【国家标准(GB)】 挠性转子平衡的评定准则

中华人民共和国国家标准
挠性转子平衡的评定准则
Criteria for evaluating flexible rotor balance本标准等效采用国际标准ISO5343-1983《挠性转子平衡的评定准则》。UDC 62-253: 62
GB6558-86
本标准规定广在指定测点上的振动允许值，或在规定的校正平面的剩余不平衡量来评定挠性转子最终不平衡状态的方法和数据，适用于一般工业机器。对转子的平衡品质作出评定，一般是机器组装前在制造」进行，因为在整机安装后，有时可能难以接近转。另外，用户验收转了通常也在制造厂‘。但是在某些条件下，例如转子联结条件、支承刚度以及工况、负载条件等对转了的平衡状态影响较大，或者机器在大修后，不宜送到制造广去重新半衡，也可以在现场做整机平衡并对转于的最终不平衡状态作出评定。评定转子不平衡状态的坏境条件及注意事项应符合GB6557一86《挠性转了的机械半衡》的规定，并出制造厂和用户有关方面商定。刚性转于平衡品质的评定准则一般不能直接用来评定挠性转于的不平衡状态。1在平衡装置上用振动允许值来评定挠性转子平衡品质的方法1.1概述
本方法是根据机器产品说明书规定的搬动允许值转换成在平衡装置上指定测点处的嵌动允许值。当转子在平衡装置上指定测点处检测出来的振动量不超出此充许值，则认为转子不平衡状态格。倘若机器说明书上对振动允许值未作规定，可根据附录A（补充件）选定振动允许值。1.2影响机械振动的因素
由转子不平衡引起的振动受很多因素的影响，例如机器的安装、转子的变形和系统的阻尼等。在产品说明书中所规定的振动允许值通常是指在现场条件下，由多种振源引起的具有不同频率的总振动值，而由转于不衡引起的动只是与转速对应的频率相同的振动分值。为了使总振动值保持在允许范围内，制造应规定仅由不平衡引起的振动允许值。一般可根据同类转子的经验来确定。1.3轴振动
对于有油、水、气体密封结构的转子，往往因静、动部件碰撞而造成损坏，因此直接测量轴振动有重要意义。轴摄动测量分为绝对测量和相对测量两种。一般采用相对测量。对于静、动部件间的间隙要求较严，或者支承，底座的质量、刚度很大，或者相邻两轴承在一个机箱内且相互影响较大等场合，在评定挠性转了的平衡品质时，可以轴振动，或者同时以轴搬动和轴承座振动作为评定的依据。
1.4危险位置和复杂的机械系统bZxz.net
对于在转子和圖定部件之间的间隙最小处（例如密封处）的振动值和静位移值应特别注意，因为这些部位比其它部位更容易损坏。在现场条件下，振型可能改变，因而在这些部位处测得的振动值也可能变化。应特别重视刚性联结的多转了系统，例如汽轮机组。1.5特殊情况
特殊设计的机器，例如航空喷气发动机和用于工业的这类发动机的变型产品，设计得重量较轻，其主结构和支承的柔性均比一般工业机器大得多，在设计和试制期间已进行了充分的研究、试验，可以保证这类发动机的振动在允许的安全范围内。在此情况下，允许不采用本章中规定的评定方法和数据。
对只在低速下评定挠性转子平衡品质的情况，：-般不用本章中规定的评定方法和数据，而采用国家标准局1986-07~02发布
1987~05-01实施
GB6558—86
在规定的校正平面内许用剩余不平衡量的评定方法（见第2章）。1.6在平衡装置上的振动极限
在·一般情况下，通常以轴承座的振动烈度作为评定挠性转了平衡品质的依据。搬动烈度用振动速度的有效值来表示。动速度有效值为：Vrms =
式中： Vrms-
V2(t)di
振动速度的有效值，mm/s，
一振动速度的瞬时值，mm/s，
一时间，s，
T周期，s。
在有些产品说明书中可能没有标明轴承座的动烈度，而是规定了允许的最大加速度，速度、位移。因此，需要换算。根据搬动随时间变化的曲线，进行频谱分析，若各个频率分量的加速度、速度或位移的幅值为，，S,，对应的角频率为のj，（i=1，2，。n）。振动速度有效值公式可写成：
