Hướng dẫn đầy đủ về tiêu chuẩn ISO 20816-3: Phân tích kỹ thuật toàn diện

Introduction

Tiêu chuẩn này đưa ra hướng dẫn để đánh giá tình trạng rung động của thiết bị công nghiệp dựa trên các phép đo:

1. Rung động trên ổ trục, bệ đỡ ổ trục và vỏ ổ trục tại vị trí lắp đặt thiết bị;
2. Dao động hướng tâm của trục của các bộ máy.

Dựa trên kinh nghiệm vận hành thiết bị công nghiệp, hai tiêu chí để đánh giá tình trạng rung động đã được thành lập:

• Tiêu chí I: Giá trị tuyệt đối của thông số dao động băng thông rộng được giám sát
• Tiêu chí II: Thay đổi về giá trị này (so với giá trị cơ sở)

Sự phát triển của các tiêu chuẩn về rung động: Sự hội tụ của ISO 10816 và ISO 7919

Lịch sử tiêu chuẩn hóa rung động thể hiện sự chuyển dịch dần dần từ các hướng dẫn rời rạc, riêng lẻ cho từng bộ phận, sang đánh giá toàn diện máy móc. Trong quá khứ, việc đánh giá máy móc được chia làm hai giai đoạn:

• Bộ tiêu chuẩn ISO 10816: Tập trung vào việc đo các bộ phận không quay (vỏ ổ trục, bệ đỡ) bằng cách sử dụng gia tốc kế hoặc bộ chuyển đổi vận tốc.
• Bộ tiêu chuẩn ISO 7919: Giải quyết vấn đề rung động của trục quay so với ổ trục, chủ yếu bằng cách sử dụng đầu dò dòng điện xoáy không tiếp xúc.

Sự chia tách này thường dẫn đến sự mơ hồ trong chẩn đoán. Một máy móc có thể thể hiện độ rung vỏ máy ở mức chấp nhận được (Vùng A theo tiêu chuẩn ISO 10816) trong khi đồng thời bị lệch trục hoặc mất ổn định nguy hiểm (Vùng C/D theo tiêu chuẩn ISO 7919), đặc biệt trong các trường hợp liên quan đến vỏ máy nặng hoặc ổ trục màng chất lỏng, nơi sự truyền năng lượng rung động bị suy giảm.

Phần 1 — Phạm vi

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu chung để đánh giá tình trạng rung động của thiết bị công nghiệp (sau đây gọi là "máy móc") Với công suất định mức trên 15 kW và tốc độ quay từ 120 đến 30.000 vòng/phút dựa trên các phép đo độ rung. các bộ phận không quay và trên trục quay trong điều kiện vận hành bình thường của máy tại vị trí lắp đặt.

Việc đánh giá được thực hiện dựa trên thông số rung động được giám sát và trên thay đổi Thông số này ảnh hưởng đến hoạt động ổn định của máy. Các giá trị số của tiêu chí đánh giá tình trạng phản ánh kinh nghiệm vận hành với các loại máy này; tuy nhiên, chúng có thể không áp dụng được trong các trường hợp cụ thể liên quan đến điều kiện vận hành và thiết kế riêng của từng máy.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho:

1. Tuabin hơi và máy phát điện với công suất lên đến 40 MW (xem Chú thích 1 và 2)
2. Tuabin hơi và máy phát điện với công suất đầu ra vượt quá 40 MW và tốc độ quay ngoài ra 1500, 1800, 3000 và 3600 vòng/phút (xem Chú thích 1)
3. Máy nén quay (ly tâm, trục)
4. Tuabin khí công nghiệp với công suất lên đến 3 MW (xem Chú thích 2)
5. Động cơ phản lực cánh quạt
6. Động cơ điện các loại với khớp nối trục mềm. (Khi rôto động cơ được kết nối cứng với máy móc thuộc phạm vi điều chỉnh của một tiêu chuẩn khác trong bộ tiêu chuẩn ISO 20816, độ rung của động cơ có thể được đánh giá theo tiêu chuẩn đó hoặc theo tiêu chuẩn này).
7. Máy cán và giá đỡ máy cán
8. Băng tải
9. Khớp nối tốc độ biến đổi
10. Quạt và máy thổi (xem Chú thích 3)

Tiêu chuẩn này KHÔNG áp dụng cho:

11. Tuabin hơi, tuabin khí và máy phát điện có công suất vượt quá 40 MW và tốc độ 1500, 1800, 3000 và 3600 vòng/phút → sử dụng ISO 20816-2
12. Tuabin khí có công suất vượt quá 3 MW → sử dụng ISO 20816-4
13. Bộ máy móc trong các nhà máy thủy điện và nhà máy tích năng bơm → sử dụng ISO 20816-5
14. Máy chuyển động tịnh tiến và máy được nối cứng với máy chuyển động tịnh tiến → sử dụng Tiêu chuẩn ISO 10816-6
15. Bơm ly tâm có động cơ truyền động tích hợp hoặc kết nối cứng với cánh quạt trên trục động cơ hoặc được kết nối cứng với trục động cơ → sử dụng ISO 10816-7
16. Lắp đặt máy nén khí kiểu piston → sử dụng ISO 20816-8
17. Máy nén thể tích dương (ví dụ: máy nén trục vít)
18. Máy bơm chìm
19. Tuabin gió → sử dụng ISO 10816-21

Chi tiết phạm vi ứng dụng

Các yêu cầu của tiêu chuẩn này áp dụng cho các phép đo rung động băng thông rộng Trên các trục, ổ trục, vỏ máy và bệ đỡ ổ trục trong quá trình vận hành máy ở trạng thái ổn định trong phạm vi tốc độ quay định mức. Các yêu cầu này áp dụng cho các phép đo cả tại vị trí lắp đặt và trong quá trình thử nghiệm nghiệm thu. Các tiêu chí về điều kiện rung động đã được thiết lập có thể áp dụng trong cả hệ thống giám sát liên tục và định kỳ.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các máy móc có thể bao gồm... hệ thống bánh răng và ổ bi lăn; Tuy nhiên, nó là không có ý định để đánh giá tình trạng rung động của các bộ phận cụ thể này (xem ISO 20816-9 đối với các bộ truyền động bánh răng).

Phần 2 — Tài liệu tham khảo chuẩn mực

Tiêu chuẩn này sử dụng các tài liệu tham khảo chuẩn mực từ các tiêu chuẩn sau. Đối với các tài liệu tham khảo có ghi ngày tháng, chỉ phiên bản được trích dẫn mới có hiệu lực. Đối với các tài liệu tham khảo không ghi ngày tháng, phiên bản mới nhất (bao gồm tất cả các sửa đổi) sẽ có hiệu lực:

Các tiêu chuẩn này cung cấp nền tảng cho thuật ngữ, phương pháp đo lường và triết lý đánh giá chung được áp dụng trong ISO 20816-3.

Phần 3 — Thuật ngữ và Định nghĩa

Vì mục đích của tiêu chuẩn này, các thuật ngữ và định nghĩa được đưa ra trong Tiêu chuẩn ISO 2041 áp dụng.

Các thuật ngữ chính (từ tiêu chuẩn ISO 2041)

• Rung động: Sự thay đổi theo thời gian của độ lớn một đại lượng mô tả chuyển động hoặc vị trí của một hệ cơ học.
• RMS (Giá trị trung bình bình phương): Căn bậc hai của giá trị trung bình bình phương của một đại lượng trong một khoảng thời gian xác định.
• Rung động băng thông rộng: Dao động chứa năng lượng được phân bố trên một dải tần số xác định.
• Tần số tự nhiên: Tần số dao động tự do của một hệ thống
• Hoạt động ổn định: Điều kiện vận hành trong đó các thông số liên quan (tốc độ, tải trọng, nhiệt độ) về cơ bản vẫn không đổi.
• Giá trị đỉnh-đỉnh: Hiệu số đại số giữa các giá trị cực trị (cực đại và cực tiểu)
• Bộ chuyển đổi: Thiết bị cung cấp một đại lượng đầu ra có mối quan hệ xác định với đại lượng đầu vào.

Phần 5 — Phân loại máy móc

5.1 Tổng quan

Theo các tiêu chí được quy định trong tiêu chuẩn này, tình trạng rung động của máy móc được đánh giá dựa trên:

1. Loại máy
2. Công suất định mức hoặc chiều cao trục (xem thêm ISO 496)
3. Độ cứng của nền móng

5.2 Phân loại theo loại máy, công suất định mức hoặc chiều cao trục

Sự khác biệt về loại máy và thiết kế ổ trục đòi hỏi phải phân loại tất cả các máy thành các nhóm khác nhau. hai nhóm Dựa trên công suất định mức hoặc chiều cao trục.

Trục của các máy móc trong cả hai nhóm có thể được đặt nằm ngang, thẳng đứng hoặc nghiêng, và các bộ phận đỡ có thể có độ cứng khác nhau.

