康明斯动力设备（深圳）有限公司

摘要：柴油发电机组的振动试验目的主要在于了解隔振装置对柴油机的整机振动特性的影响以及排气系统改进前后的振动特性。康明斯公司在本文中主要对柴油发电机组的振动标准与等级分类、试验项目、测试原理和步骤及其结构分析进行了简要阐述，以便柴油发电机组生产厂家和用户根据该所述方案指导下拥有清晰的发电设备振动试验的思路。

一、振动标准和等级分级

      柴油机振动值标准是指对柴油机振动进行评估的依据和限制条件，通过对柴油机振动值的要求来保证其正常运行、安全可靠地工作。柴油机的振动值标准通常涉及噪声、振动强度、频率等指标，下面对这些指标进行详细介绍。

1、噪声标准

      噪声是柴油机振动的一种表现形式，也是对人体健康和环境影响的重要因素。通常根据柴油机的功率或者工作环境的特点，制定了噪声限制标准。例如，对于柴油发电机组，在机组安装时，要求其在一定距离内的噪声水平不得超过特定的分贝数。这可以通过在机组运行时测量噪声水平，然后与标准进行对比来判断。

2、振动强度标准

     柴油机运行时产生的振动强度是评估其性能和运行稳定性的重要指标。振动强度主要包括加速度、速度和位移三个方面。通常根据柴油机的类型和用途，制定了相应的振动强度标准。例如，对于船舶柴油机，其振动强度标准要求有力度级别限制、频率范围限制和持续时间限制。这些限制条件可以通过在柴油机不同位置安装振动传感器进行实时监测和记录来进行评估。

3、频率标准

      柴油机振动的频率也是评估其性能和运行稳定性的重要指标。具体的频率标准由柴油机的设计和运行条件决定。一般来说，柴油机的振动频率应在一定范围内，不得超过机组和设备的耐振度范围。例如，对于柴油发电机组来说，其振动频率标准要求在低频和高频范围内保持稳定，以确保机组运行时的可靠性和稳定性。

4、振动等级

      国标GB/T 6075.6-2002 《在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动 第6部分功率大于100kW的往复式机器》给出了刚性或弹性安装的额定功率大于100kW往复活塞式机器以及由往复式机械驱动或驱动往复式机械的机器振动的测试和评价，它主要适用于各类柴油机振动的测试和评价。对于功率小于100kW的往复式柴油机整机非旋转部件和非往复部件振动的测试和评价可按照国标GB/T 7184-2008《中小功率柴油机.振动测量及评级》开展。这两个标准测试方法和测点位置基本一致，主要区别在于设备功率不同，使得机器的振动分级有所区别。

      往复机械振动等级数和指导值见表1，该指导值有助于评定机械机架和所装辅件和设备可能承受的振动烈度。

      往复机械可根据其类型、用途、尺寸、结构布置、柔性或刚性支承以及转速等将振动分成多级，例如许多工业和船用柴油机可分为5、6或7级。若条件允许，应编制各种具体机械许用振动烈度指导值的推荐表，届时柴油发电机组制造厂家与客户便可根据经验和运行结果商定振动等级。

表1   往复机械振动分级数和指导值

      总之，柴油机振动值标准是为了保证柴油机的正常运行、安全可靠工作而制定的评估依据和限制条件。噪声、振动强度和频率是常见的柴油机振动指标，相关标准根据柴油机的类型和用途而定。同时，振动测试方法和仪器也是评估柴油机振动值的重要工具，通过安装振动传感器和数据采集设备可以对柴油机的振动数据进行实时监测和记录。这些标准和方法的应用可以有效评估柴油机的振动性能，确保其正常工作和使用安全。

二、试验系统

      试验系统原理图如图1所示，计算振动步骤如图2所示。

1、ICP型压电式加速度传感器

      结合柴油机实际工作是的特点，选用AD-100T型传感器，其性能参数如下。灵敏度：100m V/g频率响应：0.3～15000 Hz安装谐振频率：35 KHz最大可测加速度：±50 g重量：20 gm安装螺纹：

