ISO 20816-3: ขีดจำกัดการสั่นสะเทือนสำหรับเครื่องจักรในอุตสาหกรรม
เครื่องคำนวณแบบโต้ตอบและคู่มือทางเทคนิคฉบับครอบคลุมสำหรับการประเมินโซนการสั่นสะเทือนของเครื่องจักรอุตสาหกรรมตาม ISO 20816-3:2022 ครอบคลุมการสั่นสะเทือนของตัวเรือน การสั่นสะเทือนของเพลา วิธีการวัด และการถ่วงสมดุลภาคสนามด้วย Balanset-1A
⚙ ตาราง A.1 — เครื่องจักรกลุ่มที่ 1 (ขนาดใหญ่: >300 กิโลวัตต์ หรือ H>315 มม.)
| โซน | แข็ง — ความเร็ว (มม./วินาที) | Rigid — การกระจัด (μm) | ยืดหยุ่นได้ — ความเร็ว (มม./วินาที) | Flexible — การกระจัด (μm) |
|---|---|---|---|---|
| A — ดี | < 2.3 | < 29 | < 3.5 | < 45 |
| B — ยอมรับได้ | 2.3 – 4.5 | 29 – 57 | 3.5 – 7.1 | 45 – 90 |
| C — จำกัด | 4.5 – 7.1 | 57 – 90 | 7.1 – 11.0 | 90 – 140 |
| D — อันตราย | > 7.1 | > 90 | > 11.0 | > 140 |
⚙ ตาราง A.2 — เครื่องจักรกลุ่ม 2 (ขนาดกลาง: 15–300 กิโลวัตต์ หรือ H=160–315 มม.)
| โซน | แข็ง — ความเร็ว (มม./วินาที) | Rigid — การกระจัด (μm) | ยืดหยุ่นได้ — ความเร็ว (มม./วินาที) | Flexible — การกระจัด (μm) |
|---|---|---|---|---|
| A — ดี | < 1.4 | < 22 | < 2.3 | < 37 |
| B — ยอมรับได้ | 1.4 – 2.8 | 22 – 45 | 2.3 – 4.5 | 37 – 71 |
| C — จำกัด | 2.8 – 4.5 | 45 – 71 | 4.5 – 7.1 | 71 – 113 |
| D — อันตราย | > 4.5 | > 71 | > 7.1 | > 113 |
⚙ ภาคผนวก B — ขีดจำกัดการสั่นสะเทือนของเพลา (ระยะการเคลื่อนที่)
| เขตแดนของโซน | สูตร | ที่ 1500 รอบต่อนาที | ที่ 3000 รอบต่อนาที | ที่ 6000 รอบต่อนาที |
|---|---|---|---|---|
| เอ/บี | 4800 / √n | 124 | 88 | 62 |
| บี/ซี | 9000 / √n | 232 | 164 | 116 |
| ซี/ดี | 13200 / √n | 341 | 241 | 170 |
เครื่องคำนวณการประเมินโซนการสั่นสะเทือน
ป้อนค่าพารามิเตอร์ของเครื่องจักรและค่าการสั่นสะเทือนที่วัดได้เพื่อกำหนดโซนสภาพตามมาตรฐาน ISO 20816-3
ขอบเขตโซนที่ใช้
| ขอบเขต | ความเร็ว (มม./วินาที) | การกระจัด (μm) |
|---|---|---|
| เอ/บี | — | — |
| บี/ซี | — | — |
| ซี/ดี | — | — |
ขีดจำกัดการสั่นสะเทือนของเพลา (คำนวณแล้ว)
| ขอบเขต | สูตร | S(pp) μm |
|---|---|---|
| เอ/บี | 4800/√n | — |
| บี/ซี | 9000/√n | — |
| ซี/ดี | 13200/รากที่สองของ n | — |
1. ขอบเขตและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง
ISO 20816-3:2022 กำหนดแนวทางสำหรับการประเมินสภาพการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่มีกำลังไฟฟ้า สูงกว่า 15 กิโลวัตต์ และความเร็วในการหมุนจาก 120 ถึง 30,000 รอบ/นาที. การประเมินจะพิจารณาจากการวัดการสั่นสะเทือนบนชิ้นส่วนที่ไม่หมุนและบนเพลาหมุนภายใต้สภาวะการทำงานปกติ.
มาตรฐานนี้ใช้กับ:
- กังหันไอน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีกำลังไฟฟ้าสูงสุดถึง 40 เมกะวัตต์
- คอมเพรสเซอร์แบบโรตารี่ (แบบแรงเหวี่ยง, แบบแกนหมุน)
- กังหันก๊าซอุตสาหกรรมที่มีกำลังไฟฟ้าสูงสุด 3 เมกะวัตต์
- มอเตอร์ไฟฟ้าทุกประเภทที่มีข้อต่อเพลาแบบยืดหยุ่น
- โรงรีดเหล็กและแท่นรีดเหล็ก
- พัดลมและเครื่องเป่าลม (ดูหมายเหตุด้านล่าง)
- สายพานลำเลียง, ข้อต่อปรับความเร็วได้, เครื่องยนต์เทอร์โบแฟน
หมายเหตุเกี่ยวกับอุปกรณ์เฉพาะ
กังหันไอน้ำ/ก๊าซ >40 เมกะวัตต์ ที่ความเร็วรอบ 1500/1800/3000/3600 รอบ/นาที → ใช้มาตรฐาน ISO 20816-2. กังหันก๊าซ >3 เมกะวัตต์ → ใช้มาตรฐาน ISO 20816-4. พัดลม: โดยทั่วไปแล้ว เกณฑ์ดังกล่าวจะใช้ได้เฉพาะกับพัดลมที่มีกำลังมากกว่า 300 กิโลวัตต์ หรือติดตั้งบนฐานที่มั่นคงเท่านั้น สำหรับพัดลมอื่นๆ ให้ตกลงเกณฑ์ระหว่างผู้ผลิตและลูกค้า (ดูเพิ่มเติมที่ ISO 14694).
