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

(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;

T là thời gian lấy mẫu (đo) dài hơn thời gian chu kỳ của mỗi tần số thành phần chính tạo nên v(t).

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.

...

...

...

(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

...

...

...

Phụ lục B

(Tham khảo)

Hướng dẫn xác định giới hạn vùng bao

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

...

...

...

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

0,71

Vùng bao A/B

Từ 0,71 đến 4,5

...

...

...

1,12

1,8

1,8

Vùng bao B/C

Từ 1,8 đến 9,3

2,8

2,8

4,5

...

...

...

Vùng bao C/D

Từ 4,5 đến 14,7

7,1

7,1

9,3

9,3

...

...

...

11,2

14,7

14,7

18

18

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 2: Chuẩn mực chấp nhận có thể là đối tượng thỏa thuận giữa nhà cung cấp và khách hàng.

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)

...

...

...

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

(C.1)

trong đó:

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_z = f khi f < f_x

f_z = f_x khi f ³ f_y

trong đó:

f là tần số tại đó xác định v_rms, mm/s;

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

...

...

...

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.

D.1 Khái quát chung

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.

...

...

...

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 ban đầu  = 3 mm/s (giá trị hiệu dụng), a = 400^o

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".

...

...

...

(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

Sử dụng kỹ thuật đo dải tần rộng trên dữ liệu đo gia tốc thô từ bệ/gối đỡ ổ lăn, như mô tả trong nội dung của phần 1 của tiêu chuẩn ISO 10816, thông thường đưa ra thông tin đầy đủ hướng dẫn ở điều kiện vận hành đối với bệ/gói đỡ ổ lăn cụ thể. Thực tế, kỹ thuật này không luôn thành công trong mọi trường hợp. Cụ thể là trong đánh giá luôn nảy sinh hiệu ứng cộng hưởng đáng kể trong bệ/gối đỡ ổ lăn trong dải tần số đo, hoặc tín hiệu rung đáng kể truyền đẫn đến bệ/gối đỡ từ các nguồn khác nhau như rung động từ bánh răng hộp số.

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:

...

...

...

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

Thành phần tần số riêng biệt của tín hiệu gia tốc phức hợp có thể được nhận dạng nhờ các bộ lọc hoặc phân tích phổ. Nếu có dữ liệu đầy đủ về ổ lăn cụ thể, đặc tính tần số về một số khuyết tật có thể tính toán và so sánh với các thành phần tần số của tín hiệu đo gia tốc. Như vậy, bởi vì có thể đưa ra không chỉ sự nhận dạng về ổ lăn quan tâm mà nhận dạng được cả bản chất của sự hỏng hóc.

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.

...

...

...

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.

MỤC LỤC

Lời nói dầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Đo lường

3.1 Thông số 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

3.6 Đánh giá rung động của môi trường

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

...

...

...

5.5 Giới hạn vận hành

5.6 Các yếu tố phụ

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

Phụ lục B (Tham khảo) Hướng dẫn xác định giới hạn vùng bao

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