VDI 3838-2004 Measurement and evaluation of mechanical vibration of reciprocating piston engines and piston compressors with power ratings above 100 kW - Addition to DIN ISO 10816-.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREMessung und Beurteilung mechanischer Schwingungen von Hubkolbenmotoren und-kompressoren mit Leistungen ber 100 kWErgnzung von DIN ISO 10 816-6Measurement and evaluation of mechanicalvibration of reciprocating piston engines andpiston compressors with power ratings above 100

2、 kWAddition to DIN ISO 10 816-6VDI 3838Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch SchwingungstechnikVDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin AlleRechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf2004Vervielfltigung auc

3、hfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 17.160Mai 2004May 2004The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English

4、 trans-lation.Inhalt SeiteVorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Geltungsbereich. . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1 Messgren . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2 Messgerte .

5、. . . . . . . . . . . . . . . . 62.3 Montage und Ankopplung vonAufnehmern . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.4 Messorte und Messrichtungen . . . . . . . 82.5 Betriebsbedingungen whrend der Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.6 Messbericht . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Richtwerte

6、fr die zulssigen Schwingungen von Hubkolbenmotoren und -kompressoren . . . . . . . . . . . . . . . 94 Beurteilung einer Kolbenmaschine . . . . . . 10Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Anhang A Beispiele fr Messorte und die Kenn-zeichnung der Messrichtung . . . . . . . . . . . . 13A

7、nhang B Vordrucke fr Schwingungsmessungen an Hubkolbenmaschinen . . . . . . . . . . . . . . 16Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Scope of application . . . . . . . . . . . . . . 42 Measurements . . . . . . .

8、. . . . . . . . . . 52.1 Measured variables . . . . . . . . . . . . . . 52.2 Measuring equipment. . . . . . . . . . . . . 62.3 Mounting and connecting transducers 72.4 Measuring positions and measuringdirections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.5 Operating conditions duringmeasurements. . .

9、. . . . . . . . . . . . . . 92.6 Measurement report . . . . . . . . . . . . . 93 Guide values for the permitted vibration ofreciprocating piston machines andcompressors . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Evaluation of a reciprocating machine . . . . 10 Bibliography . . . . . . . . . . . . . . .

10、. . . . . . 12Annex A Examples of measuring positions and identification of the measuring direction. . . . . . 13Annex B Forms for vibration measurements of reciprocating piston machines . . . . . . . . . . . 17VDI-Gesellschaft Entwicklung Konstruktion VertriebVDI/NALS Ausschuss Schwingungsminderung

11、 und Schwingungsbeurteilung an MaschinenUnterausschuss Schwingungen von KolbenmaschinenFrhere Ausgabe: 03.03 Entwurf,deutschFormer edition: 03/03 draft, in German onlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 20042

12、VDI 3838VorbemerkungenDiese Richtlinie ist ein Ersatz fr die 1998-01 zu-rckgezogene Richtlinie VDI 2063 : 1985-09 Mes-sung und Beurteilung der mechanischen Schwingun-gen von Hubkolbenmotoren und -kompressoren“. Sieergnzt die inzwischen erschienene internationaleNorm ISO 10 816-6 und die darauf basie

13、rende natio-nale Norm DIN ISO 10 816-6 auf dem Gebiet derMessung und Beurteilung der mechanischen Schwin-gungen von Hubkolbenmaschinen.Wie im Vorwort der Norm DIN ISO 10 816-6 ange-geben ist, entspricht diese Norm im Grundsatz derzurckgezogenen Richtlinie VDI 2063. WesentlicheAbweichungen bestehen a

14、ber hinsichtlich der Krite-rien zur Beurteilung der Schwingungen. In der NormDIN ISO 10 816-6 werden Grenzwerte der am Ma-schinenblock gemessenen Gesamtschwingung frzwlf Schwingstrke-Stufen genannt. Diese lassensich sieben Maschinenklassen zuordnen. Es werdenin der Norm zurzeit aber noch keine verbi

15、ndlichenHinweise fr die Zuordnung bestimmter Maschinen-arten oder -gren zu einer dieser Klassen gegeben.Es wurde im zustndigen internationalen Normungs-gremium vergeblich versucht, beim Bearbeiten der zuGrunde liegenden Norm ISO 10 816-6 solche Hin-weise schon in die Erstfassung einzubringen. Dassol

16、lte einer spteren Ausgabe der Norm ISO 10 816-6vorbehalten bleiben. Bis diese vorliegt, muss die Zu-ordnung einer Maschine zwischen dem Hersteller,dem Kunden und dem Betreiber vereinbart werden.Zurzeit gibt es noch keine Initiative, mit der notwen-digen berarbeitung der Norm ISO 10 816-6 zu be-ginne

17、n.Es besteht daher aus der Sicht verschiedener europ-ischer Hersteller, Kunden und Betreiber von Kolben-maschinen sowie von Beratern und Service-Unter-nehmen ein dringender Bedarf, Kriterien fr die Be-urteilung der Schwingungen aller Arten von Hubkol-benmaschinen verbindlich festzulegen.Das ist die

