 Allmänna krav

För mätningar av roterande axel: Vibrationstillståndet bedöms med hjälp av det maximala värdet för bredbandig vibrationsförskjutning topp-till-topp. Denna övervakade parameter erhålls från mätningar av förskjutningar i två specificerade ortogonala riktningar.

För mätningar av icke-roterande delar: Vibrationstillståndet bedöms med hjälp av det maximala RMS-värdet för bredbandsvibrationshastigheten på lagerytan eller i omedelbar närhet av den.

I enlighet med detta kriterium fastställs gränsvärden för den övervakade parametern som kan anses vara acceptabla med avseende på:

• Dynamiska belastningar på lager
• Radiella spel i lager
• Vibrationer som överförs av maskinen till stödstrukturen och fundamentet

Det maximala värdet för den övervakade parametern som erhålls vid varje lager eller lagersockel jämförs med gränsvärdet för den givna maskingruppen och stödtypen. Omfattande erfarenhet av observation av vibrationer hos maskiner som anges i avsnitt 1 möjliggör fastställande av gränser för vibrationszoner, vars vägledning i de flesta fall kan säkerställa tillförlitlig maskindrift på lång sikt.

Etablerade vibrationszoner är avsedda för att bedöma maskinvibrationer i ett specificerat stationärt driftläge med nominell axelhastighet och nominell belastning. Konceptet med stationärt driftläge möjliggör långsamma belastningsförändringar. Bedömningen är inte utförd om driftsläget skiljer sig från det angivna, eller under transienta lägen såsom uppkörning, utrullning eller passage genom resonanszoner (se 6.4).

Allmänna slutsatser om vibrationsförhållanden dras ofta baserat på mätningar av vibrationer på både icke-roterande och roterande maskindelar.

Axiella vibrationer av axellager mäts vanligtvis inte under kontinuerlig övervakning av vibrationsförhållanden. Sådana mätningar utförs vanligtvis under periodisk övervakning eller för diagnostiska ändamål, eftersom axiella vibrationer kan vara känsligare för vissa feltyper. Denna standard tillhandahåller endast utvärderingskriterier för axiell vibration av axiallager, där det korrelerar med axiella pulsationer som kan orsaka maskinskador.

6.2.2 Vibrationszoner

6.2.2.1 Allmän beskrivning

Följande vibrationszoner har fastställts för kvalitativ bedömning av maskinvibrationer och beslutsfattande om nödvändiga åtgärder:

Zon A — Nyligen idrifttagna maskiner faller vanligtvis inom denna zon.

Zon B — Maskiner som faller inom denna zon anses vanligtvis lämpliga för fortsatt drift utan tidsbegränsningar.

Zon C — Maskiner som faller inom denna zon anses vanligtvis olämpliga för långvarig kontinuerlig drift. Vanligtvis kan sådana maskiner fungera under en begränsad period tills ett lämpligt tillfälle uppstår för att utföra reparationsarbete.

Zon D — Vibrationsnivåerna i denna zon anses vanligtvis vara tillräckligt allvarliga för att orsaka maskinskador.

6.2.2.2 Numeriska värden för zongränser

De fastställda numeriska värdena för vibrationszonens gränser är inte avsedd att användas som acceptanskriterier, vilket bör vara föremål för överenskommelse mellan leverantören och kunden av maskinen. Dessa gränser kan dock användas som en allmän vägledning, vilket gör det möjligt att undvika onödiga kostnader för vibrationsreducering och förhindra alltför stränga krav.

Ibland kan maskinkonstruktionsegenskaper eller driftserfarenhet kräva att andra gränsvärden fastställs (högre eller lägre). I sådana fall motiverar tillverkaren vanligtvis ändrade gränsvärden och bekräftar i synnerhet att den ökade vibration som tillåts i enlighet med dessa ändringar inte kommer att leda till minskad maskintillförlitlighet.

6.2.2.3 Godkännandekriterier

Acceptanskriterier för maskinvibrationer är alltid föremål för överenskommelse mellan leverantör och kund, vilket måste dokumenteras före eller vid leveranstillfället (det förra alternativet är att föredra). Vid leverans av en ny maskin eller retur av en maskin från en större översyn kan vibrationszonens gränser användas som grund för att fastställa sådana kriterier. Numeriska zongränsvärden bör dock inte tillämpas som standard som acceptanskriterier.

