Tiêu chuẩn ISO 14694 là gì?

Câu trả lời nhanh

Tiêu chuẩn ISO 14694 (Quạt công nghiệp — Thông số kỹ thuật về chất lượng cân bằng và mức độ rung) là tiêu chuẩn mà các thợ may sử dụng Tiêu chuẩn ISO 1940 cấp G and Khu vực rung động theo tiêu chuẩn ISO 10816 Đặc biệt dành cho quạt công nghiệp. Nó định nghĩa Danh mục BV (BV-1 đến BV-5) để đánh giá chất lượng cân bằng cánh quạt và Các loại FV (FV-1 đến FV-5) cho độ rung vận hành tối đa. Giá trị mặc định tiêu chuẩn là BV-3 (G 6.3) để cân bằng và FV-3 (≤ 4,5 mm/s RMS) để chấp nhận rung động.

Quạt là loại máy quay phổ biến nhất trong công nghiệp, nhưng chúng lại có những đặc điểm riêng biệt — cánh quạt đường kính lớn, lực khí động học đáng kể, thường có cấu trúc rôto dạng đòn bẩy và môi trường hoạt động rất đa dạng — điều này justifies một tiêu chuẩn riêng. Tiêu chuẩn ISO 14694 loại bỏ sự mơ hồ trong việc diễn giải các tiêu chuẩn chung cho quạt bằng cách cung cấp các loại BV và FV cụ thể cho từng ứng dụng, rõ ràng, không mơ hồ và có thể sử dụng trực tiếp trong các thông số kỹ thuật mua hàng và thử nghiệm nghiệm thu.

Tiêu chuẩn này bao gồm tất cả các loại quạt: quạt ly tâm (hướng tâm), quạt hướng trục, quạt hỗn hợp và quạt dòng chảy ngang với mọi kích cỡ, dùng cho mục đích cố định trên mặt đất. Tiêu chuẩn này không bao gồm máy bay, phương tiện đệm khí và các ứng dụng chuyên biệt tương tự.

Cấu trúc hai phần

Tiêu chuẩn ISO 14694 được chia thành hai phần bổ sung cho nhau, phản ánh hai hệ thống phân loại của nó:

  • Phần 1 — BV (Chất lượng cân bằng): Xác định mức mất cân bằng dư cho phép đối với cánh quạt riêng lẻ, Trước khi lắp ráp. Đã được kiểm chứng trên một máy cân bằng.
  • Phần 2 — Giới hạn rung động (FV): Xác định độ rung vận hành tối đa cho quạt đã lắp ráp hoàn chỉnh. Được xác minh bằng phép đo trên vỏ ổ trục trong quá trình hoạt động theo Tiêu chuẩn ISO 10816 phương pháp luận.

Yêu cầu chất lượng cân bằng (Danh mục BV)

Các loại BV quy định mức dư tối đa cho phép. mất cân bằng Đối với cánh quạt như một bộ phận độc lập. Mỗi loại BV tương ứng trực tiếp với một Tiêu chuẩn ISO 1940-1 cấp G. Việc lập bản đồ này là đóng góp quan trọng của tiêu chuẩn ISO 14694: nó loại bỏ việc phỏng đoán khi lựa chọn cấp độ G chính xác bằng cách cung cấp hướng dẫn cụ thể cho từng loại quạt.

Độ mất cân bằng dư cho phép (ISO 14694 / ISO 1940)
Bạnmỗi = (9 549 × G × m) / n
Bạnmỗi đơn vị g·mm | G = giá trị cấp BV tính bằng mm/s | m = khối lượng cánh quạt tính bằng kg | n = tốc độ hoạt động tối đa tính bằng vòng/phút

