机械振动 机器振动的测量和评价 第2部分：40 MW以上使用滑动轴承的额定转速为1500 rmin、1800 rmin、3000 rmin和3600 rmin陆地安装的燃气轮机、汽轮机和发电机 征求意见稿

GB/T41850.2—202X/ISO20816-2:2017前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4测量方法 4.1总则 4.2非旋转部件的振动测量 4.3旋转轴的振动测量 5评定准则 5.1概述 5.2准则І：振动量值 75.3准则II：在额定转速稳定运行工况下振动量值的变化 125.4补充的方法和准则 5.5基于振动矢量信息的评价 附录A（规范性）非旋转部件振动评价区边界 14附录B（规范性）旋转轴振动评价区域边界 15附录C（资料性）报警值和停机值设定实例 17附录D（资料性）关于在低转速下使用振动速度标准的注意事项 18附录E（资料性）评估区域边界限值和轴承间隙 20参考文献 GB/T41850.2—202X/ISO20816-2:2017本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T41850《机械振动机器振动的测量和评价》的第2部分。GB/T41850已经发布了以下部分：——第1部分：总则；——第8部分：往复式压缩机系统；——第9部分：齿轮装置。本文件代替GB/T6075.2—2012《机械振动在非旋转部件上测量评价机器的振动第2部分：50MW以上，额定转速1500r/min、1800r/min、3000r/min、3600r/min陆地安装的汽轮机和发电机》和GB/T11348.2—2012《机械振动在旋转轴上测量评价机器的振动第2部分：功率大于50MW，额定工作转速1500r/min、1800r/min、3000r/min、3600r/min陆地安装的汽轮机和发电机》，与GB/T6075.2—2012和GB/T11348.2—2012相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：——将大型汽轮机和发电机的输出限制从50MW扩大到40MW，并将输出大于40MW的大型燃气轮机纳入了要求（见全文，见2012版全文）；——删除了传感器连接刚度对测量系统特性的影响（见2012年版的第3章）；——增加了传感器附件结构特点、燃烧振动对测量系统特性的影响（见4.1）；——增加了非旋转部件的振动测量中对低于10Hz的振动测量时需要进行信号线性化处理的必要性，并将原2012版6075.2中的发电机转子和低压转子统称为耦合转子（见4.2）；——增加了旋转轴的振动测量方法中旋转轴测量的传感器摆放位置的建议，并给出了示意图（见4.3）；——增加了轴承相关的结构质量与转子质量比率较高下情况下，振动区域界值（见5.2.2.4）；——增加了对单支撑大型汽轮机区域边界值的选取描述（见5.2.2.4）；——修改了没有可靠的数据可用的情况下，在升速、降速或超速期间的报警限值的建议，并按照转速范围进行了细分（见5.2.4.3表1，2012年版的表1）；——修改了在升速和降速期间通过共振转速时，振动量值将受到阻尼的影响，其次受到速度变化率的影响（见5.2.4.3，2012年版的5.2.4.3）。GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:2018本文件等同采用ISO20816-2:2017《机械振动机器振动的测量和评价第2部分：40MW以上，使用滑动轴承的，额定转速为1500r/min、1800r/min、3000r/min和3600r/min陆地安装的燃气轮机、汽轮机和发电机》。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。本文件由全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会（SAC/TC53）提出并归口。本文件起草单位：本文件主要起草人：GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:2018GB/T41850《机械振动机器振动的测量和评价》给出了在非旋转部件和旋转轴上振动测量和评价机器振动的要求和指南。拟由以下部分构成：——第1部分：总则。目的在于给出在非旋转部件和旋转轴上测量和评价各种类型机器振动的一般要求。——第2部分：40MW以上，使用滑动轴承的，额定转速为1500r/min、1800r/min、3000r/min和3600r/min，陆地安装的燃气轮机、汽轮机和发电机。目的在于给出大型陆地安装的燃气轮机、汽轮机和发电机轴承座振动和轴振动的具体评价。——第4部分：3MW以上使用滑动轴承的燃汽轮机。目的在于给出第2部分中未涉及的燃气轮机轴承座振动和轴振动的具体评价。——第5部分：水力发电和抽水蓄能电站机组。