Typisk rekommendation: Den övervakade vibrationsparametern för en ny maskin bör falla inom zon A eller B men bör inte överstiga gränsen mellan dessa zoner med mer än 1,25 gånger. Denna rekommendation får inte beaktas vid fastställande av acceptanskriterier om grunden för detta är maskinens konstruktionsegenskaper eller ackumulerad driftserfarenhet med liknande maskintyper.

Acceptanstestning utförs under strikt specificerade maskinens driftsförhållanden (kapacitet, rotationshastighet, flödeshastighet, temperatur, tryck etc.) under ett specificerat tidsintervall. Om maskinen anlände efter utbyte av en av huvudenheterna eller underhåll, beaktas typen av utfört arbete och värden för övervakade parametrar innan maskinen togs bort från produktionsprocessen vid fastställandet av acceptanskriterier.

6.3 Kriterium II — Bedömning genom magnitudförändring

Detta kriterium baseras på att jämföra det aktuella värdet för den övervakade bredbandsvibrationsparametern vid maskindrift i stationärt tillstånd (vilket tillåter vissa mindre variationer i driftsegenskaper) med ett tidigare fastställt värde. baslinjevärde (referensvärde).

Väsentliga förändringar kan kräva att lämpliga åtgärder vidtas även om gränsen för B/C-zonen ännu inte har nåtts. Dessa förändringar kan utvecklas gradvis eller ha en plötslig karaktär, som konsekvenser av begynnande skador eller andra störningar i maskinens drift.

Den jämförda vibrationsparametern måste erhållas med hjälp av samma givarens position och orientering för samma maskindriftsläge. När betydande förändringar upptäcks undersöks deras möjliga orsaker i syfte att förhindra farliga situationer.

6.4 Bedömning av vibrationsförhållanden i transienta lägen

Gränserna för vibrationszoner som anges i bilagorna A och B gäller för vibrationer i maskindrift i stationärt tillstånd. Tillfälliga driftslägen kan vanligtvis åtföljas av högre vibrationer. Ett exempel är maskinvibrationer på ett flexibelt stöd under uppstart eller utrullning, när vibrationstillväxt är förknippad med passage genom rotorns kritiska hastigheter. Dessutom kan vibrationsökning observeras på grund av feljustering av motstående roterande delar eller rotorbåge under uppvärmning.

Vid analys av maskinens vibrationsförhållanden är det nödvändigt att vara uppmärksam på hur vibrationer reagerar på förändringar i driftsläge och externa driftsförhållanden. Även om denna standard inte beaktar vibrationsbedömning i övergående maskindriftslägen, kan det som allmän vägledning accepteras att vibrationer är acceptabla om de under övergående lägen av begränsad varaktighet inte överstiger övre gränsen för zon C.

Kriterium II — Förändring från baslinjen

Även om vibrationerna kvarstår i zon B, a signifikant förändring från baslinjen indikerar utvecklande problem:

6.5 Begränsa vibrationsnivåer i stationär drift

6.5.1 Allmänt

Som regel fastställs gränsvärden för vibrationsnivåer för maskiner avsedda för långvarig drift, vars överskridande vid maskindrift i stationärt tillstånd leder till att varningssignaler av typen ... uppstår. VARNING eller RESA.

VARNING — meddelande för att uppmärksamma att värdet på den övervakade vibrationsparametern eller dess förändring har nått en nivå efter vilken korrigerande åtgärder kan krävas. Som regel, när ett VARNINGSmeddelande visas, kan maskinen användas under en tid medan orsakerna till vibrationsförändringen undersöks och vilka korrigerande åtgärder som ska vidtas fastställs.

RESA — meddelande som indikerar att vibrationsparametern har nått en nivå där ytterligare maskindrift kan leda till skador. När TRIP-nivån uppnås bör omedelbara åtgärder vidtas för att minska vibrationerna eller stoppa maskinen.

På grund av skillnader i dynamiska belastningar och maskinens stödstyvhet kan olika gränsvibrationsnivåer fastställas för olika mätpunkter och riktningar.

