【国家标准(GB)】 旋转机械转轴径向振动的测量和评定 第一部分:总则

中华人民共和国国家标准
旋转机械转轴径向振动的测量和评定第一部分　总则
Mcchanical vibration of non--reciprocatingMeasurements on rotating shafts andmachines
evaluationPart 1:General guidelinesUDC 621. 824
:534.1.08
GB11348.1-89
本标准等效采用国际标准ISO7919/1《非往复式机器的机械振动一转轴振动的测量和评定第…部分总则》。
注：本标准是转轴振动测量和评定的系列标准之。汽轮发电机组、工业汽轮机组和燃气轮机组等旋转机械的转轴振动测量和评定准则，将在本系列标准的其它部分中规定。1主题内容
本标准规定了旋转机械转轴径向振动测量方法、测量仪器及评定准则的总则。2 适用范围
本标准适用于确定陆地固定安装的汽轮发电机组、I.业汽轮机组和燃气轮机组等旋转机械如下-个方面的问题：
a。振动特性的变化；
b．过大的动载荷；
径向间隙监测。
本标准适用于测量转轴绝对和相对的径向振动，适用于机器的运行监测和在试验台上与安装后的验收试验。
本标准不适用于往复式机械和测量转轴的扭转振动及轴向振动。3测量
3.1测量参数
3.1.1位移
转轴振动测量参数是位移，测量单位用微米（1um一10-m），位移分为相对位移和绝对位移两种，它们定义如下：
相对位移，即转轴相对于机器的非转动部件（如轴承座、机壳及基础）的振动位移；a.
b．绝对位移，即以地面为静参考系统的转轴振动位移。相对位移和绝对位移可用不同的位移值进一步定义，它们是：Sp：测量方向上振动位移的峰峰值；Smax：测量平面内最大振动位移值；Sp-Pmx：测量平面内最大振动位移的峰峰值。这些位移值的任何·种都可以用于转轴振动测量，但必须清楚地指明所采用的测量参数以便根据第5章的准则对测量作出正确的评定。这些位移值之问的关系在附录A（参考件)中说明。国家技术监督局1989-05-08批准1990-01-01实施
3.1.2频率范围
GB 11348.1:89
转轴振动测量的频带应足够宽，以便能把机器的对测量分析有用的振动频谱充分包括进频带宽度的选择根据具体机器的类型、「作状况而定。3.1.3相位
振动位移是矢量。在某些情况下应同时进行相位测量。例如在评定机器振动状态的变化，平衡操作及故障诊断时，相位信息是很重要的。3.2测望类型
和对振动测量.即和对位移测量；a.
b.绝对振动测量，即绝对位移测基。3.3测量方法
3.3.1基本要求
传感器应放置在能对转轴的径向振动作出评定的重要测点上，推荐在机器的每个轴承处或范近轴承处安装两只传感器，在垂直于轴线的同一测量平面内沿径向安装，两只传感器的测放方尚应相瓶直·传感器的轴线和转轴径线的夹角应小于+5°。通常把两个传感器安装在轴承的同个轴瓦上·相成90°土5°。对所有轴承，传感器安装的方位要相同。在确保测可靠的条件下，也可使用单个传感器。必须做专门的测量以确定由于轴表面金相纠织的不均匀勾、局部剩磁及轴的机械偏差所引起的总的非振动性偏差。应当注意，对于径向刚度不对称的转轴，重力效应会引起虚假的偏差信。机器应按要求安装传感器或予留测量位，设置相位测量标志。推荐的转轴振动测量系统见附录B(参考件）。3.3.2相对振动测量方法