?+$?0,+... +S.o)
在换算时，必须知道振动随时间变化的曲线，一一般在同类机器运行时测量求出，否则只能对预期的振动频谱作估计。
对于单一一频率的简谐振动，例如由转子不平衡引起的与转速对应频率相同的振动，换算关系如下：
Vrms = 0.707Sc= 0.707t = 0.707G
式中：3，，α—位移，速度，加速度的幅值（从0到峰值)；-对应的角频率。
（3）
在评定转子的振动时，应在和整机运行条件相仿的支承情况下进行测量。由于转了的支承和联结不同等原因，转子在平衡装置上作试验时和在现场运行时，其振动可能不相同。
1.7在半衡装置上的振动允许值
在平衡装置上的搬动允许值可以由机器在现场工作条件下的振动允许值乘以转换系数而得到：Y =C,-C,-C,-C3-X
式中：Y—-二作转速范围内，平衡装置上允许的同频振动速度分量有效值；C-一同频振动值不同于总振动值的转换系数。为现场轴承座冏频搬动分量的允许值与轴承率总振动允许值之比（C，1.0。如机器只产生冏频搬动，则C。=1.0）C,支承和转于连接条件不同现场的转换系数。为转了在平衡装置上的轴承宓振动同频分348
GB655886
量与转了在现场条件下的轴承振动同频分量之比（如在现场安装的整机上进行评定时，1 1.0):
C2--一在平衡装置上测轴振动时的转换系数。为在轴承内或临近轴承处的轴振动同频分鼠与轴承座振动同频分鞋之比如不以轴振动只以轴承座振动作为评定依据，则C，=1.0)；（3一一在平衡装置上，在轴的挠度最大处测量轴动时的转换系数。为轴的最大挑度与轴承附近的轴挠度之比（如不测量轴最人挠度，或只在轴承附近测量轴振动，（3=1.0）X一一工作转速范樹内，现场轴承座在垂直或水平方向上允许的振动速度有效值（根据产晶说明书，或从旋转机器振动标准，或从附求A的表中得到，此值即为第1.6条的rms值）。上述转换系数与安装情况、转速、支承结构的共频率、轴承油膜刚度、阳尼等内素有关。因此对于不间的机器或者机器类型相间，但转「的尺寸、容量不同，这些系数可能变化很人。在附录A中给出的这些转换系数是国际通用的建议值，但由于以上原因，它给出的是个数值范围。在附求D中，列举了选用这些系数的方法和参考资料。如果转了一平衡装置系统的临界转速和！作转速一致，则有关的转换系数应来卅较高的值。在临界转速时，振动将增大。因此，对转于平衡来说通常不仪是为广在1作转速范街使振动保持在允许的界限内，们要求能平稳地通过低于最大工作转速的一些临界转速。如果由于考患转了与定了间的间隙或应力而需要对升速中转于的弯曲变形了以关注，则转了的弯曲应以其在临界转速时（低于工作转速的临界转速）位移的峰一峰值来表征，测量位移的部位应是该转了对位移有严格要求的部位。1.8对振动测量的要求
1.8.1测量轴承座振动时，规定在轴承垂直中心线和水平中心线方问测振。测量垂真振动的传感器装在轴承盖顶部，测量水振动的传感器装在轴承水平中分面上。测量轴振动时，“般在两个相互垂直的方向测量。可以在垂直方向和水平方向，也可以在与水平和垂直中心线左、有各为45的两个相五垂直的方向测鼠。根据两个相互垂直方向所测得的振动位移合成后的运动轨迹来确定轴振动位移的峰-峰值Sp-pmax（如图）。
由运动轨迹确定Sp—Pmax
1.8.2测振仪器应能检测同频振动分量。在用振动充许值来评定转于平衡品质时，包括传感器和次仪表在内的整个测量系统的振动测量误差不大于测量读数的10%。1.8.3作轴拔动测量时，应考虑轴的机械误差，例如径向跳动、厕度、表面粗糙度及磁效应等因素的影响。另外，如要求更精确测量，可在转于低速旋转下（此时，由不平衡引起的轴动应可忽略），记求相对于轴上某个参考点的由机械误差等因素引起的周期干扰信号波形，然后用测得的混有十扰信号的轴振动波形以参考点为基准与它对应相减，消去周期1扰信号。1.8.4如有必要，可在评定前对测振的环境条件，例如转速、环境温度、负载及传感器周制的介质等予以规定。必须保证测掀系统在测试时的环境条件下能正常1作。在现场评定转了平衡品质时，应3-19
