ISO 20816-1 — Rung động máy móc Tiêu chuẩn đánh giá

Tiêu chuẩn ISO 20816-1 là gì?

ISO 20816-1:2016 (Tên đầy đủ: "Dao động cơ học — Đo lường và đánh giá dao động máy móc — Phần 1: Hướng dẫn chung") là tiêu chuẩn quốc tế hiện hành cung cấp khuôn khổ cho việc đo lường và đánh giá dao động máy móc. Tiêu chuẩn này được ban hành năm 2016 và thay thế hai tiêu chuẩn nền tảng cũ hơn đã được sử dụng từ những năm 1990.

Thay đổi quan trọng nhất là thống nhất Hợp nhất hai triết lý đo lường riêng biệt trước đây thành một tài liệu duy nhất, mạch lạc:

• Tiêu chuẩn ISO 10816-1 — độ rung được đo trên các bộ phận không quay (vỏ ổ trục, vỏ máy) sử dụng cảm biến địa chấn (gia tốc kế).
• Tiêu chuẩn ISO 7919-1 — độ rung được đo trên trục quay Sử dụng đầu dò tiệm cận không tiếp xúc.

Tiêu chuẩn ISO 20816-1 kết hợp cả hai phương pháp vào một khuôn khổ duy nhất, thừa nhận rằng việc đánh giá máy móc toàn diện thường yêu cầu cả hai loại phép đo. Một máy có thể có độ rung vỏ máy ở mức chấp nhận được nhưng chuyển động trục lại nguy hiểm (cho thấy vấn đề về động lực học rôto), hoặc ngược lại (cho thấy vấn đề về kết cấu/nền móng). Chỉ bằng cách đánh giá cả hai khía cạnh, bạn mới có thể có được bức tranh toàn diện.

Tiêu chuẩn này bao gồm những gì?

1. Phạm vi và các loại phép đo — xác định cả phương pháp đo độ rung vỏ máy và trục
2. Yêu cầu về thiết bị đo lường — Các loại cảm biến, dải tần số, hiệu chuẩn, tiêu chuẩn lắp đặt
3. Tiêu chí đánh giá — Phương pháp hai tiêu chí (giới hạn tuyệt đối + thay đổi so với mức cơ sở)
4. Khu vực đánh giá — Hệ thống phân loại bốn vùng (A, B, C, D)
5. Đánh giá và chấp nhận kết hợp — Cách sử dụng cả hai loại phép đo cùng nhau, kiểm thử nghiệm thu so với giám sát vận hành

Bộ tiêu chuẩn ISO 20816 đầy đủ

Tiêu chuẩn ISO 20816 là một tiêu chuẩn gồm nhiều phần. Phần 1 cung cấp khung tổng quát; các phần khác đưa ra các giới hạn số cụ thể cho các loại máy móc khác nhau.

Các loại đo lường

Tiêu chuẩn ISO 20816-1 chính thức thống nhất hai phương pháp đo lường khác nhau về bản chất. Hiểu rõ sự khác biệt này là rất quan trọng để áp dụng đúng cách.

Rung động vỏ máy (các bộ phận không quay)

• Cái gì: Sự rung động của kết cấu máy cố định — vỏ ổ trục, bệ đỡ, khung, vỏ máy.
• Cảm biến: Các đầu dò địa chấn — gia tốc kế áp điện (phổ biến nhất) hoặc đầu dò vận tốc — được gắn trên vỏ ổ trục theo từng Tiêu chuẩn ISO 5348.
• Tham số: Vận tốc RMS băng thông rộng TRONG mm/giây (hoặc in/s ở một số vùng).
• Dải tần số: Tần số tiêu chuẩn 10–1000 Hz; 2–1000 Hz dành cho máy tốc độ thấp ((Dưới 120 vòng/phút).
• Điều nó cho bạn biết: Năng lượng rung động được truyền vào kết cấu máy. Nó phản ánh các lực tác động lên ổ trục và phản ứng của kết cấu. Điều này có mối tương quan trực tiếp với sự mỏi của ổ trục và nguy cơ hư hỏng kết cấu.
• Thiết bị: The Balanset-1A Nó đo vận tốc RMS băng thông rộng ở chế độ Vibrometer (F5), do đó trực tiếp phù hợp để đánh giá vỏ máy theo tiêu chuẩn ISO 20816.

