ISO 10816-3：工业机械振动限值
该实用标准为泵、电机、风扇、压缩机和其他额定功率为 15 千瓦及以上的工业机器提供了具体的有效值速度限制和评估区域。.
快速参考：振动严重程度限值
测量轴承座上的宽带均方根速度（毫米/秒）。对您的机器进行分类，然后在下面找到您的区域。.
评估标准 - 均方根速度（毫米/秒）
ISO 10816-3 工业机器区域边界值
| 机械组 | A 区/B 区 | B 区/C 区 | C 区/D 区 |
|---|---|---|---|
| 第一组 大型刚性基础，>300 千瓦 | 0.71 | 1.8 | 4.5 |
| 第 2 组 ★ 中型，刚性基础，15-300 千瓦 | 1.12 | 2.8 | 7.1 |
| 第三组 大型灵活地基，>300 千瓦 | 1.8 | 4.5 | 11.2 |
| 第四组 中型，灵活基础，15-300 千瓦 | 2.8 | 7.1 | 18.0 |
新投入使用的机器。典型的新设备或最近大修过的设备，状况良好。.
可以不受限制地长期运行。大多数维护良好的机器都可在此运行。.
不适合连续运行。调查根本原因并制定纠正维护计划。.
有损坏危险。需要立即停机并采取纠正措施以防止故障。.
英制单位 - 有效值速度（英寸/秒）
使用英制测量系统的地区的等效值（1 毫米/秒 ≈ 0.03937 英寸/秒）
| 机械组 | A 区/B 区 | B 区/C 区 | C 区/D 区 |
|---|---|---|---|
| 第一组 | 0.028 | 0.071 | 0.177 |
| 第 2 组 ★ | 0.044 | 0.110 | 0.280 |
| 第三组 | 0.071 | 0.177 | 0.441 |
| 第四组 | 0.110 | 0.280 | 0.709 |
振动区域计算器
输入机器参数和振动测量值，立即确定 ISO 10816-3 区域
区域边界的视觉对比
每个区域的宽度比例显示了灵活安装和大型机器的限制范围。.
什么是 ISO 10816-3？
ISO 10816-3 是世界上参考范围最广的工业振动标准之一。它由国际标准化组织发布，规定了常见旋转工业机器振动严重程度的具体数值限制。该标准是对 ISO 10816-3 中确立的总体框架的直接实际应用。 ISO 10816-1第 3 部分：第 1 部分解释了如何测量和评估机器振动的一般原则，而第 3 部分则为您提供了实际数字（以毫米/秒为单位的 RMS 速度值），以确定机器振动是可接受的还是危险的。.
该标准根据额定功率和基础类型，将振动严重程度分为四个评估区（A 到 D），适用于四个不同的机器组。这个简单的矩阵为维护工程师、设备操作员和状态监测技术人员提供了一个清晰的、国际公认的框架，用于对设备健康状况做出 "去/不去 "的决定。.
ISO 10816-3 已被 ISO 20816-3（2022 年发布）正式取代，后者更新了测量方法并增加了轴振动标准。不过，核心区边界值仍具有高度相关性，全球绝大多数工业监测系统、工厂程序和维护计划仍在参考 ISO 10816-3 限制。在过渡时期，这两个标准可以并行使用。.
范围和适用性
ISO 10816-3 适用于各种工业旋转机械。在应用区域边界值之前，了解您的设备是否属于该标准的适用范围至关重要。.
涵盖的机器
该标准适用于在正常稳态条件下运行的最常见类型的工业旋转设备。其中包括离心泵、电动机和发电机（感应式和同步式）、鼓风机和风扇（离心式和轴流式）、离心式压缩机，以及集成在机械系统中的齿轮装置。这些机器的输出功率（或标称功率）必须在 15 千瓦以上，运行速度必须在 120 转/分至 15,000 转/分之间。测量只针对机器的非旋转部件，特别是轴承座、轴承基座或直接承受通过轴承传递的动态力的结构部件。.
