ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Вибрация

КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ МАШИН по РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ ВИБРАЦИИ НА НЕВРАЩАЮЩИХСЯ ЧАСТЯХ

Часть 3

Промышленные машины номинальной мощностью более 15 кВт и номинальной скоростью от 120 до 15000 мин^-1

Издание официальное

ГОССТАНДАРТ РОССИИ Москва

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 «Вибрация и удар*

2    ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 22 декабря 1999 г. № 662-ст

3    Настоящий стандарт прсдстаатястсобой аугс1ггичный текст ИСО 10816-3—98 «Вибрация. Оценка состояния машин по измерениям вибрации на невращающихся частях. Часть 3. Промышленные машины номинальной мощностью более 15 кВт и номинальной скоростью от 120 до 15000 об/мин на месте эксплуатации*

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5    ПЕРЕИЗДАНИЕ. Сентябрь 2005 г.

© ИПК Издательство стандартов, 2000 © Стандартинформ, 2005

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСГРИСО 10816-3-99

Содержание

1    Область применения.......................1

2    I (ормативные ссылки.......................2

3    Измерения вибрации......................2

4    Классификация машин......................4

5    Оценка вибрационного состояния...................5

Приложение Л Границы зон состояния..................8

Приложение В Библиография.....................10

III

Введение

Настоящий стандарт представляет собой руководство по оценке степени виброактивности машин на месте их эксплуатации посредством измерения вибрации на корпусах или опорах подшипников.

Для оценки вибрационного состояния предусмотрены два критерия. По одному из них сравнивают абсолютные значения вибрации, по другому — изменения этих значений. Однако указанные критерии нс являются единственной основой для оценки вибрационного состояния. Для машин некоторых видов в этих целях широко используются также измерения вибрации на вращающихся частях. Требования к измерениям вибрации вала, а также соответствующие критерии изложены в ГОСТ Р ИСО 7919-1-99 и ГОСТ Р ИСО 7919-3-99.

Методы опенки, установленные в настоящем стандарте, основаны на измерениях вибрации только в широкой полосе частот. Контроль вибрационного состояния машин можно проводить и другими методами (1), [2], например, измеряя вибрацию в узких полосах частот и используя спектральный анализ, которые нс рассматриваются в настоящем стандарте. Рассмотрение данных методов выходит за рамки настоящего стандарта.

IV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Вибрация

КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ МАШИН ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ ВИБРАЦИИ НА НЕВРА1ЦАЮЩИХСЯ ЧАСТЯХ Часть 3

Промышленные машины номинальной мощностью более 15 кВт и номинальной скоростью от 120 до 15000 мин^-'

Mechanical vibration. Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts. Part 3. Industrial machines with nominal power above 15 kW and nominal speeds between 120 г/min and 15000 r/min

Дата введения 2000—07—01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на машины с приводом, например от паровых турбин или электродвигателей, мощностью более 15 кВт и номинальной скоростью вращения от 120 до 15000 мин^-1.

К таким машинам относятся:

-    компрессоры с вращательным движением;

-    промышленные газовые турбины мощностью до 3 МВт;

-    насосы, за исключением поршневых;

-    генераторы, за исключением случаев их использования на электростанциях или насосных станциях;

-    электрические моторы;

-    вентиляторы или воздуходувки.

Примечание — Рекомендации настоящего стандарта распространяются на вентиляторы, удовлетворяющие, по крайней мере, одному из следующих условий:

-    номинальная мощность более 300 кВт;

-    опора вентилятора и конструкция самого вентилятора или его рамы имеют достаточную жесткость (см. 4.2).

Настоящий стандарт нс распространяется на:

-    стационарные паротурбинные агрегаты мощностью более 0,5 М Вт и скоростью вращения 1500, 1800, 3000 или 3600 мин ¹ (ГОСТ 25364 и [3]);

-    газотурбинные установки мощностью свыше 3 МВт (ГОСТ Р ИСО 10816-4);

-    машинные агрегаты на гидроэлектрических и насосных станциях;

-    машины возвратно-поступательного действия (|4));

-    установки на основе авиационных турбин;

-    поршневые компрессоры;

-    погружные электронасосы;

-    воздушные турбины.

Настоящий стандарт распространяется на машины, в состав которых могут входить зубчатые передачи и подшипники качения, но он нс предназначен для диагностирования этих узлов.

Критерии настоящего стандарта установлены д ля измерений вибрации на месте эксплуатации на корпусе машины, корпусе или опоре подшипника в установившемся режиме работы в диапазоне номинальных скоростей вращения. Критерии могут быть использованы в процессе испытаний при приемке продукции, а также при контроле состояния машин (непрерывном или периодическом) в процессе эксплуатации.