目的在于给出水力发电和抽水蓄能电站机组轴承座振动和轴振动测量评价的指南。——第8部分：往复式压缩机系统。目的在于为往复式压缩机系统机械振动的测量及分级建立特殊的程序和指南。——第9部分：齿轮装置。目的在于给出测量和评价齿轮装置振动的具体规定。本文件是GB/T41850《机械振动机器振动的测量和评价》的第2部分。本文件提供了对非旋转部件和旋转部件进行振动测量时,对不同型式机械振动评价的一般要求，为评估大型燃气轮机、汽轮机和发电机轴承座或基座和旋转轴的振动提供了具体规定，在指定位置测量可以相当好的表征机器的振动状态，并根据以往经验提出的评价准则，可作为这类机器振动状态评价的指南。在稳定状态下工作时，提供了两种评价机器振动的标准：一种是考虑所观察到的振动的大小；第二种是考虑幅度的变化；另外，对瞬态工况规定了不同的标准。本文件中提出的评价程序是以宽带测量为基础的。然而，由于技术的进步，窄带测量或谱分析的使用越来越广泛，特别是用于振动评估、状态监测和诊断。这种测量的标准规范超出了本文件的范围。它们在GB/T19873系列的相关部分有更详细的说明，该系列规定了机器振动状态监测的要求。GB/T××××.5─202×/ISO20816-5:2018机械振动机械振动的测量和评价第2部分：40MW以上，使用滑动轴承的，额定转速为1500r/min、1800r/min、3000r/min和3600r/min陆地安装的燃气轮机、汽轮机和发电机本文件适用于40MW以上，使用滑动轴承，额定转速为1500r/min、1800r/min、3000r/min或3600r/min，陆地安装的燃气轮机、汽轮机和发电机（无论是否与燃气轮机或汽轮机连接）。本文件制定了以下现场宽带振动严重程度的评估规定：a）所有主轴承座或基座的径向振动（即与轴线垂直的方向）；b）推力轴承座的轴向振动；c）靠近主轴承的旋转轴的径向振动（即与轴线垂直的方向）。本文件对以下情况适用：——正常稳态运行工况下的振动；——瞬态变化（包括升速、降速、初始负荷和负荷变化）时其他（非稳态）运行期间的振动；——在正常稳态运行期间发生的振动变化；本文件不适用于以下情况：i）在发电机定子绕组、铁芯和外壳处的2倍频的电磁振动；ii）航空衍生燃气轮机(包括具有与航空衍生燃气轮机相似动态特性的燃气轮机)；注：ISO3977-3将航空衍生型定义为适用于机械、电气或船舶推进设安装结构方面。因此，这两种燃气轮机类型iii）输出功率小于或等于40MW，或额定转速非1500r/min、1800r/min、3000r/min或3600r/min的汽轮机和/或发电机（尽管发电机很少属于这一类别见ISO7919-3和ISO10816-3）；iv）输出功率小于或等于40MW，或额定转速非1500r/min、1800r/min、3000r/min或3600r/min的燃气轮机（见ISO7919-3或ISO7919-4和ISO10816-3或ISO10816-4v）对燃烧振动的评价，但不排除对燃烧振动的监测。2规范性引用文件GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:20182下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。ISO20816-1：2016机械振动机器振动的测量和评价第1部分：总则（Mechanicalvibration—Measurementandevaluationofmachinevibration—Part1:General）guidelines注：GB/T41850.1—2024机械振动机器振动的测量和评价第1部分：总则（ISO20816-13术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4测量方法4.1总则测量方法和使用的仪器应符合ISO20816-1的规定。ISO20816-1以及本文件涵盖了非旋转部件和旋转轴的振动，然而并不意味着在任何特定的机器上应同时进行这两部分的测量，过去，有些用户和制造商通常只测量非旋转部件或旋转轴，或者两者兼有测量，最近这两种测量方式组合变得更加普遍，但这并不是强制性的。是否测量非旋转部件、转轴或两者组合的振动，取决于具体的应用，并应在安装前由供应商和买方达成一致意见。应了解环境对测量系统的特性影响，应注意确保测量设备不受外部来源的不当影响，包括：a)温度变化；b)电磁场；c)空气噪声和结构诱导的噪声，例如来自临近机器的噪声；d)传感器电源变化；e)燃烧振动；f)电缆阻抗；g)传感器电缆长度；h)传感器方位；i)传感器附件的结构特点。在特殊情况下，如地震地区，显著的低频振动可以传递到机器，因此应该对对仪器的低频响应进行滤波。如果在不同时间或不同机器上进行测量比较，则应确保使用相同的频率范围，并且在相同的转速和负荷下，采集机器处于稳定运行状态时的数据。4.2非旋转部件的振动测量对于监测来说，测量系统应能够测量频率范围从10Hz到至少500Hz的宽带振动。