VDI 3836-2012 Measurement and evaluation of mechanical vibration of screw-type compressors and Root blowers - Addition to DIN ISO 10816-3.pdf

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1、 ICS 17.160 VDI-RICHTLINIEN Februar 2012 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Messung und Beurteilung mechanischer Schwingungen von Schraubenverdichtern und Rootsgeblsen Ergnzung von DIN ISO 10816-3 Measurement and evaluation of mechanical vibration of screw-type compressors and Roots blowers Addition to DIN

2、 ISO 10816-3 VDI 3836 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessges

3、taltung (GPP) Fachbereich Schwingungstechnik VDI-Handbuch Schwingungstechnik Vervielfltigungauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgabe:08.06 Entwurf,deutschFormeredition:08/06Draft,in German onlyZu beziehen durch /Available atBeuth Verla

4、g GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten /Allrightsreserved (a) Verein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2012Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Messungen 5 2.1 Messgren und Messbereiche 5 2.2 Messeinrichtung . 6 2.3 Messorte und Messrichtungen . 7 2

5、.4 Montage und Ankopplung der Aufnehmer 8 2.5 Kontinuierliche und intermittierende Schwingungsberwachung . 8 2.6 Betriebsbedingungen 9 3 Kriterien fr die Beurteilung 11 4 Bewertung . 12 4.1 Kriterium I Schwingungsgre . 12 4.2 Kriterium II nderung der Schwingungsgre . 15 5 Grenzwerte fr den Betrieb 1

6、6 5.1 Festlegung der ALARM-Grenze 16 5.2 Festlegung der ABSCHALT-Grenze . 17 Anhang A Messorte und Messrichtungen Beispiele fr die Aufstellung 18 Anhang B bersicht ber die wichtigsten Erregerfrequenzen eines Verdichters und deren Berechnung 21 Anhang C Beispiel fr die Festlegung der Frequenzbereiche

7、 A und B und die Interpretation von Messergebnissen . 22 Schrifttum 24 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Measurements. 5 2.1 Measurands and measurement ranges 5 2.2 Measurement device 6 2.3 Measuring positions and directions . 7 2.4 Installation and connection of transducers . 8 2.5

8、Continuous and intermittent vibration monitoring . 8 2.6 Operating conditions 9 3 Assessment criteria 11 4 Evaluation . 12 4.1 Criterion I Magnitude of vibration 12 4.2 Criterion II Change in the vibration quantity 15 5 Limit values for operation 16 5.1 Definition of the ALARM limit . 16 5.2 Definit

9、ion of the SWITCH-OFF limit . 17 Annex A Measuring positions and measuring directions examples of installation 18 Annex B Overview of the most important exciter frequencies of a compressor and their calculation 21 Annex C Example of definition of frequency ranges A and B and the interpretation of me

10、asurement results 22 Bibliography 24 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 2 VDI 3836 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Ric

11、htlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (

12、www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations

13、 of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subjec

14、t to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. Einleitung Die Richtlinie VDI 3836 ist das Ergebnis einer Gemeinschaftsarbeit des Ausschusses A 322/C 22 Messung und Beurteilung der

15、Schwingungen von Schraubenverdichtern“ im Fachbereich Schwin-gungstechnik. Die allgemeinen Anforderungen fr die Messung und Bewertung der Schwingungen an den nicht rotierenden Teilen von Maschinen werden in DIN ISO 10816-1 genannt. Auf dieser Norm basiert u. a. die DIN ISO 10816-3 fr industrielle Ma

16、schinen aller Art mit Leistungen ber 15 kW, wenn Mes-sungen im Betriebszustand ausgefhrt werden. Im Geltungsbereich der DIN ISO 10816-3 sind aber Schraubenverdichter und Rootsgeblse ausgeschlos-sen. Auch die bis 2004 erschienenen internationalen Normen (ISO oder API) knnen keine Kriterien fr die Bew

17、ertung von Schwingungsmessungen an Schraubenverdichtern und Rootsgeblsen im Be-triebszustand liefern. Sie sind nur fr Abnahmemes-sungen beim Hersteller anwendbar. Die allgemeinen Anforderungen fr die Messung und Bewertung der Schwingungen an den rotieren-den Teilen von Maschinen werden in DIN ISO 79

18、19-1 erlutert. Auf dieser Norm basiert u. a. die DIN ISO 7919-3 fr industrielle Maschinen. Bei deren Bearbeitung konnten aber die speziellen Eigenheiten von Schraubenverdichtern und Roots-geblsen noch nicht bercksichtigt werden. Es besteht daher aus der Sicht verschiedener euro-pischer Hersteller, K

