1  范圍

本部分描述了在規定測量點對發電機組的外部機械振動特性進行測量和評價的程序。

本部分適用于由往復式內燃機驅動的、固定式和移動式、剛性和（或）彈性安裝的交流發電機組。本部分適用于陸用和船用發電機組，不適用于航空或驅動陸用車輛和機車的發電機組。

對于某些特殊用途的發電機組（如醫院、高層建筑的供電等），有必要提出一些補充要求，本部分的有關規定可作為基礎。

對于由其他往復式發動機（如沼氣發動機、蒸汽機等）驅動的發電機組，本部分的規定也可作為基礎。

 

2  規范性引用文件

 

下列文件中的條款通過GB/T 2820的本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵根據本部分達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本部分。

GB/T 2820.5一1997往復式內燃機驅動的交流發電機組 第5部分：發電機組（eqv ISO 8528-5：1993）

TEC 60034-7：1992旋轉電機  第7部分：結構和安裝型式分類(IM碼）

ISO 2041：1990振動和沖擊  術語

TSO 5348：1987機械振動和沖擊  加速度計的機械安裝

 

3  定義

 

本部分使用了ISO2041中的有關定義和下列定義。

振動嚴重程度：這個一般性的術語指的是對振動進行描述的一個或一組數值，如最大值、平均值或有效值或其他參數。

注1：它也可是中間值或均方根值。

注2：ISO 2041在定義中有兩個注釋，這兩個注釋不適用于本部分。

 

4  符號和縮略語

 

本部分使用了下列符號：

a一加速度

â一加速度峰值

f一頻率

s一位移

š一位移峰值

t一時間

u一速度

Û一速度峰值

x一軸向坐標

y一橫向坐標

z一縱向（垂直）坐標

ω一角速度

下列這些下標連同振動參數u、s和a一起使用。

rms一振動參量數值（有效值）

x一x軸方向振動參量測量值

y一y軸方向振動參量測量值

z一z軸方向振動參量測量值

1，2，…，n一級數值

本部分使用了下列縮略語：

IMB一按IEC 60034-7規定的發電機結構和安裝型式。

 

5  其他規定和附加要求

5.1  對于必須遵守某一社會團體規定的船用和近海使用的發電機組，還應滿足該社會團體的附加要求。該社會團體應在用戶訂貨前予以聲明。

    對于在未分級設備中運行的交流發電機組，類似附加要求在不同情況下都應經過用戶和制造商的協商認可。

5.2  如果必須滿足任何其他官方機構（如檢查和/或立法機構）的特殊要求，該官方機構在用戶訂貨前應予以聲明。

任何進一步的附加要求都應得到用戶和制造商的協商認可。

6  測量值

加速度、速度和位移是測量振動的幾個變量（見第10章）。一般情況下，從時刻t1到t2時間間隔，振動速度的有效值為：

 

 

在滿足正弦振動的特殊情況下，振動速度的有效值為：

 

 

如果已對振動特殊性進行了分析，且在已知角速度ω₁、ω₂、…ω_n及振動速度Û₁、Û₂、…Û_n的情況下，振動速度的有效值可由下式求出：

注：加速度和位移的有效值也可用同樣的方法求出。

7  測量裝置

測量系統在給出振動加速度、速度、位移這三個參量有效值時的精確度應滿足下列要求：在10Hz～1000Hz范圍內誤差不超過±10%；在2Hz～10Hz范圍內誤差不超過﹣20%～10%。

只要對測量系統的精確度沒有不利影響，為導出非直接測量參量，根據測量裝置的輸出方式．上述有效值可以從微分型或積分型傳感器上獲得。

注1：傳感器和被測物體的連接方法對測量的精確度有影響·頻率響應及振動的測量值也受傳感器連接方式的影響。當振動劇烈時，保持傳感器在機組上被測點的良好安裝尤為重要。

注2：加速度計的安裝參見ISO 5348。

 

8  測量方向和測量點的布置

圖1所示為推薦的發電機組振動測量點。當本部分適合被指明的其他機型時，在可能的情況下，應在所示測點的x、y、z三個方向實施測量。

圖1所示的各測點必須位于堅固的發動機機體和發電機骨架上，以避免測點處發生變形。

 

可根據經驗，在類似的發電機組振動劇烈的點實施測量而不必對圖1所有的點進行測量。

 

主要測點說明；

1，2一上前端和上后端      3，4一發動機底座的前后端

5，6一發電機主軸承外殼    7，8一發電機底座

注：測點1～4也適合于其他類型的發動機，如V型、臥式發動機。

圖1  測量點的布置

 

