ISO 20816 Schwingstärke-Rechner

Geben Sie einen Breitband-Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit zusammen mit der Maschinengruppe und der Aufstellung ein, und der Rechner ordnet ihn einer Beurteilungszone nach ISO 20816-3 zu und prüft, wenn ein vorheriger Wert vorliegt, die Änderung gegen das Kriterium der Norm. Die Grenzen sind die von ISO 10816-3, die ISO 20816-3 fortführt.

Was die Zonen aussagen

Die Norm bewertet eine Maschine nicht als gut oder schlecht. Sie ordnet einen Messwert einer von vier Zonen zu, und jede dieser Zonen ist eine Aussage darüber, was der Betrieb der Maschine in diesem Zustand kostet.

Zone C ist die Zone, die falsch gelesen wird. Sie ist keine Aufforderung, die Maschine abzustellen, und sie ist ebenso wenig die Erlaubnis, den Messwert zu übergehen. Sie sagt, dass die Uhr läuft: planen Sie die Arbeit für die nächste Gelegenheit und nicht für den übernächsten Stillstand.

Wie die Grenzen aufgebaut sind

Es gibt keinen einzelnen Satz von Grenzwerten zum Nachschlagen. Es gibt ein Raster, und ein Messwert muss in dessen richtige Zelle gelegt werden, bevor überhaupt eine Zahl gilt.

• Die Maschinengruppe kommt zuerst. Die Gruppen unterscheiden sich nach Größe und Bauart: nach Leistung und Achshöhe bei allgemeinen Maschinen, und bei Pumpen danach, ob der Antrieb integriert oder getrennt ist.
• Die Aufstellung kommt als zweites. Dieselbe Maschine hat einen Satz Grenzen bei starrer Aufstellung und einen höheren bei elastischer.
• Jede Zelle dieses Rasters enthält drei Grenzen, die oberen Kanten der Zonen A, B und C. Alles oberhalb der dritten ist Zone D.

Beide Achsen verschieben die Zahlen, und sie verschieben sie weit. Dieselben 3,2 mm/s Effektivwert bedeuten an einer starr aufgestellten mittleren Maschine Zone C und an einer elastisch aufgestellten großen Maschine Zone A. Wer einen Grenzwert für die Schwingstärke nennt, ohne die Gruppe und die Aufstellung zu benennen, hat einen halben Grenzwert genannt.

Die Grenzwerte selbst sind auf dieser Seite nicht wiedergegeben. Wählen Sie im Rechner die Gruppe und die Aufstellung, und er liefert die beiden Grenzen, zwischen denen Ihr Messwert liegt, also den Teil des Rasters, der die Maschine vor Ihnen betrifft. Für alles Weitere halten Sie ein Exemplar der Norm bereit. Maßgebend ist sie für die Zahlenwerte und für die Zuordnung einer Maschine zu einer Klasse, und dieses zweite Urteil ist eine Auslegung der Definitionen der Norm, die Ihnen kein Rechner abnehmen kann.

Starr oder elastisch

Die Einstufung richtet sich nicht danach, wie schwer die Grundplatte aussieht. Die Aufstellung ist starr, wenn die niedrigste Eigenfrequenz aus Maschine und Aufstellung, gemessen in der Richtung, in der der Wert aufgenommen wird, mindestens 25 Prozent über der Haupterregerfrequenz liegt, die an den meisten Maschinen die Drehfrequenz ist. Unterhalb dieses Abstands ist die Aufstellung elastisch.

Der Abstand ist der Teil, der unter den Tisch fällt, und ihn wegzulassen ändert die Antwort. Eine Eigenfrequenz knapp über der Drehfrequenz ergibt keine starre Aufstellung; die Norm verlangt ein deutliches Viertel darüber. Auch die Richtung zählt, denn dieselbe Maschine kann horizontal starr und vertikal elastisch sein.

Das ist eine messbare Größe und keine Ansichtssache: ein Klopftest oder ein Auslauf gibt Auskunft. Es lohnt sich, das einmal je Maschine zu klären und festzuhalten, denn der Unterschied zwischen den beiden Klassen ist groß genug, um einen Messwert um zwei Zonen zu verschieben.

Die Messgröße, die die Zonen beurteilen

Die Zonen gelten für eine bestimmte Größe, auf eine bestimmte Weise aufgenommen:

• Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit über 10 bis 1000 Hz
• Gemessen am Lagergehäuse oder an einem anderen nicht drehenden Teil
• Bei normaler Betriebsdrehzahl und Betriebslast der Maschine
• Bei Maschinen unter 600 rpm liegt die untere Bandgrenze bei 2 Hz

Ein Wert, der über ein anderes Band oder an der Welle statt am Gehäuse aufgenommen wurde, ist nicht die Größe, die diese Zonen beurteilen. Das wiegt schwerer, als es klingt. Eine Messroute, die mit einem Kennwert von 2 Hz bis 2000 Hz konfiguriert ist, liest an derselben Maschine höher als eine auf das Normband konfigurierte, und sie gegen diese Grenzen zu stellen verschiebt stillschweigend jede Maschine der Route in Richtung einer schlechteren Zone.

Nennt ein Maschinenhersteller eigene Grenzwerte, oder tut es ein Vertrag, so gehen diese den Werten der Norm vor. Die Norm sagt das selbst.

Das Änderungskriterium

Die Zone ist nur die halbe Beurteilung. Eine Änderung um mehr als 25 Prozent der oberen Grenze der Zone B gilt nach der Norm als signifikant, und zwar in beide Richtungen.