Критерии настоящего стандарта относятся только к вибрации, создаваемой самой машиной, а нс передаваемой на нее извне.

Издание официальное

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ ИСО 2954-97 Вибрация машин с возвратно-поступательным и вращательным движением. Требования к средствам измерений

ГОСТ ИСО 10816-1-97 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 1. Общие требования

ГОСТ 25364-97 Агрегаты паротурбинные стационарные. Нормы вибрации опор валопроводов и общие требования к проведению измерений

ГОСТ Р ИСО 5348-99 Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров

ГОСТ Р ИСО 7919-1-99 Вибрация. Ко траль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Общие требования

ГОСТ Р ИСО 7919-3-99 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Промышленные машинные комплексы

ГОСТ Р ИСО 10816-4-99 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 4. Газотурбинные установки

3    Измерения вибрации

Измерения вибрации — по ГОСТ ИСО 10816-1 с учетом требований 3.1 — 3.4.

3.1    Средства измерений

Измерительная аппаратура должна обеспечивать проведение измерений в широкой полосе частот средних квадратических значений параметров вибрации (виброскорости или виброперемещения — в зависимости от используемого критерия, согласно ГОСТ ИСО 10816-1) и иметь линейную характеристику в диапазоне от 10 до 1000 Гц согласно требованиям ГОСТ ИСО 2954. Однако для машин, скорость которых менее 600 мин нижняя граница диапазона частот измерений не должна превышать 2 Гц.

Примечание — Если измерительное оборудование предназначено также для использования в целях диагностики, верхняя граница диапазона частот измерений может быть батее 1000 Гц.

Допалнитсльная погрешность нс далжна превышать значений, указанных в ГОСТ ИСО 2954. В качестве влияющих факторов следует рассматривать:

-    колебания температуры;

-    магнитные паля;

-    звуковые поля;

-    колебания напряжения питания;

-    длину преобразовательного кабеля;

-    ориентацию датчика.

Особое внимание следует уделять правильной установке датчика и исключению влияния его крепления на точность измерений. Требования к креплению датчика вибрации — по ГОСТ Р ИСО 5348.

3.2    Точки измерений

Измерения проводят на выступающих частях машин, доступ к которым свободен. Следует убедиться, что результаты измерений соответствуют истинной вибрации подшипника и нс искажены влиянием локальных резонансов. Точки и направления измерений следует выбирать таким образом, чтобы измеряемая вибрация несла в себе достаточную информацию о динамических силах, действующих в машине.

Измерения необходимо проводить в двух ортогональных радиальных направлениях на крышке или опоре каждого подшипника, как показано на рисунках 1 и 2. Направление измерений вибрации подшипника допускается выбирать произвольно, но обычно для горизонтально установленной машины предпочтительны горизонтальное и вертикальное направления. Для машины, установленной вертикально или под углом, в качестве одного из направлений следует использовать то, для которого характерна максимальная вибрация. В некоторых случаях целесообразно измерять также вибрацию в осевом направлении (5.1.3). В протокале измерений следует указывать местоположения датчиков и направления измерений вибрации.

точной степенью надежности могут быть обнаружены при периодическом контроле с помощью постоянно установленной или переносной аппаратуры. Для отслеживания изменений в состоянии и извещении о неисправности могут быть использованы автоматизированные системы.

3.4 Режимы работы

Измерения проводят в нормальном режиме работы, определяемом, например, частотой вращения. напряжением питания, скоростью потока, давлением и нагрузкой после достижения ротором и подшипниками машины рабочей температуры.

В случае работы на переменных скоростях или с разными нагрузками измерения проводят для всех режимов, при которых машина работает продолжительное время. Для оценки степени виброактивности машины берут максимальное значение вибрации по веем режимам, в которых проводились измерения.

Если измеренная вибрация превышает допустимую, но при этом возможно, что большой вклат в вибрацию вносят внешние источники, измерения следует проводить на неработающей машине, «ггобы оценить степень влияния сторонних источников. Если вибрация неработающей машины превышает 25 % вибрации машины в процессе ее работы, следует осуществить коррекцию результатов измерений для уменьшения влияния наведенной вибрации.

Примечание — В некоторых случаях влияние вибрации внешних источников можно исключить с помощью спектрального анализа или отключением внешних источников.

4 Классификация машин

Оценку вибрационного состояния проводят в зависимости от следующих факторов:

-    вида машины;

-    номинальной мощности или высоты оси вращения вала;

-    жесткости опорной системы.

4.1    Классификация по виду машины, номинальной мощности или высоте оси вращения вала

Установлены четыре группы машин в зависимости от конструкции машин, типов подшипников и опорных конструкций. Валы машин могут быть расположены горизонтально, вертикально или наклонно, а опоры могут иметь разную степень жесткости.