Lựa chọn đúng danh mục BV

  • BV-1 (G 1.0): Siêu chính xác — quạt turbo với cánh quạt nhỏ, tốc độ rất cao. Yêu cầu máy cân bằng tốc độ cao chuyên dụng với độ phân giải dưới miligram. Hiếm khi được sử dụng ngoài các máy thổi turbo và thiết bị bán dẫn.
  • BV-2 (G 2.5): Quạt dùng cho các dịch vụ quan trọng (quạt nhận dạng/cháy nhà máy điện), hệ thống HVAC nhạy cảm với tiếng ồn (bệnh viện, phòng thu âm, phòng sạch) và quạt ly tâm tốc độ cao trên 3000 vòng/phút. Thường được ghép nối với tiêu chuẩn chấp nhận FV-1 hoặc FV-2.
  • BV-3 (G 6.3): Tiêu chuẩn cho đại đa số Bao gồm quạt công nghiệp — ly tâm và hướng trục, quạt cấp/hồi HVAC, thông gió quy trình. Đây là mặc định nếu không có loại BV nào được chỉ định trong hợp đồng.
  • BV-4 (G 16): Quạt công suất lớn xử lý không khí chứa nhiều bụi mịn hoặc chất ăn mòn: máy hút bụi, thiết bị xử lý vật liệu, hệ thống thông gió hầm mỏ. Dung sai lỏng hơn cho phép những quạt này cần được cân bằng lại thường xuyên do sự tích tụ và mài mòn.
  • BV-5 (G 40): Các loại cánh quạt không quan trọng, tốc độ rất chậm: quạt tháp giải nhiệt, hệ thống thông gió nông nghiệp, hệ thống tạm thời.
Sử dụng tốc độ dịch vụ, không phải tốc độ máy cân bằng.

Sai số cho phép phải được tính toán tại tốc độ hoạt động tối đa. Nhiều cánh quạt được cân bằng trên máy tốc độ thấp ở mức 300–600 vòng/phút, nhưng phép tính dung sai phải sử dụng tốc độ hoạt động thực tế (ví dụ: 1480 vòng/phút). Việc sử dụng tốc độ của máy cân bằng sẽ tạo ra dung sai quá lỏng lẻo, gây nguy hiểm.

Cân bằng trên một mặt phẳng so với cân bằng trên hai mặt phẳng

Tiêu chuẩn ISO 14694 tuân theo hướng dẫn của ISO 21940-12: cánh quạt hẹp (chiều rộng/đường kính L/D < 0,5, điển hình cho hầu hết các quạt ly tâm) cần một mặt phẳng cân bằng — đầy đủ Umỗi Áp dụng cho một mặt phẳng. Cánh quạt rộng hoặc rôto quạt hướng trục dài (L/D ≥ 0,5) cần cân bằng động hai mặt phẳng — Umỗi được chia đều giữa các mặt phẳng (đều nhau đối với rôto đối xứng, theo tỷ lệ đối với rôto không đối xứng).

Giới hạn rung động khi vận hành (Các loại FV)

Các danh mục FV xác định băng thông tối đa cho phép. vận tốc rung RMS (mm/s) được đo trên vỏ ổ trục của toàn bộ quạt ở tốc độ và tải thiết kế, trong dải tần 10–1000 Hz. Tiêu chuẩn ISO 10816-1 phương pháp luận.

Nền móng cứng so với nền móng mềm

Giống như tiêu chuẩn ISO 10816, tiêu chuẩn ISO 14694 cũng thừa nhận rằng kết cấu đỡ có ảnh hưởng rất lớn đến độ rung được đo:

  • Cứng nhắc: Quạt đặt trên nền bê tông cốt thép đồ sộ hoặc kết cấu thép nặng. Đầu tiên tần số tự nhiên của hệ thống đế quạt trên 1× RPM. Chỉ số rung động thấp hơn.
  • Linh hoạt: Quạt được đặt trên các bộ phận giảm chấn lò xo, miếng đệm cao su hoặc bệ thép nhẹ. Tần số tự nhiên đầu tiên dưới 1× RPM. Chỉ số rung động cao hơn — nhưng lực truyền đến tòa nhà thấp hơn.

Một số thông số kỹ thuật cho phép nâng cấp lên một bậc FV đối với quạt được lắp đặt linh hoạt (ví dụ: FV-3 cố định → FV-4 linh hoạt cho cùng một ứng dụng).

Tuân thủ BV ≠ Tuân thủ FV

Một cánh quạt cân bằng hoàn hảo (đáp ứng tiêu chuẩn BV-3) không Đảm bảo quạt đã lắp ráp đáp ứng tiêu chuẩn FV-3. Độ rung khi vận hành phụ thuộc vào nhiều yếu tố ngoài sự cân bằng của cánh quạt: trục sự không thẳng hàng, tình trạng ổ trục, sự thành lập sự cộng hưởng, Các yếu tố ảnh hưởng bao gồm: lực khí động học (biến dạng cửa hút gió, vị trí bộ giảm chấn), lực căng đai và điều kiện khớp nối. BV là cần thiết nhưng chưa đủ cho FV.