然而，如果GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:20183仪器也用于诊断目的，可能需要更宽的频率范围和/或频谱分析。例如，在耦合转子的第一共振速度（临界速度）对应的频率低于10Hz的情况下，测量系统线性范围的下限应相应降低。如果使用速度传感器进行低于10Hz的振动测量，对振动速度信号进行线性化处理非常重要，尤其在评估低转速振动速度时显得尤为重要（见ISO2954）。振动测量的位置宜对机器动态力有足够的灵敏度。通常，要求在每个主轴承盖或轴承座上两个相互垂直的径向进行测量，如图1和图2所示。传感器可以安装在轴承箱或轴承座上的任意位置，但一般选择垂直方向和水平方向。如果已经知道单个径向传感器能够提供机器振动量值足够的信息，则可以在轴承盖或轴承座上使用单个径向传感器代替更常用的相互垂直的一对传感器。然而一般来说，在测量平面使用单个传感器评价振动时应谨慎，因为它可能无法提供该平面上最大值的理想近似值。连续运行监测时，通常不监测径向承载主轴承的轴向振动。轴向振动测量主要在定期振动检查或诊断时使用。因此，本文件中仅规定在评价推力轴承轴向振动时，其振动严重程度可用径向振动相同的准则（见表A.1）。对于没有轴向约束的其他轴承，在不受辅助管道和设备的影响的前提下，对轴向振动评价则可以使用较宽松的要求。应特别注意要确保振动传感器安装正确，且安装方式不会降低测量的准确性（见ISO2954和ISO5348）。GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:2018注：本文件中的评价标准适用于所有主轴承的径向振动图1轴承盖或轴承座上的典型测点和方向——测量方向。注：本文件中的评价标准适用于所有轴承的径向振动图2燃气轮机轴承上的典型测点和方向GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:20184.3旋转轴的振动测量早期通常使用接触式传感器来测量转轴的绝对振动，然而，由于这类传感器的局限性，此类方法不再推荐使用，它目前仅在早期安装的旧机组或在故障排除调查期间其他测量技术无法达到有用效果时使用。随着非接触式传感器的发展，转轴相对振动测量已成为更优选的测量量。但是如果需要，可以通过将测量轴相对振动的非接触式传感器与安装在同一轴承座上的量基础结构振动的惯性式传感器的输出的矢量合成得到轴的绝对振动。虽然轴相对振动是首选测量量，但仍有大量的在役汽轮机和发电机仍在使用轴绝对振动测量。因此在本文件中，轴的相对振动或绝对振动的测量是都可以的(见图3和图4)。对于监测来说，测量系统应能够测量频率范围从1Hz到至少是最大正常工作频率的三倍或125Hz（取其大者）的宽带振动，但如果仪器还用于诊断目的，则可能需要更宽的频率范围（例如，最高正常工作频率的六倍）或谱分析。振动测点的位置应能评价在重要点上轴的横向运行，通常要求每个主轴承处或其附近，使用一对正交传感器测量两个径向方向。传感器可以安装在任何角度，但实际上一般选择在轴承同一个半瓦上与垂直方向的±45°或接近垂直和水平方向。如果已经知道单个径向传感器能够提供机器轴振动量值足够的信息，则可以使用单个径向传感器代替常用的相互垂直的一对传感器。然而一般来说，在测量平面使用单个传感器评价振动时宜谨慎，因为它可能无法提供该平面上的最大值的合理近似。通常不测量汽轮机、发电机和燃气轮机的轴向轴振动。在使用非接触式传感器测量轴向位置并将其纳入振动监测系统时，本标准不适用于该类振动信号的评估。图3使用非接触式传感器测量轴的相对运动示意图GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:20186图4使用非接触式和结构惯性传感器测量轴的绝对运动的示意图应特别注意要确保振动传感器安装正确，且安装方式不会降低测量的准确性（见例如ISO10817-1）。在实际可能的情况下,传感器安装位置的轴表面应该是光滑，而且没有任何的几何不连续、材质不均匀性和局部剩磁，以免产生虚假的信号（所谓的电气偏摆）。用传感器测量时，电气和机械组合“慢转”偏摆，不宜超过在额定速度下区域A/B边界的25%（见表B.1和表B.2）。在燃气轮机、蒸汽轮机和发电机升速运行之前，可以进行轴位移的慢转动测量，如果这样做，测量系统的低频特性应充分满足要求。这种测量通常不能认为是有效地指示出正常状态下的转轴偏摆，因为它们会受到转轴（瞬态）弯曲，在轴承间隙内轴颈不规则运动、轴向运动等因素的影响。在没有仔细考虑这些因素的情况下，不应该从额定转速测量的振动矢量中减去慢转速下的轴偏摆矢量，因为这种结果会对机器振动产生误判（见ISO20816-1）。5评定准则5.1概述ISO20816-1提供了用于评价各类机器振动两个评价标准的通用描述。准则І考虑测得的宽带振动的量值，准则IІ考虑振动量值的变化，，而不论它是增大还是减小。所提供的这些值是这种类型机器的经验总结，如果给予足够的重视，则可望得到可接受的运行。GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:20187注：这些值是基于以前的国际标准，在最初制提供的这些准则适用于在规定的额定转速和负荷范围内的稳定运行工况，包括功率输出的正常缓慢变化，也提供了在发生瞬态变化发生时的其他非稳态条件下的替代标准。这些准则提供的目标值是确保避免重大缺陷或不切实际的要求，特别是，安全运行的基本假设是避免旋转轴与静止部件之间的金属与金属接触。可以作为规定验收规范的基础（见5.2.2.3）。该评价准则仅涉及燃气轮机、汽轮机或发电机所产生的振动，不涉及到从机组外部传递的振动。如果怀疑受到明显的传递振动影响（无论是稳态或间断的），则宜在机组停机状态下时进行测量量值。如果传递振动的量值不可接受，则宜采取措施解决问题。5.2准则І：振动量值5.2.1概述该准则涉及定义振动量值，该量值与轴承上可接受的动态载荷、机器径向间隙的充足余量以及振动传递到支撑结构和基础的许用振动量值相一致5.2.2在稳定运行工况下额定转速的振动量值5.2.2.1概述在每个测量位置测得的最大振动量值，根据由国际经验建立的四个评价区域进行评价。5.2.2.2评价区域界定了以下评价区域，是为了对给定机器以额定转速在稳态运行状态下的振动进行评价，并对机器可能采取的操作提供指导。区域A：新投产的机器，振动通常在此区域内。区域B：通常认为振动值在此区域内的机器，可不受限制的长期运行。区域C：通常认为振动值在此区域内的机器，不适宜长期连续运行。一般在有适当机会采取补救措施之前，机器可在这种状况下运行一段有限的时间。区域D：通常认为，在此区域内的振动值，足以对机器造成损坏。5.2.2.3验收准则验收准则宜始终由机器供应商和购买方达成一致，并鼓励事先协商。评价区域为确定新机器或翻新机器的验收准则提供了依据，但评价区域边界的数值本身并不用作验收规范用。——对于新机器，验收准则通常规定在在A区或B区，但通常不会超过A/B区边界的1.25倍。——可以根据特定的设计特性和/或类似机器的以往经验达成不同的验收准则。GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:20188验收试验应在明确规定的持续时间和运行参数下进行，如负荷、温度、压力等。在主要部件更换、维护或维护后，验收准则应考虑到维修内容和维修前的振动特性。5.2.2.4评价区域边界评价区域边界值在附录A和B中给出：——附录A应用于所有轴承的非旋转部件的径向振动和推力轴承的轴向振动;——附录B应用于转轴的相对振动和绝对振动。它们适用于在以额定转速在稳态工况条件下的振动测量，各区域边界值是根据制造商和用户提供的有代表性的数据制定的。数据不可避免地存在显著的差异，但所提供的数值仍为确保避免重大缺陷或不切实际的要求提供了保障。在其他测量位置和瞬态条件下可允许较高的振动（见5.2.4）。在大多数情况下，附录A和B中给出的值与传递至轴承支撑结构和基础的可接受动载荷、保持运行间隙相一致的。然而在某些情况下，有特殊功能或可用经验的特定机器，可能需要使用区域边界值（更高或更低），a到e给出了示例：a)机器的振动会受到其安装系统的影响。例如，如果使用刚性轴承支撑，预计会有较大的轴相对振动。相反，如果用柔性轴承支撑，预计有较小的轴相对振动，但轴绝对振动可能较大。因此，基于满意的运行经验，可以使用不同的区域边界值。b)如果与轴承相关的结构质量（如轴承座和壳体质量）与转子质量（如10:1）的比率较高时，则非旋转部振动的区域边界值可取得更低。在这种情况下，基于成功的运行经验，可以使用不同的区域边界值。c)宜注确保轴的相对振动不超过轴承间隙。此外，宜认识到，振动的允许值与轴颈的直径有关，因为一般直径较大的轴承运行间隙更大。当使用小间隙轴承时，附录B中给出的区域边界值可以降低，降低的程度随着所用用轴承类型（如圆形、椭圆形、可倾瓦等）以及测量方向与最小间隙的关系而变化，因此，不可能给出精确的建议，但附录E提供了一个有代表性的普通圆筒形轴承的例子。d)对于相对轻载的的轴承（如励磁机转子轴承和同步离合器轴承）或轴承静态载荷对转子对中高度敏感的柔性轴承，可能用到以机器详细设计为基础的其他准则。e)如果转轴的振动测量是在远离轴承的地方进行的，可以应用其他准则。注2：本文件未对安装在刚性和柔性基础上的机器提供不同的评估区域值，然而，如果通过对这类机器的数据调查分析表明有必要，将来可能会修订本文件，以便对不同支撑柔性在同一旋转轴线不同位置的测量，可以取不同的区域边界值。通常，当使用较大的区域边界值时，可能需要技术论证，确认机器以较高的振动运行，其可靠性不会受到影响。例如，可以基于机器的详细性能，或者基于具有相似结构设计和支承的机器成功GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:20189运行经验。评估机器非旋转部件振动的常用测量参数是振动速度。附录A给出了基于宽带均方根振动速度测量值的评价区域边界。