Nhóm 1 — Máy móc cỡ lớn

• Công suất định mức > 300 kW
• Hoặc máy điện có chiều cao trục H > 315 mm
• Thường được trang bị với ổ trục (ống lót)
• Tốc độ hoạt động từ 120 đến 30.000 vòng/phút

Nhóm 2 — Máy móc cỡ trung bình

• Công suất định mức 15 – 300 kW
• Hoặc máy điện có chiều cao trục 160 mm < H ≤ 315 mm
• Thường được trang bị với ổ bi lăn
• Tốc độ hoạt động nói chung > 600 vòng/phút

5.3 Phân loại theo độ cứng của nền móng

Móng máy được phân loại theo độ cứng vững theo hướng đo đã xác định thành:

1. Nền móng vững chắc
2. Nền móng linh hoạt

Cơ sở cho sự phân loại này là mối quan hệ giữa độ cứng của máy và nền móng. Nếu tần số tự nhiên thấp nhất của hệ thống "nền tảng máy móc" Theo hướng đo độ rung, tần số kích thích chính (trong hầu hết các trường hợp, đây là tần số quay của rôto) vượt quá tần số đó. ít nhất 25%, thì nền tảng như vậy theo hướng đó được coi là cứng nhắc. Tất cả các tổ chức khác đều được xem xét. linh hoạt.

Ví dụ điển hình

Máy móc trên nền móng vững chắc Chúng thường là các động cơ điện cỡ lớn và trung bình, thường có tốc độ quay thấp.

Máy móc trên nền móng linh hoạt Thông thường bao gồm các máy phát điện tuabin hoặc máy nén có công suất vượt quá 10 MW, cũng như các máy có trục thẳng đứng.

Nếu các đặc tính của hệ thống "máy-nền móng" không thể xác định được bằng tính toán, thì có thể thực hiện theo cách này. thực nghiệm (kiểm tra va đập, phân tích dao động vận hành hoặc phân tích rung động khi khởi động).

Phụ lục A (Quy định bắt buộc) — Ranh giới vùng điều kiện rung động đối với các bộ phận không quay trong các chế độ vận hành cụ thể

Kinh nghiệm cho thấy Để đánh giá tình trạng rung động của các loại máy móc khác nhau với tốc độ quay khác nhau, cần thực hiện các phép đo sau: Chỉ riêng vận tốc là đủ.. Do đó, thông số được theo dõi chính là giá trị RMS của vận tốc.

Tuy nhiên, việc sử dụng tiêu chí vận tốc không đổi mà không xem xét tần số dao động có thể dẫn đến: giá trị dịch chuyển lớn không thể chấp nhận được. Điều này đặc biệt xảy ra đối với các máy tốc độ thấp có tần số quay rôto dưới 600 vòng/phút, khi thành phần tốc độ vận hành chiếm ưu thế trong tín hiệu rung băng rộng (xem Phụ lục D).

Tương tự, tiêu chí vận tốc không đổi có thể dẫn đến các giá trị gia tốc lớn không thể chấp nhận được đối với các máy tốc độ cao có tần số quay rôto vượt quá 10.000 vòng/phút, hoặc khi năng lượng của dao động do máy tạo ra tập trung chủ yếu ở dải tần số cao. Do đó, các tiêu chí về điều kiện dao động có thể được xây dựng theo đơn vị độ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc tùy thuộc vào dải tần số quay rôto và loại máy.

Bảng A.1 và A.2 trình bày các giá trị ranh giới vùng cho các nhóm máy khác nhau thuộc phạm vi tiêu chuẩn này. Hiện tại, các ranh giới này chỉ được xác định bằng đơn vị của vận tốc và độ dịch chuyển.

Ranh giới vùng điều kiện rung động trong dải tần số từ 10 đến 1000 Hz được thể hiện thông qua các giá trị vận tốc và độ dịch chuyển RMS. Đối với các máy có tần số quay rôto dưới 600 vòng/phút, phạm vi đo rung động băng thông rộng là... 2 đến 1000 Hz. Trong hầu hết các trường hợp, việc đánh giá tình trạng rung động chỉ dựa trên tiêu chí vận tốc là đủ; tuy nhiên, nếu phổ rung động được dự đoán là chứa các thành phần tần số thấp đáng kể, thì việc đánh giá sẽ được thực hiện dựa trên các phép đo cả vận tốc và độ dịch chuyển.

Các máy móc thuộc tất cả các nhóm được xem xét có thể được lắp đặt trên giá đỡ cứng hoặc mềm (xem Phần 5), với các ranh giới vùng khác nhau được thiết lập trong Bảng A.1 và A.2.

Bảng A.1 — Máy nhóm 1 (Loại lớn: >300 kW hoặc H > 315 mm)

Bảng A.2 — Máy nhóm 2 (Trung bình: 15–300 kW hoặc H = 160–315 mm)

Phụ lục B (Quy định) — Ranh giới vùng điều kiện rung động đối với trục quay trong các chế độ vận hành cụ thể

B.1 Tổng quan

Ranh giới vùng điều kiện rung động được xây dựng dựa trên kinh nghiệm vận hành từ nhiều ngành công nghiệp khác nhau, cho thấy rằng Độ rung trục tương đối chấp nhận được giảm khi tần số quay tăng.. Ngoài ra, khi đánh giá tình trạng rung động, cần phải xem xét khả năng tiếp xúc giữa trục quay và các bộ phận máy cố định. Đối với máy có ổ trục, khe hở tối thiểu chấp nhận được trong ổ bi Điều này cũng cần được xem xét (xem Phụ lục C).

B.2 Dao động ở tần số quay danh nghĩa trong quá trình hoạt động ổn định

B.2.1 Tổng quan

Tiêu chí I liên quan đến:

1. Giới hạn độ dịch chuyển của trục từ điều kiện tải trọng động chấp nhận được trên ổ trục
2. Các giá trị khe hở xuyên tâm chấp nhận được trong ổ trục
3. Độ rung chấp nhận được truyền đến các bộ phận hỗ trợ và nền móng

Độ dịch chuyển tối đa của trục trong mỗi ổ trục được so sánh với ranh giới của bốn vùng (xem Hình B.1 trong tiêu chuẩn), được xác định dựa trên kinh nghiệm vận hành máy móc.

B.2.2 Ranh giới khu vực

Kinh nghiệm đo độ rung trục cho nhiều loại máy móc khác nhau cho phép thiết lập ranh giới vùng điều kiện rung động được thể hiện thông qua... độ dịch chuyển đỉnh-đỉnh S(pp) tính bằng micromet, tỷ lệ nghịch với căn bậc hai của tần số quay rôto n tính bằng vòng/phút.

Đối với độ rung tương đối của trục được đo bằng đầu dò tiệm cận, ranh giới vùng được biểu thị như sau: độ dịch chuyển đỉnh-đỉnh S(pp) tính bằng micromet, và giá trị này thay đổi tùy thuộc vào tốc độ hoạt động:

Ở đâu N là tốc độ vận hành tối đa trong r/phút, và S(pp) nằm trong μm.

Ví dụ tính toán

Đối với máy hoạt động ở tốc độ 3000 vòng/phút:

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

Important: Không nên sử dụng ranh giới vùng làm tiêu chí chấp nhận, mà nên là vấn đề được thỏa thuận giữa nhà cung cấp và khách hàng. Tuy nhiên, dựa trên các giá trị ranh giới bằng số, có thể ngăn chặn việc sử dụng máy móc trong tình trạng rõ ràng là kém chất lượng và tránh đặt ra các yêu cầu quá khắt khe đối với độ rung của máy.

Trong một số trường hợp, các đặc điểm thiết kế của các máy móc cụ thể có thể yêu cầu áp dụng các ranh giới vùng khác nhau — cao hơn hoặc thấp hơn (ví dụ: đối với ổ trục đệm nghiêng tự căn chỉnh), và đối với các máy có ổ trục hình elip, các ranh giới vùng khác nhau có thể được áp dụng cho các hướng đo khác nhau (hướng tới khe hở tối đa và tối thiểu).

Mức độ rung động cho phép có thể liên quan đến đường kính ổ trục, vì theo quy luật, các ổ trục có đường kính lớn hơn cũng có khe hở lớn hơn. Do đó, các giá trị ranh giới vùng khác nhau có thể được thiết lập cho các ổ trục khác nhau trong cùng một hệ trục. Trong những trường hợp như vậy, nhà sản xuất thường cần giải thích lý do thay đổi các giá trị ranh giới và, đặc biệt, xác nhận rằng việc tăng độ rung động cho phép theo những thay đổi này sẽ không dẫn đến giảm độ tin cậy của máy.

Nếu các phép đo được thực hiện không ở vị trí quá gần ổ trục, và cũng trong quá trình vận hành máy ở các chế độ chuyển tiếp như tăng tốc và giảm tốc (bao gồm cả việc đi qua tốc độ tới hạn), thì độ rung cho phép có thể cao hơn.

Đối với các máy trục đứng sử dụng ổ trục trượt, khi xác định giá trị giới hạn rung động, cần xem xét khả năng dịch chuyển trục trong phạm vi khe hở cho phép mà không có lực ổn định liên quan đến trọng lượng rôto.