6.5.2 Inställning av VARNINGSnivå

VARNINGSnivån kan variera avsevärt (antingen öka eller minska) från maskin till maskin. Vanligtvis bestäms denna nivå i förhållande till en viss baslinjenivå erhållen för varje specifik maskininstans för en specificerad punkt och specificerad mätriktning baserat på driftserfarenhet.

Det rekommenderas att ställa in VARNINGSnivån så att den överstiger baslinjen med 25% av det övre gränsvärdet för zon B. Om baslinjenivån är låg kan VARNINGSnivån vara under zon C.

Om basnivån inte är definierad (t.ex. för en ny maskin) bestäms VARNINGSnivån antingen utifrån driftserfarenheter med liknande maskiner eller i förhållande till överenskomna acceptabla värden för den övervakade vibrationsparametern. Efter en tid, baserat på observationer av maskinvibrationer, fastställs en baslinje och VARNINGSnivån justeras därefter.

Vanligtvis är VARNINGSnivån inställd så att den överskrider inte den övre gränsen för zon B med mer än 1,25 gånger.

Om en förändring av baslinjenivån inträffar (t.ex. efter maskinreparation) måste även VARNINGSnivån justeras i enlighet därmed.

6.5.3 Ställa in TRIP-nivå

TRIP-nivån är vanligtvis förknippad med att bevara maskinens mekaniska integritet, vilket i sin tur bestäms av dess konstruktionsegenskaper och förmåga att motstå onormala dynamiska krafter. Därför är TRIP-nivån vanligtvis samma sak gäller för maskiner med liknande design och är inte relaterat till baslinjen.

På grund av mångfalden av maskinkonstruktioner är det inte möjligt att ge universell vägledning för inställning av TRIP-nivån. Vanligtvis ställs TRIP-nivån in inom zon C eller D, men inte högre än gränsen mellan dessa zoner med mer än 25%.

6.6 Ytterligare procedurer och kriterier

Det finns ingen enkel metod för att beräkna lagerpiedestalvibration från axelvibration (eller omvänt, axelvibration från pidestalvibration). Skillnaden mellan absolut och relativ axelvibration är relaterad till lagerpiedestalvibration, men är som regel inte lika med det.

Praktisk implikation: Om husets vibrationer indikerar zon B (acceptabel) men axelvibrationer indikerar zon C (begränsad), klassificera maskinen som zon C och planera åtgärder. Använd alltid värsta tänkbara scenario-bedömning när dubbla mätningar är tillgängliga.

6.7 Bedömning baserad på vektorrepresentation av information

En förändring i amplituden för en enskild frekvenskomponent av vibration, även om den är signifikant, är inte nödvändigtvis åtföljd genom en betydande förändring i bredbandsvibrationssignalen. Till exempel kan utveckling av en spricka i rotorn orsaka uppkomsten av betydande övertoner i rotationsfrekvensen, men deras amplituder kan förbli små jämfört med komponenten vid körhastighet. Detta möjliggör inte tillförlitlig spårning av effekterna av sprickutveckling enbart genom förändringar i bredbandsvibrationer.

Övervakning av förändringar i amplituden hos enskilda vibrationskomponenter för att erhålla data för efterföljande diagnostiska procedurer kräver användning av speciell mät- och analysutrustning, vanligtvis mer komplex och kräver särskild kvalifikation för sin tillämpning (se ISO 18436-2).

Metoder som fastställts av denna standard är begränsad till mätning av bredbandsvibrationer utan bedömning av amplituder och faser för enskilda frekvenskomponenter. I de flesta fall är detta tillräckligt för maskinacceptanstestning och tillståndsövervakning på installationsplatsen.

Användning i långsiktiga tillståndsövervaknings- och diagnostikprogram av vektorinformation om frekvenskomponenter (särskilt vid körhastighet och dess andra harmoniska) möjliggör bedömning av förändringar i maskinens dynamiska beteende som är oskiljbara vid övervakning av endast bredbandsvibrationer. Analys av samband mellan individuella frekvenskomponenter och deras faser får allt större tillämpning inom tillståndsövervakning och diagnostiksystem.

Notera: Denna standard tillhandahåller inte kriterier för bedömning av vibrationsförhållanden baserade på förändringar i vektorkomponenter. Mer detaljerad information om denna fråga finns i ISO 13373-1, ISO 13373-2, ISO 13373-3 (se även ISO 20816-1).

