Повний посібник з ISO 20816-3: Комплексний технічний аналіз

Вступ

Цей стандарт встановлює рекомендації щодо оцінювання вібраційного стану промислового обладнання на основі вимірювань:

1. Вібрація підшипників, опорних підставок підшипників та корпусів підшипників у місці, де встановлено обладнання;
2. Радіальна вібрація валів комплектів машин.

Виходячи з досвіду експлуатації промислового обладнання, два критерії оцінки стану вібрації були встановлені:

• Критерій I: Абсолютне значення контрольованого параметра широкосмугової вібрації
• Критерій II: Зміна цього значення (відносно базового рівня)

Еволюція стандартів вібрації: зближення ISO 10816 та ISO 7919

Історія стандартизації вібрації являє собою поступовий перехід від фрагментарних, компонентно-специфічних рекомендацій до цілісної оцінки машин. Історично оцінка машин була роздвоєною:

• Серія ISO 10816: Зосереджено на вимірюванні не обертових деталей (корпусів підшипників, опор) за допомогою акселерометрів або датчиків швидкості
• Серія ISO 7919: Вирішено питання вібрації обертових валів відносно підшипників, переважно за допомогою безконтактних вихрострумових зондів

Таке розлучення часто призводило до діагностична неоднозначність. Машина може демонструвати прийнятну вібрацію корпусу (зона A згідно з ISO 10816), одночасно страждаючи від небезпечного биття вала або нестабільності (зона C/D згідно з ISO 7919), особливо у випадках, що включають важкі корпуси або підшипники з рідинною плівкою, де передача енергії вібрації послаблюється.

Розділ 1 — Сфера застосування

Цей стандарт встановлює загальні вимоги до оцінювання вібраційного стану промислове обладнання (далі - машини) з номінальною потужністю понад 15 кВт та швидкістю обертання від 120 до 30 000 об/хв на основі вимірювань вібрації на не обертові частини і далі обертові вали за нормальних умов експлуатації машини в місці її встановлення.

Оцінювання проводиться на основі контрольованого параметра вібрації та на основі зміни за цим параметром у стаціонарному режимі роботи машини. Числові значення критеріїв оцінки стану відображають досвід експлуатації машин цього типу; однак вони можуть бути незастосовними в конкретних випадках, пов'язаних з конкретними умовами експлуатації та конструкцією даної машини.

Цей стандарт застосовується до:

1. Парові турбіни та генератори потужністю до 40 МВт (див. Примітки 1 та 2)
2. Парові турбіни та генератори з вихідною потужністю понад 40 МВт та швидкостями обертання крім 1500, 1800, 3000 та 3600 об/хв (див. Примітку 1)
3. Роторні компресори (відцентровий, осьовий)
4. Промислові газові турбіни потужністю до 3 МВт (див. Примітку 2)
5. Турбовентиляторні двигуни
6. Електродвигуни всіх типів з гнучким зчепленням вала. (Якщо ротор двигуна жорстко з'єднаний з машиною, на яку поширюється дія іншого стандарту серії ISO 20816, вібрацію двигуна можна оцінювати або відповідно до цього стандарту, або відповідно до цього стандарту)
7. Прокатні стани та прокатні кліті
8. Конвеєри
9. Зчіпні муфти зі змінною швидкістю
10. Вентилятори та повітродувки (див. Примітку 3)

Цей стандарт НЕ застосовується до:

11. Парові турбіни, газові турбіни та генератори потужністю понад 40 МВт та швидкістю 1500, 1800, 3000 та 3600 об/хв → використання ISO 20816-2
12. Газові турбіни потужністю понад 3 МВт → використання ISO 20816-4
13. Машинобудівні агрегати на гідроелектростанціях та гідроакумулюючих станціях → використання ISO 20816-5
14. Поршневі машини та машини, жорстко з'єднані зі поршневими машинами → використання ISO 10816-6
15. Ротодинамічні насоси з вбудованими або жорстко з'єднаними приводними двигунами з робочим колесом на валу двигуна або жорстко з'єднаним з ним → використання ISO 10816-7
16. Поршневі компресорні установки → використання ISO 20816-8
17. Об'ємні компресори (наприклад, гвинтові компресори)
18. Занурювальні насоси
19. Вітрові турбіни → використання ISO 10816-21

Деталі сфери застосування

Вимоги цього стандарту застосовуються до вимірювань широкосмугова вібрація на валах, підшипниках, корпусах та опорних підставках підшипників у стаціонарному режимі роботи машини в діапазоні номінальних швидкостей обертання. Ці вимоги застосовуються до вимірювань як на місці встановлення, так і під час приймальних випробувань. Встановлені критерії вібраційного стану застосовні як у системах безперервного, так і в періодичному моніторингу.

Цей стандарт застосовується до машин, які можуть включати зубчасті передачі та підшипники кочення; однак, це не призначено для оцінки стану вібрації цих конкретних компонентів (див. ISO 20816-9 для редукторів).

Розділ 2 — Нормативні посилання

У цьому стандарті використовуються нормативні посилання на такі стандарти. Для датованих посилань застосовується лише цитоване видання. Для недатованих посилань застосовується останнє видання (включно з усіма поправками):

Ці стандарти забезпечують основу для термінології, методів вимірювання та загальної філософії оцінювання, що застосовується в ISO 20816-3.

Розділ 3 — Терміни та визначення

Для цілей цього стандарту терміни та визначення, наведені в ISO 2041 застосовувати.

Ключові терміни (з ISO 2041)

• Вібрація: Зміна з часом величини величини, яка описує рух або положення механічної системи
• RMS (середньоквадратичне відхилення): Квадратний корінь із середнього значення квадратів значень величини за заданий інтервал часу
• Широкосмугова вібрація: Вібрація, що містить енергію, розподілену в заданому діапазоні частот
• Власна частота: Частота вільних коливань системи
• Стаціонарний режим роботи: Робочий режим, за якого відповідні параметри (швидкість, навантаження, температура) залишаються практично постійними
• Від піку до піку значення: Алгебраїчна різниця між екстремальними значеннями (максимальним та мінімальним)
• Перетворювач: Пристрій, що забезпечує вихідну величину, що має певне співвідношення з вхідною величиною

Розділ 5 — Класифікація машин

5.1 Загальні положення

Відповідно до критеріїв, встановлених цим стандартом, вібраційний стан машин оцінюється залежно від:

1. Тип машини
2. Номінальна потужність або висота вала (див. також ISO 496)
3. Ступінь жорсткості фундаменту

5.2 Класифікація за типом машини, номінальною потужністю або висотою вала

Різниця в типах машин та конструкціях підшипників вимагає поділу всіх машин на дві групи на основі номінальної потужності або висоти вала.

Вали машин обох груп можуть бути розташовані горизонтально, вертикально або під похилим кутом, а опори можуть мати різний ступінь жорсткості.