Nguồn gốc khí động học của rung động quạt

Không giống như hầu hết các máy móc quay khác, quạt tương tác động với luồng không khí, tạo ra các nguồn rung động đặc thù của quạt:

  • Tần số truyền qua cánh quạt (BPF): Mỗi quạt đều tạo ra độ rung ở mức BPF = số cánh quạt × tốc độ quay ÷ 60. Biên độ BPF quá lớn cho thấy có vấn đề về khe hở, biến dạng cửa hút gió hoặc tương tác giữa cánh dẫn hướng và cánh quạt.
  • Biến dạng đầu vào: Các đoạn cong, van điều tiết hoặc vật cản gần cửa hút gió tạo ra dòng chảy không đồng đều → tải trọng cánh quạt định kỳ → sóng hài tốc độ trục.
  • Dừng lại và tăng tốc: Việc vận hành xa điểm thiết kế sẽ gây ra sự mất ổn định khí động học — hiện tượng chết máy cánh quạt hoặc tăng áp đột ngột của hệ thống, tạo ra rung động và tiếng ồn trên dải tần rộng.
  • Tích tụ vật liệu: Trong các thiết bị thu gom bụi và nhà máy xi măng, sự tích tụ không đều trên cánh quạt tạo ra sự mất cân bằng dần dần. Một chiếc quạt đáp ứng tiêu chuẩn BV-3 khi vận hành có thể vượt quá giới hạn FV trong vòng vài tuần.

Kiểm thử chấp nhận — Xác minh hai giai đoạn

Giai đoạn 1: Kiểm tra cân bằng cánh quạt (BV)

Cánh quạt được cân bằng trên một máy cân bằng đã được hiệu chuẩn. trước khi lắp ráp. Quy trình:

  1. Lắp cánh quạt lên trục cân bằng của máy hoặc vào ổ trục riêng của nó.
  2. Thực hiện cân bằng một mặt phẳng hoặc hai mặt phẳng (tùy thuộc vào tỷ lệ L/D).
  3. Giảm sự mất cân bằng còn lại xuống dưới mức U.mỗi cho danh mục BV được chỉ định
  4. Tài liệu: độ mất cân bằng ban đầu, khối lượng hiệu chỉnh được đặt vào, độ mất cân bằng dư cuối cùng
  5. Tiêu chí đạt: dư cuối cùng ≤ Umỗi đối với BV được chỉ định

Giai đoạn 2: Thử nghiệm rung động trong quá trình vận hành (FV)

Sau khi lắp ráp và cài đặt, quạt được kiểm tra trong điều kiện hoạt động:

  1. Lắp đặt các cảm biến rung trên vỏ ổ trục — theo ba hướng vuông góc (V, H, A) tại mỗi ổ trục.
  2. Cho quạt chạy ở tốc độ thiết kế và điểm vận hành; chờ ổn định nhiệt (15–30 phút).
  3. Ghi lại vận tốc RMS băng thông rộng (mm/s) trong phạm vi 10–1000 Hz.
  4. Tiêu chí đạt: Giá trị đọc cao nhất từ bất kỳ hướng nào ≤ giới hạn hạng mục FV
Luôn luôn ghi lại toàn bộ dải tần số.

Mặc dù việc chấp nhận dựa trên chỉ số RMS tổng thể, nhưng hãy luôn ghi lại... Phổ FFT trong quá trình vận hành thử. Nếu sau này quạt gặp sự cố, việc so sánh với phổ cơ bản là vô cùng hữu ích cho việc chẩn đoán. Balanset-1A Tự động ghi lại cả giá trị RMS tổng thể và toàn bộ phổ tần số.

Cân bằng từ trường của cánh quạt

Nhiều quạt công nghiệp cần được cân bằng tại chỗ — hoặc vì cánh quạt quá lớn để tháo rời, hoặc vì sự cân bằng bị mất trong quá trình vận hành do tích tụ vật liệu, ăn mòn hoặc hư hỏng cánh quạt. Tiêu chuẩn ISO 14694 ngầm hỗ trợ việc cân bằng tại chỗ như là cách thiết thực để duy trì sự tuân thủ BV và FV trong suốt vòng đời hoạt động của quạt.

Khi nào cần cân bằng trường

  • Độ rung của quạt vượt quá giới hạn FV và phổ FFT cho thấy thành phần 1× (mất cân bằng) chiếm ưu thế.
  • Sự tích tụ vật liệu đã làm thay đổi sự cân bằng của cánh quạt kể từ khi đưa vào vận hành.
  • Thực hiện sửa chữa lưỡi dao, thay thế lưỡi dao hoặc thay thế tấm chắn chống mài mòn.
  • Không thể tháo rời cánh quạt mà không cần tháo dỡ các bộ phận chính (đối với quạt ly tâm trong vỏ xoắn ốc).
  • Lịch trình sản xuất không thể đáp ứng việc ngừng hoạt động dài ngày để cân bằng xưởng.

Quy trình với Balanset-1A

  1. Cài đặt: Lắp cảm biến rung trên vỏ ổ trục (hướng xuyên tâm), hướng máy đo tốc độ laser vào trục. Chọn chế độ một mặt phẳng (F2) hoặc hai mặt phẳng (F3).
  2. Lần chạy đầu tiên: Ghi lại độ rung cơ bản — biên độ và pha ở tốc độ trục gấp 1 lần. Ví dụ: 8,2 mm/s ở góc 135°.
  3. Trọng lượng thử nghiệm: Gắn một vật có khối lượng đã biết (ví dụ: 20 g) lên cánh quạt hoặc trục quay dễ tiếp cận. Chạy lại, ghi lại vectơ mới. Ví dụ: 5,5 mm/s ở góc 210°.
  4. Sửa lỗi: Phần mềm tính toán khối lượng và góc cần thiết. Ví dụ: "Thêm 35 g ở góc 285°." Có thể chia nhỏ trọng lượng để lắp lưỡi dao.
  5. Xác minh: Lần chạy cuối cùng xác nhận độ rung dư dưới giới hạn FV. Kết quả điển hình: 1,0–2,0 mm/s sau một chu kỳ hiệu chỉnh.
So sánh giữa máy bay một mặt phẳng và máy bay hai mặt phẳng trong thực tế.

Hầu hết các cánh quạt ly tâm đều đủ hẹp để một mặt phẳng Cân bằng (chế độ Balanset F2). Cánh quạt rộng, quạt nhiều tầng và quạt hướng trục dài cần hai mặt phẳng (Balanset F3 với hai cảm biến). Kiểm tra nhanh: đo cả hai ổ trục — nếu có sự khác biệt đáng kể về biên độ hoặc pha, hãy sử dụng phương pháp đo hai mặt phẳng.

Các trường hợp điển hình — Tiêu chuẩn ISO 14694 trong thực tiễn

Trường hợp 1: Quạt cấp khí HVAC — Kiểm tra nghiệm thu

Cái quạt: Máy thổi khí ly tâm HVAC, công suất 22 kW, tốc độ 1460 vòng/phút, khối lượng cánh quạt 38 kg, dẫn động trực tiếp trên đế bê tông chắc chắn.

Thông số kỹ thuật: BV-3 (G 6,3), FV-3 (≤ 4,5 mm/s).

Khả năng dung nạp BV: Bạnmỗi = 9 549 × 6,3 × 38 / 1 460 = 1 566 g·mm Tổng cộng → 783 g·mm trên mỗi mặt phẳng.

Kiểm tra số dư: Giấy chứng nhận của nhà máy: Lượng dư 420 g·mm — nằm trong giới hạn cho phép 1 566 g·mm. ✅

Thử nghiệm FV: Giá trị đo cao nhất: 3,8 mm/s (theo phương ngang, ổ trục đầu truyền động). Nằm trong giới hạn FV-3 là 4,5 mm/s. ✅

Phổ cơ bản: Chế độ làm sạch 1× ở tần số 24,3 Hz, bộ lọc thông thấp BPF ở tần số 170 Hz (7 cánh quạt). Quạt hoạt động tốt.

Trường hợp 2: Quạt hút bụi — Mất cân bằng dần do bụi tích tụ

Cái quạt: Máy hút bụi cánh quạt hướng tâm, công suất 30 kW, tốc độ 1750 vòng/phút, trọng lượng cánh quạt 40 kg, đế cứng.

Vấn đề: Độ rung tăng từ 3,5 mm/s khi vận hành thử nghiệm lên 9,8 mm/s sau 6 tháng. Giới hạn cứng FV-3 = 4,5 mm/s → VƯỢT QUÁ.

Chẩn đoán: Phân tích FFT của Balanset-1A: đỉnh 1× chiếm ưu thế ở 29,2 Hz = tốc độ trục. 2× hoặc các sóng hài khác xuất hiện rất ít. Nguyên nhân gốc rễ: bụi bám không đều trên cánh quạt.

