立式变频凝结水泵振动测试与评价规范

T/HEBQAXXXX—20261立式变频凝结水泵振动测试与评价规范本文件规定了立式变频凝结水泵（以下简称“凝泵”）的振动测试、数据分析和测试评价等内容。本文件适用于火力发电厂单机容量300MW及以上机组配套的功率大于100kW的立式变频凝结水泵的现场振动测试与评价。2规范性引用文件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。GB2900.46电工名词术语汽轮机及其附属装置GB/T29531泵的振动测量与评价方法GB/T13824对振动烈度测量仪的要求GB/T7021离心泵名词术语GB/T6075.7机械振动机器振动状态的评价第7部分：泵GB/T6075.3机械振动在非旋转部件上测量评价机器的振动第3部分：额定功率大于15kW额定转速在120r/min至15000r/min之间的工业机器GB/T6075.1机械振动在非旋转部件上测量评价机器的振动第1部分：总则GB/T2298机械振动、冲击与状态监测词汇3术语和定义GB2900.46、GB/T2298与GB/T7021界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1工作转速范围operatingspeedrange在变频运行方式下，凝泵实际运行时所覆盖的转速区间。3.2定速测试constant-speedtest在变频器输出频率保持恒定，即泵转速稳定不变的工况下，采集、记录振动数据。3.3变转速测试variable-speedtest在最低工作转速至额定转速区间内，以恒定升速率连续提升转速，并同步采集、记录振动数据。3.4振动变化量VibrationChange当前测得的振动量值与已建立的、相同工况下历史基准值的偏离量。其中，历史基准值可选用设备稳定运行的历史数据或正常工况下的监测数据。4振动测试4.1测量用于测量凝泵非旋转部件振动的测量量是振动速度[mm/s(均方根值)]或振动位移[μm(峰峰值)]。测量方法依照GB/T6075.1的规定执行。4.2测试种类T/HEBQAXXXX—202624.2.1变速测试变速测试应符合以下要求：——转速范围：在最低工作转速至额定转速区间内，以恒定升速率连续提升转速，并同步采集、记录振动数据；——升速速率：额定转速区间转速变化率≤50r/min/s，确保捕捉共振峰值；——启动数据采集系统的转速跟踪、阶次分析及波德图绘制功能，连续记录扫频过程的振动、转速、相位数据，生成波德图；——测试完成后，保存全工况数据，用于故障原因判定分析。4.2.2定速测试定速测试应符合以下要求：——将凝泵调整至预定测试转速点，稳定运行不少于2分钟；——每个测点各方向采集时间不少于30秒，保证有效平均次数；——记录各测点时域波形、频谱数据及对应工况参数；——完成该转速点测试后切换至下一转速点，重复步骤1-3；——定速测试负荷点：测试应覆盖至少四个典型工况，包括：最低转速点（对应最低流量）、常用转速点（60%-80%额定转速）、额定转速附近、额定转速（工频50Hz）。4.3测试仪器与频率范围4.3.1要求4.3.1.1测量仪器应符合GB/T6075.1提出的要求，该仪器应能够在很宽的频率范围(至少10Hz~1000Hz)内测量振动速度均方根值，并且应符合GBT13824的要求。4.3.1.2对于运行转速低于600r/min的凝泵，测量仪器的下限频率通常应为2Hz,以保证量程充分包含工频振动频率分量。另外，应测量振动速度均方根值(mm/s)和振动位移峰峰值(μm)。4.3.1.3对于用于现场故障诊断目的时,可能需要使用具有更宽频率范围的测量仪器，通常高于2.5倍叶片通过频率，以便充分考虑到叶片通过频率分量。4.3.2振动传感器宜采用惯性式速度传感器，并配备磁性底座或绝缘胶粘安装。