TIÊU\r\nCHUẨN QUỐC GIA

TCVN\r\n9729-9:2013

ISO 8528-9:1995

TỔ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU DẪN ĐỘNG\r\nBỞI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG KIỂU PIT TÔNG – PHẦN 9: ĐO VÀ ĐÁNH GIÁ RUNG ĐỘNG CƠ HỌC

Reciprocating\r\ninternal combustion engine driven alternating current generating sets – Part 9:\r\nMeasurement and evaluation of mechanical vibrations

Lời nói đầu

TCVN 9729-9:2013 hoàn toàn tương\r\nđương với ISO 8528-9:1995.

TCVN 9729-9:2013 do Ban kỹ thuật tiêu\r\nchuẩn quốc gia TCVN/TC 70 Động cơ đốt trong biên soạn, Tổng cục Tiêu\r\nchuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 9729 (ISO\r\n8528), Tổ máy phát điện xoay chiều dẫn động bởi động cơ đốt trong kiểu pit\r\ntông gồm các phần sau:

– TCVN 9729-1:2013\r\n(ISO 8528-1:2005), Phần 1: Ứng dụng, công suất danh định và tính năng;

– TCVN 9729-2:2013\r\n(ISO 8528-2:2005), Phần 2: Động cơ;

– TCVN 9729-3:2012\r\n(ISO 8528-3:2005), Phần 3: Máy phát điện xoay chiều cho tổ máy phát điện ;

– TCVN 9729-4:2013\r\n(ISO 8528-4:2005), Phần 4: Tủ điều khiển và tủ đóng cắt;

– TCVN 9729-5:2013\r\n(ISO 8528-5:2005), Phần 5: Tổ máy phát điện;

– TCVN 9729-6:2013\r\n(ISO 8528-6:2005), Phần 6: Phương pháp thử;

– TCVN 9729-7: 2013\r\n(ISO 8528-7:1994), Phần 7: Bảng công bố đặc tính kỹ thuật và thiết kế;

– TCVN 9729-8: 2013 (ISO\r\n8528-8:1995), Phần 8: Yêu cầu và thử nghiệm cho tổ máy phát điện công suất thấp;

– TCVN 9729-9:2013\r\n(ISO 8528-9:1995), Phần 9: Đo và đánh giá rung động cơ học;

– TCVN 9729-10:2013 (ISO\r\n8528-10:1998), Phần 10: Đo độ ồn trong không khí theo phương pháp bề mặt bao quanh;

– TCVN 9729-12:2013\r\n(ISO 8528-12:1997), Phần 12: Cung cấp nguồn điện khẩn cấp cho các thiết bị an\r\ntoàn.

TỔ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU DẪN ĐỘNG BỞI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG KIỂU\r\nPIT TÔNG – PHẦN 9: ĐO VÀ ĐÁNH GIÁ RUNG ĐỘNG CƠ HỌC

Reciprocating internal combustion engine driven alternating current\r\ngenerating sets – Part 9: Measurement and evaluation of mechanical vibrations

1. Phạm\r\nvi áp dụng

Tiêu\r\nchuẩn này mô tả quy trình đo và đánh giá rung động cơ học bên ngoài của tổ máy\r\nphát điện ở các điểm được đo quy định trong tiêu chuẩn này.

Tiêu\r\nchuẩn này áp dụng cho tổ máy phát điện a.c được dẫn động bởi động cơ RIC được\r\nlắp cố định hoặc di động khi lắp đặt cố định hoặc đàn hồi và được sử dụng trên đất\r\nliền hoặc trên biển (sử dụng trong gia đình, địa điểm vui chơi giải trí và\r\ntrong công nghiệp), không áp dụng cho tổ máy phát điện dùng trên máy bay.

Đối với\r\nmột số ứng dụng đặc biệt (dùng trong bệnh viện, nhà cao tầng, v.v…), có thể phải\r\nthêm các yêu cầu bổ sung. Các quy định của tiêu chuẩn này phải được coi là cơ\r\nsở.

Đối với\r\ntổ máy phát điện dẫn động bởi nguồn động lực có chuyển động tịnh tiến quy hồi\r\nkhác (như động cơ khí, động cơ hơi nước), các quy định của tiêu chuẩn này phải\r\nđược coi là cơ sở.