มาตรฐานนี้ไม่ครอบคลุมถึง:
- เครื่องจักรแบบลูกสูบ → ISO 10816-6 / ISO 20816-8
- ปั๊มโรโตไดนามิกพร้อมมอเตอร์ในตัว → ISO 10816-7
- โรงไฟฟ้าพลังน้ำ → ISO 20816-5
- คอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรคงที่, ปั๊มจุ่มใต้น้ำ
- กังหันลม → ISO 10816-21
ข้อจำกัดที่สำคัญ
ข้อกำหนดนี้ใช้กับการสั่นสะเทือนของเครื่องจักรที่เกิดจากตัวเครื่องจักรเอง เฉพาะการสั่นสะเทือนที่เกิดจากตัวเครื่องเองเท่านั้น, ไม่ใช่การสั่นสะเทือนที่เกิดจากปัจจัยภายนอกที่ส่งผ่านฐานราก ควรตรวจสอบและแก้ไขการสั่นสะเทือนพื้นฐานเสมอ.
2. การจำแนกเครื่องจักร
การประเมินสภาพการสั่นสะเทือนของเครื่องจักรจะขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องจักร กำลังไฟฟ้าที่กำหนด หรือความสูงของเพลา และความแข็งแรงของฐานราก.
การจำแนกประเภทตามกำลัง / ความสูงของเพลา
กลุ่มที่ 1 — เครื่องจักรขนาดใหญ่
- พิกัดกำลัง > 300 กิโลวัตต์, หรือเครื่องจักรไฟฟ้าที่มีความสูงของเพลา H > 315 มม.
- โดยทั่วไปจะติดตั้งตลับลูกปืนแบบปลอก (journal bearings)
- ความเร็วรอบในการทำงาน 120 ถึง 30,000 รอบต่อนาที
กลุ่มที่ 2 — เครื่องจักรขนาดกลาง
- พิกัดกำลัง 15 – 300 กิโลวัตต์, หรือเครื่องจักรไฟฟ้าที่มี 160 < H ≤ 315 มม.
- โดยทั่วไปจะติดตั้งตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้ง
- ความเร็วรอบการทำงานโดยทั่วไป > 600 รอบ/นาที
การจำแนกประเภทตามความแข็งแกร่งของฐานราก
ฐานรากถือว่าเป็น แข็ง หากความถี่ธรรมชาติต่ำสุดของระบบเครื่องจักร-ฐานรากในทิศทางการวัดเกินกว่าความถี่กระตุ้นหลักโดย อย่างน้อย 25%. ส่วนที่เหลือทั้งหมดคือ ยืดหยุ่นได้.
การจำแนกประเภทที่ขึ้นอยู่กับทิศทาง
ฐานรากอาจแข็งในทิศทางหนึ่งและยืดหยุ่นในอีกทิศทางหนึ่ง ตัวอย่างเช่น แข็งในแนวตั้งแต่ยืดหยุ่นในแนวนอน ประเมินแต่ละทิศทางแยกกันโดยใช้ขีดจำกัดที่เหมาะสม.
3. ทำความเข้าใจโซน A–D
มีการกำหนดโซนสภาพการสั่นสะเทือนสี่โซนสำหรับการประเมินเชิงคุณภาพและการตัดสินใจ:
โซน A — ใหม่ / ยอดเยี่ยม
โดยทั่วไปแล้วเครื่องจักรที่เพิ่งเริ่มใช้งานใหม่จะอยู่ในโซนนี้ ซึ่งแสดงถึงสภาวะการทำงานที่เหมาะสมที่สุด อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่เครื่องจักรใหม่ทุกเครื่องที่จะอยู่ในโซน A การพยายามต่ำกว่าโซน A/B อาจให้ผลประโยชน์เพียงเล็กน้อยแต่มีต้นทุนสูง.
โซน B — ยอมรับได้
เหมาะสำหรับการใช้งานระยะยาวโดยไม่มีข้อจำกัดใดๆ ควรตรวจสอบสภาพการทำงานอย่างสม่ำเสมอ นี่คือสภาวะการทำงานปกติของอุปกรณ์ที่ได้รับการบำรุงรักษาอย่างดี.
โซน C — การดำเนินงานแบบจำกัด
ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานต่อเนื่องในระยะยาว วางแผนแก้ไขปัญหา อาจใช้งานได้ในระยะเวลาจำกัดจนกว่าจะมีโอกาสซ่อมแซม เพิ่มความถี่ในการตรวจสอบ.
เขต D — อันตราย
การสั่นสะเทือนรุนแรงมากจนอาจก่อให้เกิดความเสียหาย ต้องดำเนินการแก้ไขโดยทันที: ลดการสั่นสะเทือนหรือหยุดเครื่องจักร การใช้งานต่อไปอาจเสี่ยงต่อความเสียหายร้ายแรง.