Группа I — машины номинальной мощностью более 300 кВт; электрические машины с высотой оси вращения вала выше 315 мм.

Как правило, такие машины оснащены подшипниками скольжения. Диапазон их рабочих скоростей достаточно широк — от 120 до 15000 мин¹.

Группа 2 — машины номинальной мощностью от 15 до 300 кВт; электрические машины с высотой оси вращения вала от 160 до 315 мм.

Как правило, такие машины оснащены подшипниками качения; рабочая скорость — более 600 мин-'.

Группа 3 — насосы центробежного типа, со смешанными или осевыми потоками с раздельным приводом и номинальной мощностью более 15 кВт.

Такие машины могут быть оснащены как подшипниками качения, так и подшипниками скольжения.

Группа 4 — насосы центробежного типа, со смешанными или осевыми потоками с встроенным приводом и номинальной мощностью более 15 кВт.

Такие машины могут быть оснащены как подшипниками качения, так и подшипниками скольжения.

Примечания

1    Высота оси вращения вала Н — расстояние, измеренное между осью вращения вата и плоскостью основания машины, готовой к поставке (рисунок 1).

2    Для машины без опоры или с поднятой опорой или для вертикально установленной машины высоту оси вращения вала определяют так, как если бы машина тех же размеров была установлена горизонтально на обычных опорах. Если такое определение размеров невозможно, за значение высоты оси вращения вала берут половину диаметра машины.

4.2    Классификация по жесткости опоры

Опоры машин по их жесткости в направлении измерения вибрации разделяют на:

-    жесткие опоры;

-    податливые опоры.

ГОСТ Р ИСО 10816-3-99

Такое разграничение вытекает из соотношения между жесткостью машины и фундамента. Если первая собствешгая частота системы «опора — машина* в напрантеггии измерений превышает основную частоту возбуждения (в большинстве случаев — частоту вращения ротора), по крайней мере, на 25 %, такую опору считают жесткой в данном направлении. Все остальные опоры считают податливыми.

Машинами с жесткими опорами обычно являются крупно- и среднегабаритные электромоторы, как правило, с низкой частотой вращения. Машинами с податливыми опорами обычно являются турбогенераторы или компрессоры мощностью более 10 МВт, а также вертикально установленные машины.

В ряде случаев опора будет жесткой в одном направлении и податливой в другом. Например, первая собственная частота в вертикальном направлении может быть существенно выше основной частоты возбуждения, в то время как собственная частота в горизонтальном направлении может быть значительно меньше. Такую конструкцию считают жесткой в вертикальном направлении и податливой в горизонтальном. При этом вибрационное состояние такой машины следует оценивать согласно классификации применительно к заданному направлению измерений.

Если характеристики системы «опора — машина» нс могут быть определены расчетным методом, это можно сделать экспериментальным путем.

5 Оценка вибрационного состояния

В ГОСТ ИСО 10816-1 установлены два общих критерия оценки вибрационного состояния машин различных классов. По одному критерию сравнивают абсолютные значения параметра вибрации в широкой полосе частот, по другому — изменения этого параметра.

5.1    Критерий 1. Абсолютные значения вибрации

Данный критерий связан с определением границ для абсолютного значения параметра вибрации, установленных из условия допустимых динамических нагрузок на подшипники и допустимой вибрации, передаваемой вовне на опоры и фундамент. Максимальное значение параметра, измеренное на каждом подшипнике или опоре, сравнивают с границами зон для данного направления измерений. Эти зоны установлены исходя из международного опыта проведения исследований.

5.1.1    Зоны вибрациогшого состояния

Для качественной оценки вибрации машины и принятия решений о необходимых действиях в конкретной ситуации установлены следующие зоны состояния.

Зона А — в эту зону попадает, как правило, вибрация новых машин, вводимых в эксплуатацию.

Зона В — машины, вибрация которых попадает в эту зону, обычно считают пригодными для эксплуатации без ограничения сроков.

Зона С — машины, вибрация которых попадает в эту зону, обычно считают непригодными для длительной непрерывной эксплуатации. Такие машины могут функционировать ограниченный период времени до начала ремонтных работ.

Зона D — уровни вибрации в данной зоне обычно могут вызывать серьезные повреждения машин.

Численные значения границ зон не предназначены для их использования в качестве условий испытаний при приемке продукции. Такие условия должны быть установлены по соглашению между изготовителем и потребителем машины. Однако использование информации об установленных границах зон позволяет избежать ненужных затрат на снижение виброактивности машины и предъявления чрезмерно завышенных требований. В некоторых случаях специфические особенности конкретной машины допускают установление иных границ (более низких или более высоких). В таких случаях, как правило, изготовитель машины должен объяснить причину изменения граничных значений и, в частности, подтвердить, что машина нс будет подвергаться опасности при эксплуатации с более высокими уровнями вибрации.