在转速及工况稳定启进行测量。GB6558—86
2在规定的校正平面内用许用剩余不平衡量来评定挠性转子平衡品质的方法2.1概述
本方法是把被评定的转子当作刚性转子，根据转了的种类、用途和最大工作转速，刚性转于十衡品质标准确定相应平衡品质等级的剩余不平衡量。按被评定的挠性转子的等效型不平衡量不超过相当的刚性转于的剩余不平衡量给定的百分数来进行评延。关于转了子的分类，见GB6557---86。2.22类转于的许用剩余不平衡量准则任何··个完全装配好的2类转子的剩余不平衡量不应超过刚性转子平衡品质标准中推荐用了相当的刚性转子的剩余不平衡量。
此外，对下2f、2g和2h类转-，整个组装件的初始不平衡量不应超过GB6557-86附录C和附录B所适用的计算值。同时，对于这些转子，每个零件的剩余不平衡量都不应超过下列两值中的较小者。
a部件的许用初始不平衡量除以三倍的零件数。b、部件的许用剩余不平衡量。
注：在附录C（参考件）给出应用此法的个例于。2.33类转了的许用剩余不平衡量准则2.3.13a类
对于明显地只受第阶搬型不平衡量影响的转子，其剩余不平衡量不应超过刚性转于平衡品质标准中相当的刚性转于在其最高工作转速下所推荐的总剩余不平衡量的下列百分比：a。等效第一阶振型不平衡量应不超过60%，b．若进行低速平衡，则作为一个刚性转了，其总剩余不平衡量不超过100%。2.3.23b类
对于明显地仅受第一阶和第阶振型不平衡量影响的转子，剩余不平衡量应不超过刚性转于平衡品质标准山相当的刚性转子在其最高工作转速下所推荐的总剩余不平衡量的下列印分比：a等效第一阶型不平衡量应不超过100%b．等效第二阶振型不半衡最应不超过60%3c．若进行低速平衡，作为个刚性转于，其总剩余不斗衡量应不超过100%。2.3.33c类
对于明显地受第一阶、第二阶以上的振型不平衡量影响的转了，不推荐采用本方法。注：使用3类转子许用剩余不平衡量准则的附加说明：l）在附录B（补充件）列出了实验确定等效振型不十衡最的种方法。②）者外伸部分质量的挠性相当大时，必须重新审查给出的分比。②荐工作转速或工作转速范科十分接近第或第阶临界转速，则这些分比数据可能器要修主。④）在平衡设备1当转速范围为任一临界转速的80%～120%时，叫能会出现超出正常振动烈度值极限的报动。但并不需更精细的平衡，因为，平衡设备上的尼常常远小于现场的阻尼。5）当在平衡设备上不能考患到所有有关搬型时，（例如出于校正平面的数最不够），则必须作出判断，在平衡时，哪些振型应予重点考虑。3评定方法的选择
3.1用动允许值方法还是用许用剩余不平衡量方法来评定挠性转于的最终平衡状态，出制造）行选择决延。
3.2对于2类转于，可在低速下进行评定，建议采用许用剩余不平衡量方法来评定。3.3对」3c类转子，建议采用披动允许值方法来评定。350
GB6558-86
3.4对于在现场条件下，评定多转子系（例如汽轮发电机组，透平压缩机组的多转子耦合系统）的不平衡状态，建议采用振动允许值方法。3.5在应用上述任何种评定方法时，允许在平衡装置上的安装、联结等条件和现场条件并不严格相仿的情况下来评定挠性转子的不平衡状态。一般应进行现场验证，如过去已经有现场验证数据，但经制造厂和用户有关方面协商，现场验证可以免做或只做抽样验证。351
A.1机械分类说明
GB 6558--86
附录A
在平衡装置上平衡时所用的转换系数及X值（补充件）
a--在正常运行条件下，整体地与整机相连接的发动机和机器的单独部分。h