也可使用经实践验证能提供等效精确振动速度信号的其他类型传感器，如带内置积分电路的压电传感器。4.3.3数据分析仪对于用于现场故障诊断目的时,应具备多通道同步采集、实时频谱分析（FFT）、波德图（幅频/相频特性）、阶次分析、瀑布图绘制等功能。4.3.4转速测量装置应采用非接触式光电或激光转速表，确保转速测量精度优于±1r/min。4.3.5注意事项应注意测量仪器不被以下因素影响：——温度变化；——磁场；——声场；——功率变化；——电源波动；——传感器电缆长度；——传感器方向。4.4测量位置和方向T/HEBQAXXXX—202634.4.1通用测量4.4.1.1凝泵振动测量的测点需聚焦于振动能量传递关键路径，非旋转部件的振动宜在凝泵的轴承座上进行测量，通常在易接近的的轴承座（轴承箱）或靠近轴承的暴露部位，必要时底座、出口法兰处等可为辅助测点。4.4.1.2立式泵各测量平面上主要测点的具体位置可通过试测确定：在测试平面轴承座的水平圆周上选取多个候选位置进行试测，将测得振动值最大处最终定为主要测点。4.4.1.3在每个轴承座或靠近轴承的泵壳体上，应布置最少两个正交径向方向进行测量，优先选择朝向泵轴最大挠度的方向，以及与该方向旋转90°的方向，一般可选择测量与进出水管道垂直方向（V）和水平方向（H），在条件允许的情况下，可增加轴向方向（A）的测量，轴向测点位置需接近轴承中心线且平行轴向。4.4.1.4主要测点主要测点应包括（见图1）：——电机自由端轴承（非驱动端测量面1）：V,H,A（如可测）。——电机驱动端轴承（驱动端测量面2）：V,H,A（如可测）。——泵驱动端轴承（泵驱动端测量面3）：V,H，A（如可测）。——泵自由端轴承（如可接近）：V,H。图1立式凝泵振动测点布置示意图注1：测点具体位置应在凝泵上标明，并应在历注2：传感器安装表面应清洁、平整；应将振动传感器刚性地固定到被测物体上；安装时传感器轴线应与测量方向一致；现场临时测量时可选用磁性底座应吸附牢固，对于非铁磁材料表面，应采用绝缘胶粘接。所有测试仪4.4.2轴向测量在进行在线运行监测时，对主要承受径向载荷的轴承通常不做轴向振动测量。轴向测量主要用于定期振动检查和故障诊断。对于具有推力轴承的凝泵，某些故障更容易通过轴向检测发现。5测试数据分析5.1测试有效性同一工况下至少重复采集2次数据，以验证数据的有效性，若两次测试数据的主要振动总值相差超过±15%，应查找原因并重新测试。5.2频谱分析与共振T/HEBQAXXXX—202645.2.1频谱分析频谱分析主要包括以下方面：——主要振动频率：识别频谱中基频频率幅值及相位和其它主要特征频率（转频、叶频、轴承频率等）的幅值；——振动频率分析：分析主要振动频率成分，判断其与转频、叶片数、导叶数、轴承特征频率、电网频率（及谐波）、变频器载波频率的关联性。——固有频率分析：通过扫频测试识别凝泵的固有频率，并评估其与工作转速或叶频等激励频率的分离裕度（建议大于10%）；——变化趋势：与历史数据对比，关注特征频率幅值的增长趋势。5.2.2共振判定与处理5.2.2.1判定结合变速测试的波德图、瀑布图数据，满足以下任一条件即判定为共振：——波德图中某转速区间出现振动幅值峰值，且对应相位发生突变，同时该转速对应的激励频率与设备固有频率接近；——瀑布图中某频率区间（对应设备固有频率）随转速变化出现幅值急剧升高的带状分布，且与工作转速区间重叠；——若共振峰值幅值达到区域D，判定为严重共振。注：设备固有频率通过模态分析、历史测试数据或厂家设计资料确定，测试前需确认。