Група 1 — Великі машини

• Номінальна потужність > 300 кВт
• АБО електричні машини з висотою вала В > 315 мм
• Зазвичай оснащений підшипники ковзання (втулкові)
• Робочі швидкості від 120 до 30 000 об/хв

Група 2 — Середні машини

• Номінальна потужність 15 – 300 кВт
• АБО електричні машини з висотою вала 160 мм < H ≤ 315 мм
• Зазвичай оснащений підшипники кочення
• Робочі швидкості зазвичай > 600 об/хв

5.3 Класифікація за жорсткістю фундаменту

Фундаменти машин класифікуються за ступенем жорсткості у заданому напрямку вимірювання на:

1. Жорсткі фундаменти
2. Гнучкі фундаменти

Основою цієї класифікації є співвідношення між жорсткістю машини та фундаментом. Якщо найнижча власна частота системи "машина-фундамент" у напрямку вимірювання вібрації перевищує основну частоту збудження (у більшості випадків це частота обертання ротора) на принаймні 25%, тоді такий фундамент у цьому напрямку вважається жорсткий. Усі інші фундаменти розглядаються гнучкий.

Типові приклади

Машини на жорстких фундаментах зазвичай є великими та середніми електродвигунами, зазвичай з низькими швидкостями обертання.

Машини на гнучких фундаментах зазвичай включають турбогенератори або компресори потужністю понад 10 МВт, а також машини з вертикальною орієнтацією вала.

Якщо характеристики системи "машина-фундамент" неможливо визначити розрахунком, це можна зробити експериментально (випробування на удар, операційний модальний аналіз або аналіз вібрації під час запуску).

Додаток А (Нормативний) — Межі зон вібраційного стану для необертових деталей у заданих режимах роботи

Досвід показує що для оцінки вібраційного стану різних типів машин з різною швидкістю обертання, вимірювання самої швидкості достатньо. Отже, основним контрольованим параметром є середньоквадратичне значення швидкості.

Однак, використання критерію постійної швидкості без урахування частоти коливань може призвести до неприйнятно великі значення зміщень. Це особливо трапляється для низькошвидкісних машин з частотою обертання ротора нижче 600 об/хв, коли компонента швидкості роботи домінує в широкосмуговому сигналі вібрації (див. додаток D).

Аналогічно, критерій постійної швидкості може призвести до неприйнятно великих значень прискорення для високошвидкісних машин з частотою обертання ротора, що перевищує 10 000 об/хв, або коли енергія вібрації, що створюється машиною, зосереджена переважно у високочастотному діапазоні. Тому критерії вібраційного стану можуть бути сформульовані в одиницях переміщення, швидкості та прискорення залежно від діапазону частот обертання ротора та типу машини.

У таблицях A.1 та A.2 наведено значення меж зон для різних груп машин, на які поширюється цей стандарт. Наразі ці межі сформульовані лише в одиницях вимірювання. швидкість і переміщення.

Межі зони вібрації в діапазоні частот від 10 до 1000 Гц виражаються через середньоквадратичні значення швидкості та переміщення. Для машин з частотою обертання ротора нижче 600 об/хв широкосмуговий діапазон вимірювання вібрації становить від 2 до 1000 Гц. У більшості випадків оцінка стану вібрації є достатньою лише на основі критерію швидкості; однак, якщо очікується, що спектр вібрації містить значні низькочастотні компоненти, оцінка проводиться на основі вимірювань як швидкості, так і переміщення.

Машини всіх розглянутих груп можуть бути встановлені як на жорстких, так і на гнучких опорах (див. розділ 5), для яких у таблицях А.1 та А.2 встановлено різні межі зон.

Таблиця A.1 — Машини групи 1 (великі: >300 кВт або H > 315 мм)

Таблиця A.2 — Машини групи 2 (середні: 15–300 кВт або H = 160–315 мм)

Додаток B (Нормативний) — Межі зон вібраційного стану для обертових валів у заданих режимах роботи

Б.1 Загальні положення

Межі зон вібраційного стану побудовані на основі досвіду експлуатації в різних галузях промисловості, який показує, що допустима відносна вібрація вала зменшується зі збільшенням частоти обертання. Крім того, під час оцінки стану вібрації необхідно враховувати можливість контакту між обертовим валом та нерухомими деталями машини. Для машин з підшипниками ковзання... мінімально допустимий зазор у підшипнику також необхідно враховувати (див. Додаток C).

B.2 Вібрація при номінальній частоті обертання в усталеному режимі роботи

B.2.1 Загальні положення

Критерій I пов'язаний з:

1. Обмеження переміщень вала з умови допустимих динамічних навантажень на підшипники
2. Допустимі значення радіального зазору у підшипнику
3. Прийнятна вібрація передається на опори та фундамент

Максимальне зміщення вала в кожному підшипнику порівнюється з межами чотирьох зон (див. рисунок B.1 у стандарті), визначених на основі досвіду експлуатації машин.

B.2.2 Межі зони

Досвід вимірювання вібрації валу для широкого класу машин дозволяє встановити межі зони вібраційного стану, виражені через міжпікове зміщення S(pp) у мікрометрах, обернено пропорційна квадратному кореню з частоти обертання ротора n в об/хв.

Для відносної вібрації вала, виміряної за допомогою датчиків близькості, межі зон виражаються як зміщення між піками S(pp) у мікрометрах, що змінюється залежно від швидкості руху:

Де n - це максимальна робоча швидкість у об/хв, а S(pp) знаходиться в мкм.

Приклад розрахунку

Для машини, що працює зі швидкістю 3000 об/хв:

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

Це важливо: Межі зон не повинні використовуватися як критерії приймання, які повинні бути предметом узгодження між постачальником та замовником. Однак, керуючись числовими граничними значеннями, можна як запобігти використанню машини в явно поганому стані, так і уникнути встановлення надмірно суворих вимог до її вібрації.

У деяких випадках конструктивні особливості конкретних машин можуть вимагати застосування різних меж зон — вищих або нижчих (наприклад, для самоцентруючихся підшипників з похилими майданчиками), а для машин з еліптичними підшипниками можуть застосовуватися різні межі зон для різних напрямків вимірювання (у напрямку максимального та мінімального зазору).

Допустима вібрація може бути пов'язана з діаметром підшипника, оскільки, як правило, підшипники більшого діаметра також мають більші зазори. Відповідно, для різних підшипників одного валового ланцюга можуть бути встановлені різні граничні значення зони. У таких випадках виробнику зазвичай потрібно пояснити причину зміни граничних значень і, зокрема, підтвердити, що збільшення вібрації, дозволене відповідно до цих змін, не призведе до зниження надійності машини.

Якщо вимірювання проводяться не в безпосередній близькості від підшипника, а також під час роботи машини в перехідних режимах, таких як розгін та вибіг (включаючи проходження критичних швидкостей), допустима вібрація може бути вищою.

Для вертикальних машин з підшипниками ковзання, під час визначення граничних значень вібрації, слід враховувати можливі зміщення вала в межах зазору без стабілізуючої сили, пов'язаної з вагою ротора.

Розділ 4 — Вимірювання вібрації

4.1 Загальні вимоги

Методи вимірювання та прилади повинні відповідати загальним вимогам ISO 20816-1, з урахуванням особливостей промислового обладнання. Наступні фактори не повинні суттєво впливати на вимірювальне обладнання:

• Зміни температури — Дрейф чутливості сенсора
• Електромагнітні поля — Включаючи ефекти намагнічування вала
• Акустичні поля — Хвилі тиску в умовах високого рівня шуму
• Варіанти блоку живлення — Коливання напруги
• Довжина кабелю — Деякі конструкції датчиків близькості вимагають відповідної довжини кабелю
• Пошкодження кабелю — Періодичні з’єднання або обриви екранування
• Орієнтація перетворювача — Вирівнювання осі чутливості

4.2 Точки та напрямки вимірювання

Для цілей моніторингу стану вимірювання виконуються на не обертові частини або на вали, або обидва разом. У цьому стандарті, якщо не зазначено інше, вібрація вала стосується його зміщення відносно підшипника.

