GB∕T 19873.3-2019 ∕ ISO13373-3-2015 机器状态监测与诊断振动状态监测 第3部分：振动诊断指南

JCS 17.160 J 04 中华人民共和国国家标准GB/T 19873.3-2019/ISO 13373-3 :2015 机器状态监测与诊断振动状态监测第3部分：振动诊断指南Condition monitoring and diagnostics of machines-Vibration condition monitoring-Part 3: Guidelines for vibration diagnosis 2019-12-31发布CISO 13373-3: 2015, IDT) 国家市场监督管理总局中非国家标准化管理委员会保叩2020-07-01实施GB/ T 19873.3-2019/ ISO 13373-3 :2015 目次前言. I 引言IJ1 范围2 规范性引用文件3 术语和定义4 测量4.1 振动测量4.2 机器运行参数测量25 结构化诊断方法26 附加的分析和试验26.1 总则26.2 运行参数无需改变.3 6.3 需要改变运行参数36.4 改变机器的物理状态47 其他诊断技术.4 8 建议采取措施时需考虑的因京H附录A（规范性附录）机器振动分析系统方法的进程表5附录BC资料性附录）所有机器常见的安装故障 四附录c（资料性附录）径向流体动压流体膜轴承的诊断17附录D（资料性附录）滚动轴承的诊断26步考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 GB/T 19873.3-2019/ ISO 13373-3:2015 目IJ11 GH/ T 19873机器状态监测与诊断振动状态监测已经或计划发布以下部分：一一第1部分：总则；一一第2部分：振动数据处理、分析与描述；一一第3部分：振动诊断指南；一一第9部分：电动机的诊断技术。本部分为GB/T19873的第3部分。本部分按照GB/TLl-2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同采用ISO13373-3: 2015机器状态监测与诊断振动状态监测第3部分：振动诊断指南。与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：一GB/T2298-2010机械振动、冲击与状态监测词汇(TSO2041 : 2009, TDT) ; 一GB/T64-4-4-2008机械振动平衡词汇CTSO1925:2001,TDT); 一GB/T11348.1- 1999 旋转机械转轴径向振动的测量和评定第1部分：总则(ISO7919l:1996, IDT); 一GB/T19873.1-2005机器状态监测与诊断振动状态监测第1部分：总则(ISO13373-1: 2002, IDT); 一GB/T19873.2-2005机器状态监测与诊断振动状态监测第2部分：振动数据处理、分析与描述OSO13373-2: 2005, IDD; 一GB/T20921-2007机器状态监测与诊断词汇TSO13372: 2004, lDT) o 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会（SAC/TC53）提出并归口。本部分起草单位：郑州机械研究所有限公司、华电电力科学研究院、广东电网有限责任公司电力科学研究院、东南大学火电机组振动国家工程研究中心口本部分主要起草人：马卫平、黄海舟、刘石、傅行车。I GB/T 19873.3-2019/ISO 13373-3 :2015 引GB/ T 19873的本部分给出了进行机器振动故障诊断时所考虑使用的一般方法的指南。可供振动从业者、工程师和技术人员使用，井提供有用的诊断工具。