2. Tài\r\nliệu viện dẫn

Các tài\r\nliệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài\r\nliệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài\r\nliệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả\r\ncác sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN\r\n9729-5 (lSO 8528-5), Tổ máy phát điện xoay chiều dẫn động bởi động cơ đốt\r\ntrong kiểu pit tông – Phần 5: Tổ máy phát điện.

lSO\r\n2041:1990, Vibration and shock – Vocabulary (Rung động và va đập – Từ vựng)

lSO 5348-3:1993,\r\nMechanical vibration and shock – Mechanical mounting of accelerometers (Rung\r\nđộng và va đập cơ khí – Lắp đặt các thiết bị đo gia tốc cơ khí).

lEC 34-7:1992,\r\nRotating electrical machines – Part 7: Classification of types of\r\nconstructions and mounting arrangements (IM code) (Máy điện quay – Phần 7: Phân\r\nloại kiểu kết cấu và bố trí lắp đặt (Mã IM).

3. Thuật ngữ\r\nvà định nghĩa

Tiêu\r\nchuẩn này áp dụng các thuật ngữ trong ISO 2041 và các định nghĩa sau:

3.1. Mức\r\nđộ rung động (vibration severity)

Thuật ngữ\r\nchung để chỉ một hoặc một bộ giá trị, nó có thể là giá trị lớn nhất, như giá\r\ntrị cực đại, giá trị trung bình hay giá trị hiệu dụng (rms), hoặc một tham số\r\nnào đó mô tả rung động.

CHÚ\r\nTHÍCH:

1 Nó có\r\nthể là giá trị tức thời hoặc giá trị trung bình.

2 ISO 2041\r\nbao gồm hai chú thích trong phần định nghĩa. Hai chú thích này không được áp dụng\r\ntrong tiêu chuẩn này.

4 Ký hiệu\r\nvà chữ viết tắt

Trong\r\ntiêu chuẩn này áp dụng các ký hiệu sau đây:

a Gia tốc

â Giá trị\r\ncực đại của gia tốc

f Tần số

s Chuyển\r\nvị

 Giá trị cực đại của chuyển vị

t Thời\r\ngian

v Vận tốc

 Giá trị cực đại của vận tốc

x Trục\r\nhoành

y Trục\r\ntung

z Trục\r\nđứng

ω Vận tốc\r\ngóc

Những chỉ\r\nsố sau đây được sử dụng với các đại lượng rung động v, s và a.

rms Giá\r\ntrị hiệu dụng

x Giá trị\r\nđo lượng rung động theo trục hoành

y Giá trị\r\nđo lượng rung động theo trục tung

z Giá trị\r\nđo lượng rung động theo trục đứng

1,2…n Là\r\ngiá trị lũy tiến

Những từ\r\nviết tắt sau đây được sử dụng.

IMB Kiểu\r\nhoặc kết cấu và bố trí lắp đặt máy phát theo IEC 34-7

5. Các quy\r\nđịnh và yêu cầu bổ sung

5.1. Đối với\r\ncác tổ máy phát điện xoay chiều sử dụng trên tàu thủy và công trình biển phải\r\ntuân theo các nguyên tắc của tổ chức phân cấp, các yêu cầu bổ sung của tổ chức phân\r\ncấp phải được tuân thủ. Tên của các tổ chức phân cấp phải được nêu rõ với khách\r\nhàng trước khi đặt hàng.

Đối với\r\ncác tổ máy phát điện xoay chiều sử dụng trong các thiết bị không được phân cấp,\r\nbất kỳ yêu cầu bổ sung nào nào cũng phải được để thỏa thuận giữa nhà sản xuất\r\nvà khách hàng.

5.2. Nếu có\r\ncác yêu cầu đặc biệt từ bất kỳ cơ quan có thẩm quyền nào, cần phải được đáp ứng.\r\nTên của các cơ quan có thẩm quyền phải được nêu rõ với khách hàng trước khi đặt\r\nhàng.

Mọi yêu\r\ncầu bổ sung nào cũng phải được thỏa thuận giữa nhà sản xuất và khách hàng.

6. Giá\r\ntrị đo

Gia tốc,\r\nvận tốc và chuyển vị là các tham số đo đối với các rung động (xem Điều 10).

Trong trường\r\nhợp chung mọi rung động theo thời gian trong khoảng thời gian t₁ đến t₂, vận tốc\r\nhiệu dụng (rms) được xác định bởi:

Trong\r\ntrường hợp rung động hình sin, vận tốc rms được xác định bởi:

Nếu các đặc\r\ntính rung động được phân tích và nếu với các vận tốc góc ω₁, ω₂, …, ω_n tương ứng\r\nvới  đó là các vận tốc rung động trung bình ,,……, , thì mối\r\nliên hệ dưới đây có thể được sử dụng để xác định vận tốc rung động trung bình\r\nrms.

CHÚ THÍCH\r\n3: Đối với giá trị gia tốc và chuyển vị, các giá trị rms được tính toán theo\r\ncách tương tự.

