Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9229-1:2012 Rung cơ học - Đánh giá rung động của máy

• Số hiệu: TCVN9229-1:2012
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2012

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9229-1 : 2012

ISO 10816-1 : 1995

RUNG CƠ HỌC - ĐÁNH GIÁ RUNG ĐỘNG CỦA MÁY BẰNG CÁCH ĐO TRÊN CÁC BỘ PHẬN KHÔNG QUAY - PHẦN 1: HƯỚNG DẪN CHUNG

Mechanical vibration - Evaluation of machinie vibration by measurements on non-rotating parts - Part 1: General guidelines

Lời nói đầu

TCVN 9229-1 : 2012 hoàn toàn tương đương với ISO 10816-1 : 1995 và Amendment 1:2009.

TCVN 9229-1 : 2012 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn Cơ điện - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn biên soạn. Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 9229, Rung cơ học - Đánh giá rung động của máy bằng cách đo trên các bộ phận không quay gồn có năm phần:

...

...

...

- Phần 2: Nhóm máy phát tuốc bin hơi nước nền đất công suất lớn trên 50 MW;

- Phần 3: Máy công nghiệp công suất danh nghĩa trên 15 kW và tốc độ danh nghĩa giữa 120 r/min và 15000 r/min khi đo tại hiện trường;

- Phần 4: Nhóm máy tuốc bin động lực khí ga, ngoại trừ có nguồn gốc hàng không;

- Phần 5: Nhóm máy phát công suất thủy lực và nhà máy bơm.

RUNG CƠ HỌC - ĐÁNH GIÁ RUNG ĐỘNG CỦA MÁY BẰNG CÁCH ĐO TRÊN CÁC BỘ PHẬN KHÔNG QUAY - PHẦN 1: HƯỚNG DẪN CHUNG

Mechanical vibration - Evaluation of machinie vibration by measurements on non-rotating parts - Part 1: General guidelines

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn TCVN 9229-1 : 2012 thiết lập điều kiện chung và quy trình đo đánh giá độ rung động bằng cách đo trên các bộ phận không quay, ở nơi thích hợp, các bộ phận không chuyển động qua lại tịnh tiến trên máy hoàn chỉnh. Chuẩn mực đánh giá chung, thể hiện thông qua độ lớn và sự thay đổi rung động, liên quan đến giám sát vận hành và thử nghiệm nghiệm thu. Các đánh giá được tiến hành trước tiên nhằm mục đích đảm bảo độ tin cậy, an toàn, vận hành dài hạn đồng thời giảm thiểu các hiệu ứng tác động có hại đối với máy/thiết bị liên quan. Các hướng dẫn được đưa ra dưới dạng cài đặt các giới hạn vận hành trước.

...

...

...

Phần này của Tiêu chuẩn TCVN 9229: 2012 (ISO 10816) không đề cập đến các rung động quay xoắn.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố, chỉ áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố, chỉ áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi bổ sung (nếu có).

ISO 7919-1, Rung cơ học của máy không chuyển động tịnh tiến qua lại - Phần 1: Hướng dẫn chung (mechanical vibration of non-reciprocating machines-Measurements on rotaring shafts and avaluatin criteria - Part 1: General guidelines).

3. Đo lường

Trong điều khoản này mô tả cách đo, thủ tục và điều kiện vận hành thử nghiệm được khuyến cáo để đánh giá rung động của máy. Theo đó, cho phép đánh giá rung động phù hợp với các chuẩn mực và nguyên tác chung quy định trong điều 5.

3.1 Thông số đo

3.1.1 Dải tần số

Phép đo rung động phải được thực hiện ở dải tần rộng, sao cho bao trùm phổ tần số rung động của máy.

...

...

...

Hướng dẫn về dải tần số đo đối với loại máy riêng biệt phải tuân thử theo các phần tương ứng của bộ tiêu chuẩn TCVN 9229/ISO 10816.

CHÚ THÍCH: Trong quá khứ, rung động khắc nghiệt thường liên quan tới vận tốc rung dải rộng (mm/s, giá trị hiệu dụng) trong dải tần số từ 10 Hz đến 1000 Hz. Tuy nhiên, có thể áp dụng các dải tần số và các đại lượng đo khác nhau đối với các kiểu máy khác nhau.

3.1.2 Đại lượng đo

Cho mục đích của phần này của tiêu chuẩn TCVN 9229 (ISO 10816), các đại lượng sau đây được sử dụng:

a) độ chuyển dịch của rung động, biểu thị bằng mm;

b) vận tốc rung, biểu thị bằng mm/s;

c) gia tốc rung, biểu thị bằng m/s^2.

Cách sử dụng, ứng dụng và các giá trị giới hạn của các đại lượng này được đề cập trong điều 5.

Nhìn chung, không có mối quan hệ đơn giản giữa gia tốc, vận tốc và độ dịch chuyển cũng như giữa các giá trị đỉnh (o-p), đỉnh - đỉnh (p-p), giá trị hiệu dụng (r.m.s) và rung động trung bình dải tần rộng. Lý do này được đề cập vắn tắt trong Phụ lục A, trong đó cũng xác định rõ ràng một số mối quan hệ giữa các đại lượng trên khi biết được thành phần sóng hài của rung động.

...

...

...

3.1.3 Độ lớn rung động

Kết quả đo các đại lượng rung động bằng thiết bị đo phù hợp với quy định tại điều 4 được gọi là độ lớn rung động tại vị trí và hướng đo xác định.

