【国家标准(GB)】 水力机械(水轮机、蓄能泵和水泵水轮机)振动和脉动现场测试规程

ICS 27.140
中华人民共和国国家标准　
GB/T17189—2007
代替GB/T17189—1997
水力机械（水轮机、蓄能泵和水泵水轮机）振动和脉动现场测试规程
Code for field measurement of vibrations and pulsation in hydraulicmachines(turbines,storage pumps and pump-turbines)（IEC60994:1991,MOD）
2007-12-03 发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局数码防伪
中国国家标准化管理委员会
2008-05-01实施
1范围
1.1应用范围
1.2目的．…．
1.3不包括的内容
2规范性引用文件
3术语、定义、符号和单位
3.1术语
专用术语一览表
3.3水力机械的主要结构类型
4关于保证值…
试验条件·
5.1试验工况
试验前的检查
试验程序
确定工况点的参数
测量的振动量和脉动量及测点位置·人员组织·
试验程序，
试验大纲
试验准备·
预备试验
正式试验及观察
重复试验·
测量方法
振动·
主轴径向振动测量
压力脉动测量
应力测量
主轴扭矩脉动测量·
转速脉动测量
功率脉动测量·
导叶扭矩脉动测量
导轴承径向载荷脉动测量
推力轴承轴向载荷脉动测量
机组工况参数的测量
GB/T17189—2007
GB/T17189—2007
直接标定
标准电信号标定·
9信号记录
图形记录器·
磁带记录器
数字记录仪·
数据处理与分析
数据处理方法
测量不确定度
12最终报告
附录A（规范性附录）用应变片/花进行动应力测量时的主应力计算公式及信号处理A.1计算主应力的公式
A.2用应变花作动应力测量时的信号处理附录B（规范性附录）用应变片技术测量轴扭矩和连杆的轴向载荷时的计算公式B.1概述
B.2实心圆轴的扭矩
B.3矩形或圆形断面杆上的轴向载荷附录C（资料性附录）最终试验报告示例附录D（资料性附录）传感器装在长连接管上时压力脉动测量结果的偏差本标准与IEC60994：1991技术性差异及其原因附录E（资料性附录）
GB/T17189—2007
本标准修改采用IEC60994：1991《水力机械（水轮机、蓄能泵和水泵水轮机）振动和脉动现场测量导则》（英文版）。
为适应我国的情况以及现代测试技术的发展，本标准对IEC60994：1991的部分内容和条款作了改动，有关技术差异在它们所涉及的条款的页边空白处用垂直单线标识。在附录E中给出了这些技术性差异及其原因的一览表以供参考。为了便于使用，本标准对IEC60994：1991还作了下列编辑性修改：1）按GB/T1.1一2000的要求，对书写格式进行了修改；用小数点“。”代替作为小数点的逗号；2）月
删除了IEC前言；
将规范性引用文件的内容进行了调整，且将原IEC标准中有对应的国家标准或行业标准的均4）
予更换；
第3章的引导语按GB/T1.1一2000的要求作了修改。5）
本标准代替GB/T17189-—1997《水力机械振动和脉动现场测试规程》。本标准与GB/T17189—1997相比主要变化如下：根据近几年测试技术的发展，对原标准在试验工况、压力脉动测点位置、压力传感器和测量管1）
路安装要求、主轴扭矩脉动测量、功率脉动测量、推力轴承轴向载荷脉动测量、数据处理方法等内容进行了部分修改，增减了部分内容，并对规程名称、章条结构和顺序进行了调整，使之尽可能与IEC60994保持一致；
2）对文字、单位和图表进行了规范化处理；3）根据GB/T1.1一2000的编写规定，在编制格式上进行了规范化处理。如取消“篇”层次（不影响章条顺序）；图的格式、公式的格式、附录的格式；第1章名称规范为“范围”；第2章增加了文中引用的标准文件名；第3章增加了引导语等。本标准的附录A和附录B为规范性附录，附录C、附录D和附录E为资料性附录。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国水轮机标准化技术委员会（SAC/TC175)归口。本标准起草单位：中国水利水电科学研究院、哈尔滨大电机研究所、东方电机股份有限公司、长江水利委员会长江勘测规划设计研究院、三峡水力发电厂。本标准主要起草人：潘罗平、刘光宁、符建平、熊浩、陈冬波、胡江艺、孟晓超、姚大坤、赵越、杨家胜、李志民、桂中华。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GB/T17189--1997。m