4. เกณฑ์การประเมิน
เกณฑ์ข้อที่ 1 — ขนาดสัมบูรณ์
ค่าความสั่นสะเทือน RMS แบบบรอดแบนด์สูงสุดที่วัดได้ (ความเร็วสำหรับตัวเรือน การกระจัด pp สำหรับเพลา) จะถูกนำมาเปรียบเทียบกับค่าขอบเขตของโซนสำหรับกลุ่มเครื่องจักรและประเภทฐานรองที่กำหนด เกณฑ์นี้ช่วยป้องกันภาระไดนามิกที่มากเกินไปบนแบริ่ง การสึกหรอของระยะห่างรัศมีที่ไม่สามารถยอมรับได้ และการสั่นสะเทือนที่มากเกินไปที่ส่งไปยังฐานราก.
เกณฑ์ที่ 2 — การเปลี่ยนแปลงจากค่าพื้นฐาน
แม้ว่าการสั่นสะเทือนจะยังคงอยู่ในโซน B แต่การเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญจากค่าพื้นฐานที่กำหนดไว้ แสดงให้เห็นถึงปัญหาที่กำลังเกิดขึ้นและจำเป็นต้องมีการตรวจสอบ.
กฎ 25%
การเปลี่ยนแปลงการสั่นสะเทือนถือเป็นการเปลี่ยนแปลง สำคัญ หากเกินกว่านั้น 25% ของค่าขอบเขต B/C, โดยไม่คำนึงถึงระดับสัมบูรณ์ในปัจจุบัน หลักการนี้ใช้ได้ทั้งกับการเพิ่มขึ้นและการลดลง.
ตัวอย่าง: สำหรับฐานรากแข็งกลุ่มที่ 1 ค่า B/C = 4.5 มม./วินาที การเปลี่ยนแปลงที่มากกว่า 1.125 มม./วินาที จากค่าเริ่มต้นถือว่ามีนัยสำคัญและต้องมีการตรวจสอบเพิ่มเติม.
เกณฑ์การยอมรับสำหรับเครื่องจักรใหม่
ขอบเขตของโซนคือ ไม่ เกณฑ์การยอมรับตามค่าเริ่มต้น ขีดจำกัดการทดสอบการยอมรับต้องตกลงกันระหว่างผู้จำหน่ายและลูกค้า คำแนะนำทั่วไป: การสั่นสะเทือนของเครื่องจักรใหม่ไม่ควรเกิน ขอบเขต 1.25 × A/B.
5. แนวปฏิบัติที่ดีที่สุดในการวัดผล
ตำแหน่งเซ็นเซอร์
- ติดตั้งบน ตัวเรือนหรือฐานรองตลับลูกปืน — ไม่เหมาะสำหรับฝาครอบผนังบางหรือพื้นผิวที่ยืดหยุ่นได้
- ใช้ ทิศทางรัศมีสองทิศทางที่ตั้งฉากซึ่งกันและกัน ที่แบริ่งแต่ละตัว
- สำหรับเครื่องจักรแนวนอน โดยทั่วไปทิศทางหนึ่งจะเป็นแนวตั้ง
- หลีกเลี่ยงตำแหน่งที่มีเรโซแนนซ์เฉพาะจุด — เปรียบเทียบค่าที่อ่านได้จากจุดใกล้เคียง
- หากไม่สามารถเข้าถึงแบริ่งได้โดยตรง ให้ใช้จุดเชื่อมต่อที่มีความแข็งแรงทางกลแทน
เงื่อนไขการใช้งาน
- วัดเป็น การทำงานในสภาวะคงที่ ที่ความเร็วและภาระปกติ
- ปล่อยให้โรเตอร์และแบริ่งเข้าสู่ สมดุลความร้อน (โดยทั่วไป 30–60 นาที)
- สำหรับเครื่องจักรที่มีความเร็ว/ภาระแปรผัน ให้วัดค่าที่จุดการทำงานลักษณะเฉพาะทั้งหมด โดยใช้ค่าสูงสุด
- บันทึกสภาวะการทำงาน: ความเร็ว ภาระโหลด อุณหภูมิ ความดัน
ช่วงความถี่
| แอปพลิเคชัน | ขีดจำกัดล่าง | ขีดจำกัดบน | หมายเหตุ |
|---|---|---|---|
| บรอดแบนด์มาตรฐาน | 10 เฮิรตซ์ | 1000 เฮิรตซ์ | เครื่องจักรอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ (>600 รอบ/นาที) |
| ความเร็วรอบต่ำ (≤600 รอบ/นาที) | 2 เฮิรตซ์ | 1000 เฮิรตซ์ | ต้องครอบคลุมความเร็วรอบการทำงาน 1× |
| การสั่นสะเทือนของเพลา | — | ≥ 3.5 × fmax | ตามมาตรฐาน ISO 10817-1 |
| การวินิจฉัย | 0.2 × fmin | 2.5 × fตื่นเต้น | ขยายได้สูงสุดถึง 10,000 เฮิรตซ์ |
การสั่นสะเทือนพื้นหลัง
กฎ 25% สำหรับพื้นหลัง
หากการสั่นสะเทือนของเครื่องจักรที่หยุดทำงานเกินกว่าค่าที่กำหนด 25% ของการสั่นสะเทือนขณะทำงาน หรือ 25% ของขอบเขตโซน B/C, จำเป็นต้องมีการแก้ไข:
หากค่าพื้นหลังเกินเกณฑ์เหล่านี้ การลบแบบธรรมดาจะใช้ไม่ได้ผล — ต้องตรวจสอบแหล่งที่มาภายนอกเพิ่มเติม.
