ISO 20816-Vibrations-Schwerezonen A, B, C und D geben Ingenieuren für rotierende Maschinen eine Möglichkeit zu beurteilen, ob ein gemessener Vibrationspegel unbedenklich, tolerierbar oder ein Warnsignal dafür ist, dass Schaden im Gange ist. Die Norm übersetzt eine einzelne Zahl, die RMS-Vibrationsgeschwindigkeit in Millimetern pro Sekunde, in ein Betriebsurteil, auf das ein Schichtleiter reagieren kann, ohne dass ein Vibrationsanalytiker bereitstehen muss.
ISO 20816 ist die aktuelle Norm zur Bewertung mechanischer Schwingungen von Maschinen anhand von Messungen an nichtrotierenden Teilen. Sie ersetzt nach und nach die ältere Serie ISO 10816, Teil für Teil, sobald die jeweiligen Abschnitte überarbeitet werden. Teil 3 (ISO 20816-3) hat ISO 10816-3 für Industriemaschinen über 15 kW und Drehzahlen zwischen 120 und 30.000 min⁻¹ abgelöst. Das Zonenkonzept und die Buchstaben A/B/C/D wurden unverändert übernommen. Wenn Ihr CMMS oder Abnahmeberichte noch die ISO 10816-3-Vibrations-Schweregrenzen nennen, sind die Grenzwerte dieselben, die jetzt unter ISO 20816-3 veröffentlicht sind; nur die Dokumentnummer hat sich geändert.
Die Norm unterteilt die Skala der Vibrationsschwere in vier aufeinanderfolgende Zonen, von denen jede eher eine Zustandsbeurteilung als nur ein Magnitudenband darstellt:
Die Zonen A und B sind Bereiche für uneingeschränkten Betrieb. Zone C ist ein Auslöser für Planungsmaßnahmen, kein Notfall. Zone D bedeutet: Maschine stoppen oder beschleunigten Verschleiß und Ausfall in Kauf nehmen.
ISO 20816 verwendet die breitbandige RMS-Vibrationsgeschwindigkeit, angegeben in mm/s, gemessen am Lagergehäuse oder einer anderen zugänglichen, nicht rotierenden Struktur, typischerweise über 10 Hz bis 1.000 Hz. Die RMS-Geschwindigkeit wird der Spitzenverschiebung vorgezogen, weil sie gut mit der ermüdungsfördernden Energie im mittleren Frequenzbereich korreliert, in dem sich Signaturen von Unwucht, Fehlausrichtung und Lockerheit zeigen. Messwerte werden üblicherweise an jedem Lager in drei Richtungen aufgenommen, und die zugewiesene Zone richtet sich nach dem höchsten gemessenen Wert.
Eine einzelne Schwere-Tabelle kann nicht für jede Maschine passen: Ein großer Turbogenerator und ein kleiner Pumpenmotor tolerieren bei gleichem relativen Zustand sehr unterschiedliche absolute Vibrationen. ISO 20816-3 begegnet dem, indem industrielle Maschinen nach Leistung und Wellenmittenhöhe in zwei Gruppen eingeteilt und jede Gruppe anschließend nach Auflagersteifigkeit weiter unterteilt wird.
Innerhalb jeder Gruppe haben starr gelagerte Fundamentaufbauten niedrigere absolute Grenzwerte als flexible, da ein flexibles Fundament Energie anders absorbiert und umverteilt als ein steifes. Die richtige Zuordnung von Gruppe und Auflagerart ist die häufigste Ursache für falsch angewendete Vibrationsalarme.
