GBT 11348.1-1999 旋转机械转轴径向振动的测量和评定 第1部分：总则

前言本标准是旋转机械转轴径向振动测量和评定系列标准的第部分该系列标准总题目为旋转机械转轴径向振动的测量和评定它由以下各部分组成第部分总则第部分陆地安装的大型汽轮发电机组第部分耦合的工业机器第部分燃气轮机组第部分水力发电厂和泵站机组本标准等同采用非往复式机器的机械振动在旋转轴上的测量和评价准则第部分总则本标准是对旋转机械转轴径向振动的测量和评定第一部分总则进行的修订本标准与相比主要技术内容改变如下本标准表述的准则须由中规定的对非旋转部件振动的评定准则来补充如果两项标准的方法都可使用通常应使用限制更严的那一项本标准不对仪器测量系统误差提出定量的要求本标准增加了用于评定振动的振动值的变化准则本标准增加了对机器设定运行振动限值的技术内容本标准增加了振动变化的矢量分析该部分内容作为附录本标准自实施之日起代替本标准的附录是标准的附录本标准的附录附录附录附录都是提示的附录本标准由国家机械工业局提出本标准由全国机械振动与冲击标准化技术委员会归口本标准起草单位郑州机械研究所本标准主要起草人潘文峰万宝英席自坡本标准于年首次发布前言国际标准化组织是由各国标准化团体成员团体组成的世界性联合会制订国际标准的工作通常由的技术委员会完成各成员团体若对某技术委员会已确立的标准项目感兴趣均有权参加该委员会的工作与保持联系的各国际组织官方的或非官方的也可参加有关工作在电工技术标准化方面与国际电工委员会保持密切合作由技术委员会正式通过的国际标准草案在被理事会批准为国际标准之前提交各成员团体表决根据程序国际标准需取得至少参加表决的成员团体的同意才能正式通过国际标准是由国际标准化组织机械振动与冲击技术委员会第分技术委员会应用于机械车辆和结构的机械振动与冲击的测量与评定制定的第二版本取消并代替已在技术上修订过的第一版本总题目为非往复式机器的机械振动在旋转轴上的测量和评定准则它由以下各部分组成第部分总则第部分陆地安装的大型汽轮发电机组第部分耦合的工业机器第部分燃气轮机组第部分水力发电厂和泵站机组本标准的附录是标准的附录附录附录附录和附录是提示的附录引言现在的机器在高速和重载条件下运行工作条件越来越恶劣由于更有效地使用材料对设计和使用的限制就更为严格通常希望机器连续工作并且两次维修之间的期限是年或年因此对旋转机器的振动幅值规定了更多限制性的要求以保证连续安全和可靠地工作建立了测量固定构件上的振动响应来评定机器的机械振动的基础然而有许多类型的机器对这类机器在固定构件如轴承座上测量振动可能不足以表征机器的运行状态虽然这些测量是有用的这类机器通常包含有挠性转子轴系对它们在旋转件上测量振动状态的变化可以更明确更灵敏地检测出来同转轴的质量相比具有相对较大刚性和或较重机壳的机器是这类机器的典型对于这类机器更可取的是轴振动测量对于像汽轮机组燃气轮机组以及透平压缩机组这一类机器它们在工作转速范围内可以有若干振动模态仅在非旋转部件上测量或许是不够的在这些情况中应在转动和非转动部件或仅在转动部件上测量以监测机器的振动状态本标准表述的总则须由给出的总则来补充如果两项标准的方法都可使用通常应使用限制更严的那一项标准轴的振动测量用于许多目的从例行工况监测和验收试验到实验测试及诊断和分析研究不同的测量目的导致了解释和评定方法的不同为了限制不同点的数量本标准主要为工况监测和验收试验提供指南在本标准制定过程中认识到需要建立量的指标以评定机器的轴振动然而目前缺少这方面的数据因此本标准允许把这些数据加进来使之有效不同类型机器的专门准则将在本系列标准的相关部分中给出中华人民共和国国家标准旋转机械转轴径向振动的测量和评定第部分总则代替国家质量技术监督局批准实施范围本标准提出了采用在旋转轴上直接测量的方法来测量和评定机械振动的总则确定轴振动的目的与以下问题有关振动特性的变化过大的动力载荷径向间隙监测本标准适用于测量转轴绝对和相对的径向振动但扭转振动和轴向振动除外它适用于机器的工况监测及在试验台上和安装后的验收试验本标准也规定