Rung động trục (các bộ phận quay)

• Cái gì: Độ dịch chuyển động của trục so với vỏ ổ trục — mức độ di chuyển thực tế của trục trong khe hở ổ trục.
• Cảm biến: Các đầu dò tiệm cận dòng điện xoáy không tiếp xúc, thường được lắp đặt theo cặp vuông góc (XY) tại mỗi ổ trục theo tiêu chuẩn API 670.
• Tham số: Độ dịch chuyển đỉnh-đỉnh TRONG μm (micromet) hoặc mil (1 mil = 25,4 μm).
• Dải tần số: Chủ yếu là các thành phần đồng bộ trục (1×) và bán đồng bộ.
• Điều nó cho bạn biết: Hành vi động lực học thực tế của rôto — hình dạng quỹ đạo, hướng xoáy, tiếp xúc ma sát. Điều này rất quan trọng để phát hiện độ cong trục, xoáy dầu, tiếp xúc gioăng và sai lệch có thể không truyền tải hiệu quả đến vỏ máy.
• Thiết bị: Các đầu dò tiệm cận được lắp đặt cố định (thường không phải là thiết bị di động). Chủ yếu được sử dụng trên các máy móc tuabin lớn với ổ trục kiểu màng chất lỏng (ổ trục trượt).

Yêu cầu về thiết bị đo lường

Tiêu chuẩn này quy định rằng toàn bộ chuỗi đo lường — bộ chuyển đổi, cáp, bộ xử lý tín hiệu và bộ phân tích — phải được hiệu chuẩn và có khả năng đo chính xác trong dải tần số yêu cầu. Tài liệu tham khảo chính:

• Lắp đặt gia tốc kế: Theo Tiêu chuẩn ISO 5348 — Nên dùng kiểu gắn vít, loại nam châm cũng được chấp nhận cho việc giám sát thường xuyên, keo dán dùng cho lắp đặt cố định.
• Lắp đặt đầu dò tiệm cận: Theo API 670 — khoảng cách giữa đầu dò, độ hoàn thiện bề mặt mục tiêu, hướng cặp vuông góc và các yêu cầu về định tuyến cáp.
• Sự định cỡ: Việc hiệu chuẩn định kỳ toàn bộ chuỗi so với các tiêu chuẩn có thể truy vết. Balanset-1A được hiệu chuẩn sẵn tại nhà máy và có thể được kiểm tra lại bằng các nguồn rung động đã biết.

Khu vực đánh giá A, B, C, D

Hệ thống bốn vùng là đặc điểm được công nhận rộng rãi nhất của các tiêu chuẩn rung động ISO. Nó cung cấp một khung phân loại chung, được mã hóa màu sắc để phân loại cường độ rung động và xác định hành động thích hợp.

Giá trị ranh giới vùng — Rung động vỏ máy (ISO 20816-3)

Đây là các giới hạn số cụ thể cho Vận tốc RMS băng thông rộng trên vỏ ổ trục, Áp dụng cho các máy công nghiệp có công suất trên 15 kW và tốc độ từ 120 đến 15.000 vòng/phút. Các giá trị này ban đầu được thiết lập trong tiêu chuẩn ISO 10816-3 và được giữ nguyên với một số cập nhật nhỏ trong tiêu chuẩn ISO 20816-3:2022.

Giá trị ranh giới vùng — Độ dịch chuyển trục (ISO 20816-2)

Đối với máy tuabin có đầu dò tiệm cận, giới hạn dịch chuyển trục phụ thuộc vào tốc độ. Tiêu chuẩn sử dụng công thức dựa trên căn bậc hai của tỷ số tốc độ.