8. Tillfällig drift

Under uppkörning, utrullning eller drift över nominell hastighet förväntas högre vibrationer, särskilt vid passering genom kritiska hastigheter.

9. Bakgrundsvibrationer

Om uppmätt vibration överstiger acceptansgränserna och bakgrundsvibrationer misstänks, mät med maskinen stillastående. Korrigeringar behövs om bakgrundsvibrationen överstiger antingen:

• 25% av uppmätt värde under drift, ELLER
• 25% av B/C-gränsen för den maskinklassen

Bilaga C (Informativ) — Zongränser och bäringsavstånd

För maskiner med glidlager (vätskefilmslager), är det grundläggande villkoret för säker drift kravet att axelförskjutningar på oljekilen inte får medge kontakt med lagerskålen. Därför måste zongränserna för relativa axelförskjutningar som anges i bilaga B samordnas med detta krav.

Speciellt för lager med litet spel kan det vara nödvändigt att minska zongränsvärden. Reduktionsgraden beror på lagertyp och vinkeln mellan mätriktningen och riktningen för minsta spel.

Exempel: Stor ångturbin (3000 rpm, tapplager)

• Beräknat B/C (bilaga B): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• Faktiskt lagerdiameterspel: 150 μm
• Eftersom 164 > 150, använd frigångsbaserade gränser:
• A/B = 0,4 × 150 = 60 μm
• B/C = 0,6 × 150 = 90 μm
• C/D = 0,7 × 150 = 105 μm

Applikationsnotering: Dessa justerade värden gäller vid mätning av axelvibrationer i eller nära lagret. Vid andra axellägen med större radiella glapp kan standardformler enligt bilaga B tillämpas.

Bilaga D (Informativ) — Tillämplighet av kriteriet för konstant hastighet för låghastighetsmaskiner

Denna bilaga motiverar varför det är oönskat att tillämpa kriterier baserade på hastighetsmätning för maskiner med lågfrekvent vibration (under 120 r/min). För maskiner med låg hastighet gäller kriterier baserade på förskjutningsmätning Att använda lämplig mätutrustning kan vara mer lämpligt. Sådana kriterier beaktas dock inte i denna standard.

Historisk grund för hastighetskriteriet

Förslaget att använda vibrationer hastighet mätt på icke-roterande maskindelar som grund för att beskriva vibrationstillstånd formulerades baserat på generalisering av ett flertal testresultat (se till exempel det banbrytande arbetet av Rathbone TC, 1939) med hänsyn till vissa fysikaliska överväganden.

I samband med detta ansågs det under många år att maskiner är likvärdiga med avseende på tillstånd och vibrationers påverkan på dem om RMS-hastighetsmätningsresultaten i frekvensområdet 10 till 1000 Hz sammanfaller. Fördelen med denna metod var möjligheten att använda samma vibrationskriterier oavsett vibrationers frekvenssammansättning eller maskinens rotationsfrekvens.

Omvänt skulle användning av förskjutning eller acceleration som grund för bedömning av vibrationstillstånd leda till behovet av att konstruera frekvensberoende kriterier, eftersom förhållandet mellan förskjutning och hastighet är omvänt proportionellt mot vibrationsfrekvensen, och förhållandet mellan acceleration och hastighet är direkt proportionellt mot den.

Hastighetskonstantens paradigm

Användningen av vibrationer hastighet eftersom den primära parametern är baserad på omfattande tester och observationen att maskiner är "likvärdiga" vad gäller skick om de uppvisar samma RMS-hastighet i området 10–1000 Hz, oavsett frekvensinnehåll.

Fördel: Enkelhet. En uppsättning hastighetsgränser gäller över ett brett hastighetsområde utan frekvensberoende korrigeringar.

Problem vid låga frekvenser: Förhållandet mellan förskjutning och hastighet är omvänt proportionellt mot frekvensen:

Vid mycket låga frekvenser (< 10 Hz), om man accepterar en konstant hastighet (t.ex. 4,5 mm/s) kan det tillåta alltför stora förflyttning, vilket kan belasta anslutna komponenter (rör, kopplingar) eller tyda på grova strukturella problem.

