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机械振动的测量和评价(B/T2820.9-2002)
发布时间:2020-09-19 14:59:27  ▏阅读:

 1  范围

本部分描述了在规定测量点对发电机组的外部机械振动特性进行测量和评价的程序。

本部分适用于由往复式内燃机驱动的、固定式和移动式、刚性和(或)弹性安装的交流发电机组。本部分适用于陆用和船用发电机组,不适用于航空或驱动陆用车辆和机车的发电机组。

对于某些特殊用途的发电机组(如医院、高层建筑的供电等),有必要提出一些补充要求,本部分的有关规定可作为基础。

对于由其他往复式发动机(如沼气发动机、蒸汽机等)驱动的发电机组,本部分的规定也可作为基础。

 

2  规范性引用文件

 

下列文件中的条款通过GB/T 2820的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件,其随后的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本部分。

GB/T 2820.5一1997往复式内燃机驱动的交流发电机组 第5部分:发电机组(eqv ISO 8528-5:1993)

TEC 60034-7:1992旋转电机  第7部分:结构和安装型式分类(IM码)

ISO 2041:1990振动和冲击  术语

TSO 5348:1987机械振动和冲击  加速度计的机械安装

 

3  定义

 

本部分使用了ISO2041中的有关定义和下列定义。

振动严重程度:这个一般性的术语指的是对振动进行描述的一个或一组数值,如最大值、平均值或有效值或其他参数。

1:它也可是中间值或均方根值。

2:ISO 2041在定义中有两个注释,这两个注释不适用于本部分。

 

4  符号和缩略语

 

本部分使用了下列符号:

a一加速度

â一加速度峰值

f一频率

s一位移

š一位移峰值

t一时间

u速度

Û速度峰值

x轴向坐标

y横向坐标

z纵向(垂直)坐标

ω角速度

下列这些下标连同振动参数usa一起使用

rms一振动参量数值(有效值)

xx轴方向振动参量测量值

yy轴方向振动参量测

zz轴方向振动参量测

12,…,n级数值

本部分使用了下列缩略语:

IMBIEC 60034-7规定的发电机结构和安装型式。

 

5  其他规定和附加要求

5.1  对于必须遵守某一社会团体规定的船用和近海使用的发电机组,还应满足该社会团体的附加要求。该社会团体应在用户订货前予以声明。

    对于在未分级设备中运行的交流发电机组,类似附加要求在不同情况下都应经过用户和制造商的协商认可。

5.2  如果必须满足任何其他官方机构(如检查和/或立法机构)的特殊要求,该官方机构在用户订货前应予以声明。

任何进一步的附加要求都应得到用户和制造商的协商认可。

6  测量值

加速度、速度和位移是测量振动的几个变量(见第10章)。一般情况下,从时刻t1t2时间间隔,振动速度的有效值为:

 

往复式内燃机驱动的交流发电机组 第9部分:机械振动的测量和评价-1.jpg

 

在满足正弦振动的特殊情况下,振动速度的有效值为:

 

往复式内燃机驱动的交流发电机组 第9部分:机械振动的测量和评价-2.jpg

 

如果已对振动特殊性进行了分析,且在已知角速度ω1ω2ωn及振动速度Û1Û2Ûn的情况下,振动速度的有效值可由下式求出:

往复式内燃机驱动的交流发电机组 第9部分:机械振动的测量和评价-3.jpg

注:加速度和位移的有效值也可用同样的方法求出。

7  测量装置

测量系统在给出振动加速度、速度、位移这三个参量有效值时的精确度应满足下列要求:在10Hz1000Hz范围内误差不超过±10%;在2Hz10Hz范围内误差不超过﹣20%10%

只要对测量系统的精确度没有不利影响,为导出非直接测量参量,根据测量装置的输出方式.上述有效值可以从微分型或积分型传感器上获得

1传感器和被测物体的连接方法对测量的精确度有影响·頻率响应及振动的测量值也受传感器连接方式的影响当振动剧烈时,保持传感器在机组上被测点的良好安装尤为重要

2:加速度计的安装参见ISO 5348

 

8  测量方向和测量点的布置

1所示为推荐的发电机组振动测量点。当本部分适合被指明的其他机型时,在可能的情况下,应在所示测点的xyz三个方向实施测量。

1所示的各测点必须位于坚固的发动机机体和发电机骨架上,以避免测点处发生变形

 

可根据经验,在类似的发电机组振动剧烈的点实施测量而不必对图1所有的点进行测量

 