Thông thường, dựa trên kinh nghiệm, khi đánh giá rung động dải tần rộng đối với máy quay cần quan tâm trị số vận tốc rung động hiệu dụng, bởi vì có thể liên quan tới năng lượng rung động. Tuy nhiên, các đại lượng khác như độ dịch chuyển hay gia tốc và các giá trị đỉnh thay vì giá trị hiệu dụng có thể thích hợp hơn. Khi đó, cần có chuẩn mực khác, không cần có mối quan hệ đơn giản với chuẩn mực dựa trên giá trị hiệu dụng.

3.1.4 Rung động khắc nghiệt

Thông thường, các phép đo được thực hiện tại một số vị trí khác nhau theo hai đến ba hướng, cho bộ số liệu gồm các giá trị đo độ lớn rung động khác nhau. Giá trị độ lớn dải tần rộng lớn nhất đo được ở tại bệ/giá đỡ máy và điều kiện vận hành thỏa thuận, được xem là rung động khắc nghiệt.

Đối với hầu hết các loại máy, một giá trị rung động khắc nghiệt sẽ đặc trưng trạng thái rung động của máy. Tuy nhiên, đối với một số máy cách tiếp cận này có thể không thích hợp và rung động khắc nghiệt cần được đánh giá độc lập đối với các vị trí đo tại một số vùng.

3.2 Vị trí đo

Vị trí đo phải được chọn trên ổ lăn, vỏ gối ổ lăn, hay các bộ phận kết cấu khác phản ánh rõ rệt các lực động học và đặc trưng rung động tổng thể của máy. Các vị trí đo điển hình cho trong các Hình 1 đến Hình 5.

Để xác định các tác động rung tại mỗi vị trí đo, nhìn chung cần phải đo theo ba hướng vuông góc tương hỗ (xem Hình 1 đến Hình 5). Thông thường, đòi hỏi đo theo ba hướng vuông góc đối với thử nghiệm nghiệm thu. Đối với yêu cầu giám sát rung động, chỉ cần đo một hoặc hai phép đo theo chiều hướng tâm (ví dụ: phương mặt cắt nằm ngang và/hoặc phương thẳng đứng). Các phép đo này có thể được bổ sung thêm phép đo rung động theo chiều dọc trục, đáng kể nhất tại vị trí ổ lăn chịu áp lực, nơi lan truyền trực tiếp lực động đẩy dọc trục.

...

...

...

3.3 Cấu trúc giá đỡ máy đối với thử nghiệm nghiệm thu

3.3.1 Thử nghiệm tại hiện trường

Hình 1 - Các điểm đo đối với giá đỡ ổ lăn

Hình 2 - Các điểm đo đối với vành gối đỡ ổ lăn

Hình 3 - Các điểm đo đối với máy điện công suất bé

...

...

...

Hình 5 - Các điểm đo đối với tổ hợp máy đứng

Khi thử nghiệm nghiệm thu được tiến hành tại hiện trường (tại nơi lắp đặt và làm việc của máy) phải đảm bảo kết cấu giá/bệ đỡ được cung cấp đồng bộ với máy, các thành phần cấu thành chính của máy và kết cấu phải được lắp đặt hoàn chỉnh trước khi tiến hành thử nghiệm.

Phải lưu ý rằng chỉ có thể so sánh độ rung động của các máy cùng kiểu, nếu chúng được lắp trên nền hay bệ giá đỡ khác nhau nhưng có đặc tính động tương tự nhau.

3.3.2 Phương tiện thử nghiệm

Có nhiều loại máy, do lý do kinh tế hay các lý do khác, đối với chúng các thử nghiệm nghiệm thu được tiến hành trên bệ thử (bệ/giá đỡ) chuyên dụng có đặc tính khác so với bệ giá đỡ máy tại hiện trường. Kết cấu bệ giá đỡ có thể tác động đáng kể lên kết quả đo rung động, do vậy mỗi sự nỗ lực để đảm bảo tần số tự nhiên của toàn bộ dàn máy thử nghiệm không trùng lặp với tần số quay của máy hoặc hài bậc cao nào đó có độ lớn đáng kể.

Bố trí thử nghiệm thông thường thỏa mãn được các yêu cầu nếu độ lớn rung động đo được theo phương nằm ngang tại chân máy, hay tại bệ khung gần giá đỡ ổ lăn hay chân stator, không vượt quá 50 % độ lớn rung động nhận được theo cùng chiều đo tại ổ lăn đó. Ngoài ra, sơ đồ bố trí thử nghiệm phải không gây ra sự thay đổi đáng kể đối với bất kỳ tần số cộng hưởng chính nào.

Nếu cộng hưởng bệ/giá đỡ xuất hiện trong quá trình thử nghiệm nghiệm thu có độ lớn đáng kể, và không thể loại bỏ được, khi đó thử nghiệm nghiệm thu phải được tiến hành trên máy đã lắp đặt toàn bộ tại hiện trường.

Đối với một số cấp máy (ví dụ: máy điện nhỏ), thử nghiệm nghiệm thu có thể được tiến hành ở điều kiện máy được gắn trên hệ thống giá đỡ đàn hồi. Khi đó, các tần số rung động của tất cả các phần cứng vững của máy trên hệ thống bệ giá đỡ phải nhỏ hơn hai lần so với tần số kích thích đáng kể thấp nhất. Điều kiện bệ giá đỡ thích hợp có thể tạo được thỏa mãn nếu lắp máy trên tấm đỡ đàn hồi hay hệ treo tự do trên lò xo mềm.

...

...

...

Giám sát vận hành được tiến hành trên máy được lắp đặt toàn bộ tại hiện trường (ví dụ: trên kết cấu bệ/giá đỡ lắp đặt cố định tại hiện trường).

3.5 Điều kiện vận hành máy

Các phép đo rung động phải được thực hiện sau khi đã đạt được điều kiện vận hành chuẩn theo quy định. Các phép đo rung động bổ sung ở các điều kiện khác nói trên không áp dụng để đánh giá rung động theo điều 5.