Grafisk illustration (från bilaga D)

Betrakta en konstant hastighet på 4,5 mm/s vid olika körhastigheter:

Observation: När hastigheten minskar ökar slagvolymen dramatiskt. En slagvolym på 358 μm vid 120 rpm kan överbelasta kopplingar eller orsaka oljefilmsnedbrytning i lagerglidningar, även om hastigheten är "acceptabel"."

Figur D.1 visar ett enkelt matematiskt samband mellan konstant hastighet och variabel förskjutning vid olika rotationsfrekvenser. Samtidigt visar den hur användning av kriteriet för konstant hastighet kan leda till ökad lagerpiedestalförskjutning med minskande rotationsfrekvens. Även om dynamiska krafter som verkar på lagret håller sig inom acceptabla gränser, kan betydande förskjutningar av lagerhuset ha en negativ effekt på anslutna maskinelement, såsom oljeledningar.

Balanset-1A-konfiguration för låghastighetsmaskiner

Vid mätning av maskiner ≤600 rpm:

• Ställ in den nedre gränsen för frekvensområdet till 2 Hz (inte 10 Hz)
• Visa båda Hastighet (mm/s) och Förskjutning (μm) metrik
• Jämför båda parametrarna med tröskelvärden från din standard/procedur (ange dem i kalkylatorn)
• Om endast hastighet mäts och passerar, men förskjutningen är okänd, är bedömningen ofullständig
• Säkerställ att givaren har ett linjärt svar ner till 2 Hz (kontrollera kalibreringscertifikatet)

12. Transient drift: Uppkörning, utrullning och överhastighet

Zongränserna i bilagorna A och B gäller för stationär drift vid nominell hastighet och belastning. Under övergående förhållanden (uppstart, avstängning, hastighetsändringar) förväntas högre vibrationer, särskilt vid passage genom kritiska hastigheter (resonanser).

Tabell 1 — Rekommenderade gränser under transienter

Anmärkning för hastighet <20%: Vid mycket låga hastigheter gäller eventuellt inte hastighetskriterierna (se bilaga D). Förskjutningen blir kritisk.

Praktisk tolkning

• En maskin kan kortvarigt överskrida stationära gränser under acceleration/retardation
• Axelvibrationer tillåts nå 1,5 gånger C/D-gränsen (upp till 90%-hastighet) för att tillåta passage genom kritiska hastigheter.
• Om vibrationerna fortsätter att vara höga efter att driftshastigheten uppnåtts, indikerar det en ihållande fel, inte en övergående resonans

Balanset-1A nedgångsanalys

Balanset-1A har en "RunDown"-diagramfunktion (experimentell) som registrerar vibrationsamplitud kontra varvtal under utrullning:

• Identifierar kritiska hastigheter: Skarpa toppar i amplitud indikerar resonanser
• Verifierar snabb passage: Smala toppar bekräftar att maskinen passerar snabbt (bra)
• Detekterar hastighetsberoende fel: Kontinuerligt ökande amplitude med hastighet tyder på aerodynamiska problem eller processproblem

Dessa data är ovärderliga för att skilja mellan transienta toppar (acceptabla enligt tabell 1) och överdrivna vibrationer i stationärt tillstånd (oacceptabla).

13. Praktiskt arbetsflöde för ISO 20816-3-efterlevnad

14. Avancerat ämne: Teori för balansering av influenskoefficient

När en maskin diagnostiseras med obalans (hög 1× vibration, stabil fas) använder Balanset-1A Influenskoefficientmetoden för att beräkna exakta korrigeringsvikter.

Matematisk grund

Rotorns vibrationsrespons modelleras som en linjärt system där tillägg av massa förändrar vibrationsvektorn:

Trestegsbalanseringsprocedur (enkelt plan)

1. Inledande körning (körning 0):
   • Mät vibrationer: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
   • Vektor: V₀ = 6,2∠45°
2. Provviktskörning (körning 1):
   • Lägg till provmassa: M_rättegång = 20 g vid vinkeln θ_rättegång = 0°
   • Mät vibrationer: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
   • Vektor: V₁ = 4,1∠110°
3. Beräkna influenskoefficienten:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (vektorsubtraktion)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • α berättar för oss "hur mycket vibration förändras per gram tillförd massa""
4. Beräkna korrigering:
   • M_korr = −V₀ / α
   • Resultat: M_korr = 28,5 g vid vinkeln θ_korr = 215°
5. Tillämpa korrigering och verifiera:
   • Ta bort provvikten
   • Tillsätt 28,5 g vid 215° (mätt från ett referensmärke på rotorn)
   • Mät slutvibration: A_slutlig = 1,1 mm/s (mål: <1,4 mm/s för zon A)

