《核电厂汽轮发电机组隔振基础测试技术导则》

ICS

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NB

中华人民共和国能源行业标准

NB/TXXXXX—XXXX

核电厂汽轮发电机组

隔振基础测试技术导则

Theguidelineofnuclearpowerplantturbine-generation

vibrationisolatedfoundationtest

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（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

国家能源局发布

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目  次

前言...............................................................................II

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

4测试目的............................................................................2

5测试内容............................................................................2

6基本要求............................................................................2

6.1测试仪器..........................................................................2

6.2环境要求..........................................................................3

7模态试验............................................................................3

7.1试验阶段..........................................................................3

7.2测点位置和要求....................................................................3

7.3试验方法..........................................................................3

8动刚度测量..........................................................................4

8.1试验阶段..........................................................................4

8.2测点位置和要求....................................................................4

8.3试验方法..........................................................................4

9控制点振动测试......................................................................5

9.1试验阶段..........................................................................5

9.2测点位置和要求....................................................................5

9.3测量方法..........................................................................5

10隔振效率测量.......................................................................5

10.1试验阶段.........................................................................5

10.2测点位置和要求...................................................................5

10.3试验方法.........................................................................5

10.4隔振效率计算.....................................................................5

11试验报告...........................................................................5

I

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核电厂汽轮发电机组隔振基础测试技术导则

1范围

本标准推荐了核电厂汽轮发电机组隔振基础的动力特性测量试验分析方法。

本标准适用于核电厂汽轮发电机组的隔振基础，其他类似隔振基础可参照本标准执行。

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，仅所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。

GB/T2298机械振动与冲击术语

GB10084振动、冲击数据分析和表示方法

GB11349.1机械导纳的试验确定基本定义与传感器

GB11349.2机械导纳的试验确定用激振器作单点激励测量

GB11349.3机械导纳的试验确定冲击激励法

GB/T6075.2机械振动在非旋转部件上测量评价机器的振动第2部分：功率50MW以上，额定

转速1500r/min、1500r/min、1500r/min、1500r/min陆地安装的汽轮机和发电机

GB50040动力机器基础设计规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1隔振基础vibrationisolatedfoundation