6. ข้อจำกัดเรื่องการสั่นสะเทือนของตัวเรือน (ภาคผนวก ก)
พารามิเตอร์หลักที่ถูกตรวจสอบคือ ความเร็วการสั่นสะเทือน RMS. ค่าขอบเขตโซนสำหรับกลุ่มที่ 1 และ 2 แสดงอยู่ในตาราง A.1 และ A.2 ด้านบน หมายเหตุสำคัญ:
- สำหรับเครื่องจักรที่มีความเร็วรอบโรเตอร์ ต่ำกว่า 600 รอบ/นาที, ทั้งเกณฑ์ความเร็วและเกณฑ์การกระจัดสามารถนำมาใช้ได้ ช่วงความถี่ครอบคลุมตั้งแต่ 2–1000 เฮิรตซ์.
- การกระจัดของกลุ่ม 1 ได้มาจากความเร็วที่ความถี่อ้างอิง 12.5 เฮิรตซ์
- การกระจัดของกลุ่ม 2 ได้มาจากความเร็วที่ความถี่อ้างอิง 10 เฮิรตซ์
- ที่ เขตกรณีที่เลวร้ายที่สุด (จากความเร็วหรือการกระจัด) ควบคุม
7. ขีดจำกัดการสั่นสะเทือนของเพลา (ภาคผนวก B)
สำหรับการวัดการสั่นสะเทือนสัมพัทธ์ของเพลาด้วยโพรบแบบใกล้เคียง ขอบเขตของโซนจะแสดงดังนี้ การกระจัดพีคทูพีค S(p-p) ในหน่วยไมโครเมตร แปรผกผันกับ √n:
บี/ซี: S(p-p) = 9000 / √n
C/D: S(p-p) = 13200 / √n
โดยที่ n = ความเร็วในการทำงานสูงสุดในหน่วยรอบ/นาที, ค่าต่ำสุด 600 สำหรับการคำนวณ
ข้อจำกัดระยะห่างของแบริ่ง (ภาคผนวก C)
สำหรับแบริ่งแบบเจอร์นัล ต้องตรวจสอบขอบเขตของโซนการสั่นสะเทือนของเพลาเทียบกับระยะห่างของแบริ่งจริง หากค่าที่คำนวณจากสูตรเกินกว่าระยะห่าง ให้ใช้ค่าที่คำนวณจากระยะห่างจริงแทน
- เอ/บี: 0.4 × ระยะห่าง
- บี/ซี: 0.6 × ระยะห่าง
- C/D: 0.7 × ระยะห่าง
8. ระดับสัญญาณเตือนการเตือนและการตัดวงจร
TRIP = ภายในโซน C หรือ D โดยทั่วไป ≤ 1.25 × (ขอบเขต C/D)
| ระดับ | พื้นฐาน | การตั้งค่า | ปรับได้ใช่ไหม? |
|---|---|---|---|
| คำเตือน | ค่าพื้นฐานเฉพาะเครื่องจักร | ค่าพื้นฐาน + 25% ของ B/C | ใช่ — ปรับตามการเปลี่ยนแปลงของค่าพื้นฐาน |
| TRIP | ความสมบูรณ์เชิงกล | ภายในโซน C/D, ≤ 1.25 × C/D | ไม่ — เช่นเดียวกับเครื่องจักรประเภทเดียวกัน |
9. การทำงานชั่วคราว
ขอบเขตของโซนต่างๆ ใช้กับสภาวะการทำงานที่คงที่ ในระหว่างการเร่งความเร็ว การลดความเร็ว หรือการผ่านความเร็ววิกฤต คาดว่าจะมีการสั่นสะเทือนสูงขึ้น.
| ความเร็ว (% ของค่าพิกัด) | ขีดจำกัดการสั่นสะเทือนของตัวเรือน | ขีดจำกัดการสั่นสะเทือนของเพลา | หมายเหตุ |
|---|---|---|---|
| น้อยกว่า 20% | ดูหมายเหตุ | 1.5 × C/D | การกระจัดอาจเป็นปัจจัยหลัก |
| 20% – 90% | 1.0 × C/D | 1.5 × C/D | อนุญาตให้ผ่านด้วยความเร็ววิกฤต |
| > 90% | 1.0 × C/D | 1.0 × C/D | ใกล้เข้าสู่สภาวะคงที่ |
หากการสั่นสะเทือนยังคงสูงอยู่หลังจากถึงความเร็วในการทำงานแล้ว แสดงว่ามีปัญหาเกิดขึ้น ความขัดข้องที่คงอยู่, ไม่ใช่การสั่นพ้องชั่วคราว.
10. ฟิสิกส์และการประมวลผลสัญญาณ
การกระจัด-ความเร็ว-ความเร่ง
สำหรับการสั่นแบบไซน์ที่ความถี่ f (เฮิร์ตซ์):
ความเร่ง: Aค่าสูงสุด = (2πf)² × Dค่าสูงสุด = 2πf × Vค่าสูงสุด
- ที่ ความถี่ต่ำ (<10 Hz): การกระจัดเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญ
- ที่ ความถี่กลาง (10–1000 เฮิรตซ์): ความเร็วสัมพันธ์กับพลังงาน — ไม่ขึ้นอยู่กับความถี่
- ที่ ความถี่สูง (>1000 เฮิรตซ์): ความเร่งกลายเป็นปัจจัยหลัก
RMS เทียบกับค่าสูงสุด
Vp-p = 2 × Vค่าสูงสุด ≈ 2.828 × Vอาร์เอ็มเอส
ค่า RMS ของบรอดแบนด์ (โดยรวม)
ค่า "โดยรวม" นี้เป็นค่าที่เครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแสดงผล และเป็นค่าที่มาตรฐาน ISO 20816-3 ใช้ในการประเมินโซน.