7. Thiết bị\r\nđo

Hệ thống đo\r\nphải cung cấp các kết quả đo chuyển vị, vận tốc và gia tốc rung động với độ\r\nchính xác ± 10 % trong dải tần số từ 10 Hz đến 1 000 Hz và độ chính xác  trong dải tần số từ 2 Hz đến 10 Hz.\r\nNhững giá trị đo này thu được từ một cảm biến đơn mà tín hiệu có thể tích hợp hoặc\r\nriêng biệt tùy thuộc vào đầu ra của thiết bị đo, để lấy được giá trị các đại\r\nlượng không đo trực tiếp, được cung cấp độ chính xác của hệ thống đo để không\r\ngây ảnh hưởng xấu.

CHÚ THÍCH\r\n4: Độ chính xác của phép đo cũng ảnh hưởng bởi cách thức kết nối giữa bộ chuyển\r\nđổi và đối tượng đo. Cả tần số phản hồi và rung động được đo đều ảnh hưởng bởi\r\ncách thức gắn bộ chuyển đổi. Việc duy trì được vị trí phù hợp giữa bộ chuyển\r\nđổi và các điểm đo trên tổ máy phát điện có ý nghĩa quan trọng trong trường hợp\r\nkhi mức độ rung động cao.

Xem ISO\r\n5348 để biết hướng dẫn lắp đặt thiết bị đo gia tốc.

8. Vị trí\r\ncác điểm đo và các phương đo

Hình 1\r\nthể hiện các điểm đo rung động trên tổ máy phát điện. Các vị trí này cũng phù\r\nhợp với các kiểu thiết kế khác. Nếu có thể, quá trình đo phải được thực hiện trên\r\ncác điểm đo ở trên ba trục chính, là trục x, y và z.

Hình 1\r\nthể hiện vị trí tương đối của các điểm đo trên khối động cơ và khung vỏ máy\r\nphát theo thứ tự để tránh đo các rung động cục bộ.

Nếu theo kinh\r\nnghiệm, với tổ máy phát điện tương tự như đã thể hiện, tại các điểm mức độ rung\r\nđộng cực đại không được như dự kiến, thì không cần phải đo tất cả các điểm như thể\r\nhiện trên Hình 1.

CHÚ DẪN

CHÚ\r\nTHÍCH: Động cơ xy lanh thẳng hàng, đặt đứng thể hiện trên hình vẽ chỉ mang tính\r\nchất minh họa. Các điểm đo 1 đến 4 có thể áp dụng sao cho phù hợp với những\r\nloại động cơ khác như động cơ chữ V, động cơ đặt nằm ngang.

Hình 1 – Vị trí các điểm đo

9. Các điều\r\nkiện vận hành trong quá trình đo

Quá trình\r\nđo phải được thực hiện với tổ máy phát điện ở nhiệt độ vận hành và tần số danh định,\r\nở cả hai chế độ công suất bằng không và công suất danh định. Nếu ở chế độ công suất\r\ndanh định không thể thực hiện được, thì cần phải thực hiện ở công suất lớn nhất\r\ncó thể đạt được.

10. Đánh giá kết quả

Tần số kích\r\nthích chính của động cơ RIC nằm trong khoảng 2 Hz đến 300 Hz. Tuy nhiên khi xét\r\nđến tổng thể kết cấu tổ máy phát điện và các cấu kiện của tổ hợp, cần phải đánh\r\ngiá rung động trong dải tần số từ 2 Hz đến 1000 Hz.

Các thử\r\nnghiệm bổ sung có thể cần thiết để đảm bảo không có ảnh hưởng của các yếu tố\r\nkết cấu cục bộ đến kết quả đo.

Đánh giá\r\nảnh hưởng qua lại của rung động thực hiện tương tự như Bảng C.1, Bảng này đưa ra\r\ncác giá trị chuyển vị, vận tốc và gia tốc trung bình rms của rung động. Những giá\r\ntrị này có thể được sử dụng như là hướng dẫn sử dụng cho việc đánh giá mức độ\r\nrung động.

Thực nghiệm\r\nchỉ ra rằng với thiết kế tiêu chuẩn của kết cấu tổ máy phát điện cũng như các bộ\r\nphận khác, nếu mức rung động nhỏ hơn 1 thì không có hư hỏng xảy ra.

Nếu mức độ\r\nrung động rơi vào khoảng 1 và 2, việc đánh giá kết cấu của tổ máy phát điện và\r\ncác bộ phận có thể được thực hiện song song với việc thỏa thuận giữa nhà sản\r\nxuất tổ máy phát điện và nhà cung cấp thiết bị (thành phần) để đảm bảo hoạt động\r\ntin cậy.