一无专用基础的中型机器及在专用基础上刚性安装的发动机或机器（300kW及以下）。安装在刚性和重型基础上，带有多个旋转质量的大型原动机和其它大型机器，该基础在拔动测量方向上相对地是刚性的。
d—安装在柔性基础上，带有多个旋转质量的大型原动机和其他大型机器，该基础在振动测量方向上相对地是柔性的。
A.2在平衡装置上平衡时所用的转换系数及X值如下表所示。机械分类
增压器
15kW及以下的小型电动机
造纸机
15~75kW的tt型电动机和
发电机
在专用基础上的300kW
以下的电动机和发电机
压缩机
小型透平
大型电动机
两极发电机
透平及多极发电机
燃气透平
两极发电机
透平和多极发电机
0.7～1.0
0.7～1.0
0.6～1.6
若能应用
否则：
注：①当选用转换系数c，大于1.0时，在半衡装置上观测到的振幅要比在现场安装好的机器的搬幅大。因此，这一系数应作为转了验收条件之
②若在平衡装置上测最轴振动，转换系数c，和c：取决于轴振动测量的类型（绝对或相对值）。通常，轴振动的绝对值大于相对值。因而在轴绝对振动测盐时，比相对振动测量时，选用的转换系数要火一些。352
GB6558-86
附录B
确定等效振型不平衡量的实验方法（补充件）
B，！为判断残留在转于中的剩余等效振型不斗衡量，可采用下列方法来确定某特定振型的不于衡鼠的影响。
把要测量最不平衡量的转了安装在·个具有硬支承的平衡机或类似的高速装！。a.
b，将转了运转到接近第阶临界转速的某个安全转速，并记下轴承振动或力的读数。转了上加：一试再，其大小应以得到足够最著的响应为准，并应安放在对第阶振型心准最人c.
效应的轴向位置，一般为转部附近。在与b中间样的转速下记下轴承振动或力的读数。d。从b和c得到的读数，以矢鼠法计算湛等效第一阶振型不平衡鼠。e：取下试量。
f．将转了运转到接近第阶临界转速的某个安全转速，假定它仍低「最大安全运行转速，吧下轴承或力的读数。
g，在转子上加试重，其大小应以得到是够显著的响应为准，并应安放在对第阶振型产\最大效应的轴尚位置上。在与中的同样转速下记下轴承振动或力的读数。h，从「和所得结果，以欠基法计算出等效第“阶振型不中衡量。。对利继振型继续上述操作步骤，直到对所有主要的等效振型不平衡最均作判庭为止。注：，对于某些主要振型来说，也许不可能运转到接近它的临界转速求认其振动分量。在此情记下，必须采用适当的技术米分离各阶振型的效应。2当判定剩余振型不平衡时，为了安全地通过低阶临界转速，可能蒂要采用，组试重。用于征：一型的所有加重的效应都需按振型不平衡和等效搬型不平衡氧的定义，以确定在该振型中的近似的等效不衡鼠。
GB 6558—86
附录C
（参考件）
本附录举例说明挠性转子平衡的评定方法。转子500MW发电机转子，安装在刚性的重型基础上（机器分类c）I.作转速.3000r/min
现场允许的振动速度有效值X.2.5mm/s（从产品技术说明书得到的轴承外壳振动值*）进行平衡的场所·在平衡设备上，它的支承刚度比现场小。测量部位靠近轴承外壳处的轴。从列表得到的转换系数……
这些值取自附录A（补充件）的表，并征得制造厂和用户的同意。C2 = 2.0
由此，在衡设备上的判据应是：Y=0.9×1.3×2.0×1.0×2.5
=5.85mm/s
在1作转速下，此值等效于同频振动的位移峰一峰值为：22
× 103μm = 52.7μm
若在远离轴承外壳处进行测量（可能在跨度中部），C3将大于1.0，licz保持不变。例如，在跨度中部进行测量并要求距轴承外壳超过40%，则c3=1.4，而c2仍为2.0，因此：Y0.9×1.3×2.0×1.4×2.5
=8.19mm/s
转了·涡轮压缩机（G2.5）
转子分类…3B
.作转速...15000rmin
转质量··1000kg