ปัญหาความเร็วต่ำ (ภาคผนวก D)
ที่ความเร็วคงที่ 4.5 มม./วินาที การเคลื่อนที่เพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อความเร็วลดลง:
| ความเร็ว (รอบต่อนาที) | ความถี่ (เฮิร์ตซ์) | ความเร็ว (มม./วินาที) | การกระจัด (μm สูงสุด) |
|---|---|---|---|
| 3600 | 60 | 4.5 | 12 |
| 1800 | 30 | 4.5 | 24 |
| 600 | 10 | 4.5 | 72 |
| 120 | 2 | 4.5 | 358 |
นี่คือเหตุผลที่มาตรฐานกำหนดให้ใช้ ทั้งความเร็วและการกระจัด เกณฑ์สำหรับเครื่องจักรที่มีความเร็วรอบ ≤600 รอบ/นาที.
11. การถ่วงสมดุลด้วยสัมประสิทธิ์อิทธิพล
เมื่อตรวจพบความไม่สมดุล (การสั่นสะเทือนสูง 1 เท่า เฟสคงที่) วิธีค่าสัมประสิทธิ์อิทธิพล คำนวณน้ำหนักการแก้ไขที่แม่นยำ:
มวลแก้ไข: Mcorr = −Vค่าเริ่มต้น / α
ขั้นตอนระนาบเดียว (3 รอบ)
- การทดสอบครั้งแรก: วัดค่า A₀ = 6.2 มม./วินาที ที่ φ₀ = 45°
- น้ำหนักทดลอง: เพิ่มน้ำหนักทดลอง 20 g ที่ 0°. วัดค่า A₁ = 4.1 mm/s ที่ φ₁ = 110°
- คำนวณ: ซอฟต์แวร์คำนวณน้ำหนักแก้ไข = 28.5 g ที่ 215°
- สมัครและตรวจสอบ: นำน้ำหนักทดลองออก แล้วเพิ่มน้ำหนักแก้ไข 28.5 g ที่ 215°. ผลลัพธ์สุดท้าย: 1.1 mm/s → โซน A
เครื่อง Balanset-1A จะทำการคำนวณเวกเตอร์ทั้งหมดโดยอัตโนมัติ พร้อมทั้งแนะนำช่างเทคนิคผ่านแต่ละขั้นตอน.
12. กรณีศึกษา
การวินิจฉัยผิดพลาดถูกหลีกเลี่ยงได้ด้วยการวัดแบบคู่
เครื่องจักร: กังหันไอน้ำ 5 เมกะวัตต์ ความเร็วรอบ 3000 รอบต่อนาที ใช้แบริ่งแบบเจอร์นัล.
สถานการณ์: การสั่นสะเทือนของตัวเรือน = 3.0 มม./วินาที (โซน B) แต่การสั่นสะเทือนของเพลา = 180 μm pp. ขีดจำกัด B/C ในภาคผนวก B = 164 μm → เพลาอยู่ในโซน C!
สาเหตุหลัก: ความไม่เสถียรของฟิล์มน้ำมัน (การหมุนวนของน้ำมัน) ฐานรองที่หนักช่วยลดการเคลื่อนที่ของตัวเรือน การพึ่งพาการวัดตัวเรือนเพียงอย่างเดียวจะทำให้พลาดสภาวะนี้ไป.
การกระทำ: ปรับแรงดันน้ำมันหล่อลื่นและปรับตั้งตลับลูกปืนใหม่แล้ว การสั่นสะเทือนของเพลาลดลงเหลือ 90 ไมโครเมตร (โซน A).
✓ บรรลุเป้าหมายโซน A แล้ว — ขจัดกระแสน้ำวนน้ำมันได้สำเร็จการปรับสมดุลช่วยชีวิตพัดลมตัวสำคัญได้
เครื่องจักร: พัดลมดูดอากาศขนาด 200 กิโลวัตต์ ความเร็วรอบ 980 รอบต่อนาที พร้อมข้อต่อแบบยืดหยุ่น.
ค่าเริ่มต้น: การสั่นสะเทือน = 7.8 มม./วินาที (โซน D) โรงงานกำลังพิจารณาปิดระบบฉุกเฉิน ($50,000, หยุดทำงาน 3 วัน).
การวินิจฉัย: FFT แสดงค่า 1× = 7.5 มม./วินาที เฟสคงที่ → ไม่สมดุล ไม่ใช่ความเสียหายของแบริ่ง.
การกระทำ: การปรับสมดุลสองระนาบด้วย Balanset-1A ใช้เวลา 4 ชั่วโมง ณ สถานที่จริง ผลลัพธ์สุดท้าย = 1.6 มม./วินาที (โซน A).
✓ ประหยัดได้ $50,000 — หลีกเลี่ยงการหยุดเครื่องโดยไม่จำเป็นปั๊มโซน D — การปรับสมดุลจะไม่ช่วยอะไร
เครื่องจักร: ปั๊มป้อน 200 kW ฐานรากแข็ง RMS = 5.0 mm/s → โซน D.