这些珍断工具包括诊断流程图、进程表和故障表，其中的资料内容提供了一个最基础的、有逻辑和合理步骤的结构化方法以珍断与机器相关的振动问题。但是这并不排除其他诊断技术的使用。GB丁19873.l介绍了振动信号分析的基本程序，包括：使用传感器的类型及使用范围、不同类型机器推荐的安装位置、在线和l离线振动监测系统和潜在的机械问题。GB/ T 19873.2介绍了机器的诊断，包括：需有时域和频域技术的信号调理设备的描述以及振动特性分析肘，最常见机械运行现象或遇到机械故障的波形和特征。本部分提供了对一系列机械的一般指南。特定机榕的指导在GB/T19873其他部分中给出。GB/ T J 9873不界定振动限值，振动限值在GB/T11348（所有部分）对转轴和GB/T6075（所有部分）对非旋转部件中详述。If GB/T 19873.3-2019/ ISO 13373-3:2015 机器状态监测与诊断振动状态监测第3部分：振动诊断指南1 范围GB/ T 19873的本部分给出了旋转机械振动故障诊断时需考虑一般程序的指南适用于振动从业者、工程师和技术人员，并提供了一个对故障诊断实用的结构化分析法。另外还给出了各种不同机器常见的故障实例。注：对特定机器的指导在GB/T19873其他部分提供。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ISO 19251 机械振动平衡词汇（Mechanicalvibration-Balancing-Voe汕ulary)ISO 2041 机械振动、冲击与状态监测词汇（Mechanicalvibration, hock and condition monito-ring-Vocabulary) ISO 7919-1 旋转机械转轴径向振动的测量和评定第1部分：总则（Mechanicalvibration of non-reciprocating machines-Measurements on rotating hafts and evaluation criteria-Part 1 : General gui设备在哪里？单元号是什么？机器现在在运行吗？继续运行可行吗？2 有没有对机器整体关注？重启机器可行吗？3 在诊断期间继续运行的机器是否能保持完整性做过风险分析评估l吗？振动有异常吗？振动数据能获得吗？3 4 该机器正常运行的振动特性是什么？有振动报警I吗？在线振动敬据显示有大的变化吗？4 异常是如何发现的？和以前的振动测量相比有大的偏差吗？5 机器有不寻常的噪声吗？目测到缺陷丁吗？比如气、油、蒸汽或水的泄漏检查信号的时频特性。它们是预期的吗？它们显示信号放障的疲状了吗？比如零输出、零点漂移、不稳定的f配额分量。传感器安装正确吗？5 指示的振动正常吗？电缆的完整性可接受吗？ti 信号调盟运行正确吗？考虑进行使携式的单拙测量，比如l安装的支架或轴暇。检查非振动的症状是否明显，比如l油或轴承的温度变化、轴位置的变化、异常噪声等。振i;/J异常只出现在一个传感器吗？（见第6步）检查正交方向振动异常只出现在一个检查其他轴向位置6 比较座振动和轴振动7 传感器吗？检查传感器和测量电路考虑互换通道或测量电路5 GB/T 19873.3-2019/ISO 13373-3 :2015 步骤7 8 9 10 11 12 13 14 15 描述有世有振动烈度的关在？表A.1（续）详细说明西频（宽顿带）振动值如何I和合适的标准比较？比如iTSO 79l9租ISO 10816的 区域。如果振动值4；大（比如i在C区或D区）和1异常，那么考虑迅速对设备采取措施（到第5步和第6步的问题）。否则进入第8步通颇值的大小（宽Jtj！带）lx分量的振幅和相位振动信号特性：信号成分I2x分量的提幅和在位是什么？