3.6 Đánh giá rung động của môi trường

Nếu độ lớn rung động đo được vượt quá giá trị giới hạn quy định, khi đó cần thiết phải đo rung động của mục tiêu khi ngừng máy thử nghiệm, để đảm bảo rằng không có thành phần rung động đáng kể nào trong kết quả đo quan sát độ rung của môi trường. Ở nơi cho phép, cần thực hiện các bước để giảm thiểu độ lớn rung động của môi trường nếu nó lớn hơn 1/3 giá trị giới hạn cho phép.

4. Thiết bị đo

Thiết bị đo phải được lựa chọn lắp đặt sao cho hoạt động thỏa mãn trong môi trường dự kiến sử dụng, ví dụ: chịu được nhiệt độ, ẩm độ không khí môi trường làm việc v.v. Đặc biệt phải đảm bảo đầu đo rung (chuyển đổi đo gia tốc) được lắp đặt đúng cách, sao cho sự hiện diện của đầu đo không làm thay đổi đặc tính đáp ứng rung động của máy thử nghiệm.

Hai hệ thống hiện nay được chấp nhận sử dụng rộng rãi để hiển thị rung động dải tần rộng, được gọi là:

a) Thiết bị đo, tổ hợp gồm mạch đầu đo và hiển thị giá trị đo hiệu dụng (r.m.s.);

...

...

...

Nếu kết quả đo rung động dựa trên hai đại lượng đo trở lên (ví dụ: độ dịch chuyển, vận tốc, gia tốc), thiết bị đo sử dụng phải có đủ khả năng biểu thị đối với các đại lượng đo tương ứng.

Khuyến cáo sử dụng hệ thống thiết bị đo có khả năng hiệu chuẩn trực tuyến đối với thiết bị đo, có cửa ra độc lập để thu thập lưu trữ xử lý dữ liệu thuận lợi theo yêu cầu.

5. Chuẩn mực đánh giá

5.1 Khái quát chung

Trong điều này quy định chuẩn mực chung và nguyên tắc đánh giá độ rung động của máy. Các chuẩn mực đánh giá đề cập đến cả hai vấn đề: Giám sát vận hành và thử nghiệm nghiệm thu, và chỉ áp dụng đối với rung động phát ra từ bản thân máy, không áp dụng đối với rung động truyền dẫn từ bên ngoài vào. Đối với một số loại máy, các hướng dẫn giới thiệu trong phần này của tiêu chuẩn TCVN 9229 (ISO 10816) được bổ sung các vấn đề về rung động của trục truyền động trong TCVN  9229-1 (ISO 7919-1). Nếu các quy trình trong hai tiêu chuẩn nói trên đều có thể áp dụng được, quy trình nào chặt chẽ hơn sẽ được ưu tiên lựa chọn.

Chuẩn mực riêng biệt đối với các điều khoản và kiểu máy khác nhau sẽ được đưa ra trong các phần tương ứng của bộ tiêu chuẩn TCVN 9229 (ISO 10816).

5.2 Chuẩn mực

Trong tiêu chuẩn này đưa ra hai chuẩn mực đánh giá "rung động khắc nghiệt" đối với các loại máy khác nhau. Một chuẩn mực xem xét độ lớn rung động dải tần rộng đo được, chuẩn mực thứ hai chỉ xem xét sự thay đổi độ lớn mà không quan tâm đến chiều tăng hay giảm.

5.3 Chuẩn mực I: Độ lớn rung động

...

...

...

5.3.1 Vùng ước lượng

Các vùng ước lượng điển hình dưới đây được xác định nhằm đánh giá chất lượng về rung động đối với một máy cụ thể và để đưa ra hướng dẫn hành động cần thiết. Sự phân chia vùng và số lượng trong vùng có thể áp dụng cho các loại máy riêng biệt. Vùng và số lượng vùng quy định bổ sung trong các phần khác của tiêu chuẩn TCVN 9229 (ISO 10816). Đối với các loại máy không có phần tiêu chuẩn cụ thể, xem trong Phụ lục B.

- Vùng A: Rung động của máy mới sau khi được cấp phép sử dụng (bên trong vùng);

- Vùng B: Rung động của máy được phép làm việc dài hạn (bên trong vùng);

- Vùng C: Rung động của máy không thỏa mãn điều kiện vận hành dài hạn. Tuy nhiên, có thể vận hành máy trong khoảng thời gian nhất định ở tình trạng này cho đến khi xuất hiện tình huống phải tiến hành biện pháp cứu chữa;

- Vùng D: Các giá trị rung động trong vùng này được xem như đủ "khắc nghiệt" để làm hỏng máy.

Trị số gán cho các vùng, không phải là quy định về đặc trưng kỹ thuật, mà là đối tượng thỏa thuận giữa nhà chế tạo/cung cấp và khách hàng/sử dụng máy. Tuy nhiên, các giá trị giới hạn này chỉ đưa ra gợi ý chung về tình trạng yếu kém và để tránh các yêu cầu không thực tế. Trong những trường hợp xác định, đối với máy cụ thể có thể có những yêu cầu về giá trị vùng bao khác biệt (cao hoặc thấp hơn). Khi đó, cần thiết phải giải thích lý do và đảm bảo rằng máy sẽ không bị nguy hiểm khi vận hành ở trị số rung cao hơn.