Phần 4 — Đo lường độ rung

4.1 Yêu cầu chung

Các phương pháp đo lường và thiết bị đo phải đáp ứng các yêu cầu chung theo tiêu chuẩn ISO 20816-1, với những lưu ý cụ thể đối với máy móc công nghiệp. Các yếu tố sau đây không được ảnh hưởng đáng kể đến thiết bị đo:

• Thay đổi nhiệt độ — Sự thay đổi độ nhạy của cảm biến
• Trường điện từ — Bao gồm cả hiệu ứng từ hóa trục
• Trường âm thanh — Sóng áp suất trong môi trường có tiếng ồn cao
• Biến thể nguồn điện — Biến động điện áp
• Chiều dài cáp — Một số thiết kế đầu dò tiệm cận yêu cầu chiều dài cáp phù hợp
• Hư hỏng cáp — Kết nối gián đoạn hoặc đứt lớp chắn
• Hướng đầu dò — Căn chỉnh trục độ nhạy

4.2 Các điểm đo và hướng

Để phục vụ mục đích giám sát tình trạng, các phép đo được thực hiện trên các bộ phận không quay hoặc trên trục, hoặc cả hai cùng nhau. Trong tiêu chuẩn này, trừ khi có quy định cụ thể khác, độ rung trục đề cập đến... sự dịch chuyển so với ổ trục.

Các bộ phận không quay — Kích thước vỏ ổ trục

Các phép đo độ rung trên các bộ phận không quay giúp xác định đặc điểm độ rung của ổ trục, vỏ ổ trục hoặc các yếu tố cấu trúc khác truyền lực động từ độ rung của trục tại vị trí ổ trục.

Cấu hình đo lường điển hình: Các phép đo được thực hiện bằng cách sử dụng hai bộ chuyển đổi Theo hai hướng xuyên tâm vuông góc với nhau trên nắp hoặc vỏ ổ trục. Đối với máy nằm ngang, một hướng thường là thẳng đứng. Nếu trục thẳng đứng hoặc nghiêng, hãy chọn các hướng để thu được độ rung tối đa.

Đo tại một điểm duy nhất: Có thể sử dụng một đầu dò duy nhất nếu biết rằng kết quả sẽ phản ánh chính xác độ rung tổng thể. Hướng đo được chọn phải đảm bảo thu được các giá trị gần mức tối đa.

Đo độ rung trục

Rung động trục (như được định nghĩa trong ISO 20816-1) đề cập đến sự dịch chuyển của trục so với ổ trục. Phương pháp được ưa chuộng sử dụng... cặp đầu dò tiệm cận không tiếp xúc được lắp đặt vuông góc với nhau, cho phép xác định quỹ đạo (vòng quay) của trục tại mặt phẳng đo.

4.3 Thiết bị đo lường

Đối với việc giám sát tình trạng, hệ thống đo lường phải thực hiện các phép đo. rung động RMS băng thông rộng trên một dải tần số ít nhất Từ 10 Hz đến 1000 Hz. Đối với máy có tốc độ quay không vượt quá 600 vòng/phút, giới hạn tần số thấp hơn không được vượt quá 2 Hz.

Đối với các phép đo độ rung trục: Giới hạn dải tần số trên phải vượt quá tần số quay tối đa của trục. ít nhất 3,5 lần. Thiết bị đo lường phải đáp ứng các yêu cầu về... ISO 10817-1.

Đối với phép đo các bộ phận không quay: Thiết bị phải tuân thủ các điều kiện sau: ISO 2954. Tùy thuộc vào tiêu chí đã thiết lập, đại lượng đo được có thể là độ dịch chuyển, vận tốc hoặc cả hai (xem ISO 20816-1).

Nếu các phép đo được thực hiện bằng cách sử dụng accelerometers (điều này thường thấy trong thực tế), tín hiệu đầu ra phải là tích hợp Để thu được tín hiệu vận tốc. Việc thu được tín hiệu dịch chuyển đòi hỏi tích hợp kép, Tuy nhiên, cần lưu ý đến khả năng gia tăng nhiễu. Để giảm nhiễu, có thể áp dụng bộ lọc thông cao hoặc các phương pháp xử lý tín hiệu số khác.

Nếu tín hiệu rung cũng được dùng cho mục đích chẩn đoán, phạm vi đo phải bao gồm các tần số từ ít nhất... 0,2 lần giới hạn tốc độ trục dưới ĐẾN gấp 2,5 lần tần số kích thích rung động tối đa (Thông thường không vượt quá 10.000 Hz). Thông tin bổ sung được cung cấp trong ISO 13373-1, ISO 13373-2 và ISO 13373-3.

Yêu cầu về dải tần số

Thông số đo lường

Thông số đo có thể là sự dịch chuyển, vận tốc, hoặc cả hai, tùy thuộc vào tiêu chí đánh giá (xem ISO 20816-1).

• Các phép đo gia tốc kế: Nếu phép đo sử dụng gia tốc kế (thường gặp nhất), hãy tích phân tín hiệu đầu ra để thu được vận tốc. Tích phân kép sẽ cho ra độ dịch chuyển, nhưng cần lưu ý đến sự gia tăng nhiễu tần số thấp. Áp dụng bộ lọc thông cao hoặc xử lý tín hiệu số để giảm nhiễu.
• Rung động trục: Giới hạn tần số trên phải ít nhất là Tốc độ trục tối đa gấp 3,5 lần. Thiết bị đo lường phải tuân thủ các quy định sau: ISO 10817-1.
• Các bộ phận không quay: Thiết bị đo lường phải tuân thủ ISO 2954.

4.4 Giám sát liên tục và định kỳ

Giám sát liên tục: Thông thường, đối với các máy móc lớn hoặc quan trọng, việc đo liên tục các chỉ số rung động được giám sát được thực hiện bằng các bộ chuyển đổi được lắp đặt cố định tại các điểm quan trọng nhất, nhằm mục đích giám sát tình trạng và bảo vệ thiết bị. Trong một số trường hợp, hệ thống đo lường được sử dụng cho mục đích này được tích hợp vào hệ thống quản lý thiết bị chung của nhà máy.

Giám sát định kỳ: Đối với nhiều loại máy móc, việc giám sát liên tục là không cần thiết. Thông tin đầy đủ về sự phát triển lỗi (mất cân bằng, mài mòn ổ trục, lệch trục, lỏng lẻo) có thể thu được thông qua các phép đo định kỳ. Các giá trị số trong tiêu chuẩn này có thể được sử dụng để giám sát định kỳ với điều kiện các điểm đo và thiết bị đo đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn.

Rung động trục: Thông thường, thiết bị đo được lắp đặt cố định, nhưng các phép đo cũng có thể được thực hiện định kỳ.

Các bộ phận không quay: Thông thường, các đầu dò chỉ được lắp đặt trong quá trình đo. Đối với các máy móc khó tiếp cận, có thể sử dụng các đầu dò được gắn cố định với đường dẫn tín hiệu đến các vị trí dễ tiếp cận.

4.5 Các chế độ hoạt động của máy

Việc đo độ rung được thực hiện sau khi rôto và ổ trục đạt được trạng thái ổn định. nhiệt độ cân bằng ở chế độ vận hành ổn định được xác định bởi các đặc tính như:

• tốc độ trục danh nghĩa
• Điện áp nguồn
• Tốc độ dòng chảy
• Áp suất chất lỏng làm việc
• Trọng tải

Máy có tốc độ hoặc tải trọng thay đổi: Tiến hành đo đạc ở tất cả các chế độ vận hành đặc trưng cho hoạt động lâu dài. Sử dụng giá trị tối đa Thu được kết quả trên tất cả các chế độ để đánh giá tình trạng rung động.

4.6 Dao động nền

Nếu giá trị của thông số được giám sát thu được trong quá trình đo vượt quá tiêu chí chấp nhận và có lý do để tin rằng độ rung nền trên máy có thể cao, thì cần phải tiến hành đo trên máy. máy đã dừng để đánh giá độ rung do các nguồn bên ngoài gây ra.

4.7 Lựa chọn loại phép đo

Tiêu chuẩn này cho phép thực hiện các phép đo cả trên các bộ phận không quay và trên các trục quay của máy móc. Việc lựa chọn loại phép đo nào phù hợp hơn phụ thuộc vào đặc điểm của máy móc và các loại lỗi dự kiến.

Nếu cần phải lựa chọn một trong hai loại phép đo khả thi, cần phải xem xét các yếu tố sau:

Các yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn loại phép đo:

• Tốc độ trục: Các phép đo bộ phận không quay nhạy cảm hơn với rung động tần số cao so với các phép đo trục.
• Loại ổ trục: Ổ bi lăn có khe hở rất nhỏ; độ rung của trục truyền hiệu quả đến vỏ ổ. Thông thường, việc đo kích thước vỏ ổ là đủ. Ổ trượt có khe hở và độ giảm chấn lớn hơn; độ rung của trục thường cung cấp thêm thông tin chẩn đoán.
• Loại máy: Các máy móc có khe hở ổ trục tương đương với biên độ dao động trục cần phải đo đạc trục để tránh tiếp xúc. Các máy móc có sóng hài bậc cao (dao động của lưỡi cắt, ăn khớp bánh răng, dao động của thanh dẫn) được giám sát thông qua các phép đo vỏ máy ở tần số cao.
• Tỷ lệ khối lượng rôto / khối lượng bệ đỡ: Các máy có khối lượng trục nhỏ so với khối lượng bệ đỡ sẽ truyền ít rung động đến bệ đỡ. Việc đo khối lượng trục hiệu quả hơn.
• Độ linh hoạt của rôto: Rôto mềm dẻo: độ rung tương đối của trục cung cấp thêm thông tin về hoạt động của rôto.
• Tuân thủ quy định về bệ đỡ: Các chân đế linh hoạt cung cấp khả năng phản hồi rung động tốt hơn cho các bộ phận không quay.
• Kinh nghiệm đo lường: Nếu đã có nhiều kinh nghiệm với một loại phép đo cụ thể trên các máy tương tự, hãy tiếp tục sử dụng loại phép đo đó.