การวินิจฉัย: FFT แสดงให้เห็นป่าฮาร์มอนิกและระดับสัญญาณรบกวนสูง ค่าสูงสุด 1 เท่าต่ำกว่าค่ารวมทั้งหมด ไม่เกิดความไม่สมดุล.
สาเหตุหลัก: ตลับลูกปืนเสื่อมสภาพ + เกิดโพรงอากาศ จำเป็นต้องทำการยกเครื่องใหม่.
✗ ต้องปิดระบบทันที — ความผิดพลาดทางกลไก13. ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
ข้อผิดพลาดร้ายแรงที่ควรหลีกเลี่ยง
1. การจัดประเภทผิดพลาด. มอเตอร์ขนาด 250 กิโลวัตต์ ที่มีความสูง H=280 มม. จัดอยู่ในกลุ่มที่ 2 (ไม่ใช่กลุ่มที่ 1) การใช้ข้อจำกัดของกลุ่มที่ 1 (ซึ่งผ่อนปรนกว่า) จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนมากเกินไป.
2. ประเภทฐานรากไม่ถูกต้อง ฐานรากคอนกรีตไม่ได้ "แข็งแกร่ง" เสมอไป เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเทอร์โบที่ติดตั้งบนฐานคอนกรีตอาจมีความยืดหยุ่นได้ หากความถี่ธรรมชาติของระบบอยู่ใกล้เคียงกับความเร็วในการทำงาน ตรวจสอบโดยการคำนวณหรือการทดสอบแรงกระแทก.
3. ไม่สนใจการสั่นสะเทือนของพื้นหลัง. ปั๊มวัดได้ 3.5 mm/s โดยมีการสั่นสะเทือน 2.0 mm/s จากคอมเพรสเซอร์ข้างเคียงส่งผ่านพื้นมา: ส่วนที่มาจากปั๊มจริงมีเพียงประมาณ 1.5 mm/s เท่านั้น ควรวัดขณะเครื่องหยุดทำงานเสมอ
4. ค่าสูงสุด (Peak) แทนค่า RMS. มาตรฐาน ISO 20816-3 กำหนดให้ใช้ค่า RMS ค่าสูงสุด ≈ 1.414 × RMS การใช้ค่าสูงสุดโดยตรงจะประเมินความรุนแรงสูงเกินไปประมาณ ~40%.
5. การละเลยเกณฑ์ข้อที่ 2. ความเร็วพัดลมเพิ่มขึ้นจาก 1.5 เป็น 2.5 มม./วินาที (ทั้งสองอยู่ในโซน B) การเปลี่ยนแปลง = 1.0 มม./วินาที เทียบกับค่าเกณฑ์ 1.125 มม./วินาที (25% ของ B/C=4.5) ใกล้ค่าเกณฑ์แล้ว — ต้องตรวจสอบ!
6. ช่วงความถี่ไม่ถูกต้อง. เครื่องกัด 400 รอบต่อนาที พร้อมตัวกรอง 10–1000 เฮิรตซ์: ความถี่ในการทำงาน = 6.67 เฮิรตซ์ ต่ำกว่าตัวกรอง! ควรใช้ตัวกรอง 2–1000 เฮิรตซ์ สำหรับเครื่องจักรที่มีความเร็วรอบ ≤600 รอบต่อนาที.
7. การวัดบนผนังบาง. การติดตั้งมาตรวัดความเร่งบนแผ่นโลหะของตัวเรือนพัดลมจะให้ค่าที่สูงกว่าการสั่นสะเทือนจริงของแบริ่งถึง 10 เท่า ควรติดตั้งบนฝาครอบแบริ่งหรือฐานรองเสมอ.
14. ขั้นตอนการประเมินผลที่สมบูรณ์
ขั้นตอนการดำเนินการทีละขั้น
- ระบุเครื่องจักร: บันทึกประเภท รุ่น กำลังพิกัด และช่วงความเร็ว
- จัดประเภท: กำหนดกลุ่ม (1 หรือ 2) จากพิกัดกำลังไฟฟ้าหรือความสูงของเพลา H
- ประเมินฐานราก: วัด/คำนวณ fn ของระบบฐานรากเครื่องจักรเทียบกับ frun
- เลือกขอบเขตโซน จากมาตรฐานสำหรับกลุ่มและประเภทฐานราก
- จัดเตรียมอุปกรณ์: ติดตั้งเซ็นเซอร์บนตัวเรือนแบริ่ง และกำหนดช่วงความถี่
- การตรวจสอบสัญญาณรบกวนพื้นหลัง: วัดการสั่นสะเทือนขณะที่เครื่องหยุดทำงาน
- การวัดการทำงาน: เข้าสู่สภาวะสมดุลทางความร้อน สภาวะคงที่ วัดความเร็ว RMS
- การแก้ไขข้อมูลพื้นหลัง: หากเกินค่าเกณฑ์ ให้ใช้การหักลบพลังงาน
- การจัดเข้ากลุ่มโซน (เกณฑ์ที่ 1): เปรียบเทียบค่า RMS สูงสุดกับขอบเขต
- การวิเคราะห์แนวโน้ม (เกณฑ์ที่ 2): คำนวณการเปลี่ยนแปลงจากค่าพื้นฐาน ตรวจสอบกฎ 25%
- การวินิจฉัยสเปกตรัม: หากจำเป็น ให้ใช้ FFT เพื่อระบุประเภทของข้อผิดพลาด
- มาตรการแก้ไข: โซน A → เกณฑ์พื้นฐาน; B → การติดตามตรวจสอบ; C → การวางแผนซ่อมแซม; D → การดำเนินการทันที