1范围
水力机械（水轮机、蓄能泵和水泵水轮机）振动和脉动现场测试规程
GB/T17189—2007
1.1应用范围
1.1.1本标准适用于反击式水轮机、冲击式水轮机、可逆式水泵水轮机、蓄能泵，也适用于与之连接的发电机或电动机的机械部分。
1.1.2本标准适用于水力机械的振动和脉动试验，其测量结果能充分反映机组的一般振动情况。可用于评价机组的振动状况和在使用寿命期限内振动特性的变化及正常运行工况下的振动水平，为水力机械的设计、制造和安装质量提供技术依据，提出有利于机组运行的建议，为故障诊断和事故分析及改善机组振动、脉动水平提供依据。如果在试验中发现某些重要部件上有较强的局部振动（共振），则应另外采用具有针对性的试验方法对有关部件作更深入的试验研究，试验也应参照本标准提出的原则进行。1.1.3具体试验的内容和测量项目应参照本标准由有关方面协商确定。在具体机组上，试验内容、测量项目、测点位置和数量等取决于机组的结构型式、设备的具体条件以及重要性，不要求每种情况下都进行本标准所列全部项目的测量。1.2目的
确定统一的振动、脉动试验方法、测量方法及试验数据处理的方法，使测量结果在同类的不同型号水力机械上具有一致性和可比性。1.3不包括的内容
1.3.1本标准不包括各种纯属商业性的问题。1.3.2本标准不包括为研究目的所作的专门振动和脉动试验。1.3.3本标准一般不包括实验室模型和制造厂未组装的真机零部件的振动和脉动试验。但当检验原型和模型机组的某些相似特性参数时，则原型和模型的测试相对部位应尽量一致，并符合本标准。1.3.4本标准不包括土木结构的振动测量，也不包括电机（轴、轴承等机械部分除外）的电气参数的脉动测量。
1.3.5本标准不包括确定振动原因及解决振动的建议。1.3.6本标准不包括水力机械声学效应（噪声)的测量和分析。1.3.7在水电站中，水轮机调速系统可能引起水力、机械或电气参数的脉动。但本标准不包括对调速器系统进行人为扰动试验的有关规定。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究凡最否法是期的引思文件，其最新版本适用于本标准，且不可估田这此文件的最新版本，GB/T6075.5*在罪旋转部件上藏量粘录欲机器的械振动第5部分：永方发电。和录站机组GB/T8564水轮发电机组安装技术规范GB/T11348.5旋转机械转轴径向振动的测量和评定第5部分：水力发电厂和泵站机组GB/T13866振动与冲击测量描述惯性式传感器特性的规定1
GB/T17189—2007
GB/T15468
3水轮机基本技术条件
水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验规程（GB/T20043一2005，GB/T20043
IEC 60041:1991,MOD)
IEC60184确定冲击与振动测量用的机电换能器特性的方法IEC60222冲击及振动辅助测量设备的性能的确定法ISO2041振动与冲击词汇
ISO16063振动和冲击传感器的校正方法3术语、定义、符号和单位
GB/T2900.45中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1术语
本标准所用水轮机、水泵水轮机和蓄能泵术语、定义和符号与GB/T20043、IEC60041有关规定相一致；有关振动和脉动的术语、定义、符号以及数学术语与ISO2041和IEC60184、IEC60222相一致。3.2专用术语一览表
本标准使用的术语、定义、符号和单位如下：（本节中没有定义的术语在规程中另行说明）条
有关振动和脉动参数的一般
振动yibration
脉动pulsation
周期性振动和脉动peri-