假定在靠近轴承处的两个平面内作低速平衡。根据刚性转子平衡品质标准得到其相当的刚性转子的总剩余不平衡量：g'mm
× 1000kg = 1600g mm
允许的等效第-阶搬型不平衡量.·1600g·mm（100%）允许的等效第二阶振型不平衡量..·960gmm（60%）刚性转子平衡的总剩余不平衡量.*1600g·mm，每个平面800g·mm*如果没有品技术说明书可套，根据附录A（补充件），取X=2.8mm/s354
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转了由六个部件组装成的2类转子允许的纽件剩余不平衡量.60个不平衡量单位（作为例了而作的假定）邮GB 6557—86,，1
1-=15（近似地）
所以：允许的组件初始不平衡量·…900个不平衡量单位900
一的较小值，良们50个不乎衡量单位。所以：对每个部件的允许剩余不平衡量··60和—3×6
GB6558—86
附录D
选择转换系数的参考材料
（参考件）
D1当采用振动允许值的方法来评定挠性转子平衡品质时，正确选择各个转换系数是非常董要的。可以根据同类型、尺寸、容量、特性相近的转子平衡经验的统计数据，或者在产品试制阶段，对转了、轴承、支承基础的振动特性进行试验、计算来确定这些转换系数。D.2若用轴承附近，轴颈相对轴承座壳体的框对掀动值来评定挠性转子的平衡品质时，可参考下列数据（下列数据适用于稳态工作条件下，在通过临界转速或在临界转速附近测量轴振动时，允许超出这些数据的范[围】：
D.2.1根据ISO/TC108/SC2/WG1-N72文件、建议对于转速范围1000到3600r/min，最大输出功率大十12×101kW的大型汽轮发电机组，在轴承附近测量轴颈搬动时，规定：a新投产的机器，轴领相对振动的位移极限，峰一峰值：Sp-pmax =155VD/N μm
b对长期工作，轴颈相对振动位移的允许极限，峰一峰值：Sp- Pmax=280VD/Nμm
式中：D轴颈直径，mm；
N——最高T作转速，r/min。
轴颈的绝对振动值和相对振动值之比为1.4～3.0，一般取1.6。D.2.2根据1SO/TC108/SC2/WG1-N77文件，建议对于转速范围从3000到30000r/min，最大输出功率大十3000kW，采用油膜轴承的燃汽轮机组，在最高工作转速下，主承载轴承附近、测量轴颈的相对振动时，规定：
a新投产机器，轴颈相对振动的位移极限，峰一峰值：Sp_ Pmax =
b对于长期作，轴颈相对振动的位移极限，峰一峰值：Sp-Pmai
式中：N最高作转速，r/min。
D.2.3根据ISO/TC108/SC2/WG1-N60文件，建议对于转速范围在1000到30000r/min之间，最大输出功率小子12×104kW，采用油膜轴承的.T业透平机组，包括汽轮发电机、透平压缩机，蒸汽轮机、背压透平、电动机和附属的齿轮，在最高的连续工作的转速下，靠近轴承测量轴的相对振动时，规定：
a振动特性良好的极限，（轴相对振动的最大峰一峰值位移）：Sp- Pmax =-4200
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警告的极限，（轴相对振动的最大峰一一峰值位移）：Sp-Pmax
式中：N—最高作转速，r/min。7875
D.3为选择转换系数c2和c3，有时需作转子不平衡响应计算和轴承油膜刚度、阻尼系数计算或试验，以及对轴承座、基础进行动刚度实测。自前国内已有这方面的计算程序、实践纶验和稠应的实验装置及仪器可以利用。
附加说明：
本标准由中华人民共和国机械工业部提出，由机械工业部郑州机械研究所归I。本标准由机械工业部郑州机械研究所负责起草。本标准主要起草人傅汝杆。
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