GBT 41850.5-2026 机械振动 机器振动的测量和评价 第5部分：水力发电和抽水蓄能电站机组标准立项发展报告

机械振动机器振动的测量和评价第5部分：水力发电和抽水蓄能电站机组标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MechanicalVibration—MeasurementandEvaluationofMachineVibration—Part5:MachineSetsinHydraulicPowerPlantsandPump-StoragePowerPlants摘要水力发电和抽水蓄能电站作为清洁能源的重要组成部分，其机组的安全稳定运行直接关系到电力系统的可靠性和经济性。机组振动状态是反映其运行健康程度的核心指标，科学的振动测量与评价方法对于设备故障诊断、状态检修决策及延长机组使用寿命具有关键作用。随着我国抽水蓄能电站大规模建设和高水头、大容量机组投运，对振动测量与评价标准的适用性和精确性提出了更高要求。在此背景下，国家标准GB/T41850.5-2026《机械振动机器振动的测量和评价第5部分：水力发电和抽水蓄能电站机组》正式发布，将于2027年2月1日起实施。本标准等同采用国际标准ISO20816-5:2018，规定了水力发电和抽水蓄能电站机组振动的测量方法、测量位置、评价准则及运行限值等技术内容，填补了我国在该领域与国际标准接轨的空白。本报告系统介绍了标准的立项背景、编制原则、主要技术内容及其创新点，分析了其对行业技术进步的推动作用，并对标准实施后的应用前景进行了展望，旨在为相关单位和人员准确理解和有效实施本标准提供全面参考。关键词：机械振动；水力发电机组；抽水蓄能机组；振动测量；振动评价；国家标准；ISO20816-5AbstractHydropowerandpumped-storagepowerstationsconstituteavitalcomponentofcleanenergysystems,andthesafeandstableoperationoftheirmachinesetsdirectlydeterminesthereliabilityandeconomicefficiencyofthepowergrid.Machinevibrationstatusservesasacoreindicatorreflectingoperationalhealth.Scientificvibrationmeasurementandevaluationmethodologiesplayacriticalroleinfaultdiagnosis,condition-basedmaintenancedecision-making,andservicelifeextensionofequipment.Withthelarge-scaleconstructionofpumped-storagepowerstationsinChinaandthecommissioningofhigh-head,large-capacityunits,higherrequirementshavebeenimposedontheapplicabilityandaccuracyofvibrationmeasurementandevaluationstandards.Againstthisbackdrop,thenationalstandardGB/T41850.5-2026,*MechanicalVibration—MeasurementandEvaluationofMachineVibration—Part5:MachineSetsinHydraulicPowerPlantsandPump-StoragePowerPlants*,hasbeenofficiallyreleasedandwillcomeintoeffectonFebruary1,2027.ThisstandardidenticallyadoptstheinternationalstandardISO20816-5:2018,specifyingtechnicalrequirementsforvibrationmeasurementmethods,measurementpositions,evaluationcriteria,andoperationallimitsforhydropowerandpumped-storagemachinesets,fillingthegapinChina'salignmentwithinternationalstandardsinthisfield.Thisreportsystematicallypresentstheprojectbackground,compilationprinciples,maintechnicalcontents,andinnovationsofthestandard,analyzesitspromotingroleinindustrytechnologicaladvancement,andprovidesanoutlookonitsapplicationprospectsafterimplementation,aimingtooffercomprehensivereferenceforrelevantorganizationsandpersonneltoaccuratelyunderstandandeffectivelyimplementthisstandard.Keywords:mechanicalvibration;hydropowergeneratingunits;pumped-storageunits;vibrationmeasurement;vibrationevaluation;nationalstandard;ISO20816-51引言1.1立项背景水力发电作为技术最成熟、调度最灵活的可再生能源发电方式，在全球能源转型中扮演着不可替代的角色。我国水能资源丰富，技术可开发装机容量约6.87亿千瓦，截至2025年底，全国水电装机容量已突破4.3亿千瓦，稳居世界首位。与此同时，随着新能源发电占比的持续提升，抽水蓄能电站在电力系统调峰、填谷、储能、调频、调相及紧急事故备用等方面的作用日益凸显。根据国家能源局发布的《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035年）》，到2030年我国抽水蓄能投产总规模将达到1.2亿千瓦左右，到2035年形成满足新能源高比例大规模发展需求的现代化抽水蓄能产业体系。水轮发电机组和抽水蓄能机组在运行过程中承受着复杂的水力、机械和电磁激励载荷，其振动特性直接影响机组的安全稳定运行。国内外运行经验表明，机组振动超标轻则导致轴承磨损加剧、连接部件松动，重则引发转轮裂纹、主轴断裂等重大事故。因此，建立科学统一、与国际接轨的机组振动测量与评价标准，对于保障电站安全运行、指导设备状态检修、促进设备质量提升具有重要的现实意义。1.2标准体系沿革在国际标准层面，ISO10816（机械振动——在非旋转部件上测量和评价机器振动）系列标准长期作为各工业领域旋转机械振动评价的基础性文件。随着技术发展和应用需求的变化，ISO于2016年前后启动了ISO10816系列向ISO20816系列转换的工作，由ISO/TC108（机械振动、冲击和状态监测技术委员会）负责归口管理。2018年12月，ISO正式发布了ISO20816-5:2018《机械振动机器振动的测量和评价第5部分：水力发电和抽水蓄能电站机组》，该标准替代了原有的ISO10816-5:2000。与旧版标准相比，ISO20816-5:2018在术语定义、测点布置、评价区域划分、限值确定方法等方面均做出了系统性的修订和完善，使之更加适应现代大容量、高参数机组的发展需求。在我国标准层面，与ISO20816-5对应的前期标准为GB/T6075.5—2002《在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第5部分：水力发电厂和泵站机组》，该标准修改采用了ISO10816-5:2000。该标准自实施以来为国内水电机组振动测量与评价工作提供了重要的技术依据。然而，随着国内外水力发电和抽水蓄能技术的快速发展以及国际标准的全面更新，原标准在适用性、科学性和先进性方面已难以满足当前行业发展的需要。1.3修订目的与意义在此背景下，国家标准化管理委员会下达了国家标准修订计划，由中国机械工业联合会提出、全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会（SAC/TC53）归口，组织相关单位对GB/T6075.5—2002进行修订，等同采用ISO20816-5:2018，形成新的国家标准GB/T41850.5-2026。