Hai tiêu chí đánh giá

Tiêu chuẩn ISO 20816-1 quy định rằng việc đánh giá rung động phải xem xét cả hai Sử dụng đồng thời nhiều tiêu chí. Chỉ sử dụng một tiêu chí sẽ cho ra bức tranh không đầy đủ.

Tiêu chí 1 — Độ lớn tuyệt đối

So sánh giá trị độ rung đo được với các ranh giới vùng cố định từ phần áp dụng của tiêu chuẩn ISO 20816. Điều này cho biết tình trạng của máy so với nhóm máy tương tự nói chung.

• Dùng cho: Kiểm tra nghiệm thu máy móc mới/đã sửa chữa, đánh giá cơ bản, thiết lập cảnh báo ngưỡng dừng, so sánh các máy móc trong cùng đội máy.
• Hạn chế: Một máy móc luôn hoạt động ở tốc độ 4,0 mm/s (Vùng B cho Nhóm 1) có thể hoàn toàn bình thường — đó là mức hoạt động bình thường của nó. Chỉ riêng tiêu chí 1 không cho biết liệu có điều gì đã thay đổi hay không.

Tiêu chí 2 — Thay đổi so với mức cơ sở

So sánh độ rung hiện tại với giá trị tham chiếu (giá trị cơ sở) đã được thiết lập. Giá trị cơ sở thường được đo sau khi vận hành thử, sau khi bảo trì hoặc là giá trị trung bình thống kê trong một khoảng thời gian hoạt động ổn định.

• Dùng cho: Bảo trì dự đoán dựa trên xu hướng, phát hiện lỗi sớm, phát hiện sự xuống cấp bất kể mức độ tuyệt đối.
• Điểm mấu chốt: Đáng kể thay đổi trong dao động — ngay cả khi giá trị tuyệt đối vẫn nằm trong Vùng A hoặc B — thường là chỉ báo sớm nhất và đáng tin cậy nhất của một lỗi đang phát triển.

Nhóm máy (ISO 20816-3)

Tiêu chuẩn ISO 20816-3 (và phiên bản tiền nhiệm ISO 10816-3) phân loại máy móc thành bốn nhóm dựa trên công suất định mức and loại nền móng. Ranh giới các vùng khác nhau đối với mỗi nhóm vì các máy móc lớn hơn trên nền móng mềm (đàn hồi) đương nhiên có độ rung cao hơn so với các máy móc nhỏ hơn trên nền móng cứng.

Điểm đặt cảnh báo và ngắt mạch

Việc áp dụng thực tiễn tiêu chuẩn ISO 20816 trong hệ thống giám sát đòi hỏi phải thiết lập... Báo động (báo động) và Sự nguy hiểm (ngưỡng ngắt máy) cài đặt. Tiêu chuẩn này cung cấp hướng dẫn cho cả cài đặt tuyệt đối và tương đối.

Điểm đặt tuyệt đối (từ Tiêu chí 1)

• Báo động = Giá trị ranh giới vùng B/C. Khi độ rung vượt quá giá trị này, cần tăng cường giám sát, điều tra nguyên nhân gốc rễ và lập kế hoạch khắc phục.
• Chuyến đi = Giá trị ranh giới vùng C/D. Khi độ rung vượt quá giá trị này, hệ thống sẽ tự động tắt (nếu có) hoặc thực hiện thao tác thủ công ngay lập tức để ngăn ngừa hư hỏng.

Điểm đặt tương đối (từ Tiêu chí 2)

• Cảnh báo tương đối = Giá trị cơ sở × hệ số nhân (thường là 2,0–2,5×). Sự gia tăng gấp đôi hoặc hơn về độ rung so với giá trị cơ sở cho thấy có lỗi đang phát triển.
• The điểm đặt cảnh báo hiệu quả nên là bất kỳ cái nào thấp hơn Giữa mức cảnh báo tuyệt đối và mức cảnh báo tương đối. Điều này đảm bảo tiêu chí đầu tiên bị vi phạm sẽ kích hoạt báo động.