然而在某些情况下，习惯用具有振动速度峰值读数而不是均方根值读数的仪器测量振动。如果振动主要由一个频率分量组成(例如，对于燃气轮机和蒸汽轮机，通常振动主要在机器的工作频率下)，则峰值和均方根值之间存在简单的关系，在这种情况下，附件A的区域边界可以通过乘以√2，很容易地表示为振动速度峰值，或者测量的振动峰值除以√2得到均方根值，并根据附录A的均方根值准则进行评价，然而这种方法不能用于具有多个显著频率成分的复杂波形。5.2.3稳定运行限值5.2.3.1概述为了在额定转速下长期稳定运行，通常的做法是规定运行的振动限值。这些限值采用的是报警和停机的形式。——报警：振动达到规定的限值或振动值发生了显著变化，可能有必要采取补救措施时，进行报警。通常如果触发了报警，可继续运行一段时间，同时进行研究（例如，检查负荷、转速和其他运行参数的影响）以确定振动变化的原因，并确定何时需要采取补救措施。——停机：规定一个振动量值，超过该值后机组运行可能会导致机器损坏，如果超过停机限值，应立即采取措施降低振动。不同的运行限值反映动态载荷和支承刚度的差异，对于不同的测量位置和方向，可以规定不同的运行限值。5.2.3.2报警设置不同机器的报警限值可以不同，推荐选择的报警值通常是相对基准值来设定，而基准值是根据具体机器测量位置或者方向的经验来确定的。推荐将报警限值设为比基准线高，高出的量等于区域边界B/C值的25%，报警限值通常不宜超过区域边界B/C的1.25倍。如果基线值较低，则报警限值可小于区域边界B/C值（见附录C）。在没有建立基线值的情况下（如对于一台新机器），初始报警设置应基于其他类似机器的经验或已经商定的验收值来设定。在没有此类数据的情况下，额定转速稳定运行的报警限值不宜超过区域边界B/C。在一段时间后，可建立稳定基线值，同时报警设置作相应的调整。如5.2.2.4中所述，对于轴承和/或密封间隙小的机器（见附件E），可能需要对轴振动报警进行适当的调整。当振动信号不稳定且不重复时，报警需要设置采用某些平均方法，强烈建议对这种情况的原因进一步详细调查。如果稳定状态基线值发生变化（如机器大修后），报警设置宜相应地调整。机器上不同的测量位置，操作报警设置可以不同，以反映动态载荷和支承刚度等方面的差异。GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:2018设置报警限值的例子在附录C中给出。5.2.3.3停机设置停机限值通常与机器的机械完整性有关，并且取决于为使机器能够承受异常动载荷而引入的各种设计特性。类似设计的所有机器一般采用相同的停机值，而且通常与报警设置的稳定基线值不相关。不同设计的机器，停机限值可能存在差异，并且不可能对绝对的停机限值给出更精确的指南。一般来说，停机限值在区域C或D内，推荐停机限值不要超过区域边界C/D的1.25倍。然而，依据经验可以对特殊机器规定不同的限值。如5.2.2.4中所所述，对于轴承和/或密封间隙小的机器，可能需要对轴振动停机进行适当的调整（见附录E）。如果振动超过停机振动限值，燃气轮机、蒸汽轮机和发电机可以由自动控制系统控制其停机。为了避免由于假信号导致的不必要停机，通常采用多个传感器控制逻辑，并对所有自动跳机动作规定一个时间延迟。因此，如果接收到一个振动停机信号，只有该信号至少被两个独立的传感器确认，且超过了规定的有限延迟时间时才可以触发停机。通常，1秒到3秒的延迟时间应该足以防止由于假信号导致误停机，同时也避免了机器长时间高振动值下造成的严重损坏。为了谨慎，可以引入第二次警报或警告以提醒操作人员，以便采取纠正措施（如减少负荷或其他制造商的建议），避免机器停机。如果机器受到外部来源传递的低频振动（如在地震带则需要对信号进行过滤和/或实施适当的时间延迟，以避免不必要的停机。5.2.4非稳定工况(瞬态运行)的振动量值5.2.4.1概述附录A和B规定了燃气轮机、蒸汽轮机或发电机在规定的稳定运行工况下长期运行的振动值，而在运行工况发生变化时（如在额定转速下或升速、降速过程中），燃气轮机、蒸汽轮机或发电机达到热平衡期间，可以承受较高的振动值，这个较高的值可能会超过5.2.3中规定的稳定报警和停机限值。对于这种情况，可以引入“停机放大因子”，在稳定运行条件建立之前，自动提高报警限值和停机限值（见5.2.4.4）。对于在非稳定工况下运行的燃气轮机、蒸汽轮机和发电机，这些瞬态变化通常与热的变化(例如由于初始负荷和负荷变化期间的温度变化或转子电流)有关，同时也会受到凝汽器真空和转速变化（如升速、降速）的影响，从而对振动特性产生重大影响。为了应对这些情况，引入了特殊的设计特征，但在转速变化（如升速、降速）和发生热变化（如在启动、初始负荷和负荷变化期间）期间，振动仍会有更大的变化。和稳定振动一样，任何特定情况的验收准则应由制造商和用户协商一致。然而，本条款中提供的相关规定将确保避免重大缺陷或不切实际的要求。GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:2018对于具有同步离合器的机器，由于轴向膨胀和离合器接合角度的正常变化，可能会发生振动阶跃变化。