信号的谱戚分和符合机器类型的其他分盘（比如l叶片通过频率、转子条通过频率、改同步顿率等的振幅轴的位置、轴的中心线、铀的轨迹以前见过这种类型的异以前的经验是什么，比如异常搏续多挺时间、确定的原因是什么、常吗？异常的时间表是什么？机器的工况是什么？有过失败吗？异常什么时候发生了异常出现多长时间了？变化持接多长时间了？比如，有阶跃变化吗（比如i儿秒钟内）？，逐渐的变化吗（比如l几分钟或几小时？振动特性一直在变化吗？机器的运行工况是什么？异常什么时候发现的？现在的工况是什么？是正常工况吗？在设计的范围内吗？运行变化正常吗？目最近的相似的运行变化什么时候开始的？有导致异常的运行变在最近任何维修活动或运行条件变化之前，回顾以前健康状态的化吗？趋势。运行变化的响应正常吗？有针对异常相应的运行机器的响应是什么7改变吗？和l.）.前的经验一致吗？任何的非振动或运行参调查和非振动参数是否相关联，比如i速度、负荷、温度、压力、流数能和1异常相对应吗？、位置（轴向膨胀、推力）最近有任何维修行为吗？这和！异常相关吗？以前什么时候有类似的行为，振动响应是什么？15 到表A.2（第17步6 下一步8 9 10 11 12 13 14 JS 16 GB/ T 19873.3-2019/ ISO 13373-3:2015 A.2 诊断问题表A.2总结了诊断问题。步蝶17 18 19 20 21 表A.2诊断问题描述详细说明振动和运行参数能够囚依照机器的类型情况，检查通频、1x分量的振幅和相位、2x分旦到之前相近运行条件的的振幅和相位、非同步频率分量、叶片通过频率分量、转子条通过状态吗？频率分量等振动主要是lx和2xI；检查可用的谱和阶次，如果是：当没有其他分量存在时进入第19Io%以内）吗？步，否则到第22步如果是：进一步检查（例如l检查在不同轴向位置、不同方向、座租有利运行变化元关的lx轴的振动的阶跃变化）。建议：突然的平衡变化（例如i转子材料的i可量的阶跃变化吗？有大的Zx向量变化吗？损失）、机器活动（例如联轴器、绕组、健槽）或仪器的变化（例如l转速计调整否则到第20步如果是：进一步检查。可能建民：裂纹轴（例如检查1倍顿和2倍频振嗣相位随时间的变化、Ix至4 x在启动或停机时共振速度下响应的变化）、角度不对中（例如i检查联轴器两边轴承的反相轴向振动）或平行偏移不对中例如检查联轴器两边轴承的反相径向振动）。否则到第21步lx平缓的变化可能表明机器热敏感（例如l检查历史记录）、不对中，（并不一直是导致像第20步中指出的 h变化、碰靡（例如检查如果第19步和第20步周期性的lx振师和相位的变化、被削平的时域披形租轴心轨迹答案是否定的，进一 步检的形状）、机械松动（检查机器安装丽的空回或裂纹轴（例如检查Lx和2x振幅相位随时间的变化、lx至4x在启动或停机时共振速度下响应的变化）如果是：进一步检查。建议：例如碰靡的非线性（例如检查周期性的lx振l隔手u相位的变化、分别检查机器运行在二阶或三节共振速度下0.5x或0.33xi皆泣的谐、检查被削平的时域披形和轴心轨同一步18 Y- 19 N-22 Y-28 N-20 Y-28 N-21 28 有0.33x、0.5x丰IIlx谐波迹的形状）、机械枪动检查机器安装面的窒动、检查表现为多重Y-28 22 I I 存在吗？谐波和不稳定相位的轴承安装松动人信号饱和（例如i检查谱和时N-23 23 间波形、检查和替换的仪器）或者检查裂纹轴（例如检查lx至4x谐披的变化、检查lx至4又在启动或停机时共振速度下响应的变化）。否则到第23步 如果是：进一步检查。建议：流体桶动不稳定。检查轴心位置的如果振动数据可获取，在变化、检查流体动压轴承油压或油温的变 化。评价机器的设计和1启动或停机；过程中振动最近任何对不稳定可能来惊的改变（例如流体动压轴承的设计、有。.4x至0.47x的频蒸汽密封端盖的设计。