Varför detta fungerar

Obalans skapar en centrifugalkraft F = m × e × ω², där m är den obalanserade massan, e är dess excentricitet och ω är vinkelhastigheten. Denna kraft genererar vibrationer. Genom att lägga till en exakt beräknad massa i en specifik vinkel skapar vi en lika och motsatt centrifugalkraften, vilket upphäver den ursprungliga obalansen. Programvaran Balanset-1A utför den komplexa vektorberäkningen automatiskt och vägleder teknikern genom processen.

11. Fysik och formlerreferens

Grunderna i signalbehandling

Förhållandet mellan förskjutning, hastighet och acceleration

För sinusformad vibration Vid frekvensen f (Hz) styrs sambanden mellan förskjutning (d), hastighet (v) och acceleration (a) av kalkyl:

Viktig insikt: Hastigheten är proportionell mot frekvens × förskjutning. Accelerationen är proportionell mot frekvens² × förskjutning. Det är därför:

• På låga frekvenser (< 10 Hz), är förskjutningen den kritiska parametern
• På mellanfrekvenser (10–1000 Hz), hastighet korrelerar väl med energi och är frekvensoberoende
• På höga frekvenser (> 1000 Hz), accelerationen blir dominerande

RMS kontra toppvärden

Den Rotmedelkvadrat (RMS) värdet representerar den effektiva energin för en signal. För en ren sinusvåg:

Varför RMS? RMS korrelerar direkt med driva och utmattningsstress påförs maskinkomponenter. En vibrationssignal med V_RMS = 4,5 mm/s ger samma mekaniska energi oavsett vågformens komplexitet.

Beräkning av RMS-bandbredd

För en komplex signal som innehåller flera frekvenskomponenter (som i verkliga maskiner):

Där varje V_RMS,i representerar RMS-amplituden vid en specifik frekvens (1×, 2×, 3×, etc.). Detta är det "totala" värdet som visas av vibrationsanalysatorer och används för ISO 20816-3-zonutvärdering.

Balanset-1A signalbehandlingsarkitektur

Praktiskt exempel: Diagnostisk genomgång

Scenario: En centrifugalpump på 75 kW som arbetar med 1480 rpm (24,67 Hz) på ett styvt betongfundament.

Steg 1: Klassificering

• Effekt: 75 kW → Grupp 2 (15–300 kW)
• Fundament: Stelt (verifierat med slagprov)
• Bestäm A/B-, B/C- och C/D-tröskelvärdena från din standardkopia/specifikation och ange dem i kalkylatorn.

Steg 2: Mätning med Balanset-1A

• Montera accelerometrar på pumplagerhus (utombordare och inombordare)
• Gå in i "Vibrometer"-läget (F5)
• Inställt frekvensområde: 10–1000 Hz
• Registrera total RMS-hastighet: 6,2 mm/s

Steg 3: Zonbedömning

Jämför det uppmätta värdet (t.ex. 6,2 mm/s RMS) med de tröskelvärden du angav: ovanför C/D → ZON D; mellan B/C och C/D → ZON C, etc.

Steg 4: Spektraldiagnos

Växla till FFT-läge. Spectrum visar:

• 1× komponent (24,67 Hz): 5,8 mm/s — Dominant
• 2× komponent (49,34 Hz): 1,2 mm/s — Mindre
• Andra frekvenser: Obetydlig

Diagnos: Hög 1× vibration med stabil fas → Obalans

Steg 5: Balansering med Balanset-1A

Gå in i läget "Enplansbalansering":

• Inledande körning: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
• Provvikt: Tillsätt 20 gram vid 0° (godtycklig vinkel)
• Provkörning: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
• Programvaran beräknar: Korrektionsmassa = 28,5 gram vid vinkel = 215°
• Korrigering tillämpad: Ta bort provvikten, lägg till 28,5 g vid 215°
• Verifieringskörning: A_slutlig = 1,1 mm/s

Steg 6: Verifiering av efterlevnad

1,1 mm/s < 1,4 mm/s (A/B-gräns) → ZON A — Utmärkt skick!