5.2.4.2额定转速下瞬态运行时的振动量值额定转速下瞬态运行工况包括在空载、初始加载、快速加载或功率因数变化以及任何其他持续时间相对较短的运行条件。在这些情况下，只要振动量值不超过区域边界C/D都可以接受。而停机限值和报警限值宜该相应调整。5.2.4.3升速、降速和超速时的振动量值燃气轮机、蒸汽轮机或发电机在升速前应进行充分，确保不存在会引起异常激励的临时弯曲或变形。特别是，在适当的情况下，建议在开始升前，根据具体情况，进行盘车和/或低速旋转，以确保设备处于良好状态。在此之后，如果燃气轮机、蒸汽轮机或发电机装有轴振动传感器，可以进行慢转测量，以评估在低速（测量不受最低共振速度影响）下轴位移的大小，此时已经建立了稳定的油膜，但离心效应可以忽略不计。检验在该转速下测量的轴位移和其他参考参数是否在先前建立的满意的经验范围内，这些检验是判断轴系状态是否满意的基础。例如，轴是否存在临时弯曲，或者联轴器之间是否存在平行或夹角不对中（“曲柄效应”）。此外，在升速过程中，建议在达到临界（共振）转速之前对振动进行评估，并与之前满意运转在相同条件下获得的典型振动矢量进行比较。如果观察到明显的差异，建议在继续操作前采取进一步的措施。（例如维持转速或降低转速直至振动稳定或恢复至先前值，进行更详细研究或检查运行参数）。如果没有盘车或者测量慢转轴位移的规定，则应遵循供应商提供的替代建议。在升速过程中，可能需要停留在特定的转速（如允许温度匹配或在燃气轮机吹扫期间）。如果需要这样做，应确保维持转速与其任意临界（共振）转速之间有足够的裕量，因为在共振时振动会显著放大。升速、降速和超速情况下的振动限值可根据特定的机器结构特征或特定的操作要求而有所不同。例如，对于带基本负荷、启动次数很少的机组，可允许有较高的振动限值，而对于需两班制运行的机组和需要在规定时间内强制达到特定输出功率的机组，可能需要更严格的限值。此外，在升速和降速期间通过临界转速时，振动会受到阻尼的强烈影响，其次受到速度变化率的影响（关于机器对不平衡的敏感性，见ISO21940-31）。在升速、降速和超速期间，与正常稳定工况下采用的报警限值不同，通常应当相对特定机器由升速、降速或超速时的经验确定的值来设定，建议在升速、降速和超速期间的报警限值设定为这些值之上，高出的量等于额定速度下区域边界B/C的25%。在没有可靠数据的情况下，在升速、降速或超速期间的报警限值不应超过表1中给出的值。表1在升速、降速和超速时的振动限值GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:2018如5.2.2.4中所述，对于间隙小的轴承，需要对轴振动限值进行适当的调整（见附录E）。在升速和降速期间停机设置会采用不用的方法，例如，如果升速过程中振动过大，可能降低转速比触发停机更合适。另一方面，在降速过程中，触发高振动停机保护的意义不大，因为这不会改变已经采取的措施（即减速）。然而，如果蒸汽/燃气轮机或发电机有自动控制系统，则可能需要在升速或降速过程中规定停机限值。在这种情况下，升速或降速期间的停机限值，应按照5.2.3.3中规定的稳定工况时停机限值与报警限值的比例来增加。注：在升速和降速期间，由于动态放大效应，最高振动通常发生在通过共振转速时，在其他速度下，一般振动5.2.4.4“停机放大因子”的使用在某些情况下，蒸汽轮机、发电机或燃气轮机配备有控制系统，如果超过了停机限值，系统会自动关闭机组。在瞬态工况运行时，为了避免出现较高振动导致的不必要停机，引入“停机放大因子”来自动提高稳定状态报警和停机限值，以反映5.2.4.2和5.2.4.3中给出的修订值。“停机方法因子”通常会在转子加速或者减速到额定转速的过程中被激活（但不包括任何定速阶段），如适用，还包括达到额定转速后的初始加载瞬间以及任何突然、显著的负荷变化后，热状态稳定的短期内。基于已有的经验，上述每种运行条件可以设置不同的“停机放大因子”，实际的“停机放大因子”值因机器不同而不同，应根据以前满意的运行经验确定。5.3准则II：在额定转速稳定运行工况下振动量值的变化本准则提供了在特定稳定状态下，振动量值与先前建立的参考值之间的变化评价。振动量值显著增加或减少时，即使在未达到准则I的区域C，就需要采取某种措施。这类变化可能是瞬时的或随时间逐步发展的，可能表明已发生损坏，或者警告即将发生故障或其他异常情况。准则II基于在额定转速稳定工况下的振动量值的变化而制定，这包括功率输出等变量的小幅变化，但不包括输出的大幅快速变化，后者在5.2.4.2中处理。对于装有同步离合器的机器，由于轴向膨胀和离合器接合角度的正常变化，振动阶跃变化可能会发生。本准则的参考值是基于以前具体运行工况下测量得到的典型、可重复的正常振动值。如果振动量值发生显著变化（通常为区域边界B/C的25%，也可根据特定机器的经验使用其他值应采取措施查明变化的原因。无论变化导致振动量值增加还是减少，都应采取这样的措施。