考虑能影响稳定性的运行工况的变化率吗？（例如负荷、流体动压轴承温度的变化。否则到第24步Y-28 N-24 7 GB/T 19873.3-2019月so13 3 7 3-3 : 2 0 1 5 表A.2（续步骤描述详细说明下一步如果是：进一步检查。确定机部的共振速度。如果敬据可以获取，检查机器在共振速度以土启动或停机过程中j跟亘在分量是否保持在固定频率不变，如果是这样表明流体涡动不稳定。检查轴心位置的变化，脸查流体可1ff轴承油掘或i由压的变化。评价机器的在共振速度时有单一的民H和最近任何对不稳定可能来糠的改变（例如i流体动压轴承的Y- 28 24 ！顷率分量或谐波吗？设计、蒸汽密封端盖的设计。考虑；能影响稳定性的运行工况的N-25 变化（例如负荷、流体i9J lli轴承温度的变化）。另一种可能性就是在启动或停机过程中甚至在一阶共振速度以下J厨旦在通常不变化的一种结构共振（如果共振速度不知道或没很好的界定这可能会和流体振荡视情）。否则到第25步有低频信号I蝶声显示吗？检查i普手时间被形。如果是：表明信号错误。检查传感器、电缆、Y-28 25 信号处理设备等。否则到第26步N 26 如果是：进一步检查n如果运行工况没有变化或没有维修时高频有泵的高颇分量显示吗分量（例如叶片边过频率或i皆波）发生变化，表明白1轮或导叶磨损（例如叶片通过顿率或谐或者流动路径障辑例如检查流体性能的降低）。如果机器开始y 28 25 N-27 i皮）？显示高顿分量跨宽顿带的变化那么表明可能有气穴现象（例如i检查噪声的存在）。否则到第27步如果是：进一步检查。例如对于鼠笼感应电动机，使用细化谱确有电机的高顿分量显定lx、2x、转子条通过频率的两倍滑差频率J1U顷带和转子条通过27 28 示吗？顿率的大约两倍电i房、频率的边频带。两倍？骨盖顿率边频带的存在表明可能鼠宠电动机故障28 j lj A.3 A.3 当建议采取措施时需考虑的因素本条款是关于当诊断确定故障需要处理时在建议措施之前评估风险。建议措施依赖于故障诊断中的置信度（例如，该机器之前有过同样的正确诊断吗）、故障类型和严酷度以及安全和商业的考虑。对所有情况提出建议措施不是也不可能是本部分的目标。然而，当建议采取措施时有几个问题宜考虑指出其中一些如下：8 a) 仪器故障该机器正在使用的仪器能维修和替换吗？可替换的仪器能安装吗？根据保存的有用的信号机器状态能被充分的确定吗？维修或替换仪锯能等到计划停:fJl吗？机器的任务和任何可知的风险需要立即干预吗？b) 不严重的或未诊断出的机器故障当进一步调查正在进行时，能采用提高型的状态监测方案以确定状态的任何进一步恶化吗？c) 较严重的或已诊断出的机器故障机器的安全职责是什么？GB/T 19873.3-2019/ISO 13373-3:2015 机器的商业职责是什么？运行中机器故障的安全、商业或环境后果是什么？有机器冗余吗？如果故障发生有备用的机器可用吗？能够安排实施运行变化（例如负荷、速度、温度等变化）以减小故障的影响吗？一次计划停机维修或替换是什么时候？有以前同样机器类型同样故障的经验吗？能采用提高型的状态监测方案以确定状态的任何进一步恶化吗？在可接受的机器运行故障风险下机器能运行到下一次计划停机吗？为避免故障状态的恶化，机器能在可控的方式下停止运行吗？9 GB/T 19873.3-2019/ISO 13373-3 :2015 附录B（资料性附录）所苟机器常见的安装故障B.1 安装故障的振动诊断流程图本附录描述安装故障的诊断过程。这些故障对于所有机器来说都是很常见的口图B.1的流程图是诊断过程的一个指南但并不是全面的。图阻1安装故障的诊断流程图10 GB/T 19873.3-2019/ ISO 13373-3:2015 B.2 方法B.2.1 总则推荐的方法在图B.l中图解阐述。