5.3.2 Giới hạn vùng ước lượng

Rung động của máy cụ thể phụ thuộc vào kích thước, tính chất của vật thể rung và hệ thống lắp đặt, mục đích thiết kế. Bởi vậy cần thiết phải lưu ý đến các mục đích và hoàn cảnh quan tâm khi xác định dải đo rung động đối với các loại máy khác nhau. Đối với hầu hết các loại máy, tùy theo kiểu ổ lăn được sử dụng, các phép đo giá trị hiệu dụng dải tần rộng trên các bộ phận kết cấu như vành gối đỡ, nhìn chung sẽ phản ánh đầy đủ điều kiện vận hành của các thành phần trục quay về sự hoạt động tin cậy.

...

...

...

Đối với máy, rung động dải tần rộng có chứa chủ yếu thành phần rung động đơn, thường là tần số trục quay. Trong trường hợp đó, rung động cho phép tra trên Hình 6 là vận tốc rung phụ thuộc tần số quay tương ứng.

Đối với số ít máy không phổ biến, ở đó năng lượng rung đủ lớn vượt quá điểm giới hạn f_x và f_y trong Hình 6, có thể có các cách tiếp cận khác, ví dụ:

a) Ngoài vận tốc dải tần rộng, cần đo thêm độ dịch chuyển dải tần rộng khi năng lượng đủ lớn ở dưới f­_x. Tương tự, cần phải đo gia tốc dải tần rộng khi năng lượng đủ lớn ở tần số trên f_y. Độ dịch chuyển và gia tốc cho phép phải phù hợp với các đoạn dốc trong Hình 6.

Hình 6 - Hình dạng chung của chuẩn mực chấp nhận vận tốc rung

b) Vận tốc, độ dịch chuyển hay gia tốc tại mỗi thành phần đáng kể trong suốt phổ tần cần được xác định thông qua phép phân tích tần số. Giá trị vận tốc dải tần rộng tương đương có thể thu nhận được từ biểu thức (A2) sau khi đưa vào các trọng số thích hợp, phù hợp với Hình 6, đối với các thành phần này tần số của chúng thấp hơn f_x hoặc cao hơn f_y. Trị số này khi đó phải được đánh giá liên quan đến vận tốc không đổi giữa f_x và f_­y. Cũng cần phải lưu ý rằng, ngoại trừ trường hợp khi rung động dải tần rộng chứa chủ yếu thành phần đơn tần số, so sánh trực tiếp các thành phần phổ tần với các đường cong trong hình 6 sẽ dẫn đến kết luận sai lầm.

c) Có thể phải tiến hành đo dải tần rộng hỗn hợp bao trùm toàn bộ phổ tần bằng hệ thống thiết bị đo lấy trọng số thích hợp với hình dáng đường cong trên Hình 6. Giá trị này phải được đánh giá liên quan với vận tốc không đổi trong khoảng f_x và f­_y.

Chuẩn mực đánh giá đối với kiểu máy đặc biệt được đề cập trong các phần bổ sung của tiêu chuẩn TCVN 9229 (ISO 10816). Phụ lục C đưa ra các hướng dẫn bổ sung. Đối với các loại máy xác định, có thể cần thiết phải xác định chuẩn mực khác nữa ngoài phạm vi mô tả trong Hình 6 (xem ví dụ điều 5.6.3)

5.4 Chuẩn mực II: Sự thay đổi độ lớn rung động

...

...

...

Khi áp dụng chuẩn mực II, các kết quả đo rung động đem so sánh phải được đo ở tại cùng vị trí đầu đo, hướng đo và ở cùng một điều kiện vận hành. Các thay đổi rõ rệt về độ rung động cần được kiểm tra để tránh các tình huống nguy hiểm.

Chuẩn mực để đánh giá các thay đổi rung động dải tần rộng cho mục đích giám sát được đề cập trong các phần khác của tiêu chuẩn TCVN 9229 (ISO 10816). Tuy nhiên, cần phải chỉ ra rằng một số thay đổi có thể không phát hiện được ngoại trừ các thành phần tần số rời rạc được giám sát (xem điều 5.6.1).

5.5 Giới hạn vận hành

Đối với chế độ vận hành dài hạn, trong thực tế một số kiểu máy cần thiết phải lập các giới hạn rung động. Các giới hạn này có dạng cảnh báo và ngắt an toàn.

CẢNH BÁO

Để đưa ra cảnh báo đối với giá trị rung động cho trước đã đạt tới hay xuất hiện sự thay đổi đáng kể, tại đó cần thiết có các hành động khẩn cấp. Nhìn chung, nếu trạng thái cảnh báo xảy ra, có thể tiếp tục vận hành trong một khoảng thời gian trong khi tiến hành kiểm tra xác định nguyên nhân dẫn đến thay đổi rung động và xác định hành động cứu chữa.

NGẮT AN TOÀN

Định rõ độ lớn rung động, mà vượt qua nó nếu tiếp tục vận hành máy sẽ dẫn đến hỏng hóc. Nếu "giá trị ngắt" bị vượt quá, cần phải có hành động khẩn cấp để giảm bớt rung động hoặc phải dừng máy.

Giới hạn vận hành khác nhau, phản ánh sự khác nhau về độ cứng vững của các bệ/giá đỡ và tải động, phải quy định rõ về các vị trí và hướng đo khác nhau.

...

...

...

5.5.1 Cài đặt "Cảnh báo"

Giá trị cảnh báo có thể khác nhau đáng kể, tăng hoặc giảm đối với các máy khác nhau. Các trị số được chọn, thông thường được đặt liên quan đến giá trị đường cơ sở, xác định theo kinh nghiệm đối với vị trí hay hướng đo cho loại máy riêng biệt.

Trị số "Cảnh báo" phải được đặt cao hơn giá trị đường cơ sở một lượng bằng tỷ lệ của giới hạn trên vùng B. Nếu đường cơ sở thấp, trị số "Cảnh báo" phải nằm dưới vùng C. Các hướng dẫn đối với các loại máy cụ thể cho trong các phần khác của TCVN 9229 (ISO 10816).