odic vibration and pulsation周期period
frequency
basic frequency
转频rotational frequency
角频率angularfrequency
简谐振动或脉动simple
harmonic vibration or pul-
sation
相位角（相位）phaseangle
(phase)
振幅amplitude
峰峰值peaktopeak
机械系统的位置相对于平衡位置随时间的往复变化
压力、应力、应变、转速等物理量相对于平均值随时间的往复变化
经相等的时间间隔后，能够重复出现的量注：时间t函数的周期性量值X（t)可以用X=f(t)=f(t+nT)表示，式中n为整数，T为时间间隔常数，为运行时间
周期量的一个循环的时间
单位时间内周期量的循环次数，等于周期的倒数
振幅最大的振动/脉动频率，也称基频旋转机械的转动频率
正弦波频率与2元的乘积
可用一项正弦函数表示的周期振动或脉动表示正弦量相对于某基准信号位置的偏移值
正弦量的最大值
一个量的最大值和最小值的代数差，正弦量的峰一峰值为振幅的两倍，即2A符号
复合振动或脉动
pound vibration or pulsa-
共振resonance
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符号单位
由几个简谐振动或脉动叠加组成的振动或脉动。
注：当简谐振动的每个频率与基频之比为整数时，复合振动被称为多谐振动
在强迫振动中，激励频率的任何微小的变化都会使系统响应明显降低的这种状态在任一给定瞬间时，其大小不可能预先准随机振动或脉动random
vibration or pulsation
说明振动和脉动时域函数的
振动位移
vibration dis-
placement
振动速度vibrationveloci-
振动加速度
vibration ac
celeration
绝对振动量（位移、速度、加
速度）absoluteparameter
(displacement,velocity,ac-
celeration)
相对振动量（位移、速度、加
速度）reletive parameter
( displacement, velocity, ac-celeration
压力脉动 pressure pulsa-
应变脉动strainpulsation
stress pulsation
应力脉动
确确定的振动或脉动
振动质点偏离参考平均位置的距离振动质点运动的速度，等于位移对时间的一阶导数
振动质点运动的加速度，等于速度对时间W,a|m/s?
的一阶导数或位移对时间的二阶导数振动的参考坐标为贯性坐标或大地的振动值（基础）
振动的参考坐标为非贯性坐标或另一振动体的振动值
在选定的时间间隔△t内液体压力相对于平均值的往复变化
在选定的时间间隔△t内应变相对于平均值的往复变化
在选定的时间间隔△t内应力相对于平均值的往复变化
在选定的时间间隔△t内主轴转矩相对于主轴转矩脉动
torque pulsation
转速脉动
speed pulsation
平均值的往复变化
在选定的时间间隔△t内转速相对于平均rotational
值的往复变化
在选定的时间间隔△t内功率相对于平均功率脉动powerpulsation
值的往复变化
导叶扭矩脉动
vane pulsation
在选定的时间间隔△t内导叶扭矩相对于guide
平均值的往复变化
AH、P
GB/T17189—2007
径向载荷脉动
loadpulsation
轴向载荷脉动
load pulsation
数学术语
radial
在选定的时间间隔△t内径向载荷相对于平均值的往复变化
在选定的时间间隔△t内轴向载荷相对于平均值的往复变化
平均值或算术平均值av-
erage value; mean value; a-
rithmetic mean value
标准偏差（相对于平均值有
效偏差值）standard devi-
ation or effective value re-ferred to the mean
a）一组同一变量离散值的平均值，等于这些值的代数和除以它们的总个数：x-2x.