本标准的发布实施具有以下重要意义：第一，实现与国际标准接轨。等同采用ISO20816-5:2018，使我国水力发电和抽水蓄能电站机组的振动测量与评价方法与国际通行做法保持一致，有利于促进国际技术交流和设备进出口贸易。第二，适应行业发展需求。新版标准充分考虑了高水头、大容量、可变速等新型机组的技术特征，为抽水蓄能机组的振动评价提供了更为科学的技术依据。第三，提升机组运行安全水平。通过规范的振动测量和评价方法，有助于更准确地判断机组运行状态，及时发现潜在故障隐患，为状态检修提供可靠的数据支撑。2编制原则与工作过程2.1编制原则本标准的编制遵循以下基本原则：（1）等同采用原则：基于我国标准化工作改革方向，按照“与国际标准接轨、结合中国国情”的方针，等同采用ISO20816-5:2018国际标准，保持与国际标准的技术内容完全一致，仅作必要的编辑性修改和格式调整。（2）科学性原则：标准技术内容建立在大量理论分析、试验研究和工程实践的基础之上，确保各技术条款具有充分的科学依据。（3）适用性原则：充分考虑我国水力发电和抽水蓄能电站的设备特点、运行管理模式和工程实践经验，确保标准在我国具有良好的适用性和可操作性。（4）规范性原则：标准编写严格遵守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，确保标准的结构、编写方法和格式规范统一。2.2主要工作过程（1）立项阶段：2019年，全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会（SAC/TC53）根据国家标准化管理委员会下达的标准修订计划，组织成立标准起草工作组，由中国计量大学、郑州机械研究所有限公司、国网新源控股有限公司等单位的相关专家组成。（2）起草阶段：工作组对ISO20816-5:2018国际标准原文进行了逐条翻译和研究，结合我国水电行业振动测量的实践经验，于2020年完成标准草案和编制说明初稿。（3）征求意见阶段：工作组通过信函和会议等方式广泛征求了来自科研院所、高等院校、检测机构和电力生产企业的意见，共收到反馈意见80余条。工作组对反馈意见逐一进行了认真处理和分析，对标准草案进行了修改完善。（4）审查阶段：2021年底，SAC/TC53组织召开标准审查会，与会专家对标准送审稿进行了逐章逐条审查。审查专家一致认为该标准等同采用ISO20816-5:2018，技术内容达到国际先进水平。2022-2025年间，标准经过多轮技术讨论、修改完善和报批流程，最终于2026年7月30日由国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）正式发布。2.3标准的性质与定位本标准为推荐性国家标准（GB/T），标准编号为GB/T41850.5-2026。作为基础性的振动测量与评价方法标准，其定位在于为水力发电和抽水蓄能电站机组的振动状态评估提供统一的技术准则。该标准与GB/T41850系列的其他部分共同构成我国机械振动测量与评价的通用标准体系，为相关产品标准、检验标准和运行维护标准提供了基础性技术支撑。3标准主要内容3.1标准适用范围本标准规定了水力发电和抽水蓄能电站机组振动的测量方法和评价准则，适用于额定功率大于1MW的水力发电厂和抽水蓄能电厂机组，包括混流式、轴流式、冲击式（水斗式）等各类水轮发电机组及可逆式水泵水轮机组。标准涵盖机组在正常运行工况下的振动测量与评价，同时为瞬态工况（如启停机、甩负荷等）的振动评价提供了参考性指导意见。标准适用于在非旋转部件（轴承座、顶盖、机架等）上进行的振动测量，即采用绝对振动测量的方式，通过对固定部件在规定位置上的振动速度、振动位移等参数进行测量，间接反映机组的振动状态。3.2规范性引用文件本标准主要引用了以下标准文件，其技术内容构成本标准不可分割的组成部分：-ISO20816-1:2016机械振动机器振动的测量和评价第1部分：通用指南-ISO21940-14机械振动转子平衡第14部分：平衡误差评估规程-IEC60994水轮机、蓄能泵和水泵水轮机振动现场测量导则3.3术语和定义为统一起见，本标准对下列关键术语进行了定义：水力发电和抽水蓄能电站机组（machinesetsinhydraulicpowerplantsandpump-storagepowerplants）：由水轮机（或水泵水轮机）与发电机（或发电电动机）通过主轴连接而成的机组整体。