Необертові деталі — Вимірювання корпусу підшипника

Вимірювання вібрації на необертових деталях характеризують вібрацію підшипника, корпусу підшипника або іншого конструктивного елемента, що передає динамічні сили від вібрації вала в місці розташування підшипника.

Типова конфігурація вимірювання: Вимірювання проводяться за допомогою два перетворювачі у двох взаємно перпендикулярних радіальних напрямках на кришках або корпусах підшипників. Для горизонтальних машин один напрямок зазвичай вертикальний. Якщо вал вертикальний або похилий, вибирайте напрямки для максимального захоплення вібрації.

Одноточкове вимірювання: Можна використовувати один перетворювач, якщо відомо, що результати будуть репрезентативними для загальної вібрації. Обраний напрямок повинен забезпечувати майже максимальні показники.

Вимірювання вібрації вала

Вібрація вала (як визначено в ISO 20816-1) стосується зміщення вала відносно підшипника. Бажаний метод використовує пара безконтактних датчиків близькості встановлені перпендикулярно один до одного, що дозволяє визначати траєкторію (орбіту) вала на площині вимірювання.

4.3 Прилади (Вимірювальне обладнання)

Для моніторингу стану вимірювальна система повинна вимірювати широкосмугова середньоквадратична вібрація у діапазоні частот щонайменше від 10 Гц до 1000 Гц. Для машин зі швидкістю обертання, що не перевищує 600 об/хв, нижня межа частоти не повинна перевищувати 2 Гц.

Для вимірювань вібрації вала: Верхня межа діапазону частот повинна перевищувати максимальну частоту обертання вала на щонайменше в 3,5 рази. Вимірювальне обладнання повинно відповідати вимогам ISO 10817-1.

Для вимірювань необертових деталей: Обладнання повинно відповідати ISO 2954. Залежно від встановленого критерію, вимірюваною величиною може бути переміщення, швидкість або і те, й інше (див. ISO 20816-1).

Якщо вимірювання виконуються за допомогою акселерометри (що зазвичай буває на практиці), вихідний сигнал має бути інтегрований для отримання сигналу швидкості. Отримання сигналу переміщення вимагає подвійна інтеграція, але слід звернути увагу на можливість збільшення шумових перешкод. Для зменшення шуму може бути застосований фільтр високих частот або інший метод цифрової обробки сигналу.

Якщо вібраційний сигнал також призначений для діагностичних цілей, діапазон вимірювання повинен охоплювати частоти щонайменше від 0,2 раза від нижньої межі швидкості вала до у 2,5 рази перевищує максимальну частоту збудження вібрації (зазвичай не перевищує 10 000 Гц). Додаткова інформація наведена в ISO 13373-1, ISO 13373-2 та ISO 13373-3.

Вимоги до діапазону частот

Параметри вимірювання

Вимірювальним параметром може бути зміщення, швидкість, або обидва, залежно від критерію оцінювання (див. ISO 20816-1).

• Вимірювання акселерометра: Якщо для вимірювань використовуються акселерометри (найпоширеніші), інтегруйте вихідний сигнал, щоб отримати швидкість. Подвійне інтегрування дає переміщення, але будьте обережні з посиленням низькочастотного шуму. Застосуйте високочастотну фільтрацію або цифрову обробку сигналу для зменшення шуму.
• Вібрація вала: Верхня межа частоти повинна бути щонайменше 3,5-кратна максимальна швидкість вала. Приладобудування повинно відповідати ISO 10817-1.
• Необертові частини: Прилади повинні відповідати ISO 2954.

4.4 Безперервний та періодичний моніторинг

Безперервний моніторинг: Зазвичай для великих або критично важливих машин використовуються безперервні вимірювання контрольованих індикаторів вібрації за допомогою стаціонарно встановлених перетворювачів у найважливіших точках, як для моніторингу стану, так і для захисту обладнання. У деяких випадках вимірювальна система, що використовується для цього, інтегрована в загальну систему управління обладнанням заводу.

Періодичний моніторинг: Для багатьох машин безперервний моніторинг є непотрібним. Адекватну інформацію про розвиток несправностей (дисбаланс, знос підшипників, перекіс, ослаблення кріплення) можна отримати за допомогою періодичних вимірювань. Числові значення в цьому стандарті можна використовувати для періодичного моніторингу за умови, що точки вимірювання та прилади відповідають вимогам стандарту.

Вібрація вала: Прилади зазвичай встановлюються стаціонарно, але вимірювання можуть проводитися періодично.

Необертові частини: Перетворювачі зазвичай встановлюються лише під час вимірювання. Для машин з важкодоступними місцями можна використовувати стаціонарно встановлені перетворювачі з підведенням сигналу до доступних місць.

4.5 Режими роботи машини

Вимірювання вібрації проводяться після того, як ротор і підшипники досягнуть рівноважна температура у стаціонарному заданому робочому режимі, що визначається такими характеристиками, як:

• Номінальна швидкість вала
• Напруга живлення
• Швидкість потоку
• Тиск робочої рідини
• Навантаження

Машини зі змінною швидкістю або змінним навантаженням: Проводьте вимірювання на всіх режимах роботи, характерних для тривалої експлуатації. Використовуйте максимальне значення отримані для всіх режимів для оцінки стану вібрації.

4.6 Фонова вібрація

Якщо значення контрольованого параметра, отримане під час вимірювань, перевищує критерій прийнятності та є підстави вважати, що фонова вібрація на машині може бути високою, необхідно провести вимірювання на зупинена машина оцінити вібрацію, викликану зовнішніми джерелами.

4.7 Вибір типу вимірювання

Цей стандарт передбачає можливість проведення вимірювань як на не обертових деталях, так і на обертових валах машин. Вибір того, який із цих двох типів вимірювань є кращим, залежить від характеристик машини та очікуваних типів несправностей.

Якщо є потреба вибрати один з двох можливих типів вимірювання, слід врахувати наступне:

Міркування щодо вибору типу вимірювання:

• Швидкість вала: Вимірювання необертових деталей чутливіші до високочастотної вібрації порівняно з вимірюваннями валів.
• Тип підшипника: Підшипники кочення мають дуже малі зазори; вібрація вала ефективно передається на корпус. Вимірів корпусу зазвичай достатньо. Підшипники ковзання мають більші зазори та демпфування; вібрація вала часто надає додаткову діагностичну інформацію.
• Тип машини: Машини, у яких зазор підшипника порівнянний з амплітудою коливань вала, потребують вимірювань вала, щоб запобігти контакту. Машини з високими гармоніками (прохід лопаті, зачеплення зубчастих коліс, прохід прутка) контролюються за допомогою високочастотних вимірювань корпусу.
• Співвідношення маси ротора до маси п'єдесталу: Машини, у яких маса вала мала порівняно з масою опорної стійки, передають мало вібрації на опорну стійку. Вимірювання вала ефективніше.
• Гнучкість ротора: Гнучкі ротори: відносна коливання вала надає більше інформації про поведінку ротора.
• Відповідність п'єдесталу: Гнучкі підставки забезпечують кращу вібраційну реакцію на необертові деталі.
• Досвід вимірювань: Якщо є великий досвід роботи з певним типом вимірювання на подібних машинах, продовжуйте використовувати цей тип.