19、unden und Betreiber von Schraubenverdichtern und Rootsgeblsen sowie von Beratern und Serviceunternehmen ein Bedarf, Kriterien fr die Beurteilung der Schwingungen von derartigen Maschinen verbindlich festzulegen. Das ist die wesentliche Aufgabe der Richtlinie VDI 3836. Introduction The present guidel

20、ine is the outcome of collabora-tive work carried out by Committee A 322/C 22 “Measurement and evaluation of the vibrations of screw compressors” in the Technical Division Vi-bration Technology. The general requirements relating to the measure-ment and evaluation of vibrations in the non-rotating pa

21、rts of machinery will be found in DIN ISO 10816-1. This standard is the foundation for, among other standards, DIN ISO 10816-3 for in-dustrial machines of all types with nominal power above 15 kW when measured in situ. Screw com-pressors and Roots blowers are not, however, cov-ered by the scope of a

22、pplication of DIN ISO 10816-3. Nor do those international standards (ISO or API) published up to 2004 provide any criteria for evaluating vibration measurements of screw compressors and Roots blowers in their oper-ating states. They are applicable only to acceptance measurements conducted at the man

23、ufacturers. The general requirements applicable to the measure-ment and evaluation of vibrations in the rotating parts of machinery are presented in DIN ISO 7919-1. This standard is the foundation for, among other stan-dards, DIN ISO 7919-3 for industrial machines. However, it has not yet been possi

24、ble to cover the special characteristics of screw compressors and Roots blowers when preparing these standards. From the point of view of the various European manufacturers, customers and operators of screw compressors and Roots blowers as well as consult-ants and service companies a need therefore

25、exists for defining mandatory criteria for the evaluation of vibrations in machines of this kind. This is the main task of guideline VDI 3836. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 3836 3 Ziel der

26、Richtlinie Die Richtlinie VDI 3836 gibt Hinweise zum Mes-sen und Bewerten der Schwingungen von zweiwel-ligen Drehkolbenverdichtern (Schraubenverdichter und Rootsgeblsen), im weiteren Text dieser Richtlinie allgemein als Verdichter bezeichnet, wenn Messungen an den nicht rotierenden und/ oder den rot

27、ierenden Teilen derartiger Maschinen im Betriebszustand ausgefhrt werden. Ziel ist die Untersttzung in der Bewertung und die einheitliche Beurteilung von gemessenen Schwin-gungen an den Verdichterstufen dieser Maschinen. Die Ergebnisse der Messungen an der jeweiligen Verdichterstufe sollen Hinweise

28、auf ein normales Verhalten oder bei berschreiten der festgeleg-ten Richtwerte auf mgliche Fehler oder Proble-me der Verdichterstufe selbst oder der Maschine in Verbindung mit den Aufstellbedingungen geben. Die in der Richtlinie VDI 3836 behandelten Ver-dichter sind als Folge der zyklischen Arbeitswe

29、ise der rotierenden Drehkolben in ihrem Schwin-gungsverhalten zwischen den Hubkolben- und Turboverdichtern einzuordnen. Sie verfgen nicht ber oszillierende Massen, erzeugen aber einen mit der Ausstofrequenz pulsierenden Ausschub des Arbeitsfluids. Whrend bei den trocken laufenden Verdichtern durch d

30、as Gleichlaufgetriebe die Haupt- und Ne-benlufer berhrungsfrei verdichten, befinden sich bei den lberfluteten Verdichtern Haupt- und Nebenlufer im Zahneingriff. Das hat die schwin-gungstechnische Besonderheit zur Folge, dass bei den lberfluteten Verdichtern die Zahneingriffs-frequenz der Rotoren den

31、 gleichen Zahlenwert hat wie die Ausstofrequenz. Diese Frequenz (Zahn-eingriffsfrequenz der Rotoren oder Ausstofre-quenz) und ihre Harmonischen spielen bei der Schwingungsanregung dieser Maschinen eine ent-scheidende Rolle. Ergnzende, allgemeine Hinweise zur Messung und Interpretation der Schwingung

32、en von Maschi-nen aller Art finden sich in der Richtlinie VDI 3839 Blatt 1. Aim of the guideline Guideline VDI 3836 provides information on measuring and evaluating the vibrations of twin-shaft rotary piston compressors (screw compres-sors and Roots blowers) hereafter in this guide-line referred to

33、simply as compressors when measurements are carried out at the non-rotating and/or the rotating parts of this kind of machine in its operating condition. The guideline aims at providing support in the evaluation and uniform assessment of measured vibrations on the air ends of such machines. The resu

34、lts of measurements made at the air end in ques-tion should reveal whether the machine is behaving normally or in the case of defined guideline values being exceeded whether there are possible faults or problems in the air end itself or in the machine in combination with the installation conditions.