宜在考虑振动的最大值以及机器在新工况下是否已稳定之后，再决定采取什么行动（如果有的话）。特别是，如GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:2018果振动变化率很明显，即使未超过上述规定限值，也宜采取行动。当应用准则II时，应在相同的传感器位置、方向以及大致相同的运行工况下进行机器振动测量的比较。应该认识到，基于振动变化准则的应用是有限的，因为量值和速率的变化可能在单个频率分量上发生，但是这些重要特征并不一定会反映在宽带的振动信号（见ISO20816-1）。例如，转子中裂纹的扩展可能导致在旋转频率振动和其倍频振动分量的逐渐变化，但它们的量值可能比其他来源的振动量值小（如由于不平衡带来的每转一次的旋转频率振动分量），因此，仅通过观察宽带振动的变化可能难以识别裂纹扩展的效应。虽然监测宽带振动的变化可以给出潜在问题的某些指示，可能有必要在某些应用中，使用能够确定单个频率分量振动矢量变化趋势的测量和分析设备。这种设备可能比用于常规监测的设备更复杂，其使用和应用需要专业知识。此类测量的详细准则规范超出了本文的范围（见5.5）。5.4补充的方法和准则将轴承座振动与轴振动联系起来没有简单的方法，反之亦然。转轴的绝对振动测量值和相对振动测量之间的差异和与轴承箱振动有关，但它在数据值上一般不等于轴承座振动，这是由于工作转速下轴承油膜和支承结构相对动态柔性、传感器安装位置的不同以及相位角差异的影响。因此，如果在非旋转部件和旋转轴上测量振动，并且应用不同的准则会导致对振动严重程度的不同评价，则通常采用严格的区域分类，除非有与此相反的重要经验。5.5基于振动矢量信息的评价本文件的评价仅限于宽带振动而未涉及频率分量或相位。在大多数情况下，这对于验收测试和运行监测目的来说是足够的。然而，对于长期机器状态监测和诊断而言，使用振动矢量信息对于发现和确定机器动态状态的变化特别有用。在某些情况下，仅使用宽带振动测量可能无法检测到这些变化（见ISO20816-1:2016，附录D）。相位和频率相关的振动信息通常用于监测和诊断目的。然而，这种准则规范已经超出了本文件的范围。ISO13373给出了机器振动状态监测的规定，并在相应部分中有更详细的描述。GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:2018（规范性）非旋转部件振动评价区边界非旋转部件振动评价区边界如表A.1所示，表A.1中的值适用于所有轴承的径向振动测量和推力轴承的轴向振动测量，当在4.2规定的频率范围内以额定转速在稳定工况下进行时。图1和图2给出了典型的测量位置，表中给出的值是为了确保避免严重的缺陷或不切实际的要求。在某些情况下，对于具体机器类型相关的特定特征可能需要使用不同的区域边界值（见5.2.2.4）。在其他测量位置和瞬态工况下允许有更高的振动值（见5.2.4）。请注意机器在主要部件更换、维护或检修操作之后，验收标准应考虑到操作范围和维修前的振动情况。表A.1轴承箱或轴承座振动速度均方根值区域边界值注：由于在1500r/min或1800r/min的转速下运行燃气轮机并不常GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:2018（规范性）旋转轴振动评价区域边界轴相对振动和绝对振动评价区边界分别如表B.1和表B.2所示。这些值适用于在4.3规定的频率范围内额定转速下稳定工况下，在轴承处或靠近轴承处进行的径向轴振动测量。表中给出的值是为了确保避免严重的缺陷或不切实际的要求。在某些情况下，对于特定机器类型相关的具体特征可能需要使用不同的区域边界值（见5.2.2.4）。例如，应注意确保轴相对振动不超过允许的轴承间隙（见附件E）。在其他测量位置和瞬态工况下允许有更高的振动值(见5.2.4)。本附录中给出的准则是以在特定测量位置的最大轴振峰-峰值表示（见ISO20816-1:2016，附录A的方法B）。作为一般准则，如果使用测量平面上一对正交传感器的输出来推导Smax（见ISO20816-1:2016，附录A的方法C），则可以通过将本附录中给出的值除以1.85来推导出相应的Smax区域边界值。部件更换、维护或检修操作之后，验收标准应考虑到操作范表B.1轴相对振动位移峰-峰值区域边界值机注：由于在1500r/min或1800r/min的转速下运行燃气轮机并不常表B.2轴绝对振GB/T××××.5—202×/ISO表B.2轴绝对振机GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:2018（资料性）报警值和停机值设定实例以3000r/min的大型汽轮发电机组为例。对于没有轴承振动经验知识的新机器，其运行报警设置通常设置在B区，具体数值通常由机器供应商和用户共同商定。对于本例，假定对每个轴承，最初设定在B/C区域边界上，对应均方根振动速度值为7.5mm/s（见表A.1）。