Детальні рекомендації щодо вибору методу вимірювання наведено в ISO 13373-1. Остаточні рішення повинні враховувати доступність, термін служби перетворювача та вартість встановлення.

Місця та напрямки вимірювань

• Вимірювання на корпуси підшипників або опори — не на тонкостінних кришках або гнучких поверхнях
• Використання два взаємно перпендикулярні радіальні напрямки на кожному місці підшипника
• Для горизонтальних машин один напрямок зазвичай вертикальний
• Для вертикальних або похилих машин вибирайте напрямки для максимального захоплення вібрації
• Осьова вібрація увімкнена опорні підшипники використовує ті ж обмеження, що й радіальна вібрація
• Уникайте місць з локальні резонанси — підтвердити, порівнявши вимірювання в сусідніх точках

Умови експлуатації

• Вимірювання в стаціонарний режим роботи при номінальній швидкості та навантаженні
• Дозволити ротору та підшипникам досягти теплова рівновага
• Для машин зі змінною швидкістю/навантаженням вимірюйте у всіх характерних робочих точках та використовуйте максимальне
• Документуйте умови: швидкість, навантаження, температури, тиски, витрати

Розділ 6 — Критерії оцінки стану вібрації

6.1 Загальні положення

ISO 20816-1 надає загальний опис двох критеріїв для оцінки вібраційного стану різних класів машин. Один критерій застосовується до абсолютне значення контрольованого параметра вібрації в широкому діапазоні частот; інший застосовується до зміни у цьому значенні (незалежно від того, чи є зміни збільшенням чи зменшенням).

Зазвичай вібраційний стан машин оцінюють на основі середньоквадратичного значення швидкості вібрації на необертових деталях, що значною мірою пов'язано з простотою проведення відповідних вимірювань. Однак для низки машин також доцільно вимірювати відносні переміщення валів між піками, і там, де такі дані вимірювань доступні, їх також можна використовувати для оцінки вібраційного стану машин.

6.2 Критерій I — Оцінка за абсолютною величиною

6.2.1 Загальні вимоги

Для вимірювань обертового вала: Стан вібрації оцінюється за максимальним значенням широкосмугового вібраційного зміщення від піку до піку. Цей контрольований параметр отримується з вимірювань зміщень у двох заданих ортогональних напрямках.

Для вимірювань необертових деталей: Стан вібрації оцінюється за максимальним середньоквадратичним значенням широкосмугової швидкості вібрації на поверхні підшипника або в безпосередній близькості до неї.

Відповідно до цього критерію визначаються граничні значення контрольованого параметра, які можна вважати прийнятними з точки зору:

• Динамічні навантаження на підшипники
• Радіальні зазори в підшипниках
• Вібрація, що передається машиною на опорну конструкцію та фундамент

Максимальне значення контрольованого параметра, отримане на кожному підшипнику або опорній стійці підшипника, порівнюється з граничним значенням для даної групи машин та типу опори. Великий досвід спостереження за вібрацією машин, зазначених у розділі 1, дозволяє встановити межі зон вібраційного стану, орієнтування на які в більшості випадків може забезпечити надійну довготривалу роботу машин.

Встановлені зони вібраційних умов призначені для оцінки вібрації машини в заданому сталому режимі роботи з номінальною швидкістю валу та номінальним навантаженням. Концепція сталого режиму дозволяє повільні зміни навантаження. Оцінка полягає в не виконано якщо режим роботи відрізняється від заданого, або під час перехідних режимів, таких як розгін, вибіг або проходження через резонансні зони (див. 6.4).

Загальні висновки про стан вібрації часто робляться на основі вимірювань вібрації як на необертових, так і на обертових деталях машин.

Осьова вібрація Вібраційні характеристики підшипників ковзання зазвичай не вимірюються під час безперервного моніторингу вібраційних умов. Такі вимірювання зазвичай виконуються під час періодичного моніторингу або для діагностичних цілей, оскільки осьова вібрація може бути більш чутливою до певних типів несправностей. Цей стандарт надає критерії оцінки лише для осьова вібрація опорних підшипників, де це корелює з осьовими пульсаціями, здатними спричинити пошкодження машини.

6.2.2 Зони вібраційних умов

6.2.2.1 Загальний опис

Для якісної оцінки вібрації машин та прийняття рішень щодо необхідних заходів встановлено такі зони вібраційного стану:

Зона А — Щойно введені в експлуатацію машини зазвичай потрапляють у цю зону.

Зона Б — Машини, що потрапляють у цю зону, зазвичай вважаються придатними для безперервної експлуатації без часових обмежень.

Зона С — Машини, що потрапляють у цю зону, зазвичай вважаються непридатними для тривалої безперервної роботи. Як правило, такі машини можуть функціонувати протягом обмеженого періоду, поки не з'явиться відповідна можливість для виконання ремонтних робіт.

Зона D — Рівень вібрації в цій зоні зазвичай вважається достатньо серйозним, щоб спричинити пошкодження машини.

6.2.2.2 Числові значення меж зони

Встановлені числові значення меж зони вібраційного стану: не призначений для використання як критерії прийнятності, що має бути предметом угоди між постачальником та замовником машини. Однак ці межі можна використовувати як загальне керівництво, що дозволяє уникнути непотрібних витрат на зменшення вібрації та запобігти надмірно суворим вимогам.

Іноді конструктивні особливості машини або досвід експлуатації можуть вимагати встановлення інших граничних значень (вищих або нижчих). У таких випадках виробник зазвичай надає обґрунтування для зміни меж і, зокрема, підтверджує, що підвищена вібрація, дозволена відповідно до цих змін, не призведе до зниження надійності машини.

6.2.2.3 Критерії прийнятності

Критерії прийнятності вібрації машини: завжди предмет домовленості між постачальником і замовником, що має бути задокументовано до або під час поставки (перший варіант є кращим). У разі поставки нової машини або повернення машини після капітального ремонту, межі зони вібраційного стану можуть бути використані як основа для встановлення таких критеріїв. Однак, числові значення меж зони повинні не застосовуватися за замовчуванням як критерії прийнятності.

Типова рекомендація: Контрольований параметр вібрації нової машини повинен потрапляти в зону А або В, але не повинен перевищувати межу між цими зонами більш ніж на 1,25 рази. Цю рекомендацію можна не враховувати під час встановлення критеріїв приймання, якщо основою для цього є конструктивні особливості машини або накопичений досвід експлуатації аналогічних типів машин.

Приймальні випробування проводяться за суворо заданих умов експлуатації машини (продуктивність, швидкість обертання, витрата, температура, тиск тощо) протягом заданого інтервалу часу. Якщо машина надійшла після заміни одного з основних вузлів або технічного обслуговування, то при встановленні критеріїв приймання враховується вид виконаних робіт та значення контрольованих параметрів до зняття машини з виробничого процесу.