通常使用非接触式传感器进行转轴的相对振动测量。在轴承座内安装传感器时，应江意安装后不能影响润滑油膜压力区。在支架上安装传感器时，应使支架的固有频率高于机器最高转速的10倍以上。考虑到在所有热状态下轴的总轴向移动，轴的测振部位必须光滑，并且避免结构间断和材料异性，例如键槽，润滑通道、螺纹、表面金相组织的不均匀和局部剩磁等都能使测量产生假的振动信号。在些情况中允许使用电镀或喷镀的方法来处理轴的表面，但应注意到标定可能有所不司，般推荐，传感器测量时电和机械偏差的总和不超过相当于许用振动位移值的25%或6μm这两者中的较大值。对下原来没有作转轴振动测最但已经在运行的机器，可以采用其他的偏差评定准侧。3.3.3绝对振动测量方法之一
使用接触式转轴振动传感器。即在轴振触头尾部安装一个惯性传感器（速度计或加速度计），直接测转轴的绝对振动。这种结构的安装见第3.3.1条的说明。接触式转轴振动测量结构不应产生颤振或使转轴振动受到约束。考虑到在所有热状态下轴的总轴向移动，和轴振触头相接触的轴表面必须光滑，轴的径向偏差不能超过相当于许用振动位移的25%或6um这两者中的较大值。
使用接触式转轴振动测量方法会受到表面速度和其他方面的限制.因此应当考虑到使用时的工作条件或工作环境。
3.3.4绝对振动测量方法之二
把惯性传感器（速度计或加速度计让）和非接触式传感器结合起来使用，做两个传感器输出的矢量合成，可以测量转轴绝对振动。非接触式传感器的安装和其它要求见第3.3.2条的说明。此外·惯性传感器应当和非接触式传感器固接在·起，刚性安装在机器的结构（如轴承座）上，以保证两个传感器在测款方向上承受相同的支承结构的绝对振动。非接触式传感器的灵敏度轴线和惯性传感器的灵嫩度轴线应尽基重合，以保证它们输出信号的失量和能成为转轴绝对振动的精确测量值3.3.5相位测量方法
GB11348.189
在转轴上设参考相位测量标志，如键、槽或反光标记等，使用键相传感器或光电传感器等获得和位基准信号，然片测量和转速同频的振动信号分量与相位基准信号之间的相位差及各测点同频振动分量之间的相位差。
3.4机器运行状态
应当在机器整个运行范围内（如运行状态或热平衡状态）商定的状态下测量转轴的振动，并依照第5章进行评定。此外还可以在盘车转速、暖机转速或临界转速等状态下进行测量，但这种测的结果不适宜依照第5章进行评定。
3.5机器的基础和结构
机器的基础和结构形式对所要测量的转轴振动有重要的影响，一般来说.同类型机器的振动值只有基础和结构的动力学特性相似时才具有可比性。3.6环境振动和测量系统的评价
在正式测量之前，应当在机器不运行状态下检查环境振动对同-测量系统和测点的影响.若超过运行速度下所规定振动许用值的1/3时应采取措施消除环境振动的影响。4仪器
适川于本标准的仪器在设计时应考虑到被测机器的设计使用和环境要求等各方面的影响因素，如温度、湿度、腐蚀性气体、辐射、轴表面速度、轴材料、轴表面粗糙度、传感器所接触的.1.作介质（如水、油、空气或蒸汽），沿一个主轴方向的振动和冲击、环境噪声、磁场、电源电压波动及瞬变等。在各种环境条件下应用时，测量系统误差不应超过相当于所测值的10%或满刻度值的6%这两者中的较大值，
测试仪器应当有直读式仪器的在线校准功能，测试仪器应当有合适的独立输出。用来作进步分析，对于关系重大的旋转机械设备，测试仪器应能和计算机监测系统相连，计算机监测系统具有的功能应根据需要配备。
5评定准则
5.1评定转轴振动的两个主要参数是：a．转轴的绝对振动；
b．转轴的相对振动。
5.2如评楚指标庭转轴振动的变化：。当传感器的支承结构的绝对振动小于转轴相对振动的20%时，转轴和对振动或转轴绝对振动都可以作为转轴振动测量参数
b．当传感器的支承结构的绝对振动是转轴相对振动的20%或更多时，要进行转轴绝对振动测量若转轴绝对振动值大于转轴相对振动值，则把转轴绝对振动作为转轴振动测量参数。5.3如评定指标是轴承上的动载荷，则应将转轴相对振动作为转轴振动测量参数。5.4，如评定指标是转轴与非转动部件之间的间隙，则应将转轴相对振动作为动静间隙的测量参数5.5转轴振动的等级范围取决于转轴的尺寸和质量、安装系统的特性、机器的类型、功率、转速和用途等。因此，对·定级别的机器规定转轴振动范围时，应考虑转轴振动测量目的和测戴环境。447