Hoạt động: Lưỡi dao đã được làm sạch, cân bằng tại hiện trường. Balanset-1A. Khối lượng ban đầu 15 g, khối lượng hiệu chỉnh tính toán 28 g ở 195°. Cân lại: 1,3 mm/giây. ✅

Sự giới thiệu: Lên lịch vệ sinh và cân chỉnh lại quạt cho hệ thống vận chuyển vật liệu định kỳ hàng quý.

Trường hợp 3: Quạt hút gió trên mái nhà — Vấn đề cộng hưởng giữa các cánh quạt

Cái quạt: Quạt hút gió mái nhà ly tâm, công suất 15 kW, tốc độ 2.940 vòng/phút, trọng lượng cánh quạt 8 kg, bộ giảm chấn lò xo (linh hoạt).

Vấn đề: Độ rung tổng thể là 12,5 mm/s. Cân bằng trường giảm 1 lần từ 7,0 xuống 1,5 mm/s, nhưng độ rung tổng thể chỉ giảm xuống còn 10,8 mm/s.

Chẩn đoán: FFT cho thấy đỉnh mạnh gấp 7 lần ở tần số 343 Hz = 8,5 mm/s (BPF, 7 cánh × 49 Hz). Vỏ quạt tần số tự nhiên ở tần số ~340 Hz — tần số cộng hưởng.

Nguyên nhân gốc rễ: Khớp nối khuỷu 90° ngay trước cửa hút → vận tốc khí vào không đồng đều → kích thích BPF → khuếch đại cộng hưởng vỏ thiết bị.

Giải pháp: Đã lắp đặt cánh dẫn hướng cửa hút + khuỷu nối được di dời lên phía thượng nguồn. Lưu lượng dòng chảy giảm xuống còn 2,1 mm/s. Tổng quan: 3,2 mm/giây. ✅

Trường hợp này minh họa lý do tại sao việc tuân thủ BV thôi chưa đủ để đảm bảo tuân thủ FV — các yếu tố khí động học tạo ra rung động độc lập với chất lượng cân bằng.

Mối liên hệ với các tiêu chuẩn khác

Tiêu chuẩn ISO 14694 không tồn tại một cách độc lập — nó tham chiếu và dựa trên một số tiêu chuẩn quốc tế khác:

  • ISO 1940-1 / ISO 21940-11: Hệ thống phân loại G mà BV sử dụng để tham khảo. Tiêu chuẩn ISO 14694 lựa chọn cấp độ G phù hợp cho từng loại quạt.
  • ISO 10816-1 / ISO 20816-1: Phương pháp đo rung động tổng quát. Các loại FV được xây dựng dựa trên và tương thích với các vùng ISO 10816.
  • ISO 10816-3: Máy móc công nghiệp 15–300 kW. Quạt trong phạm vi này có thể sử dụng một trong hai tiêu chuẩn, nhưng ISO 14694 cung cấp hướng dẫn cụ thể hơn về quạt.
  • ISO 5801: Kiểm tra hiệu suất quạt. Các bài kiểm tra FV tham chiếu các điều kiện hoạt động từ tiêu chuẩn này.
  • ISO 13347: Âm thanh của quạt (tiếng ồn). Có liên quan nhưng riêng biệt — việc giảm rung động thường làm giảm sự truyền tiếng ồn.
  • AMCA 204: Tiêu chuẩn rung động quạt Bắc Mỹ. Phạm vi tương tự; quạt đáp ứng tiêu chuẩn này thường cũng đáp ứng tiêu chuẩn kia.
Thiết bị Vibromera đáp ứng tiêu chuẩn ISO 14694.

The Balanset-1A Máy cân bằng di động cung cấp: đo độ rung hai kênh (cả hai ổ trục cùng lúc), máy tính dung sai ISO 1940 / ISO 14694 tích hợp, cân bằng một mặt phẳng và hai mặt phẳng. cân bằng các chế độ, phân bổ trọng lượng hiệu chỉnh cho các trọng lượng gắn trên cánh quạt, Phân tích phổ FFT để chẩn đoán lỗi và chế độ đo độ rung để đo lường chấp nhận FV. Balanset-4 Mở rộng điều này lên bốn kênh cho các cụm quạt đa ổ trục phức tạp.

Tiêu chuẩn chính thức: Tiêu chuẩn ISO 14694 trên ISO Store →

← Trở lại Mục lục Thuật ngữ