在机器运行一段时间，正常振动特性已经建立后，可以考虑改变报警限值，以反映每个轴承振动的典型稳定基线值。以5.2.3.2中描述的过程为基础，每个轴承的报警可以设置为具体机器的经验得到的典型稳态值与B/C区域边界的25%之和。例如，如果某个轴承的典型稳定状态均方根振动值为4,0mm/s，则可采用新的报警限值为5.9mm/s（即4.0mm/s+0.25×7.5mm/s），它位于区域B内。如果在另一个轴承上，典型稳定状态均方根振动值为5.8mm/s，则新的报警限值为7.7mm/s。然而，鉴于该值与初始值之间的差异很小，可以决定保留初始值（7.5mm/s）。根据准则Ⅰ停机限值将保持均方根为11.8mm/s，这是基于停机限值是相应于机器能承受的最大振动，是一个固定值。在瞬态运行期间，上述限值可按5.2.4所述增加。GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:2018（资料性）关于在低转速下使用振动速度标准的注意事项根据本附录中解释的原因，本文件中提出的振动速度准则不宜用于低频。为了监测低速下的振动，可能需要更专业的仪器，以便能够根据其他准则（如恒定位移准则）进行评价，这些已经超出了本文件的范围。在非旋转部件上测量振动速度作为表征机器振动严重程度的基础依据，由现场经验（如20世纪30年代Rathbone的开创性工作，参见参考文献[14]）和对基础力学的认识中得到。基于此，多年来一直认为，在10Hz到1000Hz频率范围内，具有相同均方根速度的，通常认为是相同严重程度的振动。这样做的独特优点是，如果使用振动速度作为评价参数，无论振动频率或机器的运行转速如何，都可以使用相同的评价准则。反之，如果用位移或加速度进行评价，则由于振动位移与速度的关系与频率成反比，而加速度与速度的关系与频率成正比。在低频和高频情况下，仅使用恒定速度准则变得不切实际，因为在这些情况下，位移和加速度的影响分别变得显著。在低频和高频时，仅使用恒速准则变得不切实际，因为此时位移和加速度的影响分别变得显著。分别受到位移和加速度的显著影响的低频率和高频率情况下，单独使用恒定速度准则变得不切实际。振动加速度与速度的比值与频率成正比，因此在高频时，恒定速度的加速度会线性增加并变得不可接受的大。然而，对于本文件中的燃气轮机，蒸汽轮机和发电机，振动频率通常不足以使振动加速度成为一个需要关注的问题。与滚动轴承或齿轮啮合相关的振动属于需要基于振动加速度准则的类别。相反，振动位移与速度比值与频率成反比，因此在低频情况下，恒定速度对应的位移会迅速增大。这在图D.1中得到了说明，该图展示了从3600r/min降速过程中，对应于恒定均方根速度4.5mm/s的振动位移，特别是基频振动分量（例如由于不平衡引起的）是如何随速度变化的。图D.1仅是一个数学关系，它显示了恒定速度在不同转速下位移是如何转换的，并演示了恒定速度准则如何导致轴承座位移随着速度降低而逐渐增加。在这种情况下，虽然传递到轴承座的动力是可以接受的，但是在较低速度时，振动位移可能涉及到轴承座上连接的附属设备（如油管）。图D.1不宜与正常的升速或降速响应曲线相混淆，后者在除了通过共振转速外，振动速度通常随着转速的降低而减少。实际上，如果额定转速下的振动速度是可以接受的，通常在较低转速下振GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:2018动速度会减小，且相应的较低转速下的振动位移也是可以接受的。因此，如果在低速运行过程中记录到明显的振动速度，即使它们低于本文件规定的值，尤其是如果它们明显超出了该特定机器在相同转速下正常经历的范围时，应采取措施查明较高振动值的原因，并确定继续升至更高的转速是否安全（见5.2.4.3）。）；图D.1在振动速度均方根为4.5mm/s时，基频振动位移分量随转速的变化GB/T××××.5—202×/ISO20816-5:2018（资料性）评估区域边界限值和轴承间隙对于由流体动压轴承支撑的机器，安全运行的基本假设是轴承油膜内的轴相对振动位移应避免与轴承接触。因此，应确保附录B中评价区域边界的轴相对振动的限值与该假设相一致。特别是，当使用间隙较小的轴承时，可能需要降低评估区域边界值。这个的必要程度取决于所使用的轴承类型以及测量方向与最小间隙之间的关系，附录中给出一个典型的例子。假设额定转速为3000r/min的汽轮发电机组高压转子，用普通圆筒轴承支撑，其直径为180mm、轴承间隙比为0.1%，这样轴承（直径）的总径向间隙为180μm。由表B.1可知，轴相对振动的峰-峰值区域边界值为：——A/B：90μm；——B/C：165μm；——C/D：240μm。在这种情况下，B/C值小于轴承直径间隙，但C/D值大于它。在这种情况下，建议降低区域边界限值，例如：——A/B：0.4倍轴承间隙=72μm（四舍五入为75μm）;——B/C：0.6倍轴承间隙=108μm（四舍五入为110μm）;——C/D：0.7倍轴承间隙=126μm（四舍五入为130μm)。选择因子0.4、0