Kiểm thử chấp nhận so với giám sát vận hành

Tiêu chuẩn ISO 20816-1 phân biệt rõ ràng giữa hai bối cảnh đánh giá:

Kiểm tra chấp nhận

Được sử dụng khi vận hành máy móc mới hoặc nghiệm thu máy móc sau khi đại tu. Yêu cầu thường là độ rung phải nằm trong Khu vực A hoặc Khu vực B. Đây là tiêu chí đạt/không đạt nghiêm ngặt — một máy mới được giao trong Vùng C thường sẽ bị từ chối.

• Các điều kiện đo phải được kiểm soát chặt chẽ (tốc độ ổn định, tải trọng tối đa, cân bằng nhiệt).
• Thực hiện nhiều lần đo tại mỗi điểm đo.
• Kết quả được ghi chép lại trong báo cáo nghiệm thu chính thức.

Giám sát hoạt động

Được sử dụng để đánh giá tình trạng hoạt động liên tục của máy móc đang vận hành. Trọng tâm chuyển từ đạt/không đạt sang... theo dõi xu hướng và phát hiện thay đổi (Tiêu chí 2). Các ngưỡng cảnh báo và ngưỡng dừng máy là những công cụ chính.

• Thu thập dữ liệu theo tuyến đo di động (Balanset-1A) hoặc giám sát trực tuyến liên tục.
• Các điểm đo, điều kiện và quy trình nhất quán để so sánh xu hướng hợp lệ.
• Các quyết định hành động dựa trên cả vùng tuyệt đối và hướng xu hướng.

Chuyển đổi từ tiêu chuẩn ISO 10816 sang ISO 20816

Nhiều cơ sở vẫn tham chiếu tiêu chuẩn ISO 10816 trong các quy trình, cơ sở dữ liệu giám sát và thông số kỹ thuật của họ. Dưới đây là những điều bạn cần biết về quá trình chuyển đổi.

Ứng dụng thực tế với Balanset-1A

The Balanset-1A Máy phân tích rung động cầm tay hỗ trợ trực tiếp việc đánh giá rung động vỏ máy theo tiêu chuẩn ISO 20816 thông qua các chế độ đo tích hợp sẵn.

Chế độ đo độ rung (F5)

Đo vận tốc RMS băng thông rộng — Thông số chính xác được quy định bởi tiêu chuẩn ISO 20816 cho độ rung vỏ máy. Màn hình hiển thị:

• V1s (dao động tổng thể) — so sánh trực tiếp với ranh giới vùng
• V1o (Thành phần 1× RPM) — cho biết mức độ rung động tổng thể là do mất cân bằng.
• Cả hai kênh đồng thời — ổ đỡ gần và xa trong cùng một phép đo.

Máy phân tích phổ (F1 / F8)

Hiển thị phổ tần số FFT, cho phép bạn xác định... nguồn rung động mạnh (mất cân bằng ở tần số 1×, lệch trục ở tần số 2×, lỗi ổ trục ở các tần số đặc trưng). Xem thêm Hướng dẫn phân tích rung động để giải thích phổ.

Chế độ cân bằng

Nếu rung động được chẩn đoán là do mất cân bằng (đỉnh rung động chủ đạo 1× RPM), Balanset-1A có thể ngay lập tức tiến hành cân bằng tại chỗ để khắc phục — giảm rung động từ Vùng C hoặc D trở lại Vùng A hoặc B. Xem thêm Hướng dẫn cân bằng động trường Để biết toàn bộ quy trình.

Những câu hỏi thường gặp

Sự khác biệt giữa tiêu chuẩn ISO 20816 và ISO 10816 là gì?

Tiêu chuẩn ISO 20816 thay thế ISO 10816 bằng cách kết hợp rung động vỏ máy (trước đây là ISO 10816) và rung động trục (trước đây là ISO 7919) thành một tiêu chuẩn thống nhất. Các giá trị ranh giới vùng cho rung động vỏ máy trong ISO 20816-3 rất giống với các giá trị trong ISO 10816-3. Cải tiến chính là sự tích hợp cả hai triết lý đo lường trong một tài liệu duy nhất.