不包括机器
有几类机械不在 ISO 10816-3 的范围内，有自己的专门标准。柴油发动机和往复式压缩机等往复式机械遵循 ISO 10816-6。具有独特振动特性的机床遵循 ISO 10816-8。发电站的液压发电机组和水泵遵循 ISO 10816-5。输出功率大于 50 兆瓦的蒸汽轮机和大于 3 兆瓦的燃气轮机遵循 ISO 10816-2。单缸机器和旋转质量与转子非刚性连接的机器也不包括在内。.
功率范围
适用于额定功率超过 15 千瓦的机器。低于此阈值的设备通常具有不同的振动特性，并根据制造商的规格或其他标准进行评估。.
速度范围
适用于 120 至 15,000 RPM 的运行速度。这涵盖了从低速齿轮传动机械到高速涡轮机械的绝大多数工业旋转设备。.
测量位置
所有测量必须在非旋转部件上进行：轴承座、基座或直接受转子动态力影响的结构部件。.
测量参数
宽带 均方根速度 是主要的评估参数。这个单一的数字可以捕捉到较大频率范围（通常为 10-1000 Hz）内的整体振动严重程度。.
机器分类：四个组别
对机器进行正确分类是应用 ISO 10816-3 的最关键步骤。该标准根据两个关键因素将工业机器分为四组：额定功率和基础类型。应用错误的组别可能会导致误报（根据刚性安装的限制来评估柔性安装的机器）或漏报缺陷（对刚性安装的机器应用宽松的限制，而预期和可实现的振动较低）。.
| 团体 | 力量 | 基金会 | 典型机器 | 主要特征 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 大于 300 千瓦 | 死板的 | 混凝土垫上的大型水泵、压缩机和发电机 | 最严格的限制 - 大型转子、精密轴承、重型基础吸收振动 |
| 2 ★ | 15-300 千瓦 | 死板的 | 混凝土或钢制底座上的标准电机、中型泵、风扇、鼓风机 | 最常见的组别 - 涵盖大多数工厂设备 |
| 3 | 大于 300 千瓦 | 灵活的 | 安装在弹簧隔离器、橡胶支架或升降平台上的大型机器 | 更宽的限制--灵活的支架允许机器产生更大的振动，同时保护结构 |
| 4 | 15-300 千瓦 | 灵活的 | 弹簧或橡胶支架上的中型机器，管道安装泵 | 最宽松的限制--适中的尺寸和灵活的安装相结合 |
如何确定地基类型
刚性地基和柔性地基之间的区别至关重要，在实际应用中有时可能会模糊不清。刚性地基是指机器-地基系统的固有频率明显高于主要激励频率（通常是机器的运行速度）。在实际应用中，这通常意味着机器直接用螺栓固定在重型混凝土垫、厚钢底板或结构底板上，而不使用任何隔离元件。地基质量至少应是机器质量的 3-5 倍，这样才能被认为是真正的刚性地基。.
柔性地基是指包括特意设计的隔振元件（弹簧隔振器、橡胶垫、软木层或弹簧上的惯性块）的地基，或者机器安装在高架结构（如夹层或管桥）上的地基，该结构本身具有很大的柔性。测试的关键是机器运行时，地基是否有明显的移动或共振。如果您能感觉到机器周围地板或结构的振动，则地基很可能具有弹性。.
如果您不确定地基是刚性的还是柔性的，测量机器轴承座和地基表面的振动会有所帮助。如果在运行速度下，地基振动超过轴承座振动的 50%，则地基很可能是柔性的，应使用第 3 组或第 4 组限值。.
实际应用指南
ISO 10816-3 区分了两种基本不同的使用情况：评估新机器或维修过的机器的状况（验收测试），以及监控已投入使用的机器（运行监控）。每种情况都有自己的方法和标准。.
新设备/维修设备的验收测试
在调试新机器、安装后验收机器或大修后机器返修时，振动级别最好在 A 区范围内。B 区被认为是新调试设备可以接受的范围，但如果一台全新机器的读数为 B 区，则可能表明存在安装问题（未对准、软底座、管道应变），值得在造成轴承过早磨损之前进行调查。任何显示 C 区或 D 区振动的新设备都不应验收，直到发现并纠正问题。验收标准应记录在采购或大修合同中，明确参照 ISO 10816-3 组别和区域要求。.