Đối với máy mới chưa có đường cơ sở, chọn đặt chế độ cảnh báo ban đầu trên cơ sở kinh nghiệm từ các máy tương tự hoặc liên quan, phù hợp với các giá trị chấp nhận đã thỏa thuận. Sau một thời gian vận hành, giá trị "đường cơ sở trạng thái xác lập" cần được thiết lập và điều chỉnh lại theo giá trị cảnh báo tương ứng.

Nếu đường cơ sở ở trạng thái xác lập thay đổi (ví dụ: sau khi máy được đại tu), Trị số cảnh báo tương ứng phải được xem xét lại. Các trị số đặt cảnh báo vận hành có thể khác nhau tương ứng với các ổ lăn khác nhau trên máy, phản ánh sự khác nhau trong tải động và độ cứng vững của bệ/giá đỡ.

5.5.2 Cài đặt "Ngắt an toàn"

Giá trị ngắt an toàn thường phụ thuộc vào mức độ tích hợp cơ khí của máy và phụ thuộc vào mỗi đặc điểm thiết kế riêng biệt đưa vào để máy có thể chịu đựng được các lực động bất thường. Các trị số ngắt an toàn được áp dụng như nhau cho tất cả các máy có thiết kế giống nhau và không liên quan đến giá trị đường cơ sở trạng thái xác lập sử dụng để đặt cảnh báo.

Vì giá trị cảnh báo có thể khác nhau đối với các máy có thiết kế khác nhau, do vậy không thể đưa ra chỉ dẫn cụ thể về các giá trị ngắt an toàn tuyệt đối. Thông thường, giá trị ngắt an toàn nằm trong vùng C và D.

5.6 Các yếu tố phụ

...

...

...

Việc đánh giá rung động trong tài liệu cơ bản này chỉ hạn chế cho rung động dải tần rộng không xem xét đến các thành phần tần số và pha. Điều này tương thích đối với nhiều trường hợp thử nghiệm nghiệm thu và mục đích giám sát vận hành. Tuy nhiên, trong một số trường hợp sử dụng thông tin vector để đánh giá rung động đối với kiểu máy xác định có thể là bổ ích.

Thông tin thay đổi vector đặc biệt bổ ích khi phát hiện và phân tích sự thay đổi trạng thái động lực của máy. Trong một số trường hợp, sự thay đổi này có thể không phát hiện được bằng các phép đo rung động dải tần rộng. Điều này được minh họa trong Phụ lục D.

Quy định về chuẩn mực thay đổi vectơ không nằm trong khuôn khổ phần này của bộ tiêu chuẩn TCVN 9229-1 (ISO 10816-1).

5.6.2 Rung động khắc nghiệt đối với máy

Rung động đo được trên máy cụ thể có thể dễ bị thay đổi trong điều kiện vận hành xác lập ổn định. Trong nhiều trường hợp sự thay đổi này là không đáng kể. Trong một số trường hợp khác, rung động khắc nghiệt có thể được xem như thỏa mãn nếu đo ở điều kiện xác lập ổn định nhưng không thỏa mãn nếu điều kiện này bị thay đổi.

Khuyến cáo, trong trường hợp có một số hướng nhạy cảm rung động của máy bị nghi ngờ, cần phải đạt được sự thỏa thuận giữa khách hàng và nhà chế tạo/cung cấp về sự cần thiết phải mở rộng các đánh giá thử nghiệm hay đánh giá lý thuyết.

5.6.3 Kỹ thuật đặc biệt đối với phần tử lăn của ổ lăn

Các cách tiếp cận khác so với đo rung động dải tần rộng là thường xuyên xem xét đánh giá điều kiện làm việc của các phần tử lăn của ổ lăn. Vấn đề này sẽ xem xét trong Phụ lục E. Định nghĩa và chuẩn mực đánh giá về các phương pháp không đề cập trong phần này của bộ tiêu chuẩn TCVN 9229 (ISO 10816).

...

...

...

(Tham khảo)

Hệ thức dạng sóng rung động

Nhiều năm qua, phép đo vận tốc rung hiệu dụng đã được thừa nhận rộng rãi để đặc trưng đáp ứng của các loại máy rất thành công và tiếp tục được thừa nhận. Đối với các dạng sóng khác nhau tổ hợp từ một số sóng hài rời rạc thành phần có độ lớn và pha, và không chứa các thành phần rung động hoặc sốc ngẫu nhiên đáng kể, khi đó có thể sử dụng phân tích Furie để liên kết các đại lượng cơ bản khác nhau (ví dụ như độ dịch chuyển, vận tốc, gia tốc, đỉnh, trị hiệu dụng, giá trị trung bình v.v.) bằng các biểu thức toán học chính xác xác định. Vấn đề này không phải đối tượng của Phụ lục này. Tuy nhiên, một số các phương trình bổ ích được tóm tắt dưới đây:

Từ vận tốc rung đo được theo thời gian ghi được, trị hiệu dụng của vận tốc có thể tính được như sau:

(A.1)

trong đó:

v(t) là vận tốc rung phụ thuộc thời gian, m/s;

v_rms là vận tốc hiệu dụng, m/s;

...

...

...

Gia tốc, vận tốc và/hoặc độ lớn chuyển dịch (a_j, v_j, s_j; j = 1, 2, …, n) có thể xác định được cho các tần số khác nhau (f₁, f₂, …, f_n) từ phân tích phổ ghi nhận được.

