ISO 10816-3 nasilenie drgań: strefy, limity i jak je interpretować

ISO 10816-3, obecnie opublikowana jako ISO 20816-3, jest międzynarodową normą służącą do oceny, czy drgania maszyny przemysłowej są dopuszczalne. Mierzy się szerokopasmowe drgania na obudowach łożysk i porównuje wynik z określonymi strefami nasilenia. Odpowiada ona na pytanie, które zadaje każdy zespół ds. niezawodności: ile drgań to już za dużo?

Jak norma mierzy drgania

Zamiast analizować poszczególne częstotliwości, ISO 10816-3 wykorzystuje jedną szerokopasmową wielkość: wartość skuteczną (RMS) prędkości drgań w milimetrach na sekundę, mierzoną w przybliżeniu w paśmie 10, 1000 Hz na częściach nierotujących maszyny. W praktyce oznacza to czujnik na każdej obudowie łożyska, odczytywany w kierunkach: poziomym, pionowym i osiowym.

Używa się prędkości, ponieważ w normalnym zakresie prędkości pracy przemysłowej najlepiej odzwierciedla ona energię powodującą zmęczenie materiału w maszynie, lepiej niż samo przemieszczenie czy przyspieszenie.

Cztery strefy oceny

Każdy odczyt trafia do jednej z czterech stref:

• Strefa A: drgania nowo uruchomionej maszyny w dobrym stanie.
• Strefa B: dopuszczalna do nieograniczonej pracy długoterminowej.
• Strefa C: niezadowalająca do długotrwałej pracy. Maszyna może pracować przez ograniczony czas, podczas planowania naprawy.
• Strefa D: na tyle poważna, że może spowodować uszkodzenia. Należy niezwłocznie zbadać i usunąć przyczynę.

Trzy wartości oddzielające strefy to granice A/B, B/C i C/D.

Grupy maszyn i warunki podparcia

Limity zależą od wielkości maszyny i sposobu montażu:

• Grupa 1: duże maszyny, powyżej około 300 kW (około 400 KM) do 50 MW.
• Grupa 2: maszyny średnie, około 15 kW do 300 kW.
• Podparcie sztywne lub elastyczne: fundament uważa się za sztywny, gdy najniższa częstość własna układu maszyna, fundament jest wyższa niż jego główna częstotliwość wzbudzająca (zazwyczaj prędkość obrotowa); w przeciwnym razie jest elastyczne, a podparcia elastyczne dopuszczają wyższe wartości odczytów.

Norma obejmuje maszyny pracujące w zakresie od 120 do 15 000 obr./min.

Granice prędkości drgań (RMS, mm/s)

Zatem silnik 150 kW na sztywnej podstawie z odczytem 3.0 mm/s RMS znajduje się w Strefie C: można go nadal eksploatować, ale zaplanuj naprawę. Ten sam odczyt na dużej maszynie na podparciu elastycznym byłby nadal w Strefie B.

ISO 10816 kontra ISO 20816

ISO 20816 to obecna, skonsolidowana seria norm. Łączy starsze ISO 10816 (drgania na częściach nierotujących) oraz ISO 7919 (drgania wału) w jedną rodzinę, z jaśniejszymi definicjami grup maszyn i zaktualizowanymi wytycznymi dotyczącymi miejsc pomiaru. Koncepcja stref i znane granice prędkości zachowano, więc odczyt oceniany według ISO 10816-3 daje ten sam wynik według ISO 20816-3.

Czego sama wartość nie mówi

Strefa nasilenia informuje, że maszyna ma problem, ale nie mówi, dlaczego. Rosnąca szerokopasmowa prędkość jest sygnałem, by przyjrzeć się bliżej za pomocą widma: niewyważenie pojawia się przy częstotliwości obrotowej, niewspółosiowość przy dwukrotności częstotliwości obrotowej, a uszkodzenia łożysk przy ich własnych częstotliwościach defektów. Dla dwóch najczęstszych przyczyn zobacz wyważanie dynamiczne oraz porównanie technik w termografia kontra analiza drgań.

Od odczytu do zlecenia roboczego

Wykres stref zapobiega awariom tylko wtedy, gdy odczyt w Strefie C lub D doprowadzi do działania. Tu monitoring ciągły bije kwartalne trasy: system, który śledzi trend i generuje zlecenie robocze w momencie, gdy maszyna przekroczy granicę, skraca drogę od wykrycia problemu do jego naprawy.

Fabrico odczytuje stan maszyny i OEE z linii i zamienia przekroczenie progu w automatycznie skierowane zlecenie robocze, dzięki czemu alarm drgań staje się wykonaną naprawą, a nie notatką w arkuszu kalkulacyjnym. Umów demo Fabrico , aby zobaczyć zamkniętą pętlę na swoim wyposażeniu, i przeczytaj awarie kontra konserwacja zapobiegawcza dla szerszego obrazu.

Najczęściej zadawane pytania

Czy ISO 10816-3 jest nadal aktualne?

Została zastąpiona przez ISO 20816-3, ale obie mają te same strefy i granice prędkości, a ISO 10816-3 jest nadal powszechnie cytowana w praktyce. Odczyt oceniany według którejkolwiek z nich da ten sam wynik.

Gdzie umieścić czujnik?

Na obudowach łożysk, jak najbliżej łożyska, mierząc w kierunkach: poziomym, pionowym i osiowym. Norma ocenia drgania na częściach nierotujących maszyny, a nie na wale.

Jaki poziom drgań jest akceptowalny?

To zależy od wielkości maszyny i montażu. Dla maszyny średniej na sztywnym fundamencie do 2,8 mm/s RMS jest dopuszczalne do długotrwałej pracy (Strefa B), 2,8, 4,5 mm/s to Strefa C, a powyżej 4,5 mm/s to strefa powodująca uszkodzenia.

Dlaczego prędkość zamiast przyspieszenia lub przemieszczenia?

W typowym przemysłowym zakresie 10, 1000 Hz wartość skuteczna prędkości (RMS) najlepiej koreluje z energią powodującą zmęczenie maszyny, dlatego norma używa jej jako ogólnej miary nasilenia. Przyspieszenie jest bardziej przydatne przy defektach łożysk i przekładni o wysokich częstotliwościach, a przemieszczenie przy maszynach pracujących z niską prędkością.