A1转轴振动
GB11348.1--89
附录A
测量参数
（参考件）
轴心轨迹描述了转轴中心位置随时间变化的情况。图A1为·典型的轴心轨迹。轨迹的形状和转轴承-基础系统的动力学特性、转子的轴向位置及激励形式等有关。例如：单…·频率正弦激励时，轴心轨迹通带是…椭圆，在某些情况下，轴心轨迹可能是·个圆或．·条直线。轴中心宪成·个循环的时间等！激励周期。最常见的激励是转子不平衡产生的，这时激励频率等于转轴的旋转频率。男外还有许多其他形式的激励，例如当转子径向刚度不对称时，激励频率等于转轴旋转频率的倍数；而自激振动时轴心轨迹通常不是简单形状。一一般来说，轴的振动可能由许多不同的振源产生，因此将产生复杂的轨迹。A2转轴振动测量
在任何轴向位置，轴心轨迹由相隔90°径向安装的两个振动传感器测望值合成得到。假如两个传感器之间的角度与90°相差较大，则需要把矢量分解成正交方间。转轴绝对振动测量所狱得的轨迹是转轴的绝对振动轨迹，与非转动部件的振动无关；转轴相对振动测量所获得的轨迹是转轴相对丁安装传感器的非转动部件的振动轨迹
A3测量参数
A3.1轴位移的时间积分平均值
对任何两个相对于某给定参考系统的正交方向，如图A1所示轴位移的时问积分平均催（，3）由下式定义：
t2x(t)dt
g(t)dt
轴心医动轨迹
参考轴线
轨迹平均位置；
轴心瞬时位置；
GB 11348.3 --
图^轴心的运动轨迹
轴位移的时间积分平均值；
随时间变化的轴位移值。
(t)和\(t)是相对于参考系统随时间变化的瞬时值，（t2一t)大最低频率振动分量的周期.在转轴绝对振动测证的情况下，静参考系统在地面上固定。对于转轴相对振动测量，轴位移的时间积分平均值表示了转轴机对于机器的非转动部件的平均位留。轴承或基础运动、油膜特性变化等因素都可以引起轴平均位留的变化。
般情况下轴位移的时间积分平均值在任何方间上都不同于由最大位移值和鼓小位移值之租的半所确定的位泽（见图A2）。当转辅振动是单频率的止弦信号时，轴心轨迹是椭圆.在这种情况下轴位移的时间积分平均值在任何测量方向上都将相同于最大位移值和最小位移值之和的·半所确定的位A3.2转轴振动位移峰峰值
转轴振动测量的基本参数是描述轨迹形状的瞬时值，轨迹形状可由不同的测量参数来描述，假定轴的送动轨迹如图入2所示，测量转轴振动的传感器A和B和隔90°安装，在某个瞬问，轴中心与轨迹上的点天相重合，相应的离开轴平均位暨的轴位移的瞬时值是S；，在传感器A和B的测量方向上离开轴平均位翼的轴位移的瞬时值分别是S和S\。这里：-S, -+ S
当辅中心沿辅心轨迹运动时，值S，心、和随时闻瓶变化，出垂个传感器测出的相应的波形如图A2所示。
GB11348.1-—89
在传感器A测量方向上位移的峰峰值（SA）定义为传感器A测得的最大位移和最小位移之差，类似的可定义传感器B的SB。，一般地说，SA。和SB。将明显的不相等，并且在同·轴向位置的其它径向位置上进行类似测基得到的这些值也将是不相等的。因此，位移峰峰值和测量方向及测点有关。由于这些测量参数与轴平均位置的绝对值无关，因此不需要使用可同时测量平均值的测系统位移峰峰值已经成为最常用的监测旋转机械振动的测量参数。虽然在任何给定的两个正交方向上通过测量可以得到位移峰峰值，但最人位移峰峰值和角度位置却难以求出。实际上通常使用如下三种方法来近似得到最大位移峰峰值。A3.2.1方法A：取两个正交方向上所测量的位移峰峰值的合成值。Spcsy+ (se.)
（A4)式作为近似值使用，当向频振动占优势时，一般将过高估计SpPmx，最大误差约为10%。对于圆形轨迹误差最大，轨迹由圆形变扁平时误差逐渐减小，当轨迹是直线时误差为零。A3.2.2方法B：取在两个正交方向上所测量的位移峰峰值的较大值。Sp-P=SA或者SB,两值中较大值
(A5）
（A5)式作为近似值使用，当同频振动占优势时一般将低估Sp-pm，最大误差约为30%。对于扁平轨迹误差最大，轨迹向圆形变化时误差逐渐减小，当轨迹是圆形时误差为零。A3.2.3方法C：Smax的测量
轴位移的瞬时值S可利用式（A3)求得。在轨迹上有--如图^2所确定的点P，该点离开轴平均位置的位移为最大。对应于这个位置的 S值表示成Smar，定义为位移的最大值。Smax = [S,(t)]max = (s.(0) +[S,(0))max·（A6)
在轨迹上点Smx不一定与S和S在最大值的点相重合。显然，一个轨迹对应·个Smx值，而H与测量传感器的位置无关。
Sp-pm值由式（A7)近似得到：
Sp-Pmax = 2Smex
通过两个正交测量值求得Smax，当这两个测量值都是单一频率正弦形式时，式（入7)是精确的。在其他场合下，这个公式将过高估计SpPpm，误差和谐波振动分量的性质有关。应当注意，Smax定义中隐含的是要知道轴位移的时间积分平均值，因此Smx的测量要求测量系统既可测量平均值又可测量随时间变化的轴位移值。450
参考轴线，
传感器B
GB11348.189
由传感器A 测得的波形
由传感器B测得的波形
图A2轴的运动轨迹-位移的定义
0---轨迹时间积分平均位置；
、.…-轴位移时间积分平均值，轴中心瞬时位置；
SpPaua
Sap-p.Npt
离时间积分平均位置位移最大的轴的位置；轴位移瞬时值；
测量平面内轴位移的最大值；
在测量方向A和B上轴位移的瞬时值；测量平面内最大振动位移的峰峰值；-在测量方向A和B上轴位移的峰峰值。传感器A
GB 11348.189
附录B
转轴振动测量系统
（参考件）
通常有三种测量系统用转轴径向振动的测量。一种是使用非接触式传感器测最转轴和机器的非转动部件之间的相对振动，另一-种是使用接触式转轴振动传感器测量转轴的绝对振动，第-种是把非接触式传感器和惯性传感器固结在·起，用于测量转轴的绝对振动。B1转轴相对振动测量系统（非接触式传感器）图BI所示为转轴和机器的非转动部件（如轴承座，机壳及基础等）之问相对振动测建系统简图。这个系统是出非接触式传感器、前置放大器和指示仪表组成。安装传感器时要对传感器输出和间隙的关系进行现场校准。机器的运转条件可以改变平均间隙位置，因此必须保证传感器在其线性范围之内工作。必须保证传感器只感受转轴的振动，并保证传感器附近的任何导磁材料或磁场不影响传感器的灵敏度。测量系统应具有同时显示两种数值的功能，其一是所关心的频率范围内随时间而变化的轴位移值；其二是相对十非转动部件的轴位移的时间积分平均值，后者指示了传感器是否安装到正确的间隙位置1，同时也提供了在低转速下当稳定的轴承油膜建立时估价晃摆值的方法。（额定转速为3000r/min的机器，见摆值可以在转速人约为200t/min时评定。）注：准低转速测道见摆值时，应当注意到转轴的热弯曲，轴颈在轴承间隙的不稳定运动及轴向运动的影响。B2转轴绝对振动测量系统之-（接触式转轴振动传感器）图B2所示为转轴绝对振动测量系统简图。该系统是由轴振触头、安装在轴振触头尾部的惯性传感器（速度计或加速度计)及指示仪表组成。注：该系统不能测量机对了非转动部件的轴平均位置轴振触头应能跟随转轴的振动，并把转辅的振动精确地传送给惯性传感器，其各阶固有频率不应对转轴振动测量产生不利影响。
惯性传感器的输出应能适当调节以便给出一个随时间变化的精确测量信号。B3转轴绝对振动测量系统之二（非接触式传感器和惯性传感器的结合）图B3所示为转轴绝对振动的另一种测量系统的简图。该系统也可同时测量轴承座的绝对振动和转轴的相对振动，该系统包括非接触式传感器、惯性传感器（速度计或加速度计）、前置放大器和指示仪表。两个传感器应固接在一起，安装在刚性结构上，其灵敏度轴线应尽量重合，以保证承受和同的结构的绝对振动。