6.3 Критерій II — Оцінка за зміною величини

Цей критерій базується на порівнянні поточного значення контрольованого параметра широкосмугової вібрації в усталеному режимі роботи машини (з допущенням деяких незначних варіацій робочих характеристик) з раніше встановленим значенням базове (референтне) значення.

Значні зміни можуть вимагати вжиття відповідних заходів навіть якщо межі зони B/C ще не досягнуто. Ці зміни можуть розвиватися поступово або мати раптовий характер, будучи наслідками початкових пошкоджень чи інших порушень у роботі машини.

Порівнюваний параметр вібрації необхідно отримати за допомогою однакове положення та орієнтація перетворювача для того самого режиму роботи машини. При виявленні суттєвих змін досліджуються їх можливі причини з метою запобігання небезпечним ситуаціям.

6.4 Оцінка стану вібрації в перехідних режимах

Межі зони вібраційних умов, наведені в додатках А та В, застосовуються до вібрації в стаціонарний режим роботи машини. Перехідні режими роботи зазвичай можуть супроводжуватися підвищеною вібрацією. Прикладом є вібрація машини на гнучкій опорі під час розгону або вибігу, коли зростання вібрації пов'язане з проходом через критичні швидкості ротора. Крім того, збільшення вібрації може спостерігатися через неспіввісність сполучених обертових частин або дуги ротора під час нагрівання.

Під час аналізу вібраційного стану машини необхідно звертати увагу на те, як вібрація реагує на зміни режиму роботи та зовнішніх умов експлуатації. Хоча цей стандарт не розглядає оцінку вібрації в перехідних режимах роботи машини, як загальне керівництво можна прийняти, що вібрація є прийнятною, якщо під час перехідних режимів обмеженої тривалості вона не перевищує верхня межа зони C.

Критерій II — Зміна від базового рівня

Навіть якщо вібрація залишається в Зоні B, a значна зміна від початкового рівня вказує на розвиток проблем:

6.5 Граничні рівні вібрації в усталеному режимі роботи

6.5.1 Загальні положення

Як правило, для машин, призначених для тривалої експлуатації, встановлюються граничні рівні вібрації, перевищення яких при усталеному режимі роботи машини призводить до появи сигналів сповіщення типу УВАГА або ПОДОРОЖ.

УВАГА — повідомлення для привернення уваги до того факту, що значення контрольованого параметра вібрації або його зміна досягло рівня, після якого можуть знадобитися коригувальні заходи. Як правило, коли з’являється повідомлення ПОПЕРЕДЖЕННЯ, машина може працювати протягом деякого часу, досліджуючи причини зміни вібрації та визначаючи, які коригувальні заходи слід виконати.

ПОДОРОЖ — повідомлення, яке вказує на те, що параметр вібрації досяг рівня, за якого подальша експлуатація машини може призвести до її пошкодження. Коли досягнуто рівня TRIP, слід негайно вжити заходів для зменшення вібрації або зупинки машини.

Через різницю в динамічних навантаженнях та жорсткості опор машини, для різних точок вимірювання та напрямків можуть бути встановлені різні граничні рівні вібрації.

6.5.2 Налаштування рівня ПОПЕРЕДЖЕННЯ

Рівень ПОПЕРЕДЖЕННЯ може суттєво відрізнятися (як збільшуватися, так і зменшуватися) залежно від машини. Зазвичай цей рівень визначається відносно певного базовий рівень отримані для кожного конкретного екземпляра машини для заданої точки та заданого напрямку вимірювання на основі досвіду експлуатації.

Рекомендується встановити рівень ПОПЕРЕДЖЕННЯ таким чином, щоб він перевищував базовий рівень на 25% верхнього граничного значення зони B. Якщо базовий рівень низький, рівень ПОПЕРЕДЖЕННЯ може бути нижчим за Зону C.

Якщо базовий рівень не визначено (наприклад, для нової машини), рівень ПОПЕРЕДЖЕННЯ визначається або на основі досвіду експлуатації аналогічних машин, або відносно узгоджених допустимих значень контрольованого параметра вібрації. Через деякий час, на основі спостережень за вібрацією машини, встановлюється базовий рівень, і рівень ПОПЕРЕДЖЕННЯ відповідно коригується.

Зазвичай рівень ПОПЕРЕДЖЕННЯ встановлюється таким чином, щоб не перевищує верхню межу зони B більш ніж у 1,25 раза.

Якщо відбувається зміна базового рівня (наприклад, після ремонту машини), рівень ПОПЕРЕДЖЕННЯ також необхідно відповідно скоригувати.

6.5.3 Налаштування рівня спрацьовування TRIP

Рівень TRIP зазвичай пов'язаний зі збереженням механічної цілісності машини, яка, у свою чергу, визначається її конструктивними особливостями та здатністю витримувати аномальні динамічні сили. Тому рівень TRIP зазвичай... те саме для машин подібної конструкції і є не пов'язано з базовою лінією.

Через різноманітність конструкцій машин неможливо надати універсальні рекомендації щодо встановлення рівня ВІДКЛЮЧЕННЯ. Зазвичай рівень ВІДКЛЮЧЕННЯ встановлюється у зоні C або D, але не вище межі між цими зонами більш ніж на 25%.

6.6 Додаткові процедури та критерії

Є немає простого методу обчислення Вібрація опори підшипника від вібрації вала (або навпаки, вібрація вала від вібрації опори). Різниця між абсолютною та відносною вібрацією вала пов'язана з вібрацією опори підшипника, але, як правило, полягає в не дорівнює цьому.

Практичне значення: Якщо вібрація корпусу вказує на зону B (прийнятна), але вібрація вала вказує на зону C (обмежена), класифікуйте машину як зону C та сплануйте коригувальні дії. Завжди використовуйте оцінку найгіршого випадку, якщо доступні подвійні вимірювання.

6.7 Оцінювання на основі векторного представлення інформації

Зміна амплітуди окремої частотної складової вібрації, навіть якщо вона значна, є не обов'язково супроводжується суттєвою зміною сигналу широкосмугової вібрації. Наприклад, розвиток тріщини в роторі може спричинити появу значних гармонік частоти обертання, але їх амплітуди можуть залишатися малими порівняно з компонентом на робочій швидкості. Це не дозволяє надійно відстежувати наслідки розвитку тріщини лише за змінами широкосмугової вібрації.

Моніторинг змін амплітуди окремих компонентів вібрації для отримання даних для подальших діагностичних процедур вимагає використання спеціальне вимірювальне та аналітичне обладнання, зазвичай складніший та вимагає спеціальної кваліфікації для його застосування (див. ISO 18436-2).

Методи, встановлені цим стандартом, це обмежений вимірюванням широкосмугової вібрації без оцінки амплітуд та фаз окремих частотних складових. У більшості випадків цього достатньо для проведення приймально-здавальних випробувань машини та контролю стану на місці встановлення.

Однак використання в програмах довгострокового моніторингу стану та діагностики векторна інформація Аналіз частотних складових (особливо на швидкості руху та її другій гармоніці) дозволяє оцінити зміни в динамічній поведінці машини, які неможливо розрізнити при моніторингу лише широкосмугової вібрації. Аналіз взаємозв'язків між окремими частотними складовими та їх фазами знаходить все більше застосування в системах моніторингу стану та діагностики.