台板由隔振器支撑的汽轮发电机组基础。

3.2振动模态modeofvibration

机械系统动态特性的一种表征，它基于系统的振动可经解耦后由一组彼此独立的单自由度振荡器的

振动叠加的原理。振动模态由系统的特征值和相应的特征矢量所确定。

3.3模态参数modalparameter

模态的特征参数，即振动系统的各阶固有频率、振型、模态质量、模态刚度与模态阻尼。

3.4动态信号分析仪dynamicsignalanalyzer

当代最常用的基于快速傅里叶变换原理和数字信号处理技术的信号分析仪。它对输入的模拟信号进

行抗混滤波、采样保持和模数转换等初步处理后按不同要求可对信号进行时域分析、时差域分析(相关

分析)、频域分析(功率谱、频响函数等分析)和幅值域分析(直方图、概率密度等分析)。分析仪还具有

齐全的辅助功能如加窗、平均、细化、重叠、内装信号源等。

3.5动刚度dynamicstiffness

响应为位移量时的机械阻抗。

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3.6控制点controlpoint

评价隔振基础振动的测试点。

3.7隔振效率isolatedefficiency

通过隔振器后的振动幅值变化比率。

3.8模态试验modaltest

为确定系统模态参数所做的振动试验分析。通常，先有激励和相应关系得出频率响应矩阵，再由曲

线拟合等方法识别出模态参数。

3.9工况模态Modalofoperational

根据机器运行工况下的振动状态提取模态参数的方法。

4测试目的

通过隔振基础动力特性测试，为隔振基础和隔振器的设计及调整提供依据。

5测试内容

a)实测机组隔振基础的模态参数，包括主要模态的自振频率、振型和阻尼比；

b)实测各轴承座位置基础横梁的动刚度；

c)实测各试验阶段控制点的振动响应；

d)测量隔振器的隔振效率。

6基本要求

6.1测试仪器

6.1.1激振力锤

激振力锤应满足激励出隔振基础主要模态的要求。力传感器量程不小于50kN。

6.1.2机械激振器

机械激振器应满足：设定激振频率在100Hz内；额定激振力应大于60kN；可变频无级调速，可输出

随时间作正弦变化的扰动。

6.1.3低频传感器

低频传感器应满足如下技术指标：

档位1234

技术指标加速度小速度中速度大速度

Vs2

灵敏度（或Vs）0.3232.40.8

mm

加速度(m/s2,0p)20

最

大

速度（m/s,0p）0.1250.30.6

量

程

位移（m,0p）20200500

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通频宽（1）

Hz,3dB0.25~801~1000.25~1000.17~100

输出负荷电阻（k）1000100010001000

6.1.4电荷放大器

根据选用的力传感器和低频传感器选择相应的电荷放大器，放大器输出信号幅值应大于动态信号分

析仪量程的一半。

6.1.5动态信号分析仪

至少应具有两个信号通道，各通道间应为无相差采集，频率分辨率不低于0.1Hz。应具备以下分析

功能：

a)频率分析功能，包括自功率谱、互功率谱、频响函数幅频相频特性、实虚特性和相干函数；

b)冲击激励法、正弦扫频激励法、自然环境激励法及工况模态分析功能。

c)采用机械式激振器应具备正弦扫频功能，扫频范围不低于50Hz。

6.2环境要求

试验期间，隔振基础平台上不应有临时放置的无关杂物及大型设备，且应保证试验人员作业安全。

7模态试验

7.1试验阶段

模态试验包括以下三个阶段：

第一阶段：隔振基础柱顶隔振器释放后，汽轮机首次启动前进行外部激振模态试验；

第二阶段：汽轮机空负荷额定转速下进行工况模态试验；

第三阶段：机组满负荷运行后进行工况模态试验。

7.2测点位置和要求

传感器应稳定放置在基础台板上述测量点上。参考测点见附录A图1所示点1～24。

测点布置应保证能准确反映基础台板的主要振型。垂向模态试验测点应沿着轴承中心线以及两侧对

称布置，每条线上的测点数不低于横梁数。横向模态试验测点应沿两侧纵梁对称布置，每条线上的测点

数不低于横梁数。纵向模态试验测点应沿一侧布置，每条线上的测点数不低于横梁数。

7.3试验方法

在不同阶段选用不同激励方法，主要激励方法有：锤击法、环境激励法、机械激振器正弦扫频激励

法和工况模态方法。

7.3.1锤击法

用力锤激励隔振基础，用传感器测量其响应。力信号和响应信号经电荷放大器放大后，由动态信号

分析仪进行分析。

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7.3.2环境激励法

测量基础在自然环境下的振动响应，用环境激励模态试验分析的方法获得隔振基础的模态参数。

7.3.3正弦扫频激励方法

采用机械式激振器，采用计算机控制的正弦扫频方法，在隔振基础上选择激振点分别进行激励，测

量基础各测点的振动响应，采用类似于环境激励的方法识别隔振基础的模态参数。

7.3.4工况模态方法

采用类似于环境激励的方法测量固定参考点及移动测量点在机器工作状态下的振动信号，并利用工

况模态试验原理识别隔振基础的模态参数。

8动刚度测量

8.1试验阶段

试验应在隔振基础柱顶隔振器释放后，汽轮机首次启动前进行。

8.2测点位置和要求

在基础台板轴承座位置处设置测点，测点位置参考测点见附录A图1所示第13、14、15、16、17、

18点。

8.3试验方法

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在控制点附近，采用力锤激励隔振基础，在控制点处采用低频传感器测量其响应。力信号和响应信号经