Nếu các giá trị độ dịch chuyển rung động đỉnh-đỉnh s₁, s₂, …, s_n tính bằng mm hay giá trị vận tốc rung v₁, v­₂, …, v_n tính bằng mm/s, hoặc a₁, a₂, …, a_n tính bằng m/s^2 và các tần số f₁, f₂, …, f_n tính bằng Hz biết trước, vận tốc hiệu dụng liên quan được mô tả bằng chuyển động biểu thị bằng:

(A.2)

CHÚ THÍCH: Theo ISO 2041, tần số f còn được gọi là tần số chu kỳ f.

Trong trường hợp rung động chỉ chứa hai thành phần tần số đáng kể tạo ra nhịp rung trị số hiệu dụng: v­_min, v_max và v_rms có thể được xác định gần đúng theo biểu thức:

(A.3)

Thay thế giá trị gia tốc rung, vận tốc hay chuyển dịch rung có thể hoàn toàn thu nhận được chỉ các thành phần đơn hài tần số riêng rẽ, sử dụng ví dụ Hình A1. Nếu vận tốc rung của thành phần tần số đơn đã biết, độ chuyển dịch đỉnh-đỉnh có thể được đánh giá thông qua công thức:

...

...

...

(A.4)

trong đó:

s_i là giá trị độ chuyển dịch, mm;

v­_i là giá trị vận tốc rung hiệu dụng, mm/s của thành phần với tần số f_i­, H_z

Hình A.1 - Quan hệ giữa gia tốc (acceleration), vận tốc (velocity) và độ dịch chuyển (displacement) với thành phần tần số (frequency) đơn hài

Phụ lục B

(Tham khảo)

...

...

...

Phần này của TCVN 9229 (ISO 10816) là tài liệu cơ bản thiết lập quy trình chung để đo và đánh giá rung động cơ học của máy bằng cách đo trên các bộ phận không quay, không đề cập đến các chuẩn mực riêng biệt. Các quy định riêng biệt đối với nhiều kiểu máy thông dụng được đề cập trong các phần khác nhau của bộ tiêu chuẩn TCVN 9229 (ISO 10816).

Chuẩn mực đánh giá đối với các kiểu máy loại máy cụ thể không có phần tiêu chuẩn riêng thông thường dựa trên kinh nghiệm vận hành tốt đối với các kiểu máy tương tự và thỏa thuận giữa nhà cung cấp và người mua. Các yếu tố cần quan tâm xem xét bao gồm vị trí, chiều đo, dải tần số, độ linh hoạt của bên giá đỡ và điều kiện vận hành.

Trong các trường hợp không có kinh nghiệm cần thiết hoặc không có phần riêng trong bộ tiêu chuẩn TCVN 9229 (ISO 10816), áp dụng phạm vi giá trị của các vùng bao ước lượng A/B, B/C và C/D tương ứng (xem điều 5.3.2) cho trong Bảng B.1.

Nhìn chung về giới hạn vùng bao ước lượng

a) đối với máy nhỏ (ví dụ: động cơ điện công suất đến 15 kW), có xu thế nhận các giá trị nhỏ, phía dưới dải, và

b) đối với máy lớn (ví dụ: máy động lực sơ cấp với giá/bệ đỡ theo chiều đo rung), có xu thế nhận các giá trị lớn, phía trên dải.

Các giá trị này cung cấp cơ sở để thảo luận đánh giá và thỏa thuận giữa nhà cung cấp và người mua nhưng phải được đảm bảo sao cho tránh các thiên lệch hoặc các yêu cầu không thực tế.

Phải thận trọng cân nhắc khi áp dụng các trị số cho trong Bảng B.1 liệu đó có phải là đặc điểm liên quan đến kiểu máy cụ thể, cần áp dụng các giá trị khác.

Bảng B.1 - Dải các giá trị điển hình của các vùng bao A/B, B/C và C/D

...

...

...

Dải các giá trị vận tốc rung hiệu dụng của vùng bao điển hình, mm/s

0,28

0,28

0,45

0,45

...

...

...

0,71

Vùng bao A/B

Từ 0,71 đến 4,5

1,12

1,12

1,8

1,8

...

...

...

Từ 1,8 đến 9,3

2,8

2,8

4,5

4,5

Vùng bao C/D

Từ 4,5 đến 14,7

...

...

...

7,1

9,3

9,3

11,2

11,2

14,7

14,7

...

...

...

18

18

28

28

45

45

CHÚ THÍCH 1: Bảng số này chỉ áp dụng cho các kiểu máy không được đề cập trong các phần riêng của bộ tiêu chuẩn TCVN 9229-1 (ISO 10816) này và đối với máy chưa có đủ kinh nghiệm thích hợp trong quá khứ.

...

...

...

CHÚ THÍCH 3: Giá trị được chọn phải căn cứ vào vị trí đo và kiểu bệ giá đỡ linh hoạt/đàn hồi.

CHÚ THÍCH 4: Máy nhỏ (ví dụ: động cơ điện công suất đến 15 kW) nghiêng về phía giá trị thấp và dải máy lớn (ví dụ: Máy động lực sơ cấp với bệ giá đỡ theo chiều đo rung) nghiêng về giá trị cao trong dải.

Phụ lục C

(Tham khảo)

Hướng dẫn chung phân loại chuẩn mực

Chuẩn mực vận tốc cho trong Hình 6 có thể biểu diễn dưới dạng biểu thức tổng quát sau:

(C.1)

...

...