5.2.2.2处理针对判定为共振的工况，提出以下处理建议，优先采用结构优化+工况调整方式：a)结构优化：对泵体、基础或轴承座进行加固，尤其是加装阻尼器/减振垫，调整系统固有频率，使其与工作转速区间分离裕度≥10%；b)部件检修：检查叶轮平衡、联轴器对中、轴承磨损情况，修复松动部件，消除振动激励源；c)基础加固：对基础沉降、裂缝部位进行加固，提升基础刚度，避免基础共振耦合；d)工况调整：避开共振转速区间，通过变频器设定转速锁定功能，禁止凝泵在共振转速±5%范围内长期运行。6振动评价6.1概述本章对立式变频凝结水泵的振动给出两类评价方法：一是基于振动绝对量值进行评价，二是基于振动量值相对变化量进行评价。6.2绝对量值评价6.2.1评价等级及要求参考GB/T6075.3、GB/T6075.7及GB/T29531规定的振动量值评价等级原则，结合立式变频凝结水泵的结构特点、运行特性，界定优良、合格、预警、危险四个振动评价等级，用于定性判断设备的振动状态，为运行、维护提供依据，各等级定义如下：1)优良：新交付使用且性能达标的立式变频凝结水泵，其振动量值宜处于本等级内；振动量值处于本等级的设备，表明运行状态良好，可长期稳定运行。2)合格：振动量值处于本等级的设备，表明运行状态稳定，可长期连续运行，无需采取运维干预措施，满足设备正常运行的基本要求。3)预警：振动量值处于本等级的设备，不适宜长期连续运行，宜立即开展振动异常原因分析，择机停运设备进行全面检查与处理，避免故障扩大。T/HEBQAXXXX—202654)危险：振动量值处于本等级的设备，其振动强度已达到可能导致设备损坏的程度，属于危险运行状态，宜立即停运设备，严禁继续运行，立即开展全面检查、故障排查及处理工作，待设备调试合格后，方可重新投入运行。注：本标准规定的振动量值等级仅作为通用技术参考，不作为设备验6.2.2评价等级限值本规范规定了立式变频凝结水泵所有轴承垂直、水平、轴向三个方向振动位移、速度均方根值的等级限值，详见表1。进行振动量值评价时，需同时考量振动位移值与速度均方根值，判定原则为：任意一轴承的任意一方向，其振动位移值或速度均方根值达到表1中规定的某一等级限值，即认为设备振动状态达到该等级；若同一轴承同一方向的振动位移值与速度均方根值对应不同评价等级，则以较高的评价等级作为该设备的最终振动评价等级。表1振动量值评价区域分类>127>7.16.3变化量评价6.3.1评价总体要求本规范针对振动量值相对于历史基准值的变化情况提出评价要求。若振动绝对量值出现明显变化，即使未达到表1规定的预警限值，也宜采取相应的运维干预措施。此类振动量值变化可能瞬间产生，也可能随时间逐步发展，其往往预示着设备已出现早期故障隐患，需及时振动评价。具体要求如下：1)对振动变化量进行评价时，必须在相同测量位置、测试仪器（如测试仪器不同，需进行比对试验，消除测试仪器测量误差）、相同工况（转速、流量）条件下开展。2)任意一轴承的任意一方向的振动位移值或速度均方根值宜均对变化量进行评价。6.3.2评价标准当振动量值变化量≥表1中合格值的25%时，判定为振动发生显著变化，宜结合设备振动绝对量值的不同等级，按以下分级方式进行振动评价：a)若振动绝对量值未达到表1中预警值：宜开展振动变化的原因分析，明确变化诱因，并制定下一步针对性处置措施。b)若振动绝对量值达到表1中预警值，但未达到危险值：按照6.2.1章节中预警的要求进行评价和处置。c)若振动绝对量值达到表1中危险值：按照6.2.1章节中危险的要求进行评价和处置。7测试报告测试报告应包含但不限于以下内容：a)报告编号、测试日期、地点；b)被测设备信息：名称、型号、编号、出厂日期；c)测试仪器信息：名称、型号、编号、校准日期；d)测试工况详细参数（流量、压力、转速、频率等）；e)测点布置示意图及说明；f)测试数据汇总表（包括各测点各方向振动数值及主要频率分量）；g)关键测点振动频谱图、波德图等；h)根据第8章、第9章进行的评价结论与故障诊断意见；i)测试人员、审核人员签字。T/HEBQAXX