Pumpen uppfyller nu kraven i ISO 20816-3 för obegränsad långtidsdrift. Generera en rapport som dokumenterar före (6,2 mm/s, zon D) och efter (1,1 mm/s, zon A) med spektrumdiagram.

Varför hastighet är det primära kriteriet

Vibrationshastigheten korrelerar väl med vibrationsintensiteten över ett brett frekvensområde eftersom:

• Hastighet relaterar till energi överförs till grunden och omgivningen
• Hastigheten är relativt oberoende av frekvens för typisk industriell utrustning
• Vid mycket låga frekvenser (<10 Hz) blir förskjutning den begränsande faktorn
• Vid mycket höga frekvenser (>1000 Hz) blir acceleration viktig (särskilt för lagerdiagnostik)

Statisk avböjning och egenfrekvens

För att uppskatta om en grund är stel eller flexibel:

Kritisk hastighetsuppskattning

Första kritiska hastigheten för en enkel rotor:

15. Vanliga misstag och fallgropar vid tillämpning av ISO 20816-3

16. Integrering med bredare strategi för tillståndsövervakning

Vibrationsgränserna enligt ISO 20816-3 är nödvändigt men inte tillräckligt för komplett maskinhälsohantering. Integrera vibrationsdata med:

• Oljeanalys: Slitpartiklar, viskositetsnedbrytning, kontaminering
• Termografi: Lagertemperaturer, heta punkter i motorlindningen, uppvärmning orsakad av feljustering
• Ultraljud: Tidig upptäckt av lagersmörjningsfel, elektrisk ljusbågsbildning
• Motorströmssignaturanalys (MCSA): Rotorstångsdefekter, excentricitet, lastvariationer
• Processparametrar: Flödeshastighet, tryck, strömförbrukning – korrelera vibrationspikar med processstörningar

Balanset-1A tillhandahåller vibrationspelare av denna strategi. Använd dess arkiverings- och trendfunktioner för att bygga en historisk databas. Korsreferera vibrationshändelser med underhållsregister, oljeprovdatum och driftsloggar.

17. Regulatoriska och avtalsmässiga överväganden

Acceptanstestning (nya maskiner)

Viktigt: zongränser är vanligtvis vägledning för tillståndsbedömning, medan acceptanskriterier för en ny maskin definieras genom kontrakt/specifikation och överenskomms mellan leverantör och kund.

Balanset-1A roll: Under fabriksacceptanstester (FAT) eller platsacceptanstester (SAT) verifierar Balanset-1A leverantörsdeklarerade vibrationsnivåer. Genererar dokumenterade rapporter som visar efterlevnad av kontraktsenliga gränser.

Försäkring och ansvar

I vissa jurisdiktioner, drift av maskiner i Zon D kan ogiltigförklara försäkringsskyddet om katastrofalt fel inträffar. Dokumenterade ISO 20816-3-bedömningar visar på tillbörlig aktsamhet i maskinvård.

18. Framtida utvecklingar: Utökning av ISO 20816-serien

ISO 20816-serien fortsätter att utvecklas. Kommande delar och revideringar inkluderar:

• ISO 20816-6: Kolvgående maskiner (ersätter ISO 10816-6)
• ISO 20816-7: Rotodynamiska pumpar (ersätter ISO 10816-7)
• ISO 20816-8: Kolvkompressorsystem (nya)
• ISO 20816-21: Vindkraftverk (ersätter ISO 10816-21)

Dessa standarder kommer att anta liknande filosofier för zongränser men med maskinspecifika justeringar. Balanset-1A, med sin flexibla konfiguration och breda frekvens-/amplitudområde, kommer att förbli kompatibel allt eftersom dessa standarder publiceras.

19. Fallstudier

Fallstudie 1: Feldiagnoser undviks genom dubbel mätning

Maskin: 5 MW ångturbin, 3000 rpm, axellager

Situation: Lagerhusets vibrationer = 3,0 mm/s (Zon B, acceptabelt). Operatörerna rapporterade dock ovanliga ljud.