Зауважте: Цей стандарт не надає критеріїв оцінки стану вібрації на основі змін компонентів вектора. Більш детальна інформація з цього питання наведена в ISO 13373-1, ISO 13373-2, ISO 13373-3 (див. також ISO 20816-1).

8. Перехідний режим роботи

Під час розгону, руху на вибігу або роботи на швидкості вище номінальної очікується підвищена вібрація, особливо при проходженні критичних швидкостей.

9. Фонова вібрація

Якщо виміряна вібрація перевищує допустимі межі та є підозра на фонову вібрацію, вимірювання слід проводити на зупиненій машині. Коригування необхідне, якщо фонова вібрація перевищує:

• 25% виміряного значення під час роботи, АБО
• 25% межі B/C для цього класу машин

Додаток C (Інформативний) — Межі зон та безпечні відстані

Для машин з підшипники ковзання (рідинно-плівкові), фундаментальною умовою безпечної експлуатації є вимога, щоб переміщення вала на масляному клині не допускали контакту з вкладишем підшипника. Тому межі зон для відносних переміщень вала, наведені в додатку B, повинні бути узгоджені з цією вимогою.

Зокрема, для підшипників з малим зазором може знадобитися зменшити значення меж зони. Ступінь зменшення залежить від типу підшипника та кута між напрямком вимірювання та напрямком мінімального зазору.

Приклад: Велика парова турбіна (3000 об/хв, підшипник ковзання)

• Розрахункове відношення B/C (Додаток B): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 мкм
• Фактичний діаметральний зазор підшипника: 150 мкм
• Оскільки 164 > 150, використовуйте обмеження на основі зазорів:
• A/B = 0,4 × 150 = 60 мкм
• B/C = 0,6 × 150 = 90 мкм
• C/D = 0,7 × 150 = 105 мкм

Примітка до застосування: Ці скориговані значення застосовуються під час вимірювання вібрації вала в підшипнику або поблизу нього. В інших місцях розташування валів з більшими радіальними зазорами можуть застосовуватися стандартні формули з додатка B.

Додаток D (Інформативний) — Застосовність критерію постійної швидкості для низькошвидкісних машин

У цьому додатку наведено обґрунтування небажаності застосування критеріїв, заснованих на вимірюванні швидкості, для машин з низькочастотною вібрацією (нижче 120 об/хв). Для низькошвидкісних машин критерії, засновані на вимірювання переміщення використання відповідного вимірювального обладнання може бути більш доцільним. Однак такі критерії не розглядаються в цьому стандарті.

Історичні основи критерію швидкості

Пропозиція щодо використання вібрації швидкість Виміряні на необертових деталях машин як основа для опису стану вібрації були сформульовані на основі узагальнення численних результатів випробувань (див., наприклад, піонерську роботу Rathbone TC, 1939) з урахуванням певних фізичних міркувань.

У зв'язку з цим, протягом багатьох років вважалося, що машини є еквівалентними з точки зору стану та впливу на них вібрації, якщо результати вимірювання середньоквадратичної швидкості (RMS) у діапазоні частот від 10 до 1000 Гц збігаються. Перевагою такого підходу була можливість використання однакових критеріїв стану вібрації незалежно від частотного складу вібрації або частоти обертання машини.

І навпаки, використання переміщення або прискорення як основи для оцінки стану вібрації призведе до необхідності побудови частотно-залежних критеріїв, оскільки відношення переміщення до швидкості обернено пропорційне частоті вібрації, а відношення прискорення до швидкості прямо пропорційне їй.

Парадигма постійної швидкості

Використання вібрації швидкість оскільки основний параметр базується на ретельних випробуваннях та спостереженні, що машини є "еквівалентними" за станом, якщо вони демонструють однакову середньоквадратичну швидкість у діапазоні 10–1000 Гц, незалежно від частотного вмісту.

Перевага: Простота. Один набір обмежень швидкості застосовується в широкому діапазоні швидкостей без частотно-залежних коригувань.

Проблема на низьких частотах: Відношення переміщення до швидкості обернено пропорційне частоті:

На дуже низьких частотах (< 10 Гц), прийняття постійної швидкості (наприклад, 4,5 мм/с) може дозволити надмірно великі зміщення, що може створювати навантаження на з'єднані компоненти (трубопроводи, муфти) або вказувати на серйозні структурні проблеми.

Графічна ілюстрація (з Додатку D)

Розглянемо постійну швидкість 4,5 мм/с за різних швидкостей руху:

Спостереження: Зі зменшенням швидкості зміщення різко зростає. Зміщення 358 мкм при 120 об/хв може перевантажити муфти або спричинити руйнування масляної плівки в підшипниках ковзання, навіть якщо швидкість є "прийнятною"."

На рисунку D.1 показано просту математичну залежність між постійною швидкістю та змінним переміщенням при різних частотах обертання. Але водночас він показує, як використання критерію постійної швидкості може призвести до зростання переміщення опорної частини підшипника зі зменшенням частоти обертання. Хоча динамічні сили, що діють на підшипник, залишаються в допустимих межах, значні переміщення корпусу підшипника можуть негативно впливати на з'єднані елементи машин, такі як масляні трубопроводи.

Конфігурація Balanset-1A для низькошвидкісних машин

Для вимірювальних машин ≤600 об/хв:

• Встановити нижню межу діапазону частот на 2 Гц (не 10 Гц)
• Відображати обидва Швидкість (мм/с) і Зміщення (мкм) показники
• Порівняйте обидва параметри з пороговими значеннями вашого стандарту/процедури (введіть їх у калькулятор)
• Якщо вимірюється та проходить лише швидкість, але переміщення невідоме, оцінка полягає в неповний
• Переконайтеся, що перетворювач має лінійну характеристику аж до 2 Гц (перевірте сертифікат калібрування)

12. Перехідний режим роботи: розгін, вибіг та перевищення швидкості

Межі зон, зазначені в Додатках А та В, застосовуються до стаціонарний режим роботи при номінальній швидкості та навантаженні. Під час перехідних режимів (запуск, зупинка, зміна швидкості) очікується підвищена вібрація, особливо під час проходження через критичні швидкості (резонанси).

Таблиця 1 — Рекомендовані обмеження під час перехідних процесів

Примітка для швидкості <20%: За дуже низьких швидкостей критерії швидкості можуть не застосовуватися (див. Додаток D). Зміщення стає критичним.

Практична інтерпретація

• Машина може короткочасно перевищувати межі усталеного стану під час розгону/гальмування
• Допускається вібрація вала, що досягає 1,5-кратного значення межі C/D (до швидкості 90%), щоб забезпечити проходження критичних швидкостей.
• Якщо вібрація залишається високою після досягнення робочої швидкості, це свідчить про постійна несправність, а не тимчасовий резонанс

Аналіз вичерпної версії Balanset-1A

Balanset-1A включає функцію діаграми "RunDown" (експериментальна), яка записує амплітуду вібрації в залежності від обертів під час руху на вибігу:

• Визначає критичні швидкості: Різкі піки амплітуди вказують на резонанси
• Підтверджує швидке проходження: Вузькі піки підтверджують швидке проходження машини (добре)
• Виявляє несправності, що залежать від швидкості: Постійне зростання амплітуди зі швидкістю свідчить про проблеми з аеродинамікою або процесом

Ці дані є безцінними для розрізнення тимчасових піків (прийнятних згідно з Таблицею 1) від надмірної вібрації в сталому стані (неприйнятної).