Tiêu chuẩn ISO 13373-1 cung cấp các khuyến nghị chi tiết về lựa chọn phương pháp đo. Quyết định cuối cùng cần xem xét khả năng tiếp cận, tuổi thọ của đầu dò và chi phí lắp đặt.

Vị trí và hướng đo

• Đo trên vỏ ổ trục hoặc bệ đỡ — không sử dụng trên các bề mặt có thành mỏng hoặc bề mặt mềm dẻo
• Use hai hướng xuyên tâm vuông góc với nhau tại mỗi vị trí ổ trục
• Đối với các máy nằm ngang, một hướng thường là hướng thẳng đứng.
• Đối với máy móc đặt thẳng đứng hoặc nghiêng, hãy chọn hướng sao cho thu được độ rung tối đa.
• Dao động dọc trục trên ổ trục đẩy sử dụng các giới hạn tương tự như dao động xuyên tâm
• Tránh những địa điểm có cộng hưởng cục bộ — Xác nhận bằng cách so sánh các số đo tại các điểm lân cận

Điều kiện hoạt động

• Đo lường bằng hoạt động ở trạng thái ổn định ở tốc độ và tải định mức
• Cho phép rôto và ổ trục tiếp cận cân bằng nhiệt
• Đối với máy có tốc độ/tải trọng thay đổi, hãy đo tại tất cả các điểm vận hành đặc trưng và sử dụng giá trị tối đa.
• Các điều kiện ghi nhận: tốc độ, tải trọng, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng.

Mục 6 — Tiêu chí đánh giá tình trạng rung động

6.1 Tổng quan

Tiêu chuẩn ISO 20816-1 đưa ra mô tả chung về hai tiêu chí để đánh giá tình trạng rung động của các loại máy móc khác nhau. Một tiêu chí được áp dụng cho... giá trị tuyệt đối của thông số rung động được giám sát trong dải tần số rộng; thông số còn lại được áp dụng cho thay đổi ở giá trị này (bất kể sự thay đổi là tăng hay giảm).

Thông thường, người ta đánh giá tình trạng rung động của máy móc dựa trên giá trị RMS của vận tốc rung động trên các bộ phận không quay, chủ yếu là do sự đơn giản trong việc thực hiện các phép đo tương ứng. Tuy nhiên, đối với một số máy móc, việc đo độ dịch chuyển tương đối đỉnh-đỉnh của trục cũng được khuyến khích, và nếu có dữ liệu đo lường như vậy, chúng cũng có thể được sử dụng để đánh giá tình trạng rung động của máy móc.

6.2 Tiêu chí I — Đánh giá theo quy mô tuyệt đối

6.2.1 Yêu cầu chung

Đối với các phép đo trục quay: Tình trạng rung động được đánh giá bằng giá trị cực đại của độ dịch chuyển rung động băng thông rộng từ đỉnh đến đỉnh. Thông số được theo dõi này thu được từ các phép đo độ dịch chuyển theo hai hướng vuông góc đã xác định.

Đối với phép đo các bộ phận không quay: Tình trạng rung động được đánh giá bằng giá trị RMS tối đa của vận tốc rung động băng thông rộng trên bề mặt ổ trục hoặc vùng lân cận trực tiếp của nó.

Theo tiêu chí này, các giá trị giới hạn của thông số được giám sát được xác định sao cho có thể coi là chấp nhận được từ quan điểm:

• Tải trọng động tác động lên ổ trục
• Khe hở hướng tâm trong ổ bi
• Sự rung động do máy móc truyền đến kết cấu đỡ và nền móng.

Giá trị tối đa của thông số được giám sát thu được tại mỗi ổ trục hoặc bệ đỡ ổ trục được so sánh với giá trị giới hạn cho nhóm máy và loại giá đỡ cụ thể. Kinh nghiệm sâu rộng trong việc quan sát độ rung của các máy móc được nêu trong Mục 1 cho phép thiết lập ranh giới vùng điều kiện rung, hướng dẫn này trong hầu hết các trường hợp có thể đảm bảo hoạt động lâu dài đáng tin cậy của máy.

Các vùng điều kiện rung động được thiết lập nhằm mục đích đánh giá độ rung của máy móc trong chế độ vận hành ổn định cụ thể với tốc độ trục định mức và tải trọng định mức. Khái niệm chế độ ổn định cho phép thay đổi tải trọng chậm. Việc đánh giá là không được thực hiện nếu chế độ vận hành khác với chế độ đã quy định, hoặc trong các chế độ chuyển tiếp như tăng tốc, giảm tốc hoặc đi qua các vùng cộng hưởng (xem 6.4).

Các kết luận tổng quát về tình trạng rung động thường được đưa ra dựa trên các phép đo độ rung trên cả các bộ phận máy không quay và quay.

Rung trục Thông thường, độ rung của ổ trục không được đo trong quá trình giám sát tình trạng rung liên tục. Các phép đo như vậy thường được thực hiện trong quá trình giám sát định kỳ hoặc cho mục đích chẩn đoán, vì rung động trục có thể nhạy cảm hơn với một số loại lỗi nhất định. Tiêu chuẩn này chỉ cung cấp các tiêu chí đánh giá cho rung động dọc trục của ổ đỡ lực đẩy, nơi nó tương quan với các xung động dọc trục có khả năng gây hư hỏng máy móc.

6.2.2 Vùng điều kiện rung động

6.2.2.1 Mô tả chung

Các vùng điều kiện rung động sau đây đã được thiết lập để đánh giá định tính độ rung của máy móc và đưa ra quyết định về các biện pháp cần thiết:

Khu A — Các máy móc mới đưa vào sử dụng thường thuộc khu vực này.

Khu B — Các máy móc thuộc khu vực này thường được coi là phù hợp để tiếp tục hoạt động mà không bị giới hạn thời gian.

Khu C — Các máy móc thuộc khu vực này thường được coi là không phù hợp cho hoạt động liên tục lâu dài. Thông thường, những máy móc như vậy có thể hoạt động trong một thời gian giới hạn cho đến khi có cơ hội thích hợp để tiến hành sửa chữa.

Khu D — Mức độ rung động trong khu vực này thường được coi là đủ nghiêm trọng để gây hư hỏng máy móc.

6.2.2.2 Giá trị số của ranh giới vùng

Các giá trị số đã được thiết lập của ranh giới vùng điều kiện rung động là Không nhằm mục đích sử dụng làm tiêu chí chấp nhận., Điều này cần được thỏa thuận giữa nhà cung cấp và khách hàng của máy móc. Tuy nhiên, những giới hạn này có thể được sử dụng như hướng dẫn chung, giúp tránh các chi phí không cần thiết cho việc giảm rung động và ngăn ngừa các yêu cầu quá khắt khe.

Đôi khi, các đặc điểm thiết kế máy móc hoặc kinh nghiệm vận hành có thể yêu cầu thiết lập các giá trị giới hạn khác (cao hơn hoặc thấp hơn). Trong những trường hợp như vậy, nhà sản xuất thường đưa ra lý do chính đáng cho việc thay đổi các giới hạn và đặc biệt là xác nhận rằng độ rung tăng lên được cho phép theo những thay đổi này sẽ không dẫn đến giảm độ tin cậy của máy móc.

6.2.2.3 Tiêu chí chấp nhận

Tiêu chí chấp nhận độ rung của máy móc là luôn là chủ đề của sự đồng thuận Giữa nhà cung cấp và khách hàng, thỏa thuận này phải được lập thành văn bản trước hoặc tại thời điểm giao hàng (phương án đầu tiên được ưu tiên hơn). Trong trường hợp giao máy mới hoặc máy được trả lại sau khi đại tu, ranh giới vùng điều kiện rung động có thể được sử dụng làm cơ sở để thiết lập các tiêu chí này. Tuy nhiên, các giá trị ranh giới vùng bằng số cần phải được xác định rõ ràng. không Được áp dụng mặc định như tiêu chí chấp nhận.

Khuyến nghị điển hình: Thông số rung động được giám sát của máy mới phải nằm trong Vùng A hoặc B, nhưng không được vượt quá ranh giới giữa hai vùng này quá mức 1,25 lần. Khuyến nghị này có thể không được xem xét khi thiết lập tiêu chí chấp nhận nếu cơ sở cho khuyến nghị này là các đặc điểm thiết kế máy móc hoặc kinh nghiệm vận hành tích lũy với các loại máy móc tương tự.

Thử nghiệm nghiệm thu được thực hiện trong điều kiện vận hành máy móc được quy định nghiêm ngặt (công suất, tốc độ quay, lưu lượng, nhiệt độ, áp suất, v.v.) trong một khoảng thời gian xác định. Nếu máy móc được đưa đến sau khi thay thế một trong các cụm lắp ráp chính hoặc bảo trì, loại công việc đã thực hiện và giá trị của các thông số được giám sát trước khi máy móc được đưa ra khỏi quy trình sản xuất sẽ được xem xét khi thiết lập tiêu chí nghiệm thu.