Trong một\r\nsố trường hợp mức độ rung động có thể ở trên mức 2 nhưng chỉ được áp dụng với\r\nmột số thiết kế đặc biệt về kết cấu tổ máy phát và các cấu kiện.

Trong tất\r\ncả trường hợp nhà sản xuất tổ máy phát điện phải có trách nhiệm đảm bảo tính\r\ntương thích lẫn nhau của các bộ phận khác của tổ máy phát điện (xem 15.10 TCVN\r\n9729-5 (ISO 8528-5).

11. Báo cáo thử nghiệm

Kết quả phép\r\nđo gồm những thông tin chính của tổ máy phát điện và thiết bị được sử dụng trong\r\nthử nghiệm. Các thông tin này được ghi lại theo Phụ lục D.

PHỤ LỤC A

(tham khảo)

Một số kết cấu điển hình\r\ncủa tổ máy phát điện

Có một số\r\nkhả năng lắp đặt đối với tổ hợp gồm một động cơ đốt trong và một máy phát. Hình\r\nA.1 đến Hình A.6 thể hiện các ví dụ của các kết cấu cơ bản.

Hình A.1 – Động cơ và máy phát lắp đặt cố định trên nền

Hình A.2 – Động cơ lắp đặt đàn hồi, máy phát lắp đặt cố định, khớp\r\nnối mềm

Hình A.3 – Động cơ và máy phát lắp đặt cố định trên bệ máy

Hình A.4 – Động cơ lắp đặt đàn hồi và máy phát lắp đặt cố định với\r\nbệ máy, khớp nối mềm, bệ máy gắn đàn hồi với nền

Hình A.5 – Lắp ráp với vỏ bọc khớp nối và lắp đặt đàn hồi giữa\r\nđộng cơ, máy phát với nền

Hình A.6 – Lắp ráp với vỏ bọc khớp nối và lắp đặt đàn hồi giữa\r\nđộng cơ với nền

PHỤ LỤC B

(tham khảo)

Các lưu ý khi đánh giá\r\nrung động của tổ máy phát điện

Thực tế cho\r\nthấy máy phát làm việc trong tổ máy phát điện sẽ rung động mạnh hơn nhiều so\r\nvới trường hợp làm việc độc lập.

Đặc trưng\r\ncơ bản của động cơ RIC là rung động khối lượng, thay đổi mô men và thay đổi lực\r\nkhi kết nối với máy công tác. Tất cả các đặc trưng này tạo nên các lực thay đổi\r\nđáng kể tác động lên hệ thống chính và làm tăng biên độ rung động trên khung chính.\r\nBiên độ rung động trong các trường hợp này thường cao hơn so với những máy cơ\r\nkhí hoạt động với dạng chuyển động quay, tuy nhiên những biên độ rung động này\r\nchịu ảnh hưởng lớn bởi thiết kế của tổ máy phát điện, chúng có xu hướng ổn định\r\ntrong toàn bộ thời gian làm việc của động cơ RIC hơn so với loại động cơ có\r\nchuyển động quay.

Giá trị\r\nrung động được xác định theo hướng dẫn trong tiêu chuẩn này, cho phép chúng ta\r\nđưa ra một số nhận định cơ bản về khả năng rung động của tổ máy phát điện và\r\nđánh giá tổng thể hoạt động cũng như tác động qua lại của các bộ phận trong\r\ntoàn bộ tổ máy phát điện. Tuy nhiên, việc xác định giá trị rung động không cho\r\nphép chúng ta đưa ra đánh giá về trạng thái ứng suất cơ học của các bộ phận cố\r\nđịnh hoặc chuyển động trong tổ máy phát điện.

Giá trị\r\nrung động cũng không cho phép chúng ta đưa ra những nhận xét về rung động xoắn hay\r\nrung động thẳng của hệ thống các trục.

Nếu không\r\nthể đánh giá chính xác ứng suất cơ khí trong tổ máy phát điện bằng cách đo đạc rung\r\nđộng, thực nghiệm đã chỉ ra rằng mức độ rung động trên các bộ phận quan trọng\r\ncủa tổ máy phát điện thường cao hơn khả năng chịu đựng của tổ máy phát điện, do\r\nđó chúng có thể bị hư hỏng do ứng suất rung động quá cao.

Tuy\r\nnhiên, nếu rung động vượt quá khoảng giới hạn “thông thường”, nó có thể sẽ phá hỏng\r\ncác phần kết nối và các phần gắn thêm vào tổ máy phát điện cũng như phá hỏng bộ\r\nđiều tốc và thiết bị hiển thị.