往复式内燃机驱动的交流发电机组 第9部分:机械振动的测量和评价-4.jpg

主要测点说明;

12一上前端和上后端      34一发动机底座的前后端

56一发电机主轴承外壳    78一发电机底座

注:测点14也适合于其他类型的发动机,如V型、卧式发动机

1  测量点的布置

 

9  测量时发电机组的工作状态

测量振动时发电机组的工作状态包括:正常工作温度,额定频率,空载到满载。如果发电机组不能输出额定功率,则可在其能输出的最大功率状态下进行测量。

10  测量结果的评估

往复式内燃机的主激励频率范围约为2Hz300Hz。但当与发电机等其他部件组成发电机组后,则评估的频率范围要扩展到2Hz1000Hz

为确保没有结构方面的原因影响测量结果,有必要进行附加试验,常用发电机组振动加速度、速度、位移有效值范围见表C.1这些数值可用来评估发电机组的振动级别和潜在效应。

经验证明,对按标准结构和零部件设计的发电机组,当振动级别小于数值1时,将不会发生损坏。

当振动级别在数值1和数值2之间时,则应按发电机组制造商和零部件供货商之间的协议对发电机组的结构和零部件的强度进行评估,以确保发电机组可靠运行。

在某种情况下,振动级别可能会高于数值2,但这仅限于个别特殊结构的发电机组。

在任何情况下,发电机组制造商应对发电机组零部件的互换性负责(见GB/T 2820.5一1997中15.10)。

 

11试验报告

 

 

要表明的测量结果应包括发电机组和使用量设备的主要数据。这些数据应用附录D记录。

   A

(资料性附录)

发电机组的典型结构

 

 

   往复式内燃机与发电机的装配有多种方式A.1A.6为发电机组典型结构示例:

往复式内燃机驱动的交流发电机组 第9部分:机械振动的测量和评价-5.jpg

 

   图A.4 发动机弹性、发电机刚性安装在底架上,而底架为弹性安装,采用弹性联轴器联接

 

往复式内燃机驱动的交流发电机组 第9部分:机械振动的测量和评价-6.jpg

   B

(资料性附录)

发电机组振动评价概论

 

众所周知,发电机在发电机组中运行时所承受的振动值较之单独运行时的值高得多。

往复式内燃机的典型特点是:有往复运动和摆动的质量、脉动的扭矩、与作功行程有关的波动压力等。所有这些因素在发电机组的主要支承上产生了相当大的交变作用力,在主要骨架上产生很高的振幅。这些振幅值一般要比旋转式机器的值高得多。但是,由于受发电机组结构的影响,在往复式发动机的寿命期,这些振动值较旋转式机器更加趋于保持恒定。

通过本部分对振动变量的定义,允许我们对发电机组的振动特性进行一般性说明,对机组整体的运行特性和振动的相互作用进行一般性评论。然而,不能用确定的振动数值对发电机组中的固定件和运动件的机械应力进行说明。

也不能用振动严重程度的确定值对轴系(统)的扭转和线性振动特性进行说明。

在发电机组,甚至连利用振动来精确评价机械应力也是不可能的事。经验表明,如果振动级别超过类似发电机组可接受某一“通常值”后,发电机组中的重要零部件将会因承受过高的振动应力而发生机械损坏。

然而,如果超出上述的“通常值”后,发电机组的其他附件和连接件、控制和监视装置等的损坏也会发生。

 

这些零件的敏感性取决于它们的结构和安装方式,也就是说,在某些个别情况下,即使评价值位于“通常值”范围内时,要避免上述问题也是很困难的。这时应通过发电机组上专门的“局部测量”(如消除共振零件)来解决。

   C

(资料性附录)

      

 

C.1  往复式内燃发动机驱动的交流发电机组的振动位移、速度、加速度的有效值

内燃机的标定转速n/(r/min)

发电机组额定输出容量和功率

振动位移有效值n

mm

振动速度有效值

mm/s

振动加速度有效值a

m/s2

P/kV·A

cosØ=0.8

P/kW

内燃机bc

发电机b

内燃机bc

发电机b

内燃机bc

发电机b

数值

1

数值

2

数值1

数值2

数值1

数值2

2000n

3600

P'≤15

(单缸机)

P12

(单缸机)

1.11

1.27

70

80

44

50

P'≤50

P40

0.8

0.95

50

60

31

38

P'>50

P40

0.64d

0.8d

40d

50d

25d

31d

1300n

2000

P'≤10

P8

10P'≤50

8P40

0.64

40

25

 