...

v­_rms là vận tốc hiệu dụng cho phép, mm/s;

v_A là vận tốc hiệu dụng không đổi áp dụng cho vùng A giữa f_x và f_y, mm/s;

G là yếu tố xác định đường bao giới hạn (ví dụ: giới hạn của vùng A có thể nhận được khi đặt G = 1, giới hạn của vùng B khi đặt G = 2,56 và giới hạn vùng C - khi đặt G = 6,4); yếu tố này có thể là hàm số của tốc độ hoặc bất kỳ đại lượng vận hành máy nào (ví dụ: tải, áp suất, lưu lượng dòng chảy…);

f_x và f_y là tần số xác định, trong đó chuẩn mức vận tốc không đổi áp dụng giả định nằm trong, Hz.

f_w = f_y khi f £ f_y

f_w = f khi f > f_y

f_z = f khi f < f_x

f_z = f_x khi f ³ f_y

trong đó:

...

...

...

k và m là hằng số mũ ứng với kiểu máy xác định.

Đối với nhóm máy đặc biệt, các giá trị đơn trị của vận tốc hiệu dụng có thể được phân loại thay vì đường cong của kiểu cho trong Hình 6.

CHÚ THÍCH: Các tần số f_u và f_i cho trong Hình 6 là giới hạn trên và giới hạn dưới đối với phép đo dải tần rộng.

Phụ lục D

(Tham khảo)

Phân tích Vector về sự thay đổi rung động

Mở đầu

Chuẩn mực đánh giá được xác định thông qua trị số rung động dải tần rộng ở chế độ xác lập ổn định chuẩn và bất kỳ sự thay đổi về độ lớn rung động nào xuất hiện xung quanh các giá trị ổn định này. Chuẩn mực sau cùng này có yếu điểm, vì một số thay đổi chỉ có thể nhận dạng được bằng phân tích vector riêng rẽ các thành phần tần số. Sự phát triển của kĩ thuật này cho các mục đích khác ngoài các thành phần rung động đồng bộ cũng còn chưa hoàn thiện và chưa thể xác định trong tiêu chuẩn này.

...

...

...

Tín hiệu rung động dải tần rộng xác lập ổn định đo được trên máy về bản chất là giá trị phức hợp và hợp thành từ các thành phần tần số khác nhau. Mỗi thành phần tần số trong đó được xác định bởi tần số, biên độ và pha liên quan đến một số dữ liệu đã biết trước. Thông thường, các thiết bị giám sát rung động chỉ đo độ lớn của toàn dải tín hiệu phức hợp mà không nhận biết sự khác nhau của mỗi tần số thành phần. Tuy nhiên, thiết bị chuẩn đoán hiện đại có khả năng phân tích tín hiệu phức hợp như biên độ và nhận dạng pha của mỗi thành phần tần số. Thông tin này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với kĩ sư rung động, cho phép chuẩn đoán các nguyên nhân và các động thái rung động không bình thường.

Các thay đổi trong thành phần tần số riêng rẽ, có thể khá lớn, nhưng chưa được phản ánh đủ trong phép đo rung động dải tần rộng và do vậy chuẩn mực dựa trên sự thay đổi độ rung động dải tần rộng đòi hỏi phải có các phép đo pha bổ sung.

D.2 Bản chất của sự thay đổi vectơ rung động

Hình D.1 là biểu đồ cực dùng để chỉ hình dáng vectơ về biên độ và pha của một trong các thành phần tần số của tín hiệu rung động phức hợp.

Vectơ  mô phỏng điều kiện trạng thái xác lập ban đầu, ví dụ: ở đó độ rung động hiệu dụng là 3 mm/s với góc pha 40^o. Vectơ  mô phỏng điều kiện rung động trạng thái xác lập sau một số thay đổi xuất hiện đối với máy, ví dụ: độ rung động hiệu dụng lúc này là 2,5 mm/s với góc pha 180^o. Mặc dù độ rung động hiệu dụng đã giảm 0,5 mm/s (từ 3,0 mm/s xuống 2,5 mm/s), sự thay đổi rung động thực tế được thể hiện bởi vectơ  có độ lớn hiệu dụng là 5,2 mm/s, lớn hơn mười lần so với chỉ số suy giảm độ rung động riêng rẽ.

D.3 Giám sát sự thay đổi vectơ rung động

Ví dụ đưa ra trong điều D.2 minh họa tầm quan trọng của việc nhận diện sự thay đổi vectơ tín hiệu rung động. Tuy nhiên, cần thiết phải nhấn mạnh rằng tín hiệu rung động dải tần rộng, nhìn chung được hợp thành từ nhiều tần số thành phần riêng rẽ, mỗi tần số có thể ghi nhận sự thay đổi vectơ. Hơn nữa, sự thay đổi không thể chấp nhận được đối với một số thành phần tần số riêng rẽ lại có thể nằm trong các giới hạn có thể chấp nhận đối với thành phần khác.

Hình D.1 - So sánh thay đổi vectơ và thay đổi độ lớn đối với thành phần tần số rời rạc

...

...

...

Vectơ trạng thái xác lập sau thay đổi  = 2,5 mm/s (giá trị hiệu dụng), a = 180^o

Thay đổi về độ lớn rung động  -  = 0,5 mm/s (giá trị hiệu dụng)

Vectơ thay đổi  = 5,2 mm/s (giá trị hiệu dụng).

Do vậy, hiện tại không thể xác định điều kiện chuẩn cho sự thay đổi vectơ trong các thành phần tần số riêng rẽ tương thích với các luận điểm trong tiêu chuẩn này, mà trước tiên chỉ áp dụng cho mục đích giám sát vận hành chuẩn về rung động dải tần rộng bởi các chuyên gia "Không rung động".

Phụ lục E

(Tham khảo)

Đo lường chuyên nghiệp và kỹ thuật phân tích để phát hiện vấn đề trong thành phần đo kiểu lăn - ổ lăn

Mở đầu

...

...

...