- ทำการถ่วงสมดุลหากวินิจฉัยพบความไม่สมดุล: ใช้ระเบียบวิธีสัมประสิทธิ์อิทธิพล Balanset-1A
- เอกสาร: รายงานพร้อมสเปกตรัมก่อนและหลัง การจำแนกโซน และการดำเนินการที่ได้ทำไป
🔧 Balanset-1A — เครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแบบพกพาและเครื่องปรับสมดุลภาคสนาม
ที่ Balanset-1A เป็นเครื่องมือวัดความแม่นยำสูงที่รองรับข้อกำหนด ISO 20816-3 สำหรับการวัดและการประเมินการสั่นสะเทือนโดยตรง:
- การวัดการสั่นสะเทือน: ความเร็ว (มม./วินาที RMS), การกระจัด, ความเร่ง — พารามิเตอร์ทั้งหมดตามมาตรฐาน ISO 20816-3
- ช่วงความถี่: 5 Hz – 550 Hz (มาตรฐาน) ขยายได้ — ครอบคลุมความต้องการ 2–1000 Hz
- การถ่วงสมดุลระนาบเดียวและสองระนาบ: ลดระดับการสั่นสะเทือนให้อยู่ในระดับโซน A/B
- การวัดเฟส: ความแม่นยำ ±1° สำหรับการปรับสมดุลและการวิเคราะห์เวกเตอร์
- ช่วงรอบต่อนาที: 150 ถึง 60,000 รอบต่อนาที — ครอบคลุมขอบเขต ISO 20816-3 อย่างสมบูรณ์
- สเปกตรัม FFT: ระบุประเภทของความผิดปกติ (1×, 2×, ฮาร์โมนิกส์, ข้อบกพร่องของแบริ่ง)
- การสร้างรายงาน: จัดทำเอกสารการวัดเพื่อใช้เป็นบันทึกการปฏิบัติตามข้อกำหนด
15. มาตรฐานอ้างอิง
เอกสารอ้างอิงเชิงบรรทัดฐาน
| มาตรฐาน | ชื่อ |
|---|---|
| ISO 2041 | การสั่นสะเทือนเชิงกล แรงกระแทก และการตรวจสอบสภาพ — คำศัพท์ |
| ISO 2954 | ข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์วัดความรุนแรงของการสั่นสะเทือน |
| ISO 10817-1 | ระบบวัดการสั่นสะเทือนของเพลาหมุน — การตรวจวัดแบบสัมพัทธ์และแบบสัมบูรณ์ |
| ISO 20816-1:2016 | การสั่นสะเทือนเชิงกล — การวัดและการประเมิน — แนวทางทั่วไป |
ซีรี่ส์ ISO 20816
| มาตรฐาน | ขอบเขต | สถานะ |
|---|---|---|
| ISO 20816-1:2016 | แนวทางทั่วไป | ที่ตีพิมพ์ |
| ISO 20816-2:2017 | กังหันไอน้ำ/ก๊าซ >40 เมกะวัตต์, 1500–3600 รอบ/นาที | ที่ตีพิมพ์ |
| ISO 20816-3:2022 | เครื่องจักรกลอุตสาหกรรม >15 กิโลวัตต์, 120–30,000 รอบ/นาที | เผยแพร่แล้ว (เอกสารนี้) |
| ISO 20816-4:2018 | ชุดขับเคลื่อนด้วยกังหันก๊าซ | ที่ตีพิมพ์ |
| ISO 20816-5:2018 | โรงไฟฟ้าพลังน้ำ | ที่ตีพิมพ์ |
| ISO 20816-8:2018 | ระบบคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ | ที่ตีพิมพ์ |
| ISO 20816-9 | หน่วยเกียร์ | อยู่ระหว่างการพัฒนา |
มาตรฐานเสริม
| มาตรฐาน | ชื่อ | ความเกี่ยวข้อง |
|---|---|---|
| ISO 21940-11 | การปรับสมดุลโรเตอร์ — ขั้นตอนและค่าความคลาดเคลื่อน | ระดับคุณภาพสมดุล G0.4–G4000 |
| ISO 13373-1/2/3 | การตรวจสอบและวินิจฉัยสภาพการสั่นสะเทือน | FFT, การวิเคราะห์, ลายเซ็นความผิดพลาด |
| ISO 18436-2 | ใบรับรองนักวิเคราะห์การสั่นสะเทือน (ประเภท I–IV) | ความสามารถของบุคลากร |
| ISO 14694 | พัดลมอุตสาหกรรม — คุณภาพการถ่วงสมดุลและการสั่นสะเทือน | ขีดจำกัดเฉพาะสำหรับพัดลม |
ความสอดคล้องกับ GOST (ภาคผนวก DA)
| มาตรฐาน ISO | ความสอดคล้อง | เทียบเท่า GOST |
|---|---|---|
| ISO 2041 | IDT | GOST R ISO 2041-2012 |
| ISO 2954 | IDT | GOST ISO 2954-2014 |
| ISO 10817-1 | IDT | GOST ISO 10817-1-2002 |
| ISO 20816-1:2016 | IDT | GOST R ISO 20816-1-2021 |
IDT = มาตรฐานที่เหมือนกัน.