2、多通道振动测试仪

      选用VIB2008型多通道振动测试仪，其性能参数如下。

（1）采样速度：200kHz，

（2）高速AlD高精度分辨率：16-bit

（3）模拟输入：8通道ICP型加速度传感器输入

（4）增益量程：1、2、4、8每通道提供4mA恒流源

（5）输出模式： 8通道实时振动力D速度值、或8通道加速度峰值检测值，每通道独立的高通、隔直电路，无源高通滤波器，截止频率0.16Hz。每通道4阶有源Buttworth低通滤波器，截止频率1KHz每通道可通过软件设置增益、采样率传感器在线指示，可任意设置触发通道

（6）接口方式：并口、USB口输入

（7）信号连接方式：BNC

（8）电源支持：9~36VDC/4.5W

（9）重量：1.3kg

（10）随机数据采集操作软件C-DAS：设置试验参数，进行数据存储、回放。

三、测试方案

1、试验项目

      根据是否安装隔振装置和进行排气管改进，试验存在四种状态，分别为：

（1）未安装隔振装置排气管未改进状态；

（2）未安装隔振装置排气管已改进状态；

（3）已安装隔振装置排气管未改进状态；

（4）已安装隔振装置排气管已改进状态；

      分别在以上四种状态下进行整机振动测试和排气系统的振动测试。最终将采集到16组数据，每组数据包含8个传感器采集的数据，如表2所列。

表2    试验工况

2、测点的布置

      对于整机振动的测试，按照GB7164-87《中小功率柴油机振动测量方法》规定：至少应取5个测点，上部两点接近机体中间，另外三点取在三个支承位置。据此，本次试验中整机振动测试将布置6个测点，分别位于顶部接近机体中间的两点和四个支承位置，如图2中A1~A6所示。排气管的振动测试将布置2个测点，分别位于换热器入口处和换热器出口处，如图3中B1、B2所示。

2、试验步骤

（1）将多通道振动测试仪和PC机放置在便于操作和有利人身安全的方位；

（2）将传感器固定到测点处；

（3）将传感器输出电缆接至多通道振动测试仪；

（4）将多通道振动测试仪与PC机连接：

（5）在柴油机为未运转的状态下，打开电源，打开所有设备，检查电缆连接的连通性，确保各设备处于良好状态；

（6）柴油机在各工况下工作，进行数据采集；

（7）对采集的数据进行后处理，并记录测量值，如表3所列。

表3    往复机械振动测量记录表

（1）分析隔振装置对柴油机整机振动和排管振动的影响；

（2）分析改进后的排气管在振动特性上的变化。

（3）整机振动测点处传感器的安装是否具备螺纹安装条件；

（4）排气管上的传感器连接方式；

（5）传感器电缆的长度根据实际需要确定。

（6）了解振动烈度等级诺谟图的意义

      图4所示振动诺谟图表明了振动烈度等级的范围。多频振动系统很难按离散频率分级，因而各等级的限值主要示于表1中，具有多频振动的机械应根据所测位移、速度、加速度的综合值对照表1划分等级。 应求出在机械主结构上所测各位移、速度、加速度的最大综合均方根值时的烈度等级。这三个等级中的最大值就是机械的振动烈度等级。

注：如果从频率分析中知道，机械在某一频率时只有一个振动频率分量，则只要用位移、速度或加速度中的一个参数就可按诺谟图直接划分等级。

总结：

      CMA（柴油机振动测试）是一种用于评估柴油机振动特性的测试方法。柴油机振动测试可以帮助检测柴油机运行过程中的振动问题，以确定是否存在故障或不平衡情况。因此，柴油机振动测试在柴油机制造、维修和性能评估等领域都具有重要的应用价值。它可以帮助提前发现潜在的故障问题，减少机器的停机时间，并提高柴油机的运行效率和可靠性。