非接触式传感器部分同在31中描述相类似，并且能提供与转轴相对振动位移以及问隙距离成正比的输出，这个输出是转轴的振动和装有非接触式传感器结构的振动两者合成的相对振动，惯性传感器的输出，同安装有惯性传感器和非接触式传感器结构的运动成正比，进行处理后可提供位移信号·该信号的幅值和相位同非接触式传感器的输出都应能调整并进行矢量合成以提供转轴绝对振动的精确测量值。应当注意某些测基系统可能改变基本信号的幅值和和位，因此在失量相加以前应当对系统的固有特性进行修正。
测量系统应能指示出相对于非转动部件的轴平均位留和随时间变化的转轴绝对振动的位移值，该值是结构的绝对振动和转轴相对振动的失量和。注：车B1~133的例中.两个传感器应在垂直下输线的同横问平面内相隔90°安装。机器结构
非接触式传感器
前置放大器
GB 11348. 1
远距离指小仪表
们于报馨停机，
记录和分析仪
表的作选输出
使用非接触式传感器的轴相对振动测量系统简阁图B1
前置放大器
惯性传感器
轴振触头
机器结构
惯性传感器
远距离指示仪表
用报警、停机环
记录和分析仪表
的任选输出
使用接触式转轴振动传感器的转轴绝对振动测量系统简图前置放大器
前置放大器
机器结构
非接勉式传感器
远距离指示仪表
用于报整、停机：
记录和分析仪表
的作选输出
图B3使用非接触式和惯性传感器的转轴绝对、相对振动测量系统简图GB 11348.1--89
附录C
评定准则指南
（参考件）
转轴振动评定谁则和许多因素有关，对丁不固类型的机械和在某些情况下联结在周·条辑线上的不同转子所采用的评定准则差别很大。因此应保证正确的准则用于特定机械及避免某种类型机械的准则错误地用于其它类型机械。
此附录以位移峰峰值规定评定准则。当该准则用于不同类型的机械时，应有确定数值。影响评定准则的因素
当制定转轴振动测量评定准则时，有许多因素必须予以考虑，其中有：a.
测量目的例如维持一定旋转间隙或避免轴承承受过大的动载荷；测量类型
测量参数；
测点位置；
绝对或相对振动；
转轴的旋转频率；
轴承类型、间隙和直径；
机器的功能、容量和尺寸及作的董要程度；轴承、轴承座和基础的相对刚度：转子的质量和刚度。
C2评定准则
一般要求
当规定转轴振动的评定准则时，有两个因索必须予以考虑：a.
振动值（相对的或绝对的）；
b。振动值的任何显著变化。
当试运转一台新机器的时候，评定是根据预先确定或商定的振动许用值来进行，当机器交付使川眉应根据正常运转的振动许用值和在运转中振动值的任何显著变化进行评定，必要时应进行相位测量。C2.2振动值的评定准则
对于具体的机器，评定准则可以依据如图C1以及在C2.2.1到C2.2.1中所解释的定性区域来确定。图C1是以位移峰峰值为测量参数按转速划分范围的图表。通常认为：当机器的工作转速增加时振动许用值将减小，对于不同类型的机器，实际振动许用值和它们随转速的变化率也将有所改变C2.2.1区域 A
新交付使用的机器。
C2.2.2区域B下载标准就来标准下载网
在该区域内，机器可以长期运行。C2.2.3区域c
在该区域内，机器尚可短期运行，但必须采取补救措施。C2.2.4区域D
停机，不允许运行。
C2.3振动值的变化
若机器在稳定运转时振动值发生显著变化，可能是机器部件的移位或严重损坏。应子检查和修复。454
GB 11348.1-89
本条所确定的准则仅仅适用于在稳定运转状态下振动值的变化，不适用十出于操作条件改变而发生的变化。
假如振动值变化显著，无论是增大还是减小，一定要采取措施查明变化的原因，必要时根据最大振动值作出停机决定，而不管在新的状态下机器是否已经稳定。相关的转速范圜
转轴的凝转频率
评定准则的一般例子
范：对卡不同类型的机器，各区域界限上的实际振动许用值利相关的转速范围将有所不同。重婴的是根据机器炎型选择有关的准则,固时应避免不正确的外推。附加说明：
本标准由机械电了工业部提出。本标准由全国机械振动与冲击标准化技术委员会归口。本标准由郑州机械研究所负责起草。本标准主要起草人潘文峰、傅汝、姜元锋。165
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。