轴承座振动（bearinghousingvibration）：在机组导轴承轴承座或附近固定结构上测得的振动。该振动通过在测量方向上具有足够刚度的接触式传感器进行测量获取。振动速度有效值（vibrationvelocityr.m.s.）：在规定频带内振动速度信号的均方根值，用于表征振动的能量水平。额定转速（ratedspeed）：机组设计规定的正常运行转速。需要注意的是，本标准中的振动评价包含两个维度：一是振动幅值评价，即在规定测量位置和方向上振动幅值与相应评价区域限值的比较；二是振动变化评价，即在稳态运行条件下，相同运行参数下振动幅值随时间的变化量。3.4测量方法与测量位置（1）测量参数与频带标准规定，机组振动的评价参数为振动速度有效值和振动位移峰峰值。振动速度有效值用于评价振动的能量水平和总体烈度，测量频带通常为1Hz至1000Hz（或根据机组转速适当调整）；振动位移峰峰值主要用于评价轴系振动的幅值大小，特别适用于评价与转频相关的振动分量。在测量通道设置上，标准要求每个测量位置应同时具备振动幅值监测和振动波形采集能力，以便进行频谱分析和故障诊断。（2）测量位置测量位置的选取是本标准的核心技术内容之一。机组结构复杂，不同的测量位置对振动评价结果有显著影响。本标准根据机组的典型结构形式，对测量位置作了如下规定：-对于立式机组：测量位置包括上导轴承、下导轴承、水导轴承的轴承座，以及发电机定子机架（上机架、下机架）等主要承载结构。-对于卧式机组：测量位置包括前后轴承座等关键部位。-对于灯泡贯流式机组：测量位置包括灯泡头、管型座等特征部位。每一测量位置应在径向（水平横向X和水平纵向Y两个正交方向）和轴向（Z方向）进行测量布置。具体测点位置应优先选择在轴承座刚性较好的承载路径上进行测量。（3）测量条件机组振动测量应在规定的运行条件下进行，包括：额定转速或规定转速下的稳态运行工况；规定的有功功率和无功功率输出范围；以及规定的上下游水位（水头）条件下进行。标准要求测量时记录的运行参数包括有功功率、无功功率、导叶开度、工作水头等。3.5评价区域划分本标准延续了ISO20816系列标准的评价区域划分理念，将机组振动状态分为四个评价区域，分别对应不同的运行状态等级：区域A（良好）：新投产机组或大修后机组的振动验收限值区域。在该区域内振动，机组可长期安全稳定运行，无需采取任何措施。区域B（合格）：振动处于该区域内的机组通常被认为可以长期连续运行，但应关注振动趋势变化。区域A/B边界通常作为新机组验收的判定依据。区域C（报警）：振动处于该区域内的机组一般不适宜长期连续运行。此时应安排计划停机进行检修或采取其他措施查明振动原因，通常区域B/C边界作为报警限值设定的参考依据。区域D（停机）：振动达到该区域的机组可能造成损坏，应立即停机处理。区域C/D边界作为停机限值设定的参考依据。需要说明的是，本标准中对于上述四个评价区域的边界数值不做硬性规定，而是根据不同机组类型、转速、支撑结构和测量位置的特点，在具体的产品标准或合同协议中加以规定。若没有具体规定时，可参考附录中给出的典型推荐值范围。3.6振动限值参考值标准附录中给出了不同类型和容量机组的振动速度有效值评价区域边界推荐值。这些推荐值综合考虑了国内外大量机组的振动实测数据统计结果、国际通行做法和各类型机组的运行经验反馈。推荐值按照机组类型（混流式、轴流式、冲击式、可逆式水泵水轮机等）、转速范围和测量位置分类给出，便于标准使用者在没有合同约定或厂家规定的情况下直接采用。与GB/T6075.5-2002相比，本标准的评价区域边界值进行了更新调整，更加符合当前大容量机组的实际振动水平和状态评价的需要。同时，标准新增了振动变化量评价的指南内容，当机组在相同运行工况下的振动值出现明显增大时（即使尚未达到报警区），也应对其给予充分关注，分析振动增大的原因。3.7测量系统要求为保证振动测量结果的准确性和可比性，本标准对测量系统提出了明确要求：（1）传感器：优先采用压电式加速度传感器或速度传感器，传感器的频率响应范围应覆盖机组的振动测量频带要求。传感器安装方式应考虑机组的振动频率范围、环境温度等因素，确保传感器与被测结构紧密接触、牢固连接。（2）信号调理与采集系统：应具备适当的积分电路将加速度信号转换为速度或位移信号，并具有足够的幅值精度和频率响应范围。模数转换的分辨率一般不低于16位，采样率应满足最高分析频率的要求。（3）校准要求：测量系统应定期进行校准，传感器的