了运行限值的设定注对不同类型机器的评定准则将包括在本系列标准的其他部分中同时在附录中给出总则本标准使用转轴振动术语因为在大多数情况下测量将在机器转轴上进行然而只要合适且遵守本总则本标准也可应用在其他旋转元件上本标准认为工况监测是在机器正常工作期间进行振动测量本标准允许使用一些不同的测量量和测量方法只要定义明确且提出界限使得能清楚地对测量作解释本标准不适用于往复式机器引用标准下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时所示版本均为有效所有标准都会被修订使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第部分总则测量测量量位移优先选择的轴振动测量量是位移测量单位是微米注位移是矢量因此当比较二个位移值时需要考虑它们之间的相位角见附录因为本标准应用于转轴相对和绝对振动测量所以位移进一步定义如下相对位移它是转轴和相应结构例如轴承座或机壳之间的振动位移绝对位移它是转轴相对于一惯性参考系的振动位移注应当清楚地指出位移值是相对的还是绝对的用一些不同的位移量进一步定义绝对位移和相对位移这些位移量被广泛地采用包括测量方向上的振动位移峰峰值测量平面内的最大振动位移值这些位移量的任何一种都可以用于轴振动测量但应清楚地指明所采用的测量量以便根据第章的准则对测量作出正确的评定这些位移量之间的关系如图和所示注目前用在两个正交方向测量时所得到的两个峰峰位移值较大的那个作为评定指标当将来积累了有关经验用在图中所定义的可能更好些频率范围转轴相对和绝对振动测量应当用宽频带以便能把机器的频谱充分包括进去测量类型相对振动测量通常使用非接触式传感器进行相对振动测量这种传感器检测出转轴和机器的某结构件例如轴承座之间的振动位移绝对振动测量绝对振动测量由以下方法之一进行使用接触式传感器在轴振触头的上面安装一个惯性传感器速度计或加速度计这样可以直接测量转轴的绝对振动把测量相对振动的非接触式传感器和测量支承振动的惯性传感器速度计或加速度计联用两个传感器紧固在一起保证它们在测量方向上承受相同的绝对运动它们经调节后输出的矢量和提供了转轴绝对运动的测量测量方法总则传感器应置于能对转轴的径向振动作出评定的重要测点上对于相对和绝对测量推荐在机器的每个轴承处或靠近轴承处安装两个传感器在垂直于轴线的同一测量平面内沿径向安装传感器的轴线和转轴径线的夹角应小于最好把两个传感器安装在同一轴承半瓦相隔的位置上选择的位置在每一轴承上应是相同的在每个测量平面上也可使用单个传感器以代替常用的一对正交传感器只要它能提供轴振动特性的足够信息建议做专门的测量以确定由于轴表面冶金组织的不均匀局部残余磁性及轴的机械偏差所引起的总非振动偏差应当注意对于非对称轴重力效应可引起虚假的偏差信号推荐的测试仪器见附录相对振动测量方法非接触式相对振动传感器通常安装在轴承座上开出的孔里或安装在靠近轴承座的刚性支架上传感器应安装在轴承内不影响润滑压力楔的位置上然而也可以把传感器安装在其他轴向位置上作特殊布置但要用不同的振动准则评定对于在支架上安装的传感器支架应没有对测量轴相对振动的传感器的性能产生不利影响的固有频率考虑所有热状态下轴的总轴向浮动的同时测振部位的转轴表面应当光滑且没有任何几何不连续例如键槽润滑通道螺纹冶金组织的不均匀和局部剩磁这些可引起虚假信号在某些情况下允许是电镀或喷镀金属的轴表面但应注意校准可能不同一般推荐传感器测量时电和机械偏差的总和不超过附录所规定的允许振动位移值的或以较大值为准对于原来没有作轴振动测量但已经在运行的机器可能需用其他的偏差准则把惯性传感器和非接触式相对振动传感器结合起来进行绝对振动测量的方法把惯性传感器和非接触式相对振动传感器结合起来使用通过做两个传感器输出的矢量和可以得到绝对振动非接触式传感器的安装和其他要求见中说明此外惯性传感器应当紧靠非接触式传感器刚性安装在机器的结构如轴承座上以保证两个传感器在测量方向上承受相同的支承结构的绝对振动非接触式传感器和惯性传感器的灵敏