18、wesentliche Aufgabe der RichtlinieVDI 3838. Darber hinaus werden aktualisierte bzw.ergnzende Informationen zum Anwendungsbereich,zu den Messungen und Betriebsbedingungen wh-rend der Messung gegeben.Die Richtlinie VDI 3838 ist das Ergebnis einer Ge-meinschaftsarbeit des Unterausschusses 4 Schwin-gung

19、en von Kolbenmaschinen“ im VDI/NALS Aus-schuss A306/C6 Schwingungsminderung undSchwingungsbeurteilung an Maschinen“.Preliminary noteThis guideline replaces guideline VDI 2063 ”Meas-urement and evaluation of mechanical vibration of re-ciprocating piston engines and piston compressors“(published in Se

20、ptember 1985 and withdrawn in Jan-uary 1998). In the field of measuring and evaluatingthe mechanical vibration of reciprocating piston ma-chines, it supplements the international standardISO 10 816-6 which appeared between those datesand also the national standard DIN ISO 10 816-6which is based on t

21、he international standard.As was already stated in the foreword toDIN ISO 10 816-6, this standard basically corre-sponds to the withdrawn guideline VDI 2063. How-ever, there are considerable differences as regards thecriteria for evaluating the vibration. StandardDIN ISO 10 816-6 provides limit valu

22、es for the totalvibration measured at the machine block at twelvelevels of vibration severity. These can be assigned toseven classes of machine. However, for none of theseclasses the standard currently provide any definitiveinformation on assigning certain types or sizes of ma-chine. During the work

23、 on editing the underlyingstandard ISO 10 816-6 it was tried without success inthe responsible international committee to includesuch information in the first version.This situationshould be remedied in a later edition of ISO 10816-6.Until this is available, the classification of a machinemust be a

24、matter of agreement between the manufac-turer, the customer and the user. There is currentlystill no agreed timetable for the commencement ofthe necessary revision of ISO 10 816-6.For this reason it is the view of the various Europeanmanufacturers, customers and operators of recipro-cating machines

25、as well as that of consultants andservice companies that there is an urgent need to laydown obligatory criteria for the evaluation of the vi-bration of all kinds of reciprocating piston machines.This is the central task of guideline VDI 3838. In ad-dition, it will also provide updated or supplementa

26、ryinformation about areas of application, measure-ments, and operating conditions at the time of meas-urement.Guideline VDI 3838 is the result of collaborativework by Sub-committee 4 ”Vibration of reciprocatingmachines“ within VDI/NALS Committee A306/C6”Reduction of vibration and evaluation of vibra

27、tion atmachines“.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 VDI 3838 3 EinleitungIn der Richtlinie VDI 3838 werden Verfahren undAnleitungen fr das Messen und Klassifizieren dermechanischen Schwingungen von H

28、ubkolben-maschinen festgelegt. Ziel ist die Untersttzung inder Bewertung und die einheitliche Beurteilung vongemessenen Schwingungen am Maschinenblock vonHubkolbenmaschinen. Die Ergebnisse der Messun-gen am Maschinenblock sollen Hinweise auf ein nor-males, bliches Verhalten oder bei berschreitender

29、festgelegten Richtwerte auf mgliche Fehleroder Probleme der Hubkolbenmaschine selbst oderder Maschine in Verbindung mit den Aufstellbedin-gungen geben.Typische Konstruktionsmerkmale von Hubkolben-maschinen sind die hin- und hergehenden Massen,die zyklisch schwankenden Abtriebs- oder Antriebs-drehmom

30、ente und die pulsierenden Krfte in ange-schlossenen Rohrleitungen. Alle diese Merkmale er-zeugen beachtlich groe Wechselkrfte an den Auf-stellpunkten und Schwingungsamplituden am Ma-schinenblock (Kurbelgehuse). Die auftretendenSchwingungsamplituden sind grundstzlich grerals bei Maschinen mit nur rot

31、ierenden Massen. Siewerden weitgehend von den Konstruktionsmerkma-len und dem Arbeitsprinzip der Hubkolbenmaschinebestimmt. Es ergeben sich whrend der Lebensdauerder Maschine geringere nderungen als bei Maschi-nen mit ausschlielich rotierenden Massen.Bei Hubkolbenmaschinen liefern die am Maschinen-b

32、lock gemessenen und nach VDI 3838 bewertetenSchwingungen zwar nur eine grobe Information berdie Beanspruchungen und den Schwingungszustandvon Komponenten innerhalb der Maschine. Zum Bei-spiel lassen sich Torsionsschwingungen der rotieren-den Teile grundstzlich nicht durch Messungen amMaschinenblock

33、ermitteln. Wenn die angegebenen,auf Erfahrungen mit hnlichen Maschinen basieren-den Richtwerte berschritten werden, kann dies je-doch ein Hinweis auf Fehler oder Probleme der Hub-kolbenmaschine selbst oder der Maschine in Verbin-dung mit den Aufstellbedingungen sein. Auerdemsind beim berschreiten di

34、eser Richtwerte Schdenan Bauteilen, welche an der Maschine montiert sind(z.B. Turbolader, Wrmetauscher, Regler, Filter,Pumpen), zu erwarten oder nicht auszuschlieen.Schden knnen auch an Verbindungsteilen zwischender Maschine und ihrem Zubehr (z.B. Rohrleitun-gen) und an berwachungsinstrumenten (z.B.