Để khắc phục yếu điểm trên, cần sử dụng thiết bị và kỹ thuật phân tích thích hợp hơn để có thể nhận dạng vấn đề từ bệ/gối đỡ ổ lăn. Không có thiết bị hay kỹ thuật nào đáp ứng mọi yêu cầu trong mọi tình huống. Ví dụ: không phải tất cả các loại hỏng hóc về ổ lăn có thể nhận dạng bởi một kỹ thuật, và trái lại một kỹ thuật cụ thể có thể thỏa mãn trong nhận dạng các vấn đề chính của bệ/gối đỡ ổ lăn trên một loại máy, nhưng có thể hoàn toàn không phù hợp cho các hệ thống khác. Trong mọi trường hợp đặc tính rung động chung và mẫu hoàn toàn phụ thuộc vào kiểu ổ lăn cụ thể, kết cấu tích hợp, thiết bị đo và thậm chí cách gia công số liệu. Tất cả các hiện tượng này đều cần có hiểu biết tốt, nếu không sẽ không có bất kỳ phương pháp đánh giá khách quan bệ/giá đỡ ổ lăn nào có thể áp dụng được.

Lựa chọn kỹ thuật thích hợp cho đối tượng áp dụng cụ thể đòi hỏi các chuyên gia phải có kiến thức cả về kỹ thuật và máy là đối tượng áp dụng.

Các điều E1 đến điều E4 gợi ý vắn tắt về một số thiết bị đo hiện có và kỹ thuật phân tích đã được giới thiệu có một số kết quả trong các ứng dụng đã chọn. Tuy nhiên, chưa có đủ thông tin về các giá trị chuẩn mực đánh giá phù hợp để cho phép hợp nhất tất cả các kỹ thuật trong tiêu chuẩn quốc tế ở giai đoạn này.

E.1 Phân tích dữ liệu thô (Đo trên toàn dải rung động)

Một số công bố đã được đưa ra để hậu thuẫn các giải pháp đo gia tốc hiệu dụng dải tần rộng khác nhau đối với tín hiệu rung động thô để phát hiện khuyết tật trong bệ/giá đỡ ổ lăn, đó là:

a) Đo các giá trị đỉnh của gia tốc;

b) Đo các tỷ số "đỉnh - hiệu dụng" (hệ số méo dạng) của gia tốc;

c) Tính toán tích của giá trị hiệu dụng và đỉnh các giá trị đo gia tốc.

E.2 Phân tích tần số

...

...

...

Để đưa ra định nghĩa quan trọng hơn về các tần số liên quan đến các ổ lăn trong trường hợp tồn tại nền rung cao, kỹ thuật gia công số liệu như lấy giá trị trung bình các số liệu nhất quán, loại trừ nhiễu thích nghi hay kỹ thuật bù trừ phổ có thể được áp dụng kết quả. Một kỹ thuật khác là phân tích phổ tần hình bao các dạng sóng được tạo ra nhờ tách và lọc thông cao tín hiệu gia tốc (hay lọc dải thông ở dải tần số cao). Như vậy rung động nền tần số thấp bị nén và độ nhạy của tín hiệu xung nhỏ được tăng lên rõ rệt.

Phương án bổ ích đối với cách tiếp cận phân tích phổ tần là quan tâm đến dải biên (tổng và hiệu các tần số) của các tần số đặc trưng của nền đỡ hơn là bản thân nền. Mặc dù chủ yếu sử dụng để phát hiện các khuyết tật của bánh răng hộp số, phân tích Furie (xác định như tần số phổ năng lượng của logarit của phổ năng lượng) áp dụng để nhận dạng hiệu ứng biên.

E.3 Kỹ thuật Sốc-xung

Một số thiết bị đo đã được thương mại hóa hiện có trên thị trường dựa trên yếu tố "khuyết tật" của bệ đỡ ổ lăn phát ra các xung ngắn hạn, thường gọi là sốc-xung.

Vì độ nhọn của các đỉnh sốc-xung chứa các thành phần tần số rất cao. Thiết bị đo phát hiện được tín hiệu tần số cao và gia công xử lý bằng kỹ thuật thích hợp đưa về dạng về giá trị liên quan tới điều kiện ổ lăn.

Kỹ thuật khác là phân tích phổ của tín hiệu thô của hình bao sốc-xung.

E.4 Kỹ thuật khác

Hiện nay có một số kỹ thuật cho phép phát hiện các vấn đề trong ổ lăn mà không liên quan đến phép đo rung động. Các phương pháp này bao gồm phân tích âm thanh ồn, đo nhiệt bức xạ bề mặt và phân tích các mãnh vỡ vụn (ferography), nhưng chưa có kỹ thuật nào được công bố là thành công trong mọi trường hợp hoặc áp dụng được trong một số trường hợp.

...

...

...

Lời nói dầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Đo lường

3.1 Thông số đo

3.2 Vị trí đo

3.3 Cấu trúc giá đỡ máy đối với thử nghiệm nghiệm thu

3.4 Kết cấu bệ/giá đỡ máy đối với giám sát vận hành

3.5 Điều kiện vận hành máy

...

...

...

4 Thiết bị đo

5 Chuẩn mực đánh giá

5.1 Khái quát chung

5.2 Chuẩn mực

5.3 Chuẩn mực I: Độ lớn rung động

5.4 Chuẩn mực II: Sự thay đổi độ lớn rung động

5.5 Giới hạn vận hành

5.6 Các yếu tố phụ

Phụ lục A (Tham khảo) Hệ thức dạng sóng rung động

...

...

...

Phụ lục C (Tham khảo) Hướng dẫn chung phân loại chuẩn mực

Phụ lục D (Tham khảo) Phân tích Vector về sự thay đổi rung động

Phụ lục E (Tham khảo) Đo lường chuyên nghiệp và kỹ thuật phân tích