式中：X：为第i个值，n为离散值的总个数。
b）在ti～t2时间间隔内连续函数X(t)的平均值为：
tzta J
K(t)dt
一组数(或一个函数)与平均值偏差的均方根(r.m.s)值
a）-组数X，，X2，，X，的标准偏差值：Xeff
C(X;-x)2
式中下标讠表示第i个值，n为离散值的总个数，X为平均值。
b）X(t)为t的连续函数，则t～t时间间隔内该函数的标准偏差为：
f[x(t)-x' d
Nt-ti*
均方根值（有效值）root-
a）一组数的均方根值(r.m。s)等于这些数mean-square value;
r. m. s value(effective val-ue)
的平方的平均值的平方根：
式中下标i表示第i个值，n为离散值的总个数。
b）在ti～t2时间间隔内，连续函数X(t)的均方根值等于该时间间隔内函数平方的平均值的平方根：
方差variance
均方值
mean square value
其他专门术语
导叶数(反击式水轮机)或水
斗式水轮机的喷咀数
number of guide vanes or
diffuser vanes
转轮叶片数（反击式水轮机）
或水斗式水轮机的水斗数
number of runner blades
(reaction machines）， or
number of pelton buckets
流速flowvelocity
\[x(t)\dt
GB/T17189-—2007
注：根据振动理论，振动的平均值等于零。此时均方根值Xm等于标准偏差Xl；均方值X等于平方差Xa；当简谐振动的振幅为A时，其有效值为A//2
标准偏差的平方
注：当变量的平均值为零时，方差等于该量的有效值的平方
在给定区间内，函数（或一组数）的均方值等于该区间内这个函数（或一组数）的平方的平均值。
注1.均方值为均方根值的平方；注2.当平均值为零时，均方值等于方差；注3.如果平均值X不等于零，则X=x+2
在边界层厚度以外（如P点）水流流过所研究的部件的相对流速（见图1)图1流速的定义
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水力翼型（导叶、转轮叶片
等）出水边厚度thickness
of outlet edge of a hydraulicprofile (guide vane, runner
blade,etc.)
极限频率（上限/下限）
limit frequency(lower, up-
测量通道频率下限/上限
lower/upper limit frequen-
cy of measuring channel
功率谱密度
tral density
power spec-
分析仪的恒等百分比带宽
constant relative (percent-
age) bandwidth of an analy-
压力传感器装置的最大截止
频率maxcutofffrequency
of pressuresensor
压力传感器箱的体积（见图
D. 1)cabinet volume of
pressure sensor
相切于叶型出水边正背面圆形的最大直径（见图2）
图2出水边厚度的定义
注：该定义仅用于利用斯特罗哈数粗略估算频率的数量级
待研究过程的频率范围的上限/下限。符号
测量系统实际频率下限/上限，它们对应频|fL./furHz
率响应曲线上与平坦部分偏离3dB的频率范围
某量单位频率带宽内的均方值。在极限情况下，带宽趋近于零，平均时间趋于无穷大比值 -×100
Vfi·f
式中fi，2=分析仪响应曲线下降3dB点处的频率值
由传感器装置引起的压力传感器振幅失真不超过3dB时的最大频率
装有压力传感器箱的体积
压力传感器连接管的断面面
积和长度（见图D.1）
tion area'and length of con-necting pipe of pressuresensor压力波的传播速度
propa-
gation velocity of wave in
the pressure pipe
A/D转换器A/Dconverter
采样速率samplingrate
采样时间samplingtime
置信概率confidencelevel
信号记录时间signalre-
cording timewwW.bzxz.Net
磁带或记录纸的速度
or paper speed
GB/T17189—2007
连接压力传感器与水力机械过流通道的连接管的断面面积和长度
压力管道中压力波的传播速度
将模拟信号转换为数字信号的设备每秒钟信号采样的次数
信号采样的累计时间
与置信区间或统计包含区间有关的概率值传感器信号记录时间
磁带或记录纸记录速度
3.3水力机械的主要结构类型
不同参数水力机械的结构和尺寸差别很大，按照轴和轴承的数量和位置并从振动试验角度将水力机械主要结构类型分成以下几种\)（见图3）：立式机组：
1）悬式机组（图3a)：混流式；图3b）：轴流式）2）伞式机组（图3c）、3d)）
3）半伞式机组（图3e）、3f)）4）推力轴承布置在主轴下端的蓄能泵组（图3g)）卧式机组：
两轴承机组（图3h）、3i)）
三轴承机组
四轴承机组（图3j)）
贯流式机组：
转轮和转子为悬臂式的机组(图3k)）1）
2）在尾水管进口有附加径向支撑的机组（图31)）3）轴伸贯流式（S型）机组（图3m)）图例中各主要部件及其代号：
转轮/叶轮
2主轴
3发电机/电动机
4顶盖
5下导轴承支架
1）本标准仅给出部分例子。