Độ nhạy của\r\ncác cấu kiện này phụ thuộc vào thiết kế cũng như cách lắp đặt chúng. Do vậy,\r\ntrong một số trường hợp riêng, khó có thể tránh được các vấn đề xảy ngay cả khi\r\ngiá trị đánh giá nằm trong khoảng giới hạn “thông thường”. Những vấn đề này cần\r\nđược điều chỉnh bằng cách đo trên vị trí đặc biệt cụ thể trên tổ máy phát điện\r\n(ví dụ bằng cách loại trừ nguyên nhân do lắp đặt các thành phần).

 PHỤ LỤC C

(tham khảo)

Giá trị rung động

Bảng C.1 – Giá trị hiệu dụng (rms) của vận tốc, chuyển vị và gia tốc\r\ncủa rung động của tổ máy phát điện xoay chiều dẫn động bởi động cơ RIC (xem\r\nĐiều 10)

Ví dụ về các đường\r\ngiới hạn đối với rung động hình sin

Đường a: Động cơ RIC\r\n(xem Bảng C.1), vrms\r\n= 45\r\nmm/s

Đường b: Máy phát (xem\r\nBảng C.1), vrms\r\n= 20\r\nmm/s

Hình\r\nC.1 – Quan hệ giữa vận tốc rung động và tần số rung động

PHỤ LỤC D

(tham\r\nkhảo)

Báo cáo kết quả đo

D.1. Thông số chung

Những thông số cần đo\r\ncủa động cơ RIC và máy phát

D.2. Thông số kết cấu\r\n

Bản vẽ nền

Số:…………………….

Đơn vị thực hiện:……………………

Các kiểu kết cấu điển\r\nhình

D.3. Các vị trí đo

Các vị trí đo và thứ\r\ntự các điểm đo được thể hiện ở hình trên. Những vị trí đo bổ xung nên được đánh\r\nsố liên tục và phải được đánh dấu trên bản vẽ.

Khuyến cáo: tất cả\r\ncác vị trí đo phải được đưa vào bản vẽ chi tiết.

D.4. Kết quả đo

Báo cáo kết quả, sơ\r\nđồ và hình ảnh, khi áp dụng và yêu cầu, phải được đính kèm.

Thiết bị đo

Thông tin chi tiết\r\ncủa thiết bị\r\nđo

Kết quả đo

Thư\r\nmục tài liệu tham khảo

[1] TCVN 9729-1:2013\r\n(ISO 8528:1993), Tổ máy phát điện xoay chiều dẫn động bởi động cơ đốt trong\r\nkiểu pit tông – Phần 1:Ứng dụng, công suát danh định\r\nvà tính năng.

[2] ISO\r\n2954:1975, Mechanical vibration of rorating and reciprocating machinery –\r\nRequirements for instruments for measuring vibration severity (Rung động cơ khí\r\ncủa các máy móc có chuyển động tịnh tiến quy hồi – Yêu cầu đối với thiết bị đo\r\ntính chất rung động).

[3] ISO 10816-1:1995,\r\nMechanical vibration – Evaluation of machine vibration by measurements on\r\nnon-rorating parts – Part 1: General guidelines (Rung động cơ khí – Đánh giá\r\nrung động cơ khí bằng cách đo trên các phần không quay – Phần 1: Hướng dẫn chung).

[4] ISO 10816-6:1995,\r\nMechanical vibration – Evaluation of machine vibration by measurements on\r\nnon-rorating parts – Part 6: Reciprocating machines with power ratings above\r\n100 kW (Rung động cơ khí – Đánh giá rung động cơ khí bằng đo trên các phần không\r\nquay – Phần 6: Động cơ đốt trong với công suất danh định trên 100 kW).

MỤC\r\nLỤC

Lời nói đầu

1. Phạm vi áp dụng

2. Tài liệu viện dẫn

3. Thuật ngữ và định\r\nnghĩa

4. Ký hiệu và chữ viết\r\ntắt

5. Các quy định và\r\nyêu cầu bổ sung

6. Giá trị đo

7. Thiết bị đo

8.Vị trí các điểm đo\r\nvà các phương đo

10. Đánh giá kết quả

11. Báo cáo thử\r\nnghiệm

Phụ lục A (tham khảo)\r\nMột số kết cấu điển hình của tổ máy phát điện

Phụ lục B (tham khảo)\r\nCác lưu ý khi đánh giá rung động của tổ máy phát điện

Phụ lục C (tham khảo)\r\nGiá trị rung động

Phụ lục D (tham khảo)\r\nBáo cáo kết quả đo

Thư mục tài liệu tham\r\nkhảo