免費工程工具 #023
振動限值 — 水輪機與泵組
依據 ISO 20816-5 評估水輪機、水泵水輪機及泵的振動嚴重度。支援軸承座速度與軸位移測量。
結果
| 公差帶 | 邊界 | 說明 |
|---|
ISO 20816-5 範圍
ISO 20816-5 規定了用於水力發電廠的水力機械（包括卡普蘭、法蘭西斯及培頓渦輪機、水泵水輪機和泵）的振動評估標準。涵蓋豎軸與臥軸機組配置。
軸承座振動 — 豎軸機組
在軸承座上測量的寬頻振動速度，單位為 mm/s RMS，通常為 10–1000 Hz 範圍。適用於垂直卡普蘭、法蘭西斯、泵-渦輪機及泵單元。此頁面上的分區邊界值為 ISO 10816/20816 系列的簡化指導值；ISO 20816-5 的機組及轉速特定表格在細節上有所不同，合約或驗收評估應參考該表格。
| 區域邊界 | 振速 (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
軸承座振動 — 臥軸培頓
由於軸承配置與衝擊負載特性，臥軸培頓渦輪機的允許限值較低。
| 區域邊界 | 振速 (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.3 |
| B/C | 4.5 |
| C/D | 7.1 |
軸位移 — 豎軸機組
軸相對位移使用近接探頭測量，以 μm 為單位的峰峰值位移表示。
| 區域邊界 | 位移 (μm p-p) |
|---|---|
| A/B | 80 |
| B/C | 160 |
| C/D | 260 |
ℹ️ 注意： 由於重力沿軸向作用，豎軸水力機械具有獨特的振動特性。推力軸承狀態與水力作用力（尾水管湧浪、空蝕）顯著影響振動行為。
⚠️ 重要： 應同時監測軸承座與軸的振動。兩者評估中較差者決定整體評估結果。運轉條件（負載、水頭、尾水位）對水力機械的振動水平有強烈影響。
ISO 20816-5 applies to hydraulic machines including:
- Vertical Kaplan turbines
- Vertical Francis turbines
- Vertical pump-turbines (reversible)
- Horizontal Pelton turbines
- Vertical pumps
These machines operate in hydroelectric power plants with typical speeds from 60 to 1000 RPM.
Hydraulic machines operate at much lower speeds (60–500 RPM vs 1500–3600 RPM for steam turbines) and experience unique hydraulic excitation forces:
- Draft tube surge and pressure pulsations
- Cavitation-induced vibration
- Wicket gate and runner vane pass frequencies
- Von Kármán vortex shedding
Vertical machines also have additional considerations for thrust bearing vibration and axial hydraulic forces.
Shaft displacement is measured using proximity probes mounted near the guide bearings, measuring peak-to-peak displacement in micrometers (μm p-p). This is critical for vertical machines where shaft orbit monitoring reveals:
- Unbalance and misalignment
- Hydraulic instabilities
- Guide bearing wear
- Seal rub conditions
Horizontal Pelton turbines have lower vibration limits than vertical machines because:
- Horizontal bearing arrangements are more sensitive to dynamic forces
- Impulse loading from the Pelton bucket jet impact produces distinct vibration
- Gravity loads on horizontal bearings create different dynamic behavior
The Zone A/B boundary is 2.3 mm/s vs 2.8 mm/s for vertical machines.
For Zone C on a hydro turbine:
- Investigate root causes: runner cavitation, draft tube surge, guide bearing wear, shaft misalignment, hydraulic resonance
- Increase monitoring frequency to continuous if not already
- Consider load restrictions to reduce hydraulic excitation
- Plan corrective action during the next scheduled outage
- Monitor trend carefully — if approaching Zone D, consider shutdown
本頁所述的操作流程由 Vibromera 團隊使用 Balanset-1A（一款用於現場轉子平衡的便攜式雙通道動平衡儀及振動分析儀）開發並經過實地測試。
用於水力發電機械的專業振動分析儀與現場動平衡系統。符合 ISO 20816 的現場評估。應用於 50 多個國家。
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko是一名振動分析工程師，也是Vibromera的創辦人兼執行長。 15年多來，他一直在現場——而非在試驗台上——為旋轉設備進行動平衡校正：粉碎機、工業風機、破碎機、離心機、軸與主軸。正是這些實際工作催生了Balanset系列儀器——它們被設計為一種專業人員可以隨身攜帶到機器旁、在現場獨立使用的工具，而非實驗室設備。 Vibromera成立於2017年，自2023年起總部設於葡萄牙波爾圖。Balanset系列產品的研發、組裝與支援均在此完成。旗艦產品是Balanset-1A，一款用於單平面及雙平面動平衡校正與振動診斷的可攜式分析儀。 Nikolai親自參與客戶支援工作，處理各種棘手的動平衡校正案例，並參與軟體開發。他以任何語言為全球客戶提供服務。