在役设备的运行监测
对于已投入使用的机器，该标准提供了两种互补的评估方法。绝对振动评估将当前宽带均方根速度与机器组的区域限制进行比较。如果读数在 A 区或 B 区，则机器可以接受。C 区意味着在计划进行纠正性维护时，机器可以在有限的时间内运行。D 区要求立即停机，以防止灾难性损坏。.
基于趋势的评估同样重要。即使读数仍在 B 区内，振动的突然增加也是一个值得调查的重大变化。一台机器多年来一直以 1.0 mm/s 的速度运行，但突然跃升至 2.2 mm/s，对于第 2 组而言，该机器仍处于 B 区，但 1.2 mm/s 的变化代表故障正在发展，并将继续恶化。该标准建议为每台机器建立基线，并跟踪随时间发生的变化，而不仅仅是检查绝对限值。.
测量程序
该标准规定，应在三个正交方向上对每个可接触到的轴承位置进行振动测量：水平方向（垂直于轴轴）、垂直方向和轴向（平行于轴轴）。任何轴承上任何方向的最高读数都将用于整个机器的评估。这种 "最坏情况 "方法可确保定向振动模式（例如主要表现在轴向的不对中情况）不会被忽视。.
| 方向 | 缩写 | 检测到的常见缺陷 |
|---|---|---|
| 水平（与轴垂直） | 哈 | 不平衡、松动、轴承磨损 |
| 垂直的 | V | 不平衡、结构共振 |
| 轴向（与轴平行） | A | 错位、轴弯曲、止推轴承故障 |
ISO 10816-3 是一种宽带筛选工具。它告诉你 那 存在问题（将机器置于 C 区或 D 区），但它不会告诉你 什么 问题所在。要诊断具体故障，无论是不平衡、不对中、轴承损坏还是其他故障，您需要 频谱分析 使用振动分析仪或便携式平衡系统。.
实际案例
使用 ISO 10816-3 区标准逐步进行评估。.
机器： 由 75 千瓦电动机驱动的离心泵
基础： 用螺栓固定在混凝土垫上（刚性地基）
分类： 第 2 组（15-300 千瓦，刚性基础）
测得的振动： 泵驱动端轴承上的有效值为 3.5 mm/s，水平方向
第 2 组边界： A/B = 1.12 毫米/秒 · B/C = 2.8 毫米/秒 · C/D = 7.1 毫米/秒
3.5 mm/s 介于 B/C 边界 (2.8) 和 C/D 边界 (7.1) 之间。该机器不适合长期连续运行。安排振动分析以确定根本原因 - 此级别的常见故障包括不平衡、不对中或轴承早期老化。.
机器： 离心风机，500 千瓦电机，1480 转/分钟
基础： 弹簧隔离器上的钢架（柔性地基）
分类： 第 3 组（>300 千瓦，柔性基础）
测得的振动： 2.0 mm/s RMS（最高读数，驱动端轴承上的轴向读数）
第 3 组边界： A/B = 1.8 毫米/秒 · B/C = 4.5 毫米/秒 · C/D = 11.2 毫米/秒
2.0 mm/s 刚刚超过 A/B 边界 (1.8)。对于新投产的机器来说，这是可以接受的，但并不理想。轻微的超标表明需要进行校准或平衡--快速的微调平衡可使其进入 A 区，并显著延长轴承寿命。.
机器： 电动机，45 千瓦，驱动一台小型鼓风机
基础： 橡胶防震支架（柔性基础）
分类： 第 4 组（15-300 千瓦，柔性基础）
基线振动： 3.0 毫米/秒有效值（6 个月前建立）
目前的振动： 6.8 毫米/秒有效值
第 4 组边界： A/B = 2.8 毫米/秒 · B/C = 7.1 毫米/秒 · C/D = 18.0 毫米/秒
虽然 6.8 毫米/秒在技术上仍属于第 4 组的 B 区，但与 3.0 毫米/秒的基线相比，振动增加了一倍多。即使在同一区域内，这种变化幅度也表明故障正在发展，应立即通过频谱分析进行调查。不要等到读数进入 C 区。.