9  測量時發電機組的工作狀態

測量振動時發電機組的工作狀態包括：正常工作溫度，額定頻率，空載到滿載。如果發電機組不能輸出額定功率，則可在其能輸出的最大功率狀態下進行測量。

10  測量結果的評估

往復式內燃機的主激勵頻率范圍約為2Hz～300Hz。但當與發電機等其他部件組成發電機組后，則評估的頻率范圍要擴展到2Hz～1000Hz。

為確保沒有結構方面的原因影響測量結果，有必要進行附加試驗，常用發電機組振動加速度、速度、位移有效值范圍見表C.1。這些數值可用來評估發電機組的振動級別和潛在效應。

經驗證明，對按標準結構和零部件設計的發電機組，當振動級別小于數值1時，將不會發生損壞。

當振動級別在數值1和數值2之間時，則應按發電機組制造商和零部件供貨商之間的協議對發電機組的結構和零部件的強度進行評估，以確保發電機組可靠運行。

在某種情況下，振動級別可能會高于數值2，但這僅限于個別特殊結構的發電機組。

在任何情況下，發電機組制造商應對發電機組零部件的互換性負責（見GB/T 2820.5一1997中15.10）。

 

11試驗報告

 

 

要表明的測量結果應包括發電機組和使用量設備的主要數據。這些數據應用附錄D記錄。

附  錄  A

(資料性附錄）

發電機組的典型結構

 

 

   往復式內燃機與發電機的裝配有多種方式。圖A.1～A.6為發電機組典型結構示例：

 

   圖A.4 發動機彈性、發電機剛性安裝在底架上，而底架為彈性安裝，采用彈性聯軸器聯接

 

附  錄  B

(資料性附錄）

發電機組振動評價概論

 

眾所周知，發電機在發電機組中運行時所承受的振動值較之單獨運行時的值高得多。

往復式內燃機的典型特點是：有往復運動和擺動的質量、脈動的扭矩、與作功行程有關的波動壓力等。所有這些因素在發電機組的主要支承上產生了相當大的交變作用力，在主要骨架上產生很高的振幅。這些振幅值一般要比旋轉式機器的值高得多。但是，由于受發電機組結構的影響，在往復式發動機的壽命期，這些振動值較旋轉式機器更加趨于保持恒定。

通過本部分對振動變量的定義，允許我們對發電機組的振動特性進行一般性說明，對機組整體的運行特性和振動的相互作用進行一般性評論。然而，不能用確定的振動數值對發電機組中的固定件和運動件的機械應力進行說明。

也不能用振動嚴重程度的確定值對軸系（統）的扭轉和線性振動特性進行說明。

在發電機組中，甚至連利用振動來精確評價機械應力也是不可能的事。經驗表明，如果振動級別超過類似發電機組可接受的某一“通常值”后，發電機組中的重要零部件將會因承受過高的振動應力而發生機械損壞。

然而，如果超出上述的“通常值”后，發電機組的其他附件和連接件、控制和監視裝置等的損壞也會發生。

 

這些零件的敏感性取決于它們的結構和安裝方式，也就是說，在某些個別情況下，即使評價值位于“通常值”范圍內時，要避免上述問題也是很困難的。這時應通過發電機組上專門的“局部測量”（如消除共振零件）來解決。

附  錄  C

(資料性附錄）

振  動  變  量

 