度轴线应当平行以保证它们输出信号的矢量和能成为转轴绝对振动的精确测量使用带有惯性传感器的接触结构进行绝对振动测量的方法把惯性传感器速度计或加速度计径向安装在轴振触头上该装置不应产生颤振或使转轴振动受到约束该装置应按所描述的传感器的安装方式进行安装考虑在所有热状态下轴的总轴向浮动的同时接触点的转轴表面应当光滑且没有任何几何不连续例如键槽和螺纹一般建议轴的机械偏差不超过附录所规定的允许振动位移值的或以较大值为准使用接触式转轴振动测量方法会受到表面速度和其他方面的限制例如传感器下面的流体动力油膜的形成可能给出虚假的读数因此应当考虑到使用时的限制条件机器运转状态应当在机器整个运转范围内协定的条件如热平衡状态和运转状态下测量转轴的振动此外也可以在例如盘车转速暖机转速临界转速等状态下进行测量但测量的结果不宜按第章来进行评定机器的基础和结构机器的基础和结构型式例如管道会对振动测量有重要影响一般来说同类型机器的振动值只有在基础和结构的动力学特性相似时才有可比性环境振动和测量系统的评价在正式测量之前应当在机器不运行状态下检查环境振动对同一测量系统和测点的影响若超过工作转速下所规定振动许用值的时应采取措施消除环境振动的影响仪器适用于本标准的仪器在设计时应考虑到温度湿度腐蚀性气体轴表面速度轴材料及表面粗糙度传感器所接触的工作介质例如水油空气或蒸汽沿三个主轴方向上的振动和冲击气动噪声磁场同传感器的端部邻近的金属物质电源电压波动及瞬变希望测量系统具有直读式在线校准功能并有合适的独立输出接口以允许作进一步分析评定准则评定转轴振动的两个主要参数转轴的绝对振动转轴相对于结构部件的振动假如评定指标是转轴振动的变化则当固定相对运动传感器的支承结构的振动较小即小于转轴相对振动的转轴相对振动或转轴绝对振动都可以用作为转轴振动的测量当固定相对运动传感器的支承结构的振动是转轴相对振动的或更多时应进行转轴绝对振动测量假若发现其值大于转轴相对振动转轴绝对振动将用作为转轴振动的测量假如评定指标是轴承上的动力载荷转轴相对振动将用作为转轴振动的测量假如评定指标是定子转子间隙那么当固定相对运动传感器的支承结构的振动较小即小于转轴相对振动的时转轴相对振动可以用作为间隙减少的测量当固定相对运动传感器的支承结构的振动是转轴相对振动的或更多时转轴相对振动测量仍然可以用作为间隙减少的测量除非固定相对运动传感器的支承结构的振动不能反映出全部定子振动在后一种情况中需要进行特别的测量转轴振动的等级范围取决于振动体的尺寸和质量安装系统的特性及机器的功率和用途因此对特定级别的机器规定不同的转轴振动范围时应考虑到不同的目的和有关的环境条件需要时应在产品说明书中注明不同机器的转轴振动评定的一般准则在附录中给出评定准则适用于运行监测和验收试验且仅应用于由机器本身产生的振动与外部传递给机器的振动无关对一定类型的机器本标准提出的准则由在非旋转部件上测量的准则给予补充假如两项标准的方法都可使用通常应使用限制更严的那一项标准不同级别和类型机器的专门准则将在本系列标准的相关部分中给出本标准总则中所考虑的评定限于宽带振动而没有涉及到频谱和相位在大多数情况下对于验收试验和运行监测是足够了然而在有些情况使用矢量信息对一定类型的机器进行振动评定是合适的矢量变化信息在发现和确定机器动态变化方面是非常有用的而这些变化使用宽带振动测量则不能发现这将在附录中说明规定矢量变化准则超出了目前本标准的范围特定机器上所测的振动对稳态运行状况中的变化可能是灵敏的在大多数情况下这并不重要在另一些情况下尽管在一定稳态条件下振动灵敏度对测量该特定机器的振动值满足要求但是如果条件改变振动灵敏度则会变得不满足要求如对机器振动灵敏度有异议制造商与用户之间应就测试方法或理论上评定的必要性及范围达成协议附录标准的附录不同类型机器采用的评定准则的通则引言转轴振动评定准则的规定和许多因素有关并且对于不同类型的机器和在某些情况下对于联结在同一轴线上的不同转子所采用的评定准则差别也很大因此应保证正确的准则用于特定机器及避免某种类型机器的准则错误地用于其他类型例