6.3 Tiêu chí II — Đánh giá dựa trên sự thay đổi về quy mô

Tiêu chí này dựa trên việc so sánh giá trị hiện tại của thông số dao động băng thông rộng được giám sát trong quá trình vận hành ổn định của máy (cho phép một số biến đổi nhỏ về đặc tính hoạt động) với một giá trị đã được thiết lập trước đó. giá trị cơ sở (tham chiếu).

Những thay đổi đáng kể có thể đòi hỏi phải thực hiện các biện pháp thích hợp. ngay cả khi ranh giới vùng B/C chưa được chạm tới. Những thay đổi này có thể diễn ra dần dần hoặc đột ngột, là hậu quả của những hư hỏng ban đầu hoặc các sự cố khác trong quá trình vận hành máy móc.

Thông số dao động so sánh phải được thu được bằng cách sử dụng vị trí và hướng của đầu dò vẫn giữ nguyên. với cùng một chế độ vận hành máy. Khi phát hiện những thay đổi đáng kể, các nguyên nhân có thể xảy ra sẽ được điều tra nhằm mục đích ngăn ngừa các tình huống nguy hiểm.

6.4 Đánh giá tình trạng rung động ở các chế độ chuyển tiếp

Ranh giới vùng điều kiện rung động được nêu trong Phụ lục A và B áp dụng cho rung động trong hoạt động máy ở trạng thái ổn định. Các chế độ vận hành tạm thời thường đi kèm với độ rung cao hơn. Ví dụ như độ rung của máy trên giá đỡ linh hoạt trong quá trình tăng tốc hoặc giảm tốc, khi độ rung tăng lên do vượt qua tốc độ tới hạn của rôto. Ngoài ra, sự gia tăng độ rung cũng có thể được quan sát thấy do sự lệch trục của các bộ phận quay ăn khớp hoặc do rôto bị cong vênh trong quá trình gia nhiệt.

Khi phân tích tình trạng rung động của máy móc, cần chú ý đến cách rung động phản ứng với sự thay đổi chế độ vận hành và điều kiện vận hành bên ngoài. Mặc dù tiêu chuẩn này không xem xét việc đánh giá rung động trong các chế độ vận hành chuyển tiếp của máy, nhưng theo hướng dẫn chung, có thể chấp nhận rằng rung động được coi là chấp nhận được nếu trong các chế độ chuyển tiếp có thời gian giới hạn, nó không vượt quá mức cho phép. ranh giới trên của Vùng C.

Tiêu chí II — Thay đổi so với mức cơ sở

Ngay cả khi độ rung vẫn còn trong Vùng B, thay đổi đáng kể so với mức cơ sở Cho thấy các vấn đề đang phát triển:

6.5 Giới hạn mức độ rung động trong quá trình vận hành ổn định

6.5.1 Tổng quan

Theo nguyên tắc, đối với các máy móc được thiết kế để hoạt động lâu dài, mức độ rung giới hạn được thiết lập, vượt quá mức này trong quá trình vận hành ổn định của máy sẽ dẫn đến sự xuất hiện của các tín hiệu cảnh báo thuộc các loại sau: CẢNH BÁO hoặc CHUYẾN ĐI.

CẢNH BÁO — Thông báo nhằm thu hút sự chú ý đến việc giá trị của thông số rung động được giám sát hoặc sự thay đổi của nó đã đạt đến mức cần phải thực hiện các biện pháp khắc phục. Thông thường, khi xuất hiện thông báo CẢNH BÁO, máy vẫn có thể hoạt động trong một thời gian để điều tra nguyên nhân thay đổi độ rung và xác định các biện pháp khắc phục cần thực hiện.

CHUYẾN ĐI — Thông báo cho biết thông số rung động đã đạt đến mức có thể gây hư hỏng nếu tiếp tục vận hành máy. Khi đạt đến mức TRIP, cần thực hiện ngay các biện pháp để giảm rung động hoặc dừng máy.

Do sự khác biệt về tải trọng động và độ cứng của giá đỡ máy, các mức giới hạn rung động khác nhau có thể được thiết lập cho các điểm đo và hướng đo khác nhau.

6.5.2 Thiết lập mức CẢNH BÁO

Mức độ CẢNH BÁO có thể thay đổi đáng kể (tăng hoặc giảm) giữa các máy. Thông thường, mức độ này được xác định tương đối so với một giá trị nhất định. mức cơ bản Kết quả thu được cho từng trường hợp máy cụ thể tại một điểm xác định và hướng đo xác định dựa trên kinh nghiệm vận hành.

Nên đặt mức CẢNH BÁO cao hơn mức cơ bản. 25% của giá trị ranh giới Vùng B phía trên. Nếu mức cơ bản thấp, mức CẢNH BÁO có thể thấp hơn Vùng C.

Nếu mức cơ sở không được xác định (ví dụ: đối với một máy mới), mức CẢNH BÁO sẽ được xác định dựa trên kinh nghiệm vận hành với các máy tương tự hoặc dựa trên các giá trị chấp nhận được đã được thống nhất của thông số rung động được giám sát. Sau một thời gian, dựa trên các quan sát về độ rung của máy, một mức cơ sở được thiết lập và mức CẢNH BÁO sẽ được điều chỉnh cho phù hợp.

Thông thường, mức CẢNH BÁO được thiết lập sao cho nó không vượt quá ranh giới trên của Vùng B quá 1,25 lần..

Nếu có sự thay đổi về mức cơ bản (ví dụ: sau khi sửa chữa máy móc), mức CẢNH BÁO cũng phải được điều chỉnh cho phù hợp.

6.5.3 Thiết lập mức TRIP

Mức TRIP thường liên quan đến việc bảo toàn tính toàn vẹn cơ học của máy móc, điều này lại được xác định bởi các đặc điểm thiết kế và khả năng chịu đựng các lực động bất thường. Do đó, mức TRIP thường là Điều tương tự cũng áp dụng cho các máy có thiết kế tương tự. và là không liên quan đến mức cơ sở.

Do sự đa dạng về thiết kế máy móc, không thể đưa ra hướng dẫn chung về cách thiết lập mức TRIP. Thông thường, mức TRIP được thiết lập trong Khu vực C hoặc D, nhưng không cao hơn ranh giới giữa các vùng này quá 25%.

6.6 Các thủ tục và tiêu chí bổ sung

Có không có phương pháp tính toán đơn giản nào Sự rung động của bệ đỡ ổ trục do rung động của trục (hoặc ngược lại, rung động của trục do rung động của bệ đỡ). Sự khác biệt giữa rung động tuyệt đối và tương đối của trục có liên quan đến rung động của bệ đỡ ổ trục, nhưng nhìn chung, là không bằng nó.

Ý nghĩa thực tiễn: Nếu độ rung vỏ máy cho thấy Vùng B (chấp nhận được) nhưng độ rung trục máy cho thấy Vùng C (hạn chế), hãy phân loại máy vào Vùng C và lập kế hoạch khắc phục. Luôn sử dụng đánh giá trường hợp xấu nhất khi có sẵn hai phép đo.

6.7 Đánh giá dựa trên biểu diễn thông tin bằng vectơ

Sự thay đổi biên độ của một thành phần tần số dao động riêng lẻ, dù đáng kể, cũng là một dấu hiệu. không nhất thiết phải đi kèm bằng sự thay đổi đáng kể trong tín hiệu dao động băng thông rộng. Ví dụ, sự phát triển của vết nứt trong rôto có thể gây ra sự xuất hiện của các sóng hài đáng kể của tần số quay, nhưng biên độ của chúng có thể vẫn nhỏ so với bộ phận ở tốc độ hoạt động. Điều này không cho phép theo dõi một cách đáng tin cậy các tác động của sự phát triển vết nứt chỉ bằng những thay đổi trong dao động băng thông rộng.

Việc theo dõi sự thay đổi biên độ của từng thành phần dao động riêng lẻ để thu thập dữ liệu cho các quy trình chẩn đoán tiếp theo đòi hỏi phải sử dụng thiết bị đo lường và phân tích đặc biệt, Thường phức tạp hơn và đòi hỏi trình độ chuyên môn đặc biệt để áp dụng (xem ISO 18436-2).

Các phương pháp được thiết lập bởi tiêu chuẩn này là giới hạn trong việc đo rung động băng thông rộng mà không cần đánh giá biên độ và pha của từng thành phần tần số riêng lẻ. Trong hầu hết các trường hợp, điều này là đủ cho việc kiểm tra nghiệm thu máy móc và giám sát tình trạng tại vị trí lắp đặt.

Tuy nhiên, việc sử dụng trong các chương trình theo dõi và chẩn đoán tình trạng bệnh dài hạn của thông tin vectơ Việc phân tích các thành phần tần số (đặc biệt là ở tốc độ vận hành và sóng hài bậc hai của nó) cho phép đánh giá những thay đổi trong hành vi động học của máy móc mà không thể phân biệt được khi chỉ giám sát dao động băng thông rộng. Phân tích mối quan hệ giữa các thành phần tần số riêng lẻ và pha của chúng đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống giám sát tình trạng và chẩn đoán.