关键概念和最佳做法
可操作的限制
ISO 10816-3 将第 1 部分的理论框架转化为具体的合格/不合格数值。这些数值是在线监测系统设置报警阈值以及将验收标准写入采购合同和大修规范的基础。.
基金会事务
对于灵活安装的大型风扇（第 3 组）来说，振动级别完全可以接受，但对于刚性安装的中型电机（第 2 组）来说，这就意味着即将发生故障。错误划分地基类型是应用该标准时最常见的错误。.
超过阈值的趋势
经验丰富的从业人员知道，趋势往往比绝对值更重要。一台以 2.5 mm/s 的速度稳定运行的机器比一台在两周内从 1.0 mm/s 跃升到 2.5 mm/s 的机器优先级要低，尽管两者今天读取的数字相同。.
筛查，而非诊断
该标准是一个宽带筛选工具。它能识别 那 问题存在但不 什么 问题所在。要进行根本原因诊断，请使用 光谱分析, 使用振动分析仪进行时间波形分析和相位测量。.
设置监控系统的警报级别
在配置连续或定期振动监测系统的报警级别时，ISO 10816-3 中的区域边界提供了一个自然框架。常见的工业做法是在 B/C 区边界设置 "警报"（或 "警告"）报警，在 C/D 区边界设置 "危险"（或 "跳闸"）报警。有些从业人员会在 A/B 区边界设置较低的 "注意 "级别，以标记早期变化。对于已确定基线的机器，额外的基于变化的警报（例如，"如果振动比基线增加超过 25%，则发出警报"）比单独的绝对阈值警报能更早地检测到正在发展的故障。.
与其他标准的关系
ISO 10816-3 是振动评估综合标准系列的一部分。ISO 10816-1 提供了一般原则。ISO 10816-7 专门涉及旋转动力泵。ISO 7919 针对的是轴振动（用接近探头在旋转部件上测量），而不是轴承座振动，主要用于涡轮机等采用流体薄膜轴承的机器。后续标准 ISO 20816-3（2022 年）将 10816 的轴承座振动方法与 7919 的轴振动方法统一为一个框架。了解 ISO 10816-3 在该系列中的定位，对于为每种特定机器和测量类型选择正确的标准非常重要。.
常见问题
对于刚性基础（第 2 组）上的典型中型泵（15-300 千瓦），有效值不超过 1.12 mm/s 的振动为极佳振动（A 区），不超过 2.8 mm/s 的振动对于长期运行是可以接受的（B 区），不超过 7.1 mm/s 的振动需要进行调查和纠正维护（C 区），超过 7.1 mm/s 则建议立即停机（D 区）。对于安装在柔性支架上的泵，可使用更宽松的第 4 组限值。.
刚性地基（混凝土垫、钢结构底座）会将振动直接传递到周围的结构，因此需要较低的振动限值。柔性地基（弹簧隔振器、橡胶支架、弹性垫）可将振动从结构中隔离出来，从而允许机器受到更高的振动。该标准允许对柔性安装的机器设定更高的振动限值，因为隔振可防止振动对周围设备和结构造成损坏。.
是的，ISO 10816-3 已被 ISO 20816-3（2022 年发布）正式取代。但是，核心区边界值仍然具有高度相关性，并且仍然是全球数千家工厂使用的行业标准。许多现有的监测系统、合同规范和维护计划仍在参考 ISO 10816-3 的限值。向 ISO 20816-3 的过渡是渐进的，在此期间两种标准都可以使用。.
ISO 10816-3 并不正式适用于 15 千瓦以下的机器。但在实践中，许多技术人员将第 2 组限值作为小型设备的粗略指南。对于重要的小型设备，最好在安装和调试后确定一个基线振动水平，然后监测相对于该基线的变化，而不是采用该标准中的绝对限值。.
