JBT9759-1999内燃发电机组轴系扭转振动的限值及测量方法.pdf

ICS 27.020 J91 JB/T 97591999 内燃发电机组轴系 扭转振动的限值及测量方法 Internal combustion engine driven generating sets Limits and measuring methods for torsional vibration of shaft systems 1999- 09- 17 发布2000- 01- 01 实施 国 家 机 械 工 业 局 发 布 前 言 本标准是对 ZB J91 00588内燃发电机组轴系扭转振动的限值及测量方法的修订。修订时， 对原标准作了编辑性修改，主要技术内容没有变化。 本标准自实施之日起代替 ZB J91 00588。 本标准的附录 A、附录 B 都是提示的附录。 本标准由全国内燃机标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：上海内燃机研究所。 本标准主要起草人：吴 奇。 本标准于 1988 年首次发布。 JB/T 9759 1999 1 1 范围 本标准规定了内燃发电机组轴系扭转振动的允许限值和测量方法的一般要求。对特殊用途的内燃 发电机组可提出专用要求。 本标准适用于气缸数目为 3 个及 3 个以上的往复式内燃机为驱动机的、陆用固定电站或移动电站 的发电机组轴系。 2 总则 2. 1 机组是指内燃机与发电机的机械装置的组合。 2. 2 轴系是指与计算扭转振动有关的、把功率从内燃机传递至发电机机组的所有组件。 2. 3 同型第一台内燃发电机组轴系须进行扭转振动的计算和测量；计算与测量的结果如不相同，以实 测结果为准。 注：同型内燃发电机组轴系是指机组轴系当量系统与机组主要技术参数均相同的内燃发电机组轴系。 2. 4 机组供应者对机组轴系的扭振特性是否符合本标准要求负有责任。提供机组轴系装备的单位须向 机组供应者提供必要的技术资料，以便进行机组轴系的扭振计算与测量。 2. 5 机组供应者可以是内燃机或发电机制造厂，也可以是合同承包单位。买主从一个厂买内燃机，从 另一个厂买发电机，那末本身就是机组的供应者。 3 扭振限值 3. 1 扭振应力限值 3. 1. 1 内燃机曲轴的扭振应力应不超过表 1 规定的限值。 3. 1. 2 机组传动轴、电机转子轴的扭振应力应不超过表 2 规定的限值。 3. 2 扭振振幅限值 持续运转时，交流发电机转子的扭振振幅 1）应在2.5/P2)范围内。 注 1) 包括脉动振幅。 2) 发电机磁极对数。 国家机械工业局 1999- 09- 17 批准 中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准 内燃发电机组轴系 扭转振动的限值及测量方法 Internal combustion engine driven generating sets Limits and measuring methods for torsional vibration of shaft systems JB/T 97591999 代替 ZB J91 00588 2000- 01- 01 实施 JB/T 97591999 2 表 1 曲轴扭振应力限值MPa 扭振应力限值 运 转 类 别转速比范围合 金 钢 （b680） 碳 素 钢 （b430） 球 墨 铸 铁 （b588） 持续运转0.95r1.10592924 瞬时运转r0.95265130108 注 1 r 为运转转速与额定转速之比。 2 b为材料的抗拉强度。 表 2 机组传动轴、电机转子轴扭振应力限值MPa 运 转 类 别转 速 比 范 围扭振应力限值碳钢（b430） 持 续 运 转0.95r1.1044 瞬 时 运 转r0.95198 3. 3 振动扭矩限值 3. 3. 1 施加在发电机转子处的振动扭矩在 r 小于 0.95 和 r 为 0.951.10 时，分别应在6Mc和2Mc范 围内。 注：Mc为额定功率时的平均扭矩。 3. 3. 2 轴系内如设有齿轮传动装置， 则齿轮啮合处的振动扭矩在 r 为 0.951.10 时， 一般应不超过 Mc/3。 3. 3. 3 轴系内如设有弹性联轴节，则其弹性元件传递的振动扭矩值，在 r 为 0.951.10 时，应不超过 弹性联轴器说明书规定的持续运转的限值。瞬时运转时，应不超过瞬时运转规定的限值。 4 扭转振动测量方法 4. 1 量标 以轴系的旋转中心为参考，取被测点的角位移幅值为量标，单位以度或弧度表示。 4. 2 测量仪器 4. 2. 1 测量轴系的扭转振动的测量仪器必须经国家主管部门认可的检测单位校验，并需具有合格证 书。 4. 2. 2 测量仪器幅频特性曲线平直部分的误差限值应为指示值的10%。幅频特性曲线的平直部分应 适于被测频率范围，否则应按事先确定的特性对扭振测量值进行修正。 4. 3 测量仪器安装 4. 3. 1 测量仪器的安装精度应符合仪器说明书的要求。传感器与被测点的联接装置不应显著地影响机 组轴系原有的扭振特性。 4. 3. 2 被测点应布置在振幅较大处，一般在发动机曲轴的自由端。