Tiêu chuẩn ISO 10816 còn hiệu lực không?

Các phần của tiêu chuẩn ISO 10816 đã chính thức bị bãi bỏ do được thay thế bởi các phần tương ứng của tiêu chuẩn ISO 20816. Tuy nhiên, giới hạn rung động vẫn được tích hợp rộng rãi trong các hệ thống giám sát và hợp đồng hiện có. Các giá trị số cho rung động vỏ máy về cơ bản không thay đổi, do đó các chương trình dựa trên ISO 10816 hiện có vẫn còn hiệu lực về mặt kỹ thuật trong thực tế.

Tôi nên đo thông số nào — vận tốc hay độ dịch chuyển?

Đối với các máy công nghiệp thông thường có ổ bi lăn được đo từ bên ngoài (dụng cụ cầm tay): Vận tốc RMS tính bằng mm/s. Đối với các loại máy tuabin cỡ lớn có ổ trục trượt và cảm biến tiệm cận được lắp đặt: Độ dịch chuyển trục từ đỉnh đến đỉnh tính bằng μm. Nếu cả hai đều có sẵn, hãy đánh giá cả hai — chúng cung cấp thông tin bổ sung cho nhau.

Làm sao để xác định nhóm máy?

Hai yếu tố: công suất định mức (trên hoặc dưới 300 kW) và loại móng (cứng hoặc mềm). Động cơ 75 kW được bắt vít vào bệ bê tông = Nhóm 2. Máy nén khí 500 kW trên bệ thép = Nhóm 3. Xem phần Nhóm máy móc ở trên.

Máy móc ở Khu vực B liệu vẫn có thể phát sinh lỗi không?

Đúng vậy — đây chính là lý do tại sao Tiêu chí 2 tồn tại. Nếu mức rung cơ sở của máy là 0,8 mm/s và tăng lên 2,2 mm/s, nó vẫn nằm trong Vùng B đối với Nhóm 2 (dưới 2,8 mm/s), nhưng mức tăng gấp 2,75 lần so với mức cơ sở cho thấy một sự cố đang phát triển đáng kể.

Tôi nên nhắm đến mức độ rung động nào sau khi cân bằng?

Sau khi cân bằng tại hiện trường, hãy hướng tới Khu A (dưới ranh giới A/B cho nhóm máy của bạn). Đối với máy thuộc Nhóm 2, điều này có nghĩa là dưới 1,4 mm/s. The Hướng dẫn cân bằng Bài viết này mô tả chi tiết quy trình.

Dải tần số nào mà vận tốc RMS băng thông rộng bao phủ?

Dải tần tiêu chuẩn là 10–1000 Hz theo tiêu chuẩn ISO 20816-1. Dải tần này bao gồm các dấu hiệu lỗi phổ biến nhất: 1× đến ~60× đối với máy chạy ở tốc độ 1000 vòng/phút (~17 Hz), hoặc 1× đến ~20× đối với máy chạy ở tốc độ 3000 vòng/phút (50 Hz). Máy tốc độ thấp (<120 vòng/phút) sử dụng dải tần mở rộng từ 2–1000 Hz.

Tôi có cần mua tài liệu ISO 20816-1 để sử dụng các giá trị vùng không?

Tiêu chuẩn ISO 20816-1 tự nó không chứa các giá trị vùng cụ thể — nó chỉ định nghĩa phương pháp luận. Các số ranh giới vùng nằm trong ISO 20816-3 (Dành cho máy móc công nghiệp nói chung). Để có đầy đủ tài liệu chính thức kèm theo tất cả các quy trình và phụ lục, vui lòng mua từ Cửa hàng ISO. Các giá trị vùng được công bố trong hướng dẫn này được lấy từ các nguồn tham khảo công khai và được sử dụng rộng rãi trong ngành.

Các bài viết liên quan

← Trở lại Mục lục Thuật ngữ