5.1.2    Границы зон вибрационного состояния

Значения границ зон вибрационного состояния, приведенные в таблицах А. I — А.4, относятся к максимальным значениям виброскорости и вибропсрсмсщсния в широкой полосе частот, которые измерены с помощью датчиков, установленных в двух ортогональных радиальных направлениях. Таким образом, при пользовании таблицами следует брать максимальное из измеренных значений по каждой парс датчиков в каждой плоскости измерений. Зоггу, которой соответствует вибрационное состояние конкретной машины, определяют сравнением максимальных измеренных значений виброскорости и вибропсрсмсщсния с соответствующими значениями таблиц A.I — А.4.

5

5.1.3    Вибрация в осевом направлении

Процесс непрерывного контроля может нс включать в себя измерения вибрации в осевом напраалении. В этих случаях осевую вибрацию измеряют во время периодических осмотров и при проведении диагностических процедур. Для повышения достоверности оценки вибрационного состояния машины целесообразно использовать данные измерений осевой вибрации на одном, нескольких или на всех подшипниках в зависимости от конструкции, динамических свойств машины и возможностей средств измерений. Значения таблиц Л.1 — Л. 4 для определения границ зон виброактивности применяют в отношении как радиальной, так и осевой вибрации подшипников.

5.1.4    Вибрация насосов

Значения, приведенные в таблицах Л.З и Л.4, применяют только для режима работы насоса с номинальной скоростью потока жидкости. Если насос работает в ином режиме, это может привести к появлению повышенной вибрации вследствие роста гидрамических сил в потоке. Такая вибрация допустима в течение короткого промежутка времени, но при длительном воздействии может вызвать ускоренный износ или повреждения. В этом случае при установлении уровней ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ и ОСТЛ110В следует руководствоваться опытом пользователя.

Особенности конструкции некоторых насосов специального назначения допускают вибрацию, значения параметров которой выше установленных в таблицах Л.З и Л.4 (примечания 2 и 3 к таблицам в приложении Л).

При установке насосов необходимо обратить внимание на то, чтобы резонанс системы труб и фундамента не совпадал с типичными частотами возбуждения (обычно это первая и вторая гармоники частоты вращения и лопастная частота), так как такой резонанс может вызвать повышенный уровень вибрации.

5.2    Критерий 2. Изменения значений вибрации

Данный критерий основан на сравнении измеренного значения широкополосной вибрации в установившемся режиме работы машины с предварительно установленным значением (базовой линией). Значительное изменение значения широкополосной вибрации, в сторону увеличения или уменьшения, может потребовать принятия определенных мер даже в случае, когда граница зоны С по критерию I еше не достигнута. Такие изменения могут быть быстрыми или постепенно нарастающими во времени и указывают на повреждения машины в начальной стадии или на другие неполадки.

Измерения вибрации следует проводить при одних и тех же положении и ориентации датчиков вибрации в одном и том же режиме работы машины. При обнаружении значительных изменений вибрации необходимо исследовать возможные причины таких изменений, чтобы предотвратить возникновение опасных ситуаций. Если изменения выбрации превышают 25 % значения верхней границы зоны В (таблицы Л.1 — Л.4), такие изменения следует рассматривать как значительные, особенно когда они носят внезапный характер. В этом случае необходимо провести диагностические исследования, чтобы выявить причины такого изменения и определить. какие меры необходимо принять.

Примечание — Изменения вибрации на 25 % обычно рассматривают как значительные, однако при эксплуатации конкретной машины могут оказаться допустимыми другие значения; например для некоторых насосов допускаются большие изменения вибрации.

5.3    Ограничения функционирования

При долговременной эксплуатации машин обычно устанавливают ограничения функционирования, связанные с вибрацией. Эти ограничения имеют следующие формы:

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — для указания, что вибрация или изменения вибрации достигли определенного уровня, когда может потребоваться проведение восстановительных мероприятий. Как правило, при достижении уровня ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ машину можно эксплуатировать в течение периода времени пока проводят исследования причин изменения вибрации и определяют комплекс необходимых мероприятий.

ОСТАНОВ — для определения значения вибрации, при превышении которого дальнейшая эксплуатация машины может привести к ее повреждениям. При достижении уровня ОСТАНОВ следует принять немедленные меры по снижению вибрации или остановить машину.

Вследствие разницы в динамических нагрузках и жесткостях опор для различных положений и ориентаций датчиков вибрации допускается устанавливать разные уровни ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ и ОСТАНОВ.

5.3.1 Установка уровня ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Для различных машин уровень ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ может существенно изменяться: возрастать или уменьшаться. Обычно этот уровень уста1иаливают относительно некоторого базового значения

6