35、Druckmessgerte, Thermometer) auftreten. Es hngtweitgehend von der Konstruktion und der Befesti-gungsart dieser Bauteile ab, bei welchen Schwin-gungswerten Schden auftreten.IntroductionGuideline VDI 3838 lays down procedures and in-structions for measuring and classifying the mechan-ical vibration of

36、 reciprocating piston machines. Itsaim is to provide support in the evaluation and thestandardized assessment of measured vibration at themachine block of reciprocating piston machines. Theresults of measurements made at the machine blockshould reveal whether the machine is behaving nor-mally or in

37、the case of defined guideline values be-ing exceeded whether there are possible faults orproblems in the reciprocating piston machine itself orin the machine in combination with the installationconditions.Typical design features of reciprocating piston ma-chines are the reciprocating motion of machi

38、nemasses, the cyclical fluctuation of output or input tor-ques, and pulsating forces in connected pipes. All ofthese features are the source of alternating forces ofconsiderable magnitude at the mounting points and ofvibration amplitudes at the machine block (crank-case). The vibration amplitudes wh

39、ich occur are basi-cally larger than are found in machines which onlyhave rotating masses. They are determined to a greatextent by the constructional features and the workingprinciple of the reciprocating piston machine. Duringthe service life of the machine, smaller changes occurthan is the case wi

40、th machines which have only rotat-ing masses.In the case of reciprocating piston machines, how-ever, the vibration measured at the machine block andevaluated on the basis of VDI 3838 only give approx-imate information about the stresses on and the vibra-tion conditions of components inside the machi

41、ne.For example, the torsional vibration of the rotatingparts cannot in any case be determined by takingmeasurements at the machine block. If the specifiedguideline values, which are based on experience withsimilar machines, are exceeded, this might howeverbe an indication of faults or problems in th

42、e recipro-cating piston machine itself or in the machine in com-bination with the installation conditions. Moreover, ifthese guide values are exceeded, damage to compo-nents mounted on the machine (such as turbocharg-ers, heat exchangers, governors, filters, pumps) maybe expected or cannot be ruled

43、out. Damage can alsooccur in components connecting the machine and itsaccessories (pipes, for example) and in monitoringinstruments (pressure gauges, thermometers, for ex-ample). At what vibration values damage will occurdepends to a great extent on the design of these com-ponents and how they are m

44、ounted.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 20044 VDI 3838In einigen Fllen sind Sondermessungen an einzel-nen Maschinenanbauteilen notwendig, um zu prfen,ob ein Schwingungswert zulssig ist. Es kann auchvorkomme

45、n, dass Probleme auftreten, obwohl dieSchwingungswerte am Maschinenblock innerhalbzulssiger Richtwerte liegen. Das ist eine Folge dergroen Vielfalt von Anbauteilen, die montiert seinknnen. Solche Probleme knnen und mssen durchgeeignete rtliche Manahmen“ behoben werden(z.B. durch das Beseitigen von R

46、esonanzeffekten).Die Erfahrung hat aber gezeigt, dass es hufig mg-lich ist, Messgren festzulegen, welche den Schwin-gungszustand einer Hubkolbenmaschine beschrei-ben, und dafr auch Richtwerte anzugeben. Es ergibtsich daraus, dass die messbaren Gren und dieRichtwerte in den meisten Fllen eine zuverls

47、sigeBeurteilung erlauben.Die Schwingungswerte von Hubkolbenmaschinenhngen nicht nur vom Aufbau der Maschine selbstab, sondern in groem Umfang auch von der Funda-mentierung. Da eine Hubkolbenmaschine alsSchwingungserreger fr die Umgebung wirkt, kanneine Schwingungsisolierung zwischen der Maschineund

48、ihrem Fundament notwendig sein. Diese kann,ebenso wie die Rckwirkung der Schwingungen desFundamentes, erheblichen Einfluss auf die Schwin-gungen der Maschine haben. Das gesamte Schwin-gungsverhalten hngt auch von den bertragungs-eigenschaften der Maschinenumgebung ab und wirddaher nicht allein durch

49、 die Schwingungswerte derMaschine selbst bestimmt.1 AnwendungsbereichDie Richtlinie VDI 3838 gilt grundstzlich fr starroder elastisch aufgestellte Hubkolbenmotoren undHubkolbenkompressoren mit Leistungen ber100 kW und Drehzahlen von 120 min1bis3000 min1. Typische Anwendungsbeispiele sind:Antriebsmotoren fr Schiffe, Motoren fr Hilfsein-richtungen in Schiffen, Motoren fr Diesel-Genera-torstze und fr Diesel-Lokomotiven sowie Gaskom-pressoren. Die Richtlinie