Note: Tiêu chuẩn này không cung cấp các tiêu chí đánh giá tình trạng rung động dựa trên sự thay đổi của các thành phần vectơ. Thông tin chi tiết hơn về vấn đề này được trình bày trong ISO 13373-1, ISO 13373-2, ISO 13373-3 (xem thêm ISO 20816-1).

8. Hoạt động tạm thời

Trong quá trình tăng tốc, giảm tốc hoặc vận hành ở tốc độ cao hơn tốc độ định mức, độ rung sẽ cao hơn, đặc biệt là khi đi qua các tốc độ tới hạn.

9. Dao động nền

Nếu độ rung đo được vượt quá giới hạn cho phép và nghi ngờ có rung động nền, hãy đo khi máy dừng hoạt động. Cần phải hiệu chỉnh nếu rung động nền vượt quá một trong hai giới hạn sau:

• 25% là giá trị đo được trong quá trình hoạt động, HOẶC
• 25% của ranh giới B/C cho loại máy đó

Phụ lục C (Thông tin bổ sung) — Ranh giới khu vực và khoảng cách an toàn

Dành cho máy móc có ổ trục (ổ trục màng chất lỏng), Điều kiện cơ bản để vận hành an toàn là yêu cầu các dịch chuyển trục trên nêm dầu không được phép tiếp xúc với vỏ ổ trục. Do đó, ranh giới vùng cho các dịch chuyển trục tương đối được nêu trong Phụ lục B phải được phối hợp với yêu cầu này.

Đặc biệt, đối với các ổ trục có khe hở nhỏ, có thể cần phải giảm giá trị ranh giới khu vực. Mức độ giảm phụ thuộc vào loại ổ trục và góc giữa hướng đo và hướng khe hở tối thiểu.

Ví dụ: Tuabin hơi nước cỡ lớn (3000 vòng/phút, ổ trục)

• B/C được tính toán (Phụ lục B): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• Khe hở đường kính ổ trục thực tế: 150 μm
• Vì 164 > 150, hãy sử dụng giới hạn dựa trên khoảng hở:
• A/B = 0,4 × 150 = 60 μm
• B/C = 0,6 × 150 = 90 μm
• C/D = 0,7 × 150 = 105 μm

Ghi chú ứng dụng: Các giá trị đã điều chỉnh này áp dụng khi đo độ rung của trục. ở trong hoặc gần ổ trục. Tại các vị trí trục khác có khe hở hướng tâm lớn hơn, các công thức tiêu chuẩn trong Phụ lục B có thể được áp dụng.

Phụ lục D (Thông tin bổ sung) — Tính áp dụng của tiêu chí vận tốc không đổi đối với máy móc tốc độ thấp

Phụ lục này đưa ra lý do giải thích tại sao việc áp dụng các tiêu chí dựa trên phép đo vận tốc là không phù hợp đối với các máy có độ rung tần số thấp (dưới 120 vòng/phút). Đối với các máy tốc độ thấp, các tiêu chí dựa trên... đo độ dịch chuyển Việc sử dụng thiết bị đo lường phù hợp có thể thích hợp hơn. Tuy nhiên, tiêu chí đó không được xem xét trong tiêu chuẩn này.

Cơ sở lịch sử của tiêu chí vận tốc

Đề xuất sử dụng rung động vận tốc Phương pháp đo trên các bộ phận máy không quay làm cơ sở để mô tả tình trạng rung động được xây dựng dựa trên sự khái quát hóa của nhiều kết quả thử nghiệm (xem, ví dụ, công trình tiên phong của Rathbone TC, 1939) có tính đến một số yếu tố vật lý nhất định.

Liên quan đến vấn đề này, trong nhiều năm qua, người ta cho rằng các máy móc được coi là tương đương nhau về điều kiện và tác động của rung động nếu kết quả đo vận tốc RMS trong dải tần số từ 10 đến 1000 Hz trùng khớp. Ưu điểm của phương pháp này là khả năng sử dụng cùng một tiêu chí điều kiện rung động bất kể thành phần tần số của rung động hay tần số quay của máy.

Ngược lại, việc sử dụng độ dịch chuyển hoặc gia tốc làm cơ sở để đánh giá tình trạng rung động sẽ dẫn đến sự cần thiết phải xây dựng các tiêu chí phụ thuộc vào tần số, vì tỷ lệ độ dịch chuyển trên vận tốc tỷ lệ nghịch với tần số rung động, và tỷ lệ gia tốc trên vận tốc tỷ lệ thuận với tần số đó.

Mô hình hằng số vận tốc

Việc sử dụng rung động vận tốc Vì thông số chính dựa trên quá trình thử nghiệm rộng rãi và quan sát cho thấy các máy móc được coi là "tương đương" về tình trạng nếu chúng có cùng vận tốc RMS trong dải tần 10–1000 Hz., bất kể nội dung tần số.

Lợi thế: Đơn giản. Một bộ giới hạn vận tốc duy nhất áp dụng cho phạm vi tốc độ rộng mà không cần hiệu chỉnh phụ thuộc vào tần số.

Vấn đề ở tần số thấp: Tỷ lệ giữa độ dịch chuyển và vận tốc tỷ lệ nghịch với tần số:

Ở tần số rất thấp (< 10 Hz), chấp nhận vận tốc không đổi (ví dụ: 4,5 mm/s) có thể cho phép kích thước quá lớn. sự dịch chuyển, Điều này có thể gây căng thẳng cho các bộ phận được kết nối (đường ống, khớp nối) hoặc cho thấy các vấn đề cấu trúc nghiêm trọng.

Hình minh họa (từ Phụ lục D)

Hãy xem xét vận tốc không đổi là 4,5 mm/s ở các tốc độ chạy khác nhau:

Quan sát: Khi tốc độ giảm, độ dịch chuyển tăng lên đáng kể. Độ dịch chuyển 358 μm ở tốc độ 120 vòng/phút có thể gây quá tải cho các khớp nối hoặc làm hỏng màng dầu trong ổ trục, ngay cả khi tốc độ được coi là "chấp nhận được"."

Hình D.1 thể hiện mối quan hệ toán học đơn giản giữa vận tốc không đổi và độ dịch chuyển thay đổi ở các tần số quay khác nhau. Nhưng đồng thời, nó cũng cho thấy việc sử dụng tiêu chí vận tốc không đổi có thể dẫn đến sự gia tăng độ dịch chuyển của bệ đỡ ổ trục khi tần số quay giảm. Mặc dù các lực động tác dụng lên ổ trục vẫn nằm trong giới hạn cho phép, nhưng sự dịch chuyển đáng kể của vỏ ổ trục có thể ảnh hưởng tiêu cực đến các bộ phận máy móc được kết nối, chẳng hạn như đường ống dẫn dầu.

Cấu hình Balanset-1A dành cho máy tốc độ thấp

Khi đo máy có tốc độ quay ≤600 vòng/phút:

• Đặt giới hạn dưới của dải tần số thành 2 Hz (không phải 10 Hz)
• Hiển thị cả hai Vận tốc (mm/s) and Độ dịch chuyển (μm) số liệu
• So sánh cả hai thông số với ngưỡng quy định/quy trình tiêu chuẩn của bạn (nhập chúng vào máy tính).
• Nếu chỉ đo được vận tốc và kết quả cho thấy vận tốc đạt yêu cầu, nhưng chưa biết độ dịch chuyển, thì việc đánh giá sẽ như sau: chưa hoàn chỉnh
• Đảm bảo bộ chuyển đổi có đáp ứng tuyến tính xuống đến 2 Hz (kiểm tra chứng chỉ hiệu chuẩn).

12. Vận hành chuyển tiếp: Khởi động, giảm tốc và vượt tốc

Ranh giới khu vực trong Phụ lục A và B áp dụng cho hoạt động ở trạng thái ổn định ở tốc độ và tải định mức. Trong điều kiện chuyển tiếp (khởi động, tắt máy, thay đổi tốc độ), dự kiến sẽ có độ rung cao hơn, đặc biệt là khi đi qua... tốc độ tới hạn (cộng hưởng).

Bảng 1 — Giới hạn khuyến nghị trong quá trình chuyển tiếp

Lưu ý dành cho tốc độ <20%: Ở tốc độ rất thấp, tiêu chí vận tốc có thể không áp dụng (xem Phụ lục D). Thể tích dịch chuyển trở nên rất quan trọng.

Giải thích thực tiễn

• Trong quá trình tăng tốc/giảm tốc, máy móc có thể tạm thời vượt quá giới hạn trạng thái ổn định.
• Độ rung trục được phép đạt đến 1,5 lần giới hạn C/D (lên đến tốc độ 90%) để cho phép vượt qua các tốc độ tới hạn.
• Nếu độ rung vẫn còn cao sau khi đạt tốc độ vận hành, điều đó cho thấy... lỗi dai dẳng, không phải là cộng hưởng tạm thời

Phân tích chi tiết Balanset-1A

Balanset-1A bao gồm tính năng biểu đồ "RunDown" (thử nghiệm) ghi lại biên độ rung so với RPM trong quá trình giảm tốc:

• Xác định tốc độ quan trọng: Các đỉnh nhọn về biên độ cho thấy hiện tượng cộng hưởng.
• Xác minh việc đi qua nhanh chóng: Các đỉnh hẹp xác nhận máy móc di chuyển nhanh chóng (điều tốt).
• Phát hiện các lỗi phụ thuộc vào tốc độ: Biên độ tăng liên tục theo tốc độ cho thấy có vấn đề về khí động học hoặc quy trình.