Die folgende Tabelle gibt die ISO 20816-3-Zonengrenzgeschwindigkeiten für starr montierte Maschinen an. Flexibel montierte Maschinen in denselben Gruppen haben höhere Grenzwerte, prüfen Sie daher die Montageart, bevor Sie eine Tabelle aus dem Gedächtnis anwenden.
| Maschinengruppe | Grenze Zone A/B | Grenze Zone B/C | Grenze Zone C/D |
|---|---|---|---|
| Gruppe 1 (über 300 kW, starre Aufstellung) | 2,3 mm/s | 4,5 mm/s | 7,1 mm/s |
| Gruppe 2 (15 bis 300 kW, starre Aufstellung) | 1,4 mm/s | 2,8 mm/s | 4,5 mm/s |
Ein Pumpenmotor der Gruppe 2 auf einer starren Basis mit einer Messung von 2,0 mm/s RMS liegt komfortabel in Zone B; derselbe Messwert an einer kleineren, flexibel montierten Einheit könnte noch in Zone A liegen. Der Kontext ist wichtiger als die reine Zahl.
Die Zonen erfüllen zwei Aufgaben: Abnahmeprüfungen, bei denen eine neue oder überholte Maschine vor der Abnahme in Zone A oder zumindest innerhalb von Zone B in Betrieb genommen werden sollte, und die fortlaufende Überwachung, bei der Alarm- und Abschaltgrenzwerte von den Zonengrenzen abgeleitet und an die Kritikalität der Maschine angepasst werden. Dies unterscheidet sich von, und ergänzt, die festen Schutzgrenzen in API 670-Maschinenschutzsystemen bei kritischen Turbomaschinen, die absolute Abschaltwerte statt eines relativen Zonensystems verwenden.
Teams legen diese Grenzwerte zunehmend als Schwellenwerte fest, sodass ein Lagerwert, der von Zone B in Zone C übergeht, automatisch einen Arbeitsauftrag auslöst. Fabricos CMMS hängt ISO 20816-Zonenschwellen an Anlagen-Vibrationsmessungen und eskaliert einen Zone-D-Überschreitung sofort; sehen Sie das in einer Fabrico-Demo. Ein ansteigender Trend innerhalb einer Zone, etwa von 1,0 auf 2,0 mm/s bei weiterhin in Zone B, ist oft eine nützlichere Frühwarnung als das Zonenschild selbst. Anhaltende Vibrationen im oberen Bereich einer Zone, besonders bei drehzahlvariablen Anlagen, rechtfertigen einen Blick auf die Rotordynamik; siehe kritische Drehzahl und Rotordynamik, wie Resonanzen moderate Kräfte in Zone-C- oder Zone-D-Werte verstärken.
Kein einzelner Teil deckt alles ab. ISO 20816-1 legt die allgemeinen Grundsätze fest; spätere Teile behandeln spezifische Maschinentypen, etwa Teil 3 für Industriemaschinen, andere decken Dampfturbinen, Windturbinen und Kolbenmaschinen ab. Verwenden Sie den Teil, der für die zu bewertende Kategorie geschrieben wurde.
Nicht unbedingt sofort. Zone C bedeutet, dass der Dauerbetrieb unbefriedigend ist, aber die Maschine kann typischerweise für einen begrenzten Zeitraum weiterlaufen, während eine Reparatur geplant wird. Zone D ist der Punkt, an dem Schaden als wahrscheinlich angesehen wird, und ein Weiterbetrieb sollte nicht routinemäßig erfolgen.
Ja. Für Teile, die neu herausgegeben wurden, sind die Grenzgeschwindigkeitswerte unverändert; nur die Normnummer und einige redaktionelle Inhalte haben sich geändert. Eine Zone-B-Messung nach ISO 10816-3 bleibt Zone B nach ISO 20816-3.
Ein flexibles Fundament dämpft und überträgt Schwingungsenergie anders als ein starres, sodass derselbe Fehler an der Lagerstelle unterschiedliche gemessene Geschwindigkeiten erzeugt. Die Norm erhöht die Grenzwerte für flexible Auflager, um die Schwerebeurteilung an den tatsächlichen Zustand und nicht an die Fundamentart zu koppeln.
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