บริบททางประวัติศาสตร์
ISO 20816-3:2022 แทนที่ ISO 10816-3:2009 (การสั่นสะเทือนของตัวเรือน) และ ISO 7919-3:2009 (การสั่นสะเทือนของเพลา) โดยบูรณาการทั้งสองเข้าไว้ในกรอบการประเมินที่เป็นหนึ่งเดียว งานบุกเบิกของ Rathbone (1939) ได้วางรากฐานสำหรับการใช้ความเร็วเป็นเกณฑ์หลักในการวัดการสั่นสะเทือน.
16. คำถามที่พบบ่อย
ISO 20816-3:2022 แทนที่ ISO 10816-3:2009 และ ISO 7919-3:2009 ความแตกต่างหลักๆ คือ การรวมเกณฑ์การสั่นสะเทือนของตัวเรือนและเพลาไว้ในเอกสารฉบับเดียว ขอบเขตโซนที่ปรับปรุงใหม่ตามประสบการณ์การใช้งานล่าสุด คำแนะนำที่ชัดเจนยิ่งขึ้นเกี่ยวกับการจำแนกประเภทฐานราก และคำแนะนำเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องจักรความเร็วต่ำ หากข้อกำหนดของคุณอ้างอิงถึง ISO 10816-3 คุณควรเปลี่ยนไปใช้ ISO 20816-3.
สำหรับเครื่องจักรส่วนใหญ่ที่มีความเร็วรอบมากกว่า 600 รอบต่อนาที, ความเร็ว ความเร็วเป็นเกณฑ์หลัก ควรใช้การกระจัดเพิ่มเติมเมื่อ: ความเร็วเครื่องจักร ≤600 รอบ/นาที (การกระจัดอาจเป็นปัจจัยจำกัด), มีองค์ประกอบความถี่ต่ำที่มีนัยสำคัญ หรือกำลังวัดการสั่นสะเทือนสัมพัทธ์ของเพลา (ให้ใช้การกระจัดแบบยอดถึงยอดเสมอ) หากไม่แน่ใจ ให้ตรวจสอบทั้งสองเกณฑ์ — โซนที่แย่กว่าจะเป็นตัวกำหนด
วิธีที่แม่นยำที่สุดคือการวัดหรือคำนวณความถี่ธรรมชาติต่ำสุดของระบบเครื่องจักร-ฐานราก วิธีการ: การทดสอบแรงกระแทก (bump test), การวิเคราะห์โหมดการทำงาน หรือการคำนวณ FEA การประเมินอย่างรวดเร็ว: หากเครื่องจักรเคลื่อนที่อย่างเห็นได้ชัดบนแท่นยึดระหว่างการเริ่มต้น/หยุดทำงาน แสดงว่าเครื่องจักรนั้นมีความยืดหยุ่น หาก...n ≥ 1.25 เท่าของความถี่ในการใช้งาน → แข็ง; มิฉะนั้น → ยืดหยุ่นได้ หมายเหตุ: ฐานรากอาจแข็งในแนวตั้งแต่ยืดหยุ่นในแนวนอนได้.
โซน C หมายถึง ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานต่อเนื่องในระยะยาว, แต่ไม่จำเป็นต้องปิดเครื่องทันที คุณควร: ตรวจสอบสาเหตุ วางแผนแก้ไข ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วอย่างสม่ำเสมอ กำหนดเส้นตายสำหรับการซ่อมแซม (การหยุดทำงานตามกำหนดการครั้งถัดไป) และตรวจสอบให้แน่ใจว่าการสั่นสะเทือนไม่เกินระดับโซน D การตัดสินใจว่าจะดำเนินการต่อไปหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับความสำคัญของเครื่องจักรและผลที่ตามมาหากเกิดความเสียหาย.
ความไม่สมดุล ความไม่สมดุลเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการสั่นสะเทือนมากเกินไปที่ความเร็วรอบการทำงาน (1×) การถ่วงสมดุลภาคสนามด้วย Balanset-1A สามารถลดการสั่นสะเทือนจากโซน C/D กลับไปยังโซน A/B ได้ เครื่องมือนี้วัดความเร็วการสั่นสะเทือนตามข้อกำหนด ISO 20816-3 คำนวณมวลแก้ไข ตรวจสอบผลลัพธ์ และบันทึกระดับก่อน/หลังเพื่อใช้เป็นบันทึกการปฏิบัติตามข้อกำหนด
การเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน (ที่กระตุ้นเกณฑ์ที่ II) อาจบ่งชี้ถึง: การสูญเสียสมดุลของน้ำหนัก, ความเสียหายของแบริ่ง, ความล้มเหลวของข้อต่อ, ความหลวมของโครงสร้าง (การคลายตัวของสลักฐาน), การเสียดสีของโรเตอร์ หรือการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการ (การเกิดโพรงอากาศ, การกระชาก) การเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่มากกว่า 25% ของขอบเขต B/C จำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบ แม้ว่าระดับสัมบูรณ์จะยังคงยอมรับได้ก็ตาม.
หากการสั่นสะเทือนของตัวเรือนบ่งชี้ว่าอยู่ในโซน B แต่การสั่นสะเทือนของเพลาบ่งชี้ว่าอยู่ในโซน C ให้จัดประเภทเครื่องจักรเป็น โซนซี (ใช้เกณฑ์การประเมินที่เข้มงวดกว่า) ไม่มีวิธีง่ายๆ ในการคำนวณการสั่นสะเทือนของตัวเรือนจากการสั่นสะเทือนของเพลา หรือในทางกลับกัน ควรใช้ค่าที่แย่ที่สุดจากผลการวัดทั้งสองเสมอ.