13. Практичний робочий процес для дотримання стандарту ISO 20816-3

14. Тема для поглибленого вивчення: Теорія балансування коефіцієнтів впливу

Коли у машини діагностовано дисбаланс (висока вібрація 1×, стабільна фаза), Balanset-1A використовує Метод коефіцієнта впливу для розрахунку точних коригувальних ваг.

Математичний фонд

Вібраційна реакція ротора моделюється як лінійна система де додавання маси змінює вектор коливань:

Процедура балансування за три проходи (одна площина)

1. Початковий запуск (Запуск 0):
   • Вимірювання вібрації: A₀ = 6,2 мм/с, φ₀ = 45°
   • Вектор: V₀ = 6,2∠45°
2. Пробний заїзд з вагою (Заїзд 1):
   • Додати пробну масу: M_{судовий процес} = 20 г під кутом θ_{судовий процес} = 0°
   • Вимірювання вібрації: A₁ = 4,1 мм/с, φ₁ = 110°
   • Вектор: V₁ = 4,1∠110°
3. Обчисліть коефіцієнт впливу:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (віднімання вектора)
   • α = ΔV / (20 г ∠ 0°)
   • α показує нам, "наскільки змінюється вібрація на грам доданої маси"."
4. Розрахуйте корекцію:
   • M_{кореспондент} = −V₀ / α
   • Результат: М_{кореспондент} = 28,5 г під кутом θ_{кореспондент} = 215°
5. Застосуйте виправлення та перевірте:
   • Зняти пробну вагу
   • Додайте 28,5 г при 215° (виміряно від контрольної позначки на роторі)
   • Вимірювання кінцевої вібрації: A_{остаточний} = 1,1 мм/с (ціль: <1,4 мм/с для зони А)

Чому це працює

Дисбаланс створює відцентрову силу F = m × e × ω², де m – незбалансована маса, e – її ексцентриситет, а ω – кутова швидкість. Ця сила генерує вібрацію. Додаючи точно розраховану масу під певним кутом, ми створюємо рівні та протилежні відцентрова сила, що нівелює початковий дисбаланс. Програмне забезпечення Balanset-1A автоматично виконує складні векторні обчислення, керуючи техніком протягом усього процесу.

11. Довідник з фізики та формул

Основи обробки сигналів

Зв'язок між переміщенням, швидкістю та прискоренням

Для синусоїдальна вібрація на частоті f (Гц) співвідношення між переміщенням (d), швидкістю (v) та прискоренням (a) визначаються математичним аналізом:

Ключова інформація: Швидкість пропорційна частоті × зміщення. Прискорення пропорційне частоті² × зміщення. Ось чому:

• О низькі частоти (< 10 Гц), зміщення є критичним параметром
• О середні частоти (10–1000 Гц), швидкість добре корелює з енергією та не залежить від частоти
• О високі частоти (> 1000 Гц), прискорення стає домінуючим

RMS проти пікових значень

У "The Середньоквадратичне відхилення (RMS) значення представляє ефективну енергію сигналу. Для чистої синусоїди:

Чому саме РМС? RMS безпосередньо корелює з влада і втомний стрес накладається на компоненти машини. Вібраційний сигнал з V_СКО = 4,5 мм/с забезпечує однакову механічну енергію незалежно від складності форми хвилі.

Розрахунок середньоквадратичного значення широкосмугового зв'язку

Для складного сигналу, що містить кілька частотних складових (як у реальному обладнанні):

Де кожен V_RMS,i представляє середньоквадратичне значення амплітуди на певній частоті (1×, 2×, 3× тощо). Це "загальне" значення, яке відображається вібраційними аналізаторами та використовується для оцінки зони згідно з ISO 20816-3.

Архітектура обробки сигналів Balanset-1A

Практичний приклад: діагностичний покроковий огляд

Сценарій: Відцентровий насос потужністю 75 кВт, що працює зі швидкістю 1480 об/хв (24,67 Гц) на жорсткому бетонному фундаменті.

Крок 1: Класифікація

• Потужність: 75 кВт → Група 2 (15–300 кВт)
• Фундамент: Жорсткий (підтверджено випробуванням на удар)
• Визначте порогові значення A/B, B/C, C/D зі стандартної копії/специфікації та введіть їх у калькулятор

Крок 2: Вимірювання за допомогою Balanset-1A

• Встановіть акселерометри на корпуси підшипників насосів (зовнішніх та внутрішніх)
• Увійти в режим "Віброметр" (F5)
• Діапазон встановлених частот: 10–1000 Гц
• Запис загальної середньоквадратичної швидкості: 6,2 мм/с

Крок 3: Оцінка зони

Порівняйте виміряне значення (наприклад, 6,2 мм/с RMS) з введеними вами пороговими значеннями: вище C/D → ЗОНА D; між B/C та C/D → ЗОНА С, тощо.

Крок 4: Спектральна діагностика

Перемикання в режим швидкого перетворення Фур'є. Спектр показує:

• 1× компонент (24,67 Гц): 5,8 мм/с — Домінантний
• 2× компонента (49,34 Гц): 1,2 мм/с — Незначний
• Інші частоти: Незначний

Діагноз: Висока вібрація 1× зі стабільною фазою → Дисбаланс

Крок 5: Балансування за допомогою Balanset-1A

Увійдіть у режим "Балансування в одній площині":

• Початковий запуск: A₀ = 6,2 мм/с, φ₀ = 45°
• Пробна вага: Додайте 20 грамів під кутом 0° (довільний кут)
• Пробний запуск: A₁ = 4,1 мм/с, φ₁ = 110°
• Програмне забезпечення розраховує: Коригувальна маса = 28,5 грамів під кутом = 215°
• Застосовано виправлення: Зніміть пробну вагу, додайте 28,5 г при температурі 215°
• Перевірка виконується: A_{остаточний} = 1,1 мм/с

Крок 6: Перевірка відповідності

1,1 мм/с < 1,4 мм/с (границя A/B) → ЗОНА А — Відмінний стан!

Насос тепер відповідає стандарту ISO 20816-3 для необмеженої тривалої роботи. Створіть звіт, що документує показники до (6,2 мм/с, зона D) та після (1,1 мм/с, зона A) зі спектральними графіками.