电荷放大器放大后，经由动态信号分析仪进行分析处理后，获得控制点的动刚度。

9控制点振动测试

9.1试验阶段

试验主要包括以下两个阶段：

第一阶段：汽轮机空负荷额定转速下；

第二阶段：机组满负荷运行后。

9.2测点位置和要求

测量轴承座位置处基础台板控制点的三个方向振动速度值。控制点位置参考测点见附录A图1所示

第13、14、15、16、17、18点。

9.3测量方法

使用低频传感器测量隔振基础横梁中心控制点的振动速度值。动态信号分析仪拾取各测点的振动响

应信号，经分析软件处理，获得各控制点的振动位移峰-峰值。

测量频率范围应为1000Hz，频率分辨率不低于0.25Hz。

10隔振效率测量

10.1试验阶段

同8.1。

10.2测点位置和要求

在柱顶隔振器上下端设置测点，测点位置参考见附录A图2所示B点及C点。

10.3试验方法

同8.3。

10.4隔振效率计算

隔振器隔振效率采用如下公式计算：

S1S2

×100%

gS1

注：--隔振器隔振效率；S1--柱顶隔振器上端振动幅值；S2--柱顶隔振器下端振动幅值。

g

11试验报告

在试验过程中应记录的项目，应包含下列内容：

a）试验人员；

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b）试验日期和地点；

c）试验仪器；

d）测试隔振基础的参数、安装单位和设计单位；

e）试验相关的运行参数；

f）试验环境温度、湿度、噪音；

g）试验结果的计算、分析和结论。

6

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AA

附录A

（规范性附录）

测点参考布置图

图1核电厂汽轮发电机组隔振基础平台试验测点参考布置图

图2柱顶隔振器隔振效率测点参考布置图

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BB

附录B

（资料性附录）

固有频率测量和模态试验分析的基本原理

B.1双通道FFT分析判定系统的固有频率

当信号f(t)和x(t)分别为某系统的输入（激励）和输出（响应）信号时，动态信号分析仪通常按下列

关系求得系统的频响函数H(f)和相干函数2(f)。

G(f)

H(f)fx

Gf(f)

2

Gfx(f)

2(f)

Gf(f)Gx(f)

Gfx(f)

--输入（激励）信号的自功率谱；

Gf(f)f(t)

---输出（响应）信号的自功率谱；

Gx(f)x(t)

--输入（激励）信号和输出（响应）信号的互功率谱。

Gfx(f)f(t)x(t)

相干函数的值总在0～1之间。当它接近1时，说明f(t)和x(t)间有良好的因果关系；当它明显小于

1时，说明信号受到干扰噪声的“污染”，或者系统具有非线性特性。

通常频响函数幅值曲线的峰值或其虚频曲线的极值（在2(f)接近1时）就是系统的固有频率。

判定系统的固有频率应结合频响幅值曲线、相频曲线、实部和虚部曲线以及相干函数曲线综合确定。

B.2模态试验分析

频域法是在测量人工激励的频响函数或自然环境激励的振动响应的基础上，对采集到的时域响应函

数数据进行分析、模态拟合及参数估计获取模态参数即振动系统的固有频率、主振型和阻尼比等的方法。

频域法是目前公认的比较成熟和有效的方法，大多数工程试验模态分析软件采用此法。试验模态的流程

图如下：

8

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B.3试验模态方法原理

一般n自由度粘性线性多自由度系统的振动方程为：

MxCxKxft(1)

式中及分别表示加速度、速度及位移列向量。T，上标T表示转

x、xxxx1，x2，，xn

置。

刚度矩阵K是nn阶方阵，根据线性弹性系统的互易原理，刚度矩阵一定是对称的。还可以证明

刚度矩阵是正定或半正定的。当系统存在刚体位移时(例如自由—自由梁)，刚度矩阵是半正定的。质量

矩阵M是nn阶方阵，总是对称正定的，且常常可认为是对角型的(即非对角线元素全为零)。阻尼矩

阵C是nn方阵，假定是M和K的线性组合

CMK(2)

首先考虑无阻尼自由振动

MxKx0(3)

假定简谐运动

xejt(4)

是(1)的解。将其代入(1)式

(MK)0(5)

式中2

(5)式是关于列向量的齐次代数方程，它存在非零解的充分必要条件是系数矩阵的行列式等于

零，即系统的特征方程

MK0(6)

特征方程的根即特征值，它是无阻尼固有频率的平方。将第个特征值代入方程(5)可求得相应

ii

的特征向量

i