Undersökning: Balanset-1A ansluten till befintliga närhetsprober. Axelvibration = 180 μm pp. Beräknad B/C-gräns (bilaga B) = 164 μm. Axel in Zon C!

Grundorsak: Oljefilmsinstabilitet (oljevirvel). Husets vibrationer var låga på grund av den kraftiga massan i piedestalen som dämpade axelns rörelse. Att enbart förlita sig på husets mätningar skulle ha missat detta farliga tillstånd.

Handling: Justerat lageroljetryck, minskat spel genom omskivning. Axelvibrationer reducerade till 90 μm (zon A).

Fallstudie 2: Balansering räddar en kritisk fläkt

Maskin: 200 kW inducerad fläkt, 980 rpm, flexibel koppling

Ursprungligt tillstånd: Vibration = 7,8 mm/s (Zon D). Anläggningen överväger nödstopp och lagerbyte ($50 000, 3 dagars avbrott).

Balanset-1A-diagnos: FFT visar 1× = 7,5 mm/s, 2× = 0,8 mm/s. Fasstabil. Obalans, utan att ta skada.

Fältbalansering: Tvåplansbalansering utförd på plats på 4 timmar. Slutvibration = 1,6 mm/s (Zon A).

Resultat: Undvek avstängning, sparade $50 000. Grundorsak: erosion av bladets framkanter från slipande damm. Korrigerad genom balansering; planerad bladrenovering vid nästa planerade avbrott.

20. Slutsats och bästa praxis

Övergången till ISO 20816-3:2022 representerar en mognad inom vibrationsanalys, vilket kräver en fysikbaserad, dubbelperspektivbaserad metod för att bedöma maskiners hälsa. Viktiga slutsatser:

Den Balanset-1A-systemet visar stark överensstämmelse med ISO 20816-3-kraven. Dess tekniska specifikationer – frekvensområde, noggrannhet, sensorflexibilitet och programvaruarbetsflöde – gör det möjligt för underhållsteam att inte bara diagnostisera bristande efterlevnad utan också aktivt korrigera den genom precisionsbalansering. Genom att kombinera diagnostisk spektrumanalys med korrigerande balanseringskapacitet ger Balanset-1A tillförlitlighetsingenjörer möjlighet att underhålla industriella tillgångar inom zon A/B, vilket säkerställer livslängd, säkerhet och oavbruten produktion.

Referensstandarder och bibliografi

Normativa referenser (avsnitt 2 i ISO 20816-3)

Relaterade standarder i ISO 20816-serien

Kompletterande standarder

Historisk kontext (ersatta standarder)

ISO 20816-3:2022 ersätter följande standarder:

• ISO 10816-3:2009 — Utvärdering av maskinvibrationer genom mätningar på icke-roterande delar — Del 3: Industrimaskiner med nominell effekt över 15 kW och nominella varvtal mellan 120 r/min och 15 000 r/min
• ISO 7919-3:2009 — Mekanisk vibration — Utvärdering av maskinvibrationer genom mätningar på roterande axlar — Del 3: Kopplade industrimaskiner

Integreringen av husvibrationer (10816) och axelvibrationer (7919) i en enhetlig standard eliminerar tidigare oklarheter och ger ett sammanhängande utvärderingsramverk.

Bilaga DA (Informativ) — Korrespondens mellan refererade internationella standarder och nationella och mellanstatliga standarder

Vid tillämpning av denna standard rekommenderas att motsvarande nationella och mellanstatliga standarder används istället för refererade internationella standarder. Följande tabell visar förhållandet mellan ISO-standarder som det hänvisas till i avsnitt 2 och deras nationella motsvarigheter.

Notera: I denna tabell används följande konventionella beteckning för korrespondensgrad:

• IDT — Identiska standarder

Nationella standarder kan ha olika publiceringsdatum men bibehåller teknisk likvärdighet med de refererade ISO-standarderna. Se alltid de senaste utgåvorna av nationella standarder för de mest aktuella kraven.

Bibliografi

Följande dokument refereras i ISO 20816-3 i informationssyfte:

Historisk anmärkning: Referens [16] (Rathbone, 1939) representerar det banbrytande arbete som lade grunden för att använda hastighet som det primära vibrationskriteriet.