50P'≤125

40P100

0.4

0.48

25

30

16

19

125P'≤250

100P200

0.72

0.4

0.48

45

25

30

28

16

19

P'>250

P200

0.72

0.32

0.45

45

20

28

28

13

18

720n

1300

250P'≤1250

200P1000

0.72

0.32

0.39

45

20

24

28

13

15

P'>1250

P1000

0.72

0.29

0.35

45

18

22

28

11

14

n720

P'>1250

P1000

0.72

0.24

(0.16)e

0.32

(0.24)e

45

15

(10)e

20

(15)e

28

9.5

(6.5)e

13

(9.5)e

注:振动速度和振动頻率的关系见图C.1

a表中位移有效值srms和加速度有效值arms可用表中的速度有效值Urms按下式求得:

Srms0.0159xUrms

arms0.628xUrms

b对于法兰连接的发电机组,在测点5(见图1a)的测量值应满足对发电机所要求的数值。

e额定功率大于100kW的发电机组有确定的数值,而额定功率小于100kW的发电机组无代表性数值

d这些数值应得到制造商和用户的认可。

e括号内的数值适用于安装在混凝土基础上的发电机组。此时,从图1a)和图1b78两点测得的轴向振动数值应为括号内数值的50%

 

 往复式内燃机驱动的交流发电机组 第9部分:机械振动的测量和评价-7.jpg

图示曲线仅限于正弦振动

曲线aRIC发动机示例  Urms45mm/s

曲线b:发电机示例  Urms20mm/s(见表2

C.1  振动速度和振动频率的关系

 

   D

(资料性附录)

      

 

D.1  一般数据

 

负责测量的公司:                            客户/用户:

报告编号:                                  测量地点:

日期:                                      操作人员:

往复式发动机和发电机的被测数据

 

往复式发动机

发电机

制造商

 

 

型式

 

 

生产编号

 

 

标定或额定功率

        kW  

        k·VA cosØ=      

标定或额定转速

R/min  

r/min  

标定或额定频率

 

Hz  

结构设计

£直列式发动机

£V 型发动机

£IMB20a  £IMB520

£IMB16  £其他

£IMB3

数量

气缸:

轴承:

 

£两冲程

£四冲程

£同步发电机

£异步发电机

联接方式

£弹性盘式联接

£直接联接

£弹性联接

 

a发电机结构安装型式的缩写词根据IEC 60034-7代码1确定。

 

D.2  结构数据

 

总装图:

编号:

成套制造商: 

     

发动机

发电机

基础

底架

法兰盘

£刚性

£弹性

£刚性

£弹性

£刚性

£弹性

£刚性

£弹性

£

£

 

D.3  测量点

 

  测量点及其编号如上图1所示。增加的测量位置应顺序编号且必须在图上标明。在图上标注的所有测量点都是推荐性的。

 

D.4  测量结果

  当适用和有要求时,必须附上数据记录、图表和频谱分析结果。

     

部件

制造商

型号

说明

传感器

 

 

 

测量指示装置

 

 

 

记录仪表

 

 

 

校验仪表

 

 

 

注:术语按ISO 2954规定。

 

特殊测量设备

机械连接

£螺纹  £手柄  £胶贴  £磁性吸附

测量值

£位移  £速度  £加速度

记录值

£位移  £速度  £加速度

测量范围

振幅:

频率:

频率分析/滤波仪

线性范围:

传递频带:

测量记录的评价数据(如放大、反馈速度):

说明:

 

     

功率:                                     KW

转速:                                   r/min

环境温度:                                 ℃

燃油类型:

测点编号

有效值(2Hz~300Hza

 

 

说明

测量方向

x)轴向

y)横向

z)纵向

s/

mm

υ/(mm/s)

α/(m/s2

s/

mm

υ/(mm/s)

α/(m/s2

s/

mm

υ/(mm/s)

α/(m/s2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a通过计算或测量。

附录E

 

   E

(资料性附录)

      

 

1. ISO 29541975 旋转和往复式机械振动一测量振动强烈程度的设备要求

2.GB/T 2820.11997 往复式内燃机驱动的交流发电机组  1部分:用途、定额和性能

3.ISO 1081611995 机械振动  利用非旋转部件的测量值对机器振动进行评估  1部分:一般导则

 

4. ISO 1081661995  机械振动  利用非旋转部件的测量值对机器振动进行评估  6部分:额定功率大于100kW的往复式机器

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