Dữ liệu này vô cùng quan trọng để phân biệt các xung đột biến tạm thời (chấp nhận được theo Bảng 1) với rung động quá mức ở trạng thái ổn định (không chấp nhận được).

13. Quy trình thực tiễn để tuân thủ tiêu chuẩn ISO 20816-3

14. Chủ đề nâng cao: Lý thuyết cân bằng hệ số ảnh hưởng

Khi máy được chẩn đoán là mất cân bằng (rung động cao 1×, pha ổn định), Balanset-1A sử dụng... Phương pháp hệ số ảnh hưởng để tính toán trọng số hiệu chỉnh chính xác.

Nền tảng toán học

Phản ứng rung động của rôto được mô hình hóa như sau: hệ thống tuyến tính trong đó việc thêm khối lượng làm thay đổi vectơ dao động:

Quy trình cân bằng ba lần chạy (một mặt phẳng)

1. Lần chạy đầu tiên (Lần chạy 0):
   • Đo độ rung: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
   • Vectơ: V₀ = 6,2∠45°
2. Chạy thử nghiệm với trọng lượng tối đa (Lần chạy 1):
   • Thêm khối lượng thử nghiệm: M_{phiên tòa} = 20 g ở góc θ_{phiên tòa} = 0°
   • Đo độ rung: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
   • Vectơ: V₁ = 4,1∠110°
3. Tính toán hệ số ảnh hưởng:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (phép trừ vectơ)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • α cho chúng ta biết "mức độ thay đổi độ rung trên mỗi gam khối lượng được thêm vào"."
4. Tính toán hiệu chỉnh:
   • M_{điều chỉnh} = −V₀ / α
   • Kết quả: M_{điều chỉnh} = 28,5 g ở góc θ_{điều chỉnh} = 215°
5. Áp dụng chỉnh sửa và xác minh:
   • Loại bỏ trọng lượng thử nghiệm
   • Thêm 28,5 g ở 215° (đo từ vạch tham chiếu trên rôto)
   • Đo độ rung cuối cùng: A_{cuối cùng} = 1,1 mm/s (mục tiêu: <1,4 mm/s cho Khu vực A)

Lý do tại sao điều này hiệu quả

Sự mất cân bằng tạo ra lực ly tâm F = m × e × ω², trong đó m là khối lượng không cân bằng, e là độ lệch tâm và ω là vận tốc góc. Lực này tạo ra sự rung động. Bằng cách thêm một khối lượng được tính toán chính xác ở một góc cụ thể, ta tạo ra một... bằng và đối Lực ly tâm, triệt tiêu sự mất cân bằng ban đầu. Phần mềm Balanset-1A tự động thực hiện các phép toán vectơ phức tạp, hướng dẫn kỹ thuật viên trong suốt quá trình.

11. Tài liệu tham khảo về Vật lý và Công thức

Nguyên lý xử lý tín hiệu

Mối quan hệ giữa độ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc

Vì rung động hình sin Ở tần số f (Hz), mối quan hệ giữa độ dịch chuyển (d), vận tốc (v) và gia tốc (a) được điều chỉnh bởi phép tính vi phân và tích phân:

Điểm mấu chốt: Vận tốc tỷ lệ thuận với tần số × độ dịch chuyển. Gia tốc tỷ lệ thuận với tần số² × độ dịch chuyển. Đây là lý do:

• Tại tần số thấp (< 10 Hz), độ dịch chuyển là thông số quan trọng.
• Tại tần số trung bình (10–1000 Hz), vận tốc tương quan tốt với năng lượng và không phụ thuộc vào tần số.
• Tại tần số cao (> 1000 Hz), gia tốc trở nên chiếm ưu thế

Giá trị RMS so với giá trị đỉnh

The Giá trị trung bình bình phương (RMS) Giá trị này biểu thị năng lượng hiệu dụng của tín hiệu. Đối với sóng sin thuần túy:

Tại sao lại chọn RMS? RMS tương quan trực tiếp với quyền lực and mệt mỏi căng thẳng tác động lên các bộ phận máy. Tín hiệu rung với V_RMS = 4,5 mm/s cung cấp cùng một năng lượng cơ học bất kể độ phức tạp của dạng sóng.

Tính toán RMS băng thông rộng

Đối với tín hiệu phức tạp chứa nhiều thành phần tần số (như trong máy móc thực tế):

Trong đó mỗi V_RMS,i Giá trị này biểu thị biên độ RMS tại một tần số cụ thể (1×, 2×, 3×, v.v.). Đây là giá trị "Tổng thể" được hiển thị bởi các máy phân tích rung động và được sử dụng để đánh giá vùng theo tiêu chuẩn ISO 20816-3.

Kiến trúc xử lý tín hiệu Balanset-1A

Ví dụ thực tế: Quy trình chẩn đoán

Kịch bản: Một máy bơm ly tâm 75 kW hoạt động ở tốc độ 1480 vòng/phút (24,67 Hz) trên nền bê tông cứng chắc.

Bước 1: Phân loại

• Công suất: 75 kW → Nhóm 2 (15–300 kW)
• Móng: Cứng chắc (đã được kiểm chứng bằng thử nghiệm va đập)
• Xác định ngưỡng A/B, B/C, C/D từ bản sao/thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của bạn và nhập chúng vào máy tính.

Bước 2: Đo lường bằng Balanset-1A

• Lắp đặt gia tốc kế trên vỏ ổ trục bơm (phía ngoài và phía trong)
• Vào chế độ "Máy đo độ rung" (F5)
• Dải tần số cài đặt: 10–1000 Hz
• Ghi lại vận tốc RMS tổng thể: 6,2 mm/giây

Bước 3: Đánh giá khu vực

So sánh giá trị đo được (ví dụ: 6,2 mm/s RMS) với các ngưỡng bạn đã nhập: trên C/D → KHU VỰC D; giữa B/C và C/D → KHU VỰC C, vân vân.

Bước 4: Chẩn đoán quang phổ

Chuyển sang chế độ FFT. Phổ hiển thị:

• Thành phần 1× (24,67 Hz): 5,8 mm/s — Tốc độ chiếm ưu thế
• Thành phần 2× (49,34 Hz): 1,2 mm/s — Nhỏ
• Các tần số khác: Không đáng kể

Chẩn đoán: Dao động tần số cao 1× với pha ổn định → Mất cân bằng

Bước 5: Cân bằng bằng Balanset-1A

Vào chế độ "Cân bằng trên một mặt phẳng":

• Lần chạy đầu tiên: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
• Trọng lượng thử nghiệm: Thêm 20 gam ở góc 0° (góc tùy ý)
• Chạy thử nghiệm: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
• Phần mềm tính toán: Khối lượng hiệu chỉnh = 28,5 gam ở góc = 215°
• Đã áp dụng chỉnh sửa: Bỏ khối lượng thử nghiệm, thêm 28,5g ở 215°
• Chạy xác minh: A_{cuối cùng} = 1,1 mm/s

Bước 6: Xác minh sự tuân thủ

1,1 mm/giây < 1,4 mm/s (ranh giới A/B) → KHU VỰC A — Tình trạng tuyệt vời!

Máy bơm hiện đã đáp ứng tiêu chuẩn ISO 20816-3 cho phép vận hành lâu dài không hạn chế. Tạo báo cáo ghi lại tình trạng trước (6,2 mm/s, Vùng D) và sau (1,1 mm/s, Vùng A) kèm theo biểu đồ phổ.

Vì sao vận tốc là tiêu chí chính?

Tốc độ rung tương quan tốt với cường độ rung trên dải tần số rộng vì:

• Vận tốc liên quan đến năng lượng truyền tới nền móng và môi trường xung quanh
• Vận tốc tương đối độc lập với tần số cho các thiết bị công nghiệp thông thường
• Ở tần số rất thấp (<10 Hz), độ dịch chuyển trở thành yếu tố giới hạn.
• Ở tần số rất cao (>1000 Hz), gia tốc trở nên quan trọng (đặc biệt là trong chẩn đoán ổ trục).

Độ võng tĩnh và tần số tự nhiên

Để ước lượng xem nền móng là cứng hay mềm:

Ước tính tốc độ tới hạn

Tốc độ tới hạn đầu tiên của một rôto đơn giản:

15. Những lỗi và cạm bẫy thường gặp trong việc áp dụng tiêu chuẩn ISO 20816-3

16. Tích hợp với chiến lược giám sát tình trạng toàn diện hơn

Giới hạn rung động theo tiêu chuẩn ISO 20816-3 là cần thiết nhưng chưa đủ Để quản lý toàn diện tình trạng máy móc. Tích hợp dữ liệu rung động với:

• Phân tích dầu: Các hạt mài mòn, sự suy giảm độ nhớt, ô nhiễm
• Nhiệt ảnh: Nhiệt độ ổ trục, điểm nóng cuộn dây động cơ, hiện tượng nóng lên do sai lệch trục.
• Siêu âm: Phát hiện sớm các sự cố bôi trơn ổ bi, phóng điện hồ quang.
• Phân tích tín hiệu dòng điện động cơ (MCSA): Các khuyết tật của thanh rôto, độ lệch tâm, sự thay đổi tải trọng
• Thông số quy trình: Lưu lượng, áp suất, mức tiêu thụ điện năng — liên hệ các đỉnh rung động với các sự cố trong quá trình sản xuất.