表C.1  往復式內燃發動機驅動的交流發電機組的振動位移、速度、加速度的有效值

內燃機的標定轉速n/(r/min)	發電機組額定輸出容量和功率		振動位移有效值n mm			振動速度有效值 mm/s			振動加速度有效值a m/s2
	P＇/（kV·A） （cosØ=0.8）	P/kW	內燃機bc	發電機b		內燃機bc	發電機b		內燃機bc	發電機b
				數值 1	數值 2		數值1	數值2		數值1	數值2
2000≤n ≤3600	P＇≤15 （單缸機）	P≤12 （單缸機）	－	1.11	1.27	－	70	80	－	44	50
	P＇≤50	P≤40	－	0.8	0.95	－	50	60	－	31	38
	P＇＞50	P＞40	－	0.64d	0.8d	－	40d	50d	－	25d	31d
1300≤n ≤2000	P＇≤10	P≤8	－	－	－	－	－	－	－	－	－
	10＜P＇≤50	8＜P≤40	－	0.64	－	－	40	－	－	25
	50＜P＇≤125	40＜P≤100	－	0.4	0.48	－	25	30	－	16	19
	125＜P＇≤250	100＜P≤200	0.72	0.4	0.48	45	25	30	28	16	19
	P＇＞250	P＞200	0.72	0.32	0.45	45	20	28	28	13	18
720＜n ＜1300	250≤P＇≤1250	200≤P≤1000	0.72	0.32	0.39	45	20	24	28	13	15
	P＇＞1250	P＞1000	0.72	0.29	0.35	45	18	22	28	11	14
n≤720	P＇＞1250	P＞1000	0.72	0.24 (0.16)e	0.32 (0.24)e	45	15 (10)e	20 (15)e	28	9.5 (6.5)e	13 (9.5)e
注：振動速度和振動頻率的關系見圖C.1。
a表中位移有效值srms和加速度有效值arms可用表中的速度有效值Urms按下式求得： Srms＝0.0159xUrms arms＝0.628xUrms b對于法蘭連接的發電機組，在測點5（見圖1a）的測量值應滿足對發電機所要求的數值。 e額定功率大于100kW的發電機組有確定的數值，而額定功率小于100kW的發電機組無代表性數值。 d這些數值應得到制造商和用戶的認可。 e括號內的數值適用于安裝在混凝土基礎上的發電機組。此時，從圖1a)和圖1b）7、8兩點測得的軸向振動數值應為括號內數值的50%。

 

 

圖示曲線僅限于正弦振動

曲線a：RIC發動機示例  U_rms＝45mm/s

曲線b:發電機示例  U_rms＝20mm/s（見表2）

圖C.1  振動速度和振動頻率的關系

 

附  錄  D

(資料性附錄）

測  量  報  告

 

D.1  一般數據

 

負責測量的公司：                            客戶/用戶： 報告編號：                                  測量地點： 日期：                                      操作人員：

往復式發動機和發電機的被測數據

	往復式發動機	發電機
制造商
型式
生產編號
標定或額定功率	kW	k·VA cosØ=
標定或額定轉速	R/min	r/min
標定或額定頻率		Hz
結構設計	£直列式發動機 £V 型發動機	£IMB20a  £IMB520 £IMB16  £其他 £IMB3
數量	氣缸：	軸承：
	£兩沖程 £四沖程	£同步發電機 £異步發電機
聯接方式	£彈性盤式聯接 £直接聯接 £彈性聯接
a發電機結構安裝型式的縮寫詞根據IEC 60034-7代碼1確定。

 

D.2  結構數據

 

總裝圖：

編號：

成套制造商： 

安  裝  型  式

發動機	發電機	基礎	底架	法蘭盤
£剛性 £彈性	£剛性 £彈性	£剛性 £彈性	£剛性 £彈性	£有 £無

 

D.3  測量點

 

  測量點及其編號如上圖1所示。增加的測量位置應順序編號且必須在圖上標明。在圖上標注的所有測量點都是推薦性的。

 

D.4  測量結果

  當適用和有要求時，必須附上數據記錄、圖表和頻譜分析結果。

測  量  設  備

部件	制造商	型號	說明
傳感器
測量指示裝置
記錄儀表
校驗儀表
注：術語按ISO 2954規定。

 

特殊測量設備

機械連接	£螺紋  £手柄  £膠貼  £磁性吸附
測量值	£位移  £速度  £加速度
記錄值	£位移  £速度  £加速度
測量范圍	振幅：	頻率：
頻率分析/濾波儀	線性范圍：	傳遞頻帶：
測量記錄的評價數據（如放大、反饋速度）:
說明：

 

測  量  結  果

功率：                                     KW 轉速：                                   r/min						環境溫度：                                 ℃ 燃油類型：
測點編號	有效值（2Hz～300Hz）a										說明
	測量方向
	（x）軸向			（y）橫向				（z）縱向
	s/ mm	υ/（mm/s）	α/（m/s2）	s/ mm	υ/（mm/s）		α/（m/s2）	s/ mm	υ/（mm/s）	α/（m/s2）
a通過計算或測量。

附錄E

 

附  錄  E

(資料性附錄）

參  考  文  獻

 

1. ISO 2954：1975 旋轉和往復式機械振動一測量振動強烈程度的設備要求

2.GB/T 2820.1一1997 往復式內燃機驅動的交流發電機組  第1部分：用途、定額和性能

3.ISO 10816一1：1995 機械振動  利用非旋轉部件的測量值對機器振動進行評估  第1部分：一般導則

 

4. ISO 10816一6：1995  機械振動  利用非旋轉部件的測量值對機器振動進行評估  第6部分：額定功率大于100kW的往復式機器