GBT 19873.5-2026 机器状态监测与诊断 振动状态监测 第5部分：风机和鼓风机的诊断技术标准立项发展报告

机器状态监测与诊断振动状态监测第5部分：风机和鼓风机的诊断技术标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MachineryConditionMonitoringandDiagnostics—VibrationConditionMonitoring—Part5:DiagnosticTechniquesforFansandBlowers摘要随着现代工业向大型化、连续化和智能化方向快速发展，风机与鼓风机作为电力、冶金、石化、建材及轨道交通等关键行业中不可或缺的旋转机械设备，其运行可靠性直接关系到整条生产链的安全与经济效益。振动状态监测与故障诊断技术作为设备预测性维护的核心手段，已在国内外得到广泛应用。然而，目前国内尚缺乏专门针对风机和鼓风机振动诊断的专项国家标准，现有相关标准在诊断方法系统性、故障特征针对性及诊断结论规范性等方面存在不足。本报告基于GB/T19873.5-2026《机器状态监测与诊断振动状态监测第5部分：风机和鼓风机的诊断技术》的制定背景与内容框架，系统分析了国内外相关标准化现状、行业技术与应用需求、标准核心技术要素及其预期实施效益。该标准以ISO13373-5为基准，结合我国风机设备运维实际与诊断技术发展水平，确立了风机和鼓风机振动诊断的通用技术规范，涵盖诊断对象分类、振动测量与信号分析要求、典型故障类型识别、诊断程序及报告要求等关键技术内容。本标准的发布与实施将有效填补我国在该领域国家标准空白，为设备管理人员和诊断技术人员提供统一规范的技术指引，对提升关键机组运行可靠性、推动工业数字化转型和智能化运维体系建设具有重要的现实意义和战略价值。关键词：机器状态监测；振动诊断；风机；鼓风机；故障识别；预测性维护；标准化AbstractWiththerapiddevelopmentofmodernindustrytowardlarge-scale,continuous,andintelligentoperation,fansandblowers,asindispensablerotatingmachineryinkeysectorssuchaselectricpower,metallurgy,petrochemicals,buildingmaterials,andrailtransit,havetheiroperationalreliabilitydirectlylinkedtothesafetyandeconomicbenefitsoftheentireproductionchain.Vibrationconditionmonitoringandfaultdiagnosistechnology,asthecoremeansofpredictivemaintenanceforequipment,hasbeenwidelyappliedbothdomesticallyandinternationally.However,Chinacurrentlylacksadedicatednationalstandardspecificallytargetingvibrationdiagnosisforfansandblowers,andexistingrelevantstandardsexhibitdeficienciesinthesystematicityofdiagnosticmethods,thespecificityoffaultcharacteristics,andthestandardizationofdiagnosticconclusions.BasedonthedevelopmentbackgroundandcontentframeworkofGB/T19873.5-2026,thisreportsystematicallyanalyzesthecurrentstatusofrelevantstandardizationbothdomesticallyandinternationally,industrytechnologyandapplicationdemands,coretechnicalelementsofthestandard,anditsanticipatedimplementationbenefits.WithISO13373-5asthebenchmarkandcombinedwithChina'sactualfanequipmentoperationandmaintenancepracticesanddiagnostictechnologydevelopmentlevels,thisstandardestablishesgeneraltechnicalspecificationsforvibrationdiagnosisoffansandblowers,coveringkeytechnicalcontentssuchasdiagnosticobjectclassification,vibrationmeasurementandsignalanalysisrequirements,identificationoftypicalfaulttypes,diagnosticprocedures,andreportingrequirements.ThepublicationandimplementationofthisstandardwilleffectivelyfillthegapinnationalstandardsinthisfieldinChina,provideunifiedandstandardizedtechnicalguidanceforequipmentmanagementpersonnelanddiagnostictechnicians,andholdsignificantpracticalsignificanceandstrategicvalueforenhancingtheoperationalreliabilityofcriticalmachineryandpromotingindustrialdigitaltransformationandintelligentmaintenancesystemdevelopment.Keywords:Machineryconditionmonitoring;Vibrationdiagnosis;Fans;Blowers;Faultidentification;Predictivemaintenance;Standardization1引言风机和鼓风机是工业体系中应用范围最广、数量最多的旋转机械之一。据中国通用机械工业协会统计，我国风机行业年产值已超过2500亿元，广泛应用于电力、钢铁、水泥、化工、矿井通风、污水处理及轨道交通等国民经济命脉领域。其中，大型电站引风机、高炉鼓风机、催化裂化主风机等关键机组一旦发生非计划停机，将造成每小时数十万元乃至数百万元的经济损失，甚至可能引发严重的安全事故。振动状态监测作为旋转机械故障诊断中最有效、最成熟的技术手段，能够在不解体设备的情况下实时反映设备运行状态，实现对不平衡、不对中、松动、轴承损伤、气动故障等早期故障的识别与预警。近年来，随着传感器技术、物联网和人工智能算法的快速发展，振动监测技术正在经历从“离线定期检测”向“在线连续监测＋智能诊断”的深刻变革。从标准化层面看，国际标准化组织（ISO）已发布ISO13373系列标准，为机器振动状态监测与诊断提供了系统性的国际规范。其中，ISO13373-5专门针对风机和鼓风机的诊断技术进行规定。我国虽然已陆续转化了ISO13373系列部分标准，但在风机和鼓风机这一重要应用领域的专项标准尚属空白，无法满足设备诊断实践对标准化技术文件的迫切需求。为此，国家标准化管理委员会下达了GB/T19873.5-2026《机器状态监测与诊断振动状态监测第5部分：风机和鼓风机的诊断技术》的制定任务，旨在建立符合我国国情和国际发展趋势的风机与鼓风机振动诊断国家标准。本报告对该标准立项背景、编制过程、技术内容及实施前景进行系统阐述。2标准制定背景2.1风机与鼓风机在国民经济中的地位风机和鼓风机广泛应用于国民经济各关键行业：在电力行业，锅炉引风机、送风机和一次风机是火力发电机组的重要辅机设备；在冶金行业，高炉鼓风机为炼铁过程提供必需的风量风压；在石油化工行业，催化裂化装置的主风机和富气压缩机是生产装置的核心动力设备；在煤炭行业，矿井主通风机是保障井下安全生产的“生命线”；在轨道交通领域，隧道通风风机和地铁环控风机直接关系乘客舒适与安全。据统计，在上述关键行业中，风机类设备的故障停机占总设备故障停机比例约为15%～25%，而振动异常是导致风机故障停机的最主要诱因。轴承损伤、转子不平衡、不对中、叶片积灰/磨损、喘振、旋转失速和松动等典型故障均在振动信号中具有明确的可识别特征。