必要时，须在发电机转子轴的外伸 端附加测点。 4. 4 测量准备 JB/T 97591999 3 4. 4. 1 测量前，机组供应者应提供： a) 该机组轴系当量系统中各集中质量的转动惯量 I；各轴段的扭转刚度 C 或柔度 e；曲轴、传动 轴和电机转子轴的最小直径或最小抗扭断面模数 W 以及当量系统图见附录 A（提示的附录）； b) 所有显著振动型的固有频率的霍尔茨（Holtzer）表见附录 B（提示的附录）。 4. 4. 2 测量前或测量后对测量仪器系统进行标定。 4. 4. 3 测量时允许使用滤波器，但须在测量报告中予以注明。 4. 5 测量工况和测量程序 4. 5. 1 机组应在空负荷下，在最低稳定转速与 110%额定转速的转速范围内进行扭振测量。 4. 5. 1. 1 若测量是在转速连续变化状态下进行，则测量需从低转速到高转速，再从高转速到低转速进 行，两次测量记录信号应保证基本重合。 4. 5. 1. 2 若测量按转速分档进行，则在共振区内的转速分档应小于 2%的共振转速，且在每一测量工 况下，应保证足够的测量时间，以提供稳定的记录信号。 4. 5. 2 机组还应在额定转速、额定电压和额定负荷下进行扭振测量。 4. 6 测量记录分析和测量结果 4. 6. 1 用人工方法分析测量记录时，应选取若干典型周波记录信号，取其振幅的算术平均值，并须提 供典型工况扭振信号的分析样品。 4. 6. 2 用模拟分析方法分析测量记录时，分析系统的选择应满足分析频率范围的要求。分析时应选用 适当带宽的滤波器，为保证分析精度还须有足够的分析时间，并应提供典型工况分析的频谱图。 4. 6. 3 用数字分析方法分析测量记录时，分析频率必须充分满足采样定理，并应提供典型工况分析的 频谱图以及再现的测量信号。 4. 6. 4 将上述测量记录的分析结果绘制各主要谐次的被测点振幅值 AV随转速 n 的变化曲线或表格。 注：主要谐次是指振幅较大的谐次。 4. 6. 5 由 4.6.4 确定轴系各结点振型的固有频率实测值。 4. 6. 6 当轴系中无大阻尼部件时，如实测固有频率值与理论计算值之间的误差在5%范围内，则允 许用被测点的实测振幅按计算振型推算轴系其它各处的振幅、应力及振动扭矩；否则须检查原因，并 按实测固有频率对计算作修正后再进行推算。 4. 6. 7 按 4.6.6 推算所得轴系各部件或元件出现的扭振应力、振幅和振动扭矩与相应的允许限值进行 比较，评议机组轴系工作可靠性。 JB/T 97591999 4 附 录 A 序 号名 称惯量 Ik柔度 ek，k+1 kkgm2N1m1 1耦合器2.3613 3.5306107 2减振器0.1956 7.017108 3气缸 11.97571.2316107 4气缸 21.97571.2316107 5气缸 31.97571.2316107 6气缸 41.97575.7069108 7飞 轮21.11 1.8474106 8联轴器3.4329 2.2029107 9风 扇0.69921.0071107 10转 子10.0875 2.5953107 11励磁机1.2984 （提示的附录） 当 量 系 统 图 JB/T 97591999 5 附 录 B =2.1532102 1/s N=2056 次/min 序号 k Ik kgm2 Ik2 kgm2/s2 ak Ik2ak kgm2/s2 Ik2ak Nm ek，k+1 N1m1 Ik2akek，k+1 12.36131.09481051.00001.09481051.09481053.53061070.0387 20.19609.08711030.96138.73591031.18211057.01701080.0083 31.97579.15991040.95318.72991042.05511051.23161070.0253 41.97579.15991040.92778.49801042.90491051.23161070.0358 51.97579.15991040.89208.17031043.72191051.23161070.0458 61.97579.15991040.84617.75041044.49701055.70691080.0257 721.11009.78721050.82058.03001051.25271061.84741062.3142 83.43291.59161051.49382.37751051.01501062.20291070.2236 90.69923.24171041.71745.56711049.59281051.00711070.0966 1010.08754.67681051.81408.48361051.10921052.59531070.0288 111.29846.01971041.84281.109310510.2187 注 1 ak为扭转振动的相对振幅。 2 N 为扭转振动的频率，次/min。 3 为扭转振动的角频率，1/s。 （提示的附录） 固有频率霍尔茨（Holtzer）计算表 JB/T 9759 1999 中 华 人 民 共 和 国 机 械