35、 Due to the cyclic mode of operation of the rotating piston, the compressors covered by guideline VDI 3836 from the point of view of their oscilla-tory behaviour should be classified between recip-rocating piston compressors and turbo compres-sors. Although these compressors have no oscillat-ing mas

36、ses, the working fluid as delivered still has pulsations corresponding to the output frequency. While in the case of dry-running compressors their timing gears mean that the male and female rotors compress without contacting each other, with oil-flooded compressors there is meshing of the male and f

37、emale rotors. The peculiar consequence of this from the vibration point of view is that with oil-flooded compressors the meshing frequency of the rotors has the same numerical value as the out-put frequency. This frequency (the meshing fre-quency of the rotors or the output frequency) and its harmon

38、ics play a decisive role in the excitation of vibrations in these machines. Additional general information about the meas-urement and interpretation of the vibrations of machinery of all types will be found in guideline VDI 3839 Part 1. 1 Anwendungsbereich In der Richtlinie VDI 3836 werden Kriterien

39、 fr die Bewertung der Schwingungen von Schrauben-verdichtern und Rootsgeblsen genannt, wenn Messungen an den nicht rotierenden und an den rotierenden Bauteilen von Maschinen am Aufstel-lungsort ausgefhrt werden. Diese sind auch an-wendbar bei Abnahmemessungen an Verdichter-stufen auf Prffeldern beim

40、 Hersteller. 1 Scope Guideline VDI 3836 lays down criteria for the evaluation of vibrations in screw compressors and Roots blowers when measurements are taken at the non-rotating and rotating components of these machines in their place of installation. These crite-ria are also applicable to acceptan

41、ce measurements of compressor stages carried out in the manufac-turers test facilities. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 4 VDI 3836 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Grundstzlich gilt die Richtlinie VDI 3836 fr starr oder ela

42、stisch aufgestellte Verdichter mit Leistun-gen nach Tabelle 1 in Abschnitt 4.1.2), wenn der Antrieb ber einen Elektromotor oder eine Dampf-turbine erfolgt. Bei mehrstufigen Verdichtern in Kompaktbauweise sind die Bewertungskriterien auf jede der Stufen anzuwenden. Fr Maschinen kleinerer Leistung kan

43、n die An-wendung dieser Richtlinie zwischen Hersteller und Kunde vereinbart werden. Die Richtlinie VDI 3836 gilt nicht fr Verdichter mit Antrieb durch Verbrennungsmotoren. Die Be-wertungskriterien der Richtlinie VDI 3836 gelten nicht fr die Schwingungen der antreibenden Ma-schinen. Diese sind nach d

44、en hierfr geltenden Normen zu beurteilen. Die Richtlinie VDI 3836 gilt fr Messungen an den in Abschnitt 2.3 genannten Messorten an der Ver-dichterstufe selbst und unter Betriebsbedingungen, die in Abschnitt 2.6 erlutert sind. Bei Messungen an den nicht rotierenden Teilen ist die Bewertungs-gre der E

45、ffektivwert der Schwinggeschwindigkeit in zwei Frequenzbereichen mit unterschiedlichen Obergrenzen. Der Frequenzbereich A berdeckt alle wesentli-chen mechanischen und strmungstechnischen Schwingungsanregungen. Im zustzlichen Fre-quenzbereich B werden nur die Schwingungsantei-le mit einfacher und dop

46、pelter Drehfrequenz der Rotoren erfasst, die blicherweise von Unwuchten herrhren. Fr beide Bereiche werden im Ab-schnitt 4 Beurteilungen genannt. Wenn bei Verdichtern mit gleitgelagerten Rotoren die Rotorschwingungen relativ zu den Lagern ge-messen werden, ist die Kenngre der grte Wert der Schwingun

47、gsbreite (Spitze-Spitze-Wert S(p-p) des Schwingwegs. Die im Abschnitt 4 genannten Beurteilungskrite-rien gelten nur fr Schwingungen, die der Verdich-ter selbst erzeugt, nicht jedoch fr Schwingungen, die von der antreibenden Maschine oder von exter-nen Quellen auf den Verdichter bertragen werden. Die

48、 im Abschnitt 4 genannten Beurteilungskrite-rien sind nicht geeignet, bei Verdichtern den Zu-stand von eingebauten Wlzlagern, Zahnradstufen und den Schraubeneingriff zu beurteilen. Hinweise zur Messung und Beurteilung des Krperschalls von Wlzlagern finden sich in der Richtlinie VDI 3832. Die von die

49、ser Richtlinie erfassten Maschinen werden in vier Gruppen eingeteilt: As a basic rule, guideline VDI 3836 applies to rigidly or resiliently mounted compressors with outputs as shown in Table 1 of Section 4.1.2, when powered by an electric motor or a steam turbine. In the case of multiple-stage compressors of compact design the evaluation criteria should be applied to each of the stage air ends. For less powerful machines, application of this guideline