Beide Richtungen zählen. Eine Maschine, deren Schwingung sich halbiert hat, hat sich ebenso stark geändert wie eine, deren Schwingung sich verdoppelt hat, und der Grund ist wissenswert: ein verschobenes Alarmband, ein neu gesetzter Aufnehmer, eine Prozessänderung, eine Kupplung, die endgültig festgegangen ist, statt eines Fehlers, der von selbst verschwunden wäre.

Ein Rechenbeispiel

Ein 75-kW-Motor treibt einen Ventilator an und ist starr aufgestellt. Damit gehört er zur Gruppe der mittleren Maschinen. Der heutige Messwert beträgt 3,2 mm/s Effektivwert.

Geben Sie den Wert mit dieser Gruppe und dieser Aufstellung ein. Der Rechner ordnet ihn Zone C zu und zeigt die beiden Grenzen, zwischen denen er liegt: für dauernden Langzeitbetrieb nicht befriedigend, bis zur nächsten Gelegenheit weiterfahren und dort in Ordnung bringen.

Der vorherige Wert der Messroute an derselben Stelle betrug 2,1 mm/s Effektivwert. Die Änderung beträgt 3,2 minus 2,1 = 1,1 mm/s, also 52 Prozent des alten Werts. Die Signifikanzschwelle ist ein Viertel der oberen Grenze der Zone B für genau diese Maschine. Nimmt man diese Grenze rein zur Veranschaulichung der Rechnung mit 2,8 mm/s an, so liegt die Schwelle bei 0,25 × 2,8 = 0,7 mm/s. Die Änderung ist größer, sie ist also signifikant, und die Maschine sitzt nicht einfach dort, wo sie immer saß.

Wären dieselben 3,2 mm/s von einer 4-MW-Maschine auf elastischer Aufstellung gekommen, so lägen die Grenzen für diese Kombination höher und derselbe Wert fiele in Zone A. Nicht die Zahl auf dem Messgerät ist der Befund. Die Zahl, die Maschine und die Aufstellung zusammen sind es.

Häufig gestellte Fragen

Welcher Schwingungswert in mm/s ist zulässig?

Es gibt keinen einzelnen zulässigen Wert, und deshalb lässt sich auch keiner nennen. Die Norm ordnet Maschinen nach Größe und Bauart in Gruppen, teilt jede Gruppe danach, ob die Aufstellung starr oder elastisch ist, und gibt jeder Kombination vier Beurteilungszonen von A bis D. Die Grenzen steigen mit der Maschinengröße und steigen bei elastischer Aufstellung erneut, sodass ein Wert, der an einer Maschine Zone A ist, an einer anderen Zone C bedeutet. Maßgebend für diese Werte und für die Zuordnung einer Maschine zu einer Klasse ist die Norm.

Was bedeuten die Zonen A, B, C und D?

Zone A ist der Bereich, der von neu in Betrieb genommenen Maschinen erwartet wird. Zone B ist für uneingeschränkten Dauerbetrieb akzeptabel. Zone C ist für dauernden Langzeitbetrieb nicht befriedigend, wobei die Maschine in diesem Zustand für eine begrenzte Zeit weiterlaufen darf, bis sich eine Gelegenheit zur Instandsetzung ergibt. Zone D ist stark genug, um Schäden an der Maschine hervorzurufen. Die Zonen beurteilen die breitbandige Schwingstärke und nicht deren Ursache.

Worin unterscheiden sich ISO 10816-3 und ISO 20816-3?

Für die Beurteilung eines Breitband-Geschwindigkeitswerts in nichts, was die Antwort ändert. ISO 20816-3 führt die Zonengrenzen der ISO 10816-3 fort, sodass eine Messung, die nach der älteren Grundlage in Zone B liegt, auch nach der neueren in Zone B liegt. Eigene Grenzwerte eines Maschinenherstellers oder in einem Vertrag festgeschriebene Grenzwerte gehen in beiden Fällen den Werten der Norm vor, und die Norm sagt das selbst.

Was gilt als starre und was als elastische Aufstellung?

Die Aufstellung gilt als starr, wenn die niedrigste Eigenfrequenz aus Maschine und Aufstellung in der Messrichtung mindestens 25 Prozent über der Haupterregerfrequenz liegt, die an den meisten Maschinen die Drehfrequenz ist. Liegt sie das nicht, ist die Aufstellung elastisch. Der Abstand gehört zur Definition: eine Eigenfrequenz knapp über der Drehfrequenz ergibt keine starre Aufstellung. Die Unterscheidung zählt, weil die zulässigen Grenzen bei elastischer Aufstellung deutlich höher liegen, sodass ein Irrtum in beide Richtungen aus einer einwandfreien Messung ein falsches Urteil macht.

Wie groß muss eine Änderung der Schwingung sein, um bedeutsam zu sein?

Eine Änderung um mehr als 25 Prozent der oberen Grenze der Zone B ist signifikant, und sie zählt, gleichgültig ob der Wert gestiegen oder gefallen ist. Die Schwelle ist damit eine Eigenschaft der Maschine und keine feste Zahl in mm/s: sie wandert mit der Maschinengruppe und der Aufstellung, und der Rechner ermittelt sie, sobald beides gewählt ist. Ein Wert, der von tief in Zone B an deren oberes Ende klettert, ist absolut betrachtet weiterhin akzeptabel und kann sich dennoch weit genug geändert haben, um eine Untersuchung zu verdienen.