因此，建立统一的振动诊断技术规范，有助于设备维护人员准确、快速地识别故障性质和严重程度，科学制定维修策略。2.2振动诊断技术发展现状及趋势振动诊断技术经过数十年发展，已形成了从信号采集、特征提取到故障识别的完整技术链条。在信号采集层面，加速度传感器、速度传感器和电涡流位移传感器的频响范围覆盖了从低频到高频的宽频带需求；在信号分析层面，FFT频谱分析、时域统计分析、包络分析、倒频谱分析、阶次分析、小波分析和时频分析等方法日趋成熟；在诊断决策层面，基于专家系统、模糊逻辑、支持向量机和深度学习的智能诊断方法逐步走向工程应用。当前，振动诊断技术正呈现三大发展趋势：一是监测模式由周期性巡检向在线实时监测发展，无线传感器和自供电传感器的应用使得在线监测的部署成本大幅降低；二是诊断方式由人工经验分析向智能化诊断发展，大数据驱动的AI诊断模型能够自动识别复杂故障模式；三是管理模式由单机分析向设备集群健康管理发展，工业互联网平台使得跨区域、跨工厂的设备振动数据汇聚分析成为可能。2.3标准制定的必要性与紧迫性在ISO13373-5发布后，世界主要工业国家均积极推进该标准的转化工作。我国作为风机生产和使用大国，在标准层面存在明显短板，主要体现在以下方面：（1）专项标准缺失。我国现行振动诊断相关标准以通用性的机器振动标准为主，面向具体设备类型（风机和鼓风机）的诊断标准出现空白，导致诊断工作主要依赖技术人员个人经验，缺乏统一的技术质量要求，诊断结论客观性和可比性不足。（2）与设备标准衔接不够。风机产品标准涉及的振动限值要求与状态监测振动评价标准之间缺乏统一的诊断方法桥梁，导致“振动超标后如何进一步分析确认故障原因”这一关键环节暂无标准指导。（3）国际标准转化滞后。ISO13373-5在国际上得到了广泛应用，国内相关利益方对其技术内容高度关注，尽快将ISO13373-5转化为我国国家标准是适应国际标准化发展趋势的迫切要求。因此，制定符合我国国情且与国际接轨的《机器状态监测与诊断振动状态监测第5部分：风机和鼓风机的诊断技术》国家标准，具有充分的必要性和紧迫性。3国内外标准化现状分析3.1国际标准化现状ISO/TC108“机械振动、冲击与状态监测技术委员会”是机械振动领域国际标准制定的核心组织。在状态监测领域，ISO13373系列标准构成了机器振动状态监测方法的基础框架：——ISO13373-1:2002《机器状态监测与诊断振动状态监测第1部分：总则》，规定了振动状态监测的通用程序和一般要求；——ISO13373-2:2016《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》，规定了振动信号的处理、分析和表达方法；——ISO13373-3:2015《机器状态监测与诊断振动状态监测第3部分：振动诊断技术》，规定了通用旋转机械的振动诊断技术指南；——ISO13373-5:2021《机器状态监测与诊断振动状态监测第5部分：风机和鼓风机的诊断技术》，针对风机和鼓风机特有的结构特征与运行工况专门规定了诊断技术和实施指南。此外，ISO10816（机械振动——在非旋转部件上测量和评价机械振动）系列标准和ISO7919（机械振动——在旋转轴上测量和评价机械振动）系列标准为振动评价提供了基准限值框架，与ISO13373系列配合使用。3.2国内标准化现状我国在机械振动与状态监测标准化领域的主要技术归口单位是全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会（SAC/TC53），其对口国际组织为ISO/TC108。目前，我国已发布的主要相关标准包括：——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》（等同采用ISO13373-1），该标准于2022年完成修订，最新版本号改为GB/T19873.1-2022；——GB/T19873.2-2009《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》（等同采用ISO13373-2:2006），该标准修订后的最新版本为GB/T19873.2-2023（等同采用ISO13373-2:2016）；——GB/T19873.3-2019《机器状态监测与诊断振动状态监测第3部分：振动诊断技术》（等同采用ISO13373-3:2015）；——GB/T6075（所有部分）《机械振动在非旋转部件上测量和评价机械振动》，等同采用ISO10816系列；——GB/T11348（所有部分）《机械振动在旋转轴上测量和评价机械振动》，等同采用ISO7919系列；——GB/T23713（所有部分）《机器状态监测与诊断预测》，等同采用ISO13379系列。