Balanset-1A cung cấp trụ rung của chiến lược này. Sử dụng các tính năng lưu trữ và theo dõi xu hướng để xây dựng cơ sở dữ liệu lịch sử. Đối chiếu các sự kiện rung động với hồ sơ bảo trì, ngày lấy mẫu dầu và nhật ký vận hành.

17. Các vấn đề liên quan đến quy định và hợp đồng

Kiểm thử nghiệm thu (Máy móc mới)

Important: Ranh giới khu vực thường được dùng làm hướng dẫn để đánh giá tình trạng, trong khi tiêu chí chấp nhận Các thông số kỹ thuật của máy móc mới được xác định trong hợp đồng/thông số kỹ thuật và được thỏa thuận giữa nhà cung cấp và khách hàng.

Vai trò của Balanset-1A: Trong các thử nghiệm nghiệm thu tại nhà máy (FAT) hoặc thử nghiệm nghiệm thu tại công trường (SAT), Balanset-1A xác minh mức độ rung động do nhà cung cấp công bố. Tạo báo cáo có văn bản chứng minh sự tuân thủ các giới hạn theo hợp đồng.

Bảo hiểm và Trách nhiệm pháp lý

Tại một số khu vực pháp lý, việc vận hành máy móc trong Khu D Có thể làm mất hiệu lực bảo hiểm nếu xảy ra sự cố nghiêm trọng. Các đánh giá ISO 20816-3 được ghi nhận chứng minh sự cẩn trọng trong việc bảo dưỡng máy móc.

18. Những phát triển trong tương lai: Mở rộng bộ tiêu chuẩn ISO 20816

Bộ tiêu chuẩn ISO 20816 vẫn đang tiếp tục được phát triển. Các phần và bản sửa đổi sắp tới bao gồm:

• ISO 20816-6: Máy chuyển động tịnh tiến (thay thế tiêu chuẩn ISO 10816-6)
• ISO 20816-7: Bơm quay động lực (thay thế tiêu chuẩn ISO 10816-7)
• ISO 20816-8: Hệ thống máy nén piston (mới)
• ISO 20816-21: Tuabin gió (thay thế tiêu chuẩn ISO 10816-21)

Các tiêu chuẩn này sẽ áp dụng các nguyên tắc phân định vùng tương tự nhưng có điều chỉnh cụ thể cho từng loại máy. Balanset-1A, với cấu hình linh hoạt và dải tần/biên độ rộng, sẽ vẫn tương thích khi các tiêu chuẩn này được ban hành.

19. Nghiên cứu trường hợp

Nghiên cứu trường hợp 1: Tránh chẩn đoán sai nhờ phương pháp đo kép

Máy móc: Tuabin hơi 5 MW, 3000 vòng/phút, ổ trục trượt

Tình huống: Độ rung của vỏ ổ trục = 3,0 mm/s (Vùng B, chấp nhận được). Tuy nhiên, người vận hành báo cáo có tiếng ồn bất thường.

Cuộc điều tra: Balanset-1A được kết nối với các đầu dò tiệm cận hiện có. Độ rung trục = 180 μm/pp. Giới hạn B/C được tính toán (Phụ lục B) = 164 μm. Trục trong Khu C!

Nguyên nhân gốc rễ: Hiện tượng màng dầu không ổn định (xoáy dầu). Độ rung của vỏ máy thấp do khối lượng đế lớn làm giảm chuyển động của trục. Chỉ dựa vào phép đo vỏ máy sẽ bỏ sót tình trạng nguy hiểm này.

Hoạt động: Điều chỉnh áp suất dầu bôi trơn ổ trục, giảm khe hở bằng cách chêm lại. Độ rung trục giảm xuống còn 90 μm (Vùng A).

Nghiên cứu trường hợp 2: Cân bằng giúp cứu một chiếc quạt quan trọng

Máy móc: Quạt hút gió cưỡng bức 200 kW, 980 vòng/phút, khớp nối mềm

Điều kiện ban đầu: Độ rung = 7,8 mm/s (Vùng D). Nhà máy đang xem xét việc dừng hoạt động khẩn cấp và thay thế ổ trục ($50.000, thời gian ngừng hoạt động 3 ngày).

Chẩn đoán Balanset-1A: FFT cho thấy 1× = 7,5 mm/s, 2× = 0,8 mm/s. Pha ổn định. Mất cân bằng, Không bị hư hại.

Cân bằng trường: Quá trình cân bằng hai mặt phẳng được thực hiện tại chỗ trong 4 giờ. Độ rung cuối cùng = 1,6 mm/s (Vùng A).

Outcome: Tránh được sự cố ngừng hoạt động, tiết kiệm được $50,000. Nguyên nhân gốc rễ: mòn cạnh trước của cánh quạt do bụi mài mòn. Đã khắc phục bằng cách cân bằng; lên kế hoạch tân trang cánh quạt trong lần bảo trì định kỳ tiếp theo.

20. Kết luận và các thực tiễn tốt nhất

Sự chuyển đổi sang ISO 20816-3:2022 Điều này thể hiện sự trưởng thành trong phân tích rung động, đòi hỏi một cách tiếp cận dựa trên vật lý, từ hai góc nhìn khác nhau đối với tình trạng hoạt động của máy móc. Những điểm chính cần lưu ý:

The Hệ thống Balanset-1A Sản phẩm này thể hiện sự phù hợp mạnh mẽ với các yêu cầu của tiêu chuẩn ISO 20816-3. Các thông số kỹ thuật của nó—phạm vi tần số, độ chính xác, tính linh hoạt của cảm biến và quy trình làm việc của phần mềm—cho phép các đội bảo trì không chỉ chẩn đoán sự không tuân thủ mà còn chủ động khắc phục nó thông qua việc cân bằng chính xác. Bằng cách kết hợp phân tích phổ chẩn đoán với khả năng cân bằng hiệu chỉnh, Balanset-1A giúp các kỹ sư độ tin cậy bảo trì tài sản công nghiệp trong Vùng A/B, đảm bảo tuổi thọ, an toàn và sản xuất không bị gián đoạn.

Tiêu chuẩn tham khảo và thư mục

Tài liệu tham khảo tiêu chuẩn (Mục 2 của ISO 20816-3)

Các tiêu chuẩn liên quan trong bộ tiêu chuẩn ISO 20816

Tiêu chuẩn bổ sung

Bối cảnh lịch sử (Các tiêu chuẩn đã bị thay thế)

Tiêu chuẩn ISO 20816-3:2022 thay thế các tiêu chuẩn sau:

• Tiêu chuẩn ISO 10816-3:2009 — Đánh giá độ rung của máy bằng cách đo trên các bộ phận không quay — Phần 3: Máy công nghiệp có công suất định mức trên 15 kW và tốc độ định mức từ 120 vòng/phút đến 15.000 vòng/phút
• ISO 7919-3:2009 — Rung động cơ học — Đánh giá rung động của máy móc bằng các phép đo trên trục quay — Phần 3: Máy móc công nghiệp ghép nối

Việc tích hợp rung động vỏ (10816) và rung động trục (7919) vào một tiêu chuẩn thống nhất sẽ loại bỏ những sự mơ hồ trước đây và cung cấp một khuôn khổ đánh giá mạch lạc.

Phụ lục DA (Thông tin) — Sự tương ứng giữa các tiêu chuẩn quốc tế được tham chiếu với các tiêu chuẩn quốc gia và liên bang

Khi áp dụng tiêu chuẩn này, nên sử dụng các tiêu chuẩn quốc gia và liên bang tương ứng thay vì các tiêu chuẩn quốc tế được tham chiếu. Bảng sau đây thể hiện mối quan hệ giữa các tiêu chuẩn ISO được tham chiếu trong Phần 2 và các tiêu chuẩn quốc gia tương đương của chúng.

Note: Trong bảng này, ký hiệu thông thường sau đây được sử dụng để chỉ mức độ tương ứng:

• IDT — Tiêu chuẩn giống hệt nhau

Các tiêu chuẩn quốc gia có thể có ngày ban hành khác nhau nhưng vẫn duy trì sự tương đương về mặt kỹ thuật với các tiêu chuẩn ISO được tham chiếu. Luôn tham khảo các phiên bản mới nhất của tiêu chuẩn quốc gia để biết các yêu cầu hiện hành nhất.

Thư mục

Các tài liệu sau đây được tham chiếu trong tiêu chuẩn ISO 20816-3 nhằm mục đích cung cấp thông tin:

Ghi chú lịch sử: Tài liệu tham khảo [16] (Rathbone, 1939) đại diện cho công trình tiên phong đã thiết lập nền tảng cho việc sử dụng vận tốc làm tiêu chí rung động chính.