包含视觉检查和谱分析问的安装问题的诊断方法建议作为巳安装机器测试的主要内容e此外，共振测试川、时域披形分析、轨迹分析、相位分析和工作变形（）perational Deflection Shape，DscJ）分析当必要时也可以采用。B.2.2 视觉检查建议对安装的机器进行任何测试前，完成机器和现场的视觉检查。B.2.3 振动量值振动量值宜进行测量并和相应的国家标准对照。如果振动量值在允许限度内，那么这不是一个安装故障。B.2.4 谱分析整个运行范围的阶次分析和谱分析是旋转机械诊断的核心。然而这也取决于机器。谱数据通常是速度数据，但是也可以是加速度数据（对于高速度机器）和位移数据（对于压缩机和低速机器）。根据情况这些谱数据宜从驱动和被驱动机器所有轴承上水平、垂直和铀向全部三个方向测革。：目；获取完整的机器知识用于识别特征频率U谱分析的目的是识别出导致机器振动的频率。如果所有的振动振幅都在允许的范围内，那么机器可以作为正常接受c然而，如果任何频率成分具有高的振幅，那么谱分析则用来将高振幅振动频率和机器的某个频率关联起来。y 5 A 50 100 150 200 x 20 15 nu i 。说明：X一一频率，Hz;Y一一垂直方向振动速度量值，rnm/s.图B.2泵不对中高振幅振动的谱分析结果将是 以下三种情况之一：a) 在lx运行速度频率有许多和机器相关的问题可以导致高的lx振动。在这些故障中包括转子的机械不平衡和热GB/T 19873.3-2019月so13 3 7 3-3 : 2 0 1 5 不平衡，管道压力和情座水平。在这种情况下，需要在机器上进行特殊的振动测量来描述该lx振动的本质，且区分不同的lx故障。这些测量包括：时域披形测量，榈位测量和工作变形（DS）测量。b) 在除运行频率Ox）外的和已知原因有关的其他频率实例是包括只有lx或者同时存在lx和Zx（见图B.2）.甚至3x的不对中。另一个例子是谱中运行速度谐波逐诚的振幅（见囱B.3）。这个谐的形状经常和轴放及安装滑座的松动相关联。c) 在不能和机器通常可知的缺陷联系起来的频率说明：在这种情况下，需要进行额外的测试以判断这些频率的来源。这些测试包括共振测试（包括冲试验和瞬态测试）、模态测试和流量特征测试，见图B.4的a）cl）。共振测试的目的是使观现到的频率和机器的固有频率（静止部件或者共振速度（旋转部件）相关联。模态测试是共振测试更高级的形式，在这里机器的所有模态特征都被确定，包括固有频率、阻尼比利模态振型。模态测试很少在现场使用，因为官是一种精细的测试方法，通常时间和费用成本都很高。然而，当有正当理由需要时，它可成为获得机器特征和清楚地识别谱中观测到频率的强有力正具，并且提出一个问题的解决方案。关于流量特征测试，它一直是个保证旋转机器总是在最高效率点或者接近最高效率点运行的好办法，否则会出现更高的振动振桶。比如，出现泵的回流和气穴效应以及压缩机失速的这种情况cy 8 6 4 2 。. l 。200 400 600 800 1000 . X一一一顿卑，Hz:Y一一水平方向振动速度量值，阳的。图B.3电机轴承的松动2最为困难的情况出现在谱分析发现了高的h振动已有很多和安装问题相关的故障可能会导致高的lx振动。在这些故障中包括不平衡、不对中、外壳变形、基础倾斜、滑座水平、管道应力和过大的轴承间隙。在这种情况下，需要在机器上进行特殊的振动测量，来描述该lx振动的本质，且区分不同的lx故障。这些测量包括：时域波形测量，相位测量和工作变形CODS）测量。12 GB/ T 19873.3-2019/ ISO 13373-3:2015 n 150 100 50 nu 50 ( ( 1 Ifill 200 X a) 纠正前b) 纠正后c) 纠正前的谱f 2 I. Y1 rationInstitute, Willow-brook, IL, USA, 1998. 5EL-SHAFEIA., TA WFTC