然而，GB/T19873.5《机器状态监测与诊断振动状态监测第5部分：风机和鼓风机的诊断技术》在我国尚未制定和发布，属于标准空白领域。目前国内风机振动诊断工作主要参照GB/T19873.3通用诊断技术标准开展。但与通用旋转机械标准相比，风机和鼓风机诊断的特殊性在于：叶片通过频率及其谐波特征突出、气动激励与机械振动耦合作用显著、变速运行工况复杂（如变频调节）、转子和叶轮的悬臂结构诱发的不稳定振动及旋转失速、喘振等气动失稳现象频发。因此，GB/T19873.3的通用内容无法充分覆盖上述专项需求，亟需建立专门的诊断技术标准。风机和鼓风机振动诊断标准的缺失，使得实际诊断工作面临以下难题：其一，缺乏针对性指导，诊断人员往往需要将通用旋转机械的诊断经验进行人工“转译”后方可应用于风机设备，难以保证诊断结果的准确性和可重复性；其二，各诊断机构和设备管理单位的诊断方法各异、报告格式不一，不利于行业经验交流和故障案例库的构建；其三，风机故障特征知识分散在各类技术论文和内部报告中，未能形成标准化知识体系，这不利于智能诊断算法训练和行业知识共享。因此，制定GB/T19873.5将有效解决上述问题，为风机和鼓风机振动诊断提供统一规范的技术框架。3.3与相关标准的关系分析GB/T19873.5作为GB/T19873系列的第5部分，定位于风机和鼓风机振动诊断的专项技术标准，应遵循GB/T19873.1所规定的总则要求，并充分采用GB/T19873.2规定的数据处理方法以及GB/T19873.3规定的通用诊断技术和流程。在测量与评价方面，GB/T19873.5应与GB/T6075和GB/T11348系列中的风机相关部分保持协调一致——前者用于评价轴承座等非旋转部件上的振动，后者用于评价轴上振动。此外，本标准涉及的气动性能测试和喘振判定等内容应参考相应气动相关标准。4标准主要技术内容GB/T19873.5-2026在技术内容上等同采用ISO13373-5:2021，并根据我国风机设备特点和应用需求进行了必要的编辑性调整和补充。标准正文主要包括以下核心技术章节：4.1范围与规范性引用文件标准规定了风机和鼓风机振动状态监测与诊断的技术要求，适用于各种类型风机和鼓风机，涵盖轴流式、离心式和混流式三种主要结构型式。标准同时适用于电机直联驱动、皮带驱动、联轴器驱动等不同传动方式的风机和鼓风机，对于与风机同轴安装的其他旋转设备（如齿轮箱、发电机等）的振动诊断，可根据实际情况参考使用。诊断范围涵盖转子不平衡、轴不对中、转子碰磨、机械松动、轴承（含滚动轴承和滑动轴承）故障、齿轮故障、叶片损伤与气动故障，以及旋转失速和喘振等流体诱发的失稳现象。规范性引用文件主要包括GB/T19873.1（总则）、GB/T19873.2（数据处理分析）、GB/T19873.3（振动诊断技术）、机械振动测量与评价标准（如GB/T6075系列）以及信号处理基础标准等。4.2诊断对象与测量方法的技术要求标准将风机与鼓风机依据结构型式和运行特点进行诊断分类，并分别提出了针对性的测量与诊断要求。离心式风机常见于中低压大流量场合，其叶轮悬臂安装于轴承外侧，悬臂结构固有频率较低、对不平衡较为敏感，振动测点应优先布置在叶轮侧轴承座的水平与垂直方向以便有效捕捉不平衡引起的工频振动；轴流式风机多用于矿井通风和冷却塔等大流量低压场合，动叶片与静叶片间隙变化引起的间隙激振和叶片通过频率振动特征突出，测点除轴承座外还应兼顾叶片附近机壳的轴向测点；混流式风机的气动性能和振动特性介于上述两者之间。针对不同传动方式，标准要求测量时应同步采集转频和叶片通过频率特征，以区分机械故障与气动激励。对于皮带驱动风机，标准特别强调了皮带张力变化引起的振动特征区别于轴承故障振动的方法要求，并要求测量时考虑皮带固有频率的干扰。对于联轴器驱动方式，标准建议对驱动端和非驱动端进行同步测量，以判别不对中类型及轴向振动特征。在测量系统要求方面，标准规定了振动传感器的类型选择（加速度传感器为主，特殊场合采用速度或位移传感器）、安装方式（螺纹连接优先，磁座和粘接为替代方案）及频率范围（应覆盖转子转频的低次谐波至叶片通过频率的高次谐波）。4.3典型故障类型与诊断特征标准针对风机和鼓风机典型故障给出了系统化的诊断特征描述，主要内容包括：-不平衡