Чому швидкість є основним критерієм

Швидкість вібрації добре корелює з інтенсивністю вібрації в широкому діапазоні частот, оскільки:

• Швидкість стосується енергія передається фундаменту та навколишньому середовищу
• Швидкість є відносною незалежно від частоти для типового промислового обладнання
• На дуже низьких частотах (<10 Гц) зміщення стає обмежувальним фактором
• На дуже високих частотах (>1000 Гц) прискорення стає важливим (особливо для діагностики підшипників)

Статичне прогинання та власна частота

Щоб оцінити, чи є фундамент жорстким чи гнучким:

Оцінка критичної швидкості

Перша критична швидкість простого ротора:

15. Типові помилки та підводні камені у застосуванні ISO 20816-3

16. Інтеграція з ширшою стратегією моніторингу стану

Межі вібрації згідно з ISO 20816-3 необхідно, але недостатньо для повного управління станом обладнання. Інтегруйте дані про вібрацію з:

• Аналіз олії: Знос частинок, зниження в'язкості, забруднення
• Термографія: Температура підшипників, гарячі точки обмотки двигуна, нагрівання, спричинене перекосом
• Ультразвукове дослідження: Раннє виявлення несправностей змащення підшипників, електричної дуги
• Аналіз сигнатури струму двигуна (MCSA): Дефекти роторного стрижня, ексцентриситет, коливання навантаження
• Параметри процесу: Швидкість потоку, тиск, споживання енергії — співвідносять піки вібрації з порушеннями процесу

Balanset-1A забезпечує вібраційний стовп цієї стратегії. Використовуйте функції архівування та відстеження тенденцій для створення історичної бази даних. Здійснюйте перехресні посилання на події вібрації із записами технічного обслуговування, датами відбору проб оливи та журналами експлуатації.

17. Нормативні та договірні міркування

Приймальні випробування (нові машини)

Це важливо: межі зони зазвичай є орієнтиром для оцінки стану, тоді як критерії прийнятності для нової машини визначаються договором/специфікацією та узгоджуються між постачальником і замовником.

Роль Balanset-1A: Під час заводських приймальних випробувань (FAT) або приймальних випробувань на місці (SAT) Balanset-1A перевіряє заявлені постачальником рівні вібрації. Створюйте документовані звіти, що підтверджують відповідність договірним обмеженням.

Страхування та відповідальність

У деяких юрисдикціях експлуатація машин у Зона D може анулювати страхове покриття у разі катастрофічної поломки. Документовані оцінки за стандартом ISO 20816-3 демонструють належну ретельність у догляді за обладнанням.

18. Майбутні розробки: Розширення серії ISO 20816

Серія стандартів ISO 20816 продовжує розвиватися. Майбутні частини та редакції включають:

• ISO 20816-6: Зубчасто-поступальні машини (замінюють ISO 10816-6)
• ISO 20816-7: Ротодинамічні насоси (замінюють ISO 10816-7)
• ISO 20816-8: Поршневі компресорні системи (нові)
• ISO 20816-21: Вітрові турбіни (замінюють ISO 10816-21)

Ці стандарти застосовуватимуть аналогічні принципи визначення меж зон, але з коригуваннями, специфічними для обладнання. Balanset-1A, з його гнучкою конфігурацією та широким діапазоном частот/амплітуд, залишатиметься сумісним після публікації цих стандартів.

19. Тематичні дослідження

Тематичне дослідження 1: Уникнення неправильного діагнозу завдяки подвійному вимірюванню

Машина: Парова турбіна потужністю 5 МВт, 3000 об/хв, підшипники ковзання

Ситуація: Вібрація корпусу підшипника = 3,0 мм/с (зона B, прийнятно). Однак оператори повідомляли про незвичайний шум.

Розслідування: Balanset-1A підключено до існуючих датчиків близькості. Вібрація вала = 180 мкм на дюйм. Розрахункова межа B/C (Додаток B) = 164 мкм. Вал в Зона С!

Першопричина: Нестабільність масляної плівки (масляний вихор). Вібрація корпусу була низькою через рух вала, що демпфувався масою опорної стійки. Покладаючись лише на вимірювання корпусу, можна було б пропустити цей небезпечний стан.

Дія: Відрегульований тиск подачі оливи в підшипник, зменшений зазор шляхом повторного встановлення прокладок. Вібрація вала зменшена до 90 мкм (зона А).

Тематичне дослідження 2: Балансування рятує критично важливий вентилятор

Машина: Вентилятор з індукційною вихлопною системою потужністю 200 кВт, 980 об/хв, гнучка муфта

Початкова умова: Вібрація = 7,8 мм/с (зона D). Розглядається питання аварійного зупинення виробництва та заміни підшипників ($50 000, 3-денний простій).

Діагноз Балансет-1А: Швидке перетворення Фур'є показує 1× = 7,5 мм/с, 2× = 0,8 мм/с. Фазова стабільність. Дисбаланс, не маючи пошкоджень.

Балансування поля: Двоплощинне балансування виконано на місці за 4 години. Кінцева вібрація = 1,6 мм/с (зона А).

Результат: Уникнуто зупинки, зекономлено $50,000. Основна причина: ерозія передніх кромок лопатей від абразивного пилу. Виправлено балансуванням; заплановано ремонт лопатей під час наступного планового простягання.

20. Висновок та найкращі практики

Перехід до ISO 20816-3:2022 являє собою етап розвитку аналізу вібрацій, що вимагає фізичного, двостороннього підходу до стану машин. Ключові висновки:

У "The Система «Балансет-1А» демонструє чітку відповідність вимогам ISO 20816-3. Його технічні характеристики — діапазон частот, точність, гнучкість датчиків та робочий процес програмного забезпечення — дозволяють командам з технічного обслуговування не лише діагностувати невідповідності, але й активно виправляти їх за допомогою точного балансування. Поєднуючи діагностичний спектральний аналіз із можливостями коригувального балансування, Balanset-1A дає змогу інженерам з надійності підтримувати промислові активи в зоні A/B, забезпечуючи довговічність, безпеку та безперебійне виробництво.

Довідкові стандарти та бібліографія

Нормативні посилання (Розділ 2 ISO 20816-3)

Пов'язані стандарти серії ISO 20816

Додаткові стандарти

Історичний контекст (замінені стандарти)

ISO 20816-3:2022 замінює такі стандарти:

• ISO 10816-3:2009 — Оцінювання вібрації машин шляхом вимірювань на необертових частинах — Частина 3: Промислові машини з номінальною потужністю понад 15 кВт та номінальною швидкістю від 120 об/хв до 15 000 об/хв
• ISO 7919-3:2009 — Механічна вібрація — Оцінювання вібрації машин шляхом вимірювань на обертових валах — Частина 3: Зчеплені промислові машини

Інтеграція вібрації корпусу (10816) та вібрації вала (7919) в єдиний стандарт усуває попередні неоднозначності та забезпечує цілісну систему оцінювання.

Додаток DA (Інформативний) — Відповідність міжнародних стандартів, на які посилаються, національним та міждержавним стандартам

Під час застосування цього стандарту рекомендується використовувати відповідні національні та міждержавні стандарти замість міжнародних стандартів, на які є посилання. У наступній таблиці показано зв'язок між стандартами ISO, на які є посилання в розділі 2, та їх національними еквівалентами.

Зауважте: У цій таблиці використовується таке умовне позначення ступеня відповідності:

• Міждержавний термінал — Ідентичні стандарти

Національні стандарти можуть мати різні дати публікації, але зберігають технічну еквівалентність зі стандартами ISO, на які посилаються. Завжди звертайтеся до останніх видань національних стандартів для отримання найактуальніших вимог.

Бібліографія

У стандарті ISO 20816-3 для ознайомлення наведено посилання на такі документи:

Історична довідка: Посилання [16] (Rathbone, 1939) є новаторською роботою, яка заклала основу для використання швидкості як основного критерію вібрації.