摘要：柴油發電機組的振動試驗目的主要在于了解隔振裝置對柴油機的整機振動特性的影響以及排氣系統改進前后的振動特性。康明斯公司在本文中主要對柴油發電機組的振動標準與等級分類、試驗項目、測試原理和步驟及其結構分析進行了簡要闡述，以便柴油發電機組生產廠家和用戶根據該所述方案指導下擁有清晰的發電設備振動試驗的思路。

一、振動標準和等級分級

      柴油機振動值標準是指對柴油機振動進行評估的依據和限制條件，通過對柴油機振動值的要求來保證其正常運行、安全可靠地工作。柴油機的振動值標準通常涉及噪聲、振動強度、頻率等指標，下面對這些指標進行詳細介紹。

1、噪聲標準

      噪聲是柴油機振動的一種表現形式，也是對人體健康和環境影響的重要因素。通常根據柴油機的功率或者工作環境的特點，制定了噪聲限制標準。例如，對于柴油發電機組，在機組安裝時，要求其在一定距離內的噪聲水平不得超過特定的分貝數。這可以通過在機組運行時測量噪聲水平，然后與標準進行對比來判斷。

2、振動強度標準

     柴油機運行時產生的振動強度是評估其性能和運行穩定性的重要指標。振動強度主要包括加速度、速度和位移三個方面。通常根據柴油機的類型和用途，制定了相應的振動強度標準。例如，對于船舶柴油機，其振動強度標準要求有力度級別限制、頻率范圍限制和持續時間限制。這些限制條件可以通過在柴油機不同位置安裝振動傳感器進行實時監測和記錄來進行評估。

3、頻率標準

      柴油機振動的頻率也是評估其性能和運行穩定性的重要指標。具體的頻率標準由柴油機的設計和運行條件決定。一般來說，柴油機的振動頻率應在一定范圍內，不得超過機組和設備的耐振度范圍。例如，對于柴油發電機組來說，其振動頻率標準要求在低頻和高頻范圍內保持穩定，以確保機組運行時的可靠性和穩定性。

4、振動等級

      國標GB/T 6075.6-2002 《在非旋轉部件上測量和評價機器的機械振動 第6部分功率大于100kW的往復式機器》給出了剛性或彈性安裝的額定功率大于100kW往復活塞式機器以及由往復式機械驅動或驅動往復式機械的機器振動的測試和評價，它主要適用于各類柴油機振動的測試和評價。對于功率小于100kW的往復式柴油機整機非旋轉部件和非往復部件振動的測試和評價可按照國標GB/T 7184-2008《中小功率柴油機.振動測量及評級》開展。這兩個標準測試方法和測點位置基本一致，主要區別在于設備功率不同，使得機器的振動分級有所區別。

      往復機械振動等級數和指導值見表1，該指導值有助于評定機械機架和所裝輔件和設備可能承受的振動烈度。

      往復機械可根據其類型、用途、尺寸、結構布置、柔性或剛性支承以及轉速等將振動分成多級，例如許多工業和船用柴油機可分為5、6或7級。若條件允許，應編制各種具體機械許用振動烈度指導值的推薦表，屆時柴油發電機組制造廠家與客戶便可根據經驗和運行結果商定振動等級。

表1   往復機械振動分級數和指導值

      總之，柴油機振動值標準是為了保證柴油機的正常運行、安全可靠工作而制定的評估依據和限制條件。噪聲、振動強度和頻率是常見的柴油機振動指標，相關標準根據柴油機的類型和用途而定。同時，振動測試方法和儀器也是評估柴油機振動值的重要工具，通過安裝振動傳感器和數據采集設備可以對柴油機的振動數據進行實時監測和記錄。這些標準和方法的應用可以有效評估柴油機的振動性能，確保其正常工作和使用安全。

二、試驗系統

      試驗系統原理圖如圖1所示，計算振動步驟如圖2所示。

1、ICP型壓電式加速度傳感器

      結合柴油機實際工作是的特點，選用AD-100T型傳感器，其性能參數如下。靈敏度：100m V/g頻率響應：0.3～15000 Hz安裝諧振頻率：35 KHz最大可測加速度：±50 g重量：20 gm安裝螺紋：

2、多通道振動測試儀

      選用VIB2008型多通道振動測試儀，其性能參數如下。

（1）采樣速度：200kHz，

（2）高速AlD高精度分辨率：16-bit

（3）模擬輸入：8通道ICP型加速度傳感器輸入

（4）增益量程：1、2、4、8每通道提供4mA恒流源

（5）輸出模式： 8通道實時振動力D速度值、或8通道加速度峰值檢測值，每通道獨立的高通、隔直電路，無源高通濾波器，截止頻率0.16Hz。每通道4階有源Buttworth低通濾波器，截止頻率1KHz每通道可通過軟件設置增益、采樣率傳感器在線指示，可任意設置觸發通道

（6）接口方式：并口、USB口輸入

（7）信號連接方式：BNC

（8）電源支持：9~36VDC/4.5W

（9）重量：1.3kg

（10）隨機數據采集操作軟件C-DAS：設置試驗參數，進行數據存儲、回放。

三、測試方案

1、試驗項目

      根據是否安裝隔振裝置和進行排氣管改進，試驗存在四種狀態，分別為：

（1）未安裝隔振裝置排氣管未改進狀態；

（2）未安裝隔振裝置排氣管已改進狀態；

（3）已安裝隔振裝置排氣管未改進狀態；

（4）已安裝隔振裝置排氣管已改進狀態；

      分別在以上四種狀態下進行整機振動測試和排氣系統的振動測試。最終將采集到16組數據，每組數據包含8個傳感器采集的數據，如表2所列。

表2    試驗工況

2、測點的布置

      對于整機振動的測試，按照GB7164-87《中小功率柴油機振動測量方法》規定：至少應取5個測點，上部兩點接近機體中間，另外三點取在三個支承位置。據此，本次試驗中整機振動測試將布置6個測點，分別位于頂部接近機體中間的兩點和四個支承位置，如圖2中A1~A6所示。排氣管的振動測試將布置2個測點，分別位于換熱器入口處和換熱器出口處，如圖3中B1、B2所示。

2、試驗步驟

（1）將多通道振動測試儀和PC機放置在便于操作和有利人身安全的方位；

（2）將傳感器固定到測點處；

（3）將傳感器輸出電纜接至多通道振動測試儀；

（4）將多通道振動測試儀與PC機連接：

（5）在柴油機為未運轉的狀態下，打開電源，打開所有設備，檢查電纜連接的連通性，確保各設備處于良好狀態；

（6）柴油機在各工況下工作，進行數據采集；

（7）對采集的數據進行后處理，并記錄測量值，如表3所列。

表3    往復機械振動測量記錄表

（1）分析隔振裝置對柴油機整機振動和排管振動的影響；

（2）分析改進后的排氣管在振動特性上的變化。

（3）整機振動測點處傳感器的安裝是否具備螺紋安裝條件；

（4）排氣管上的傳感器連接方式；

（5）傳感器電纜的長度根據實際需要確定。

（6）了解振動烈度等級諾謨圖的意義

      圖4所示振動諾謨圖表明了振動烈度等級的范圍。多頻振動系統很難按離散頻率分級，因而各等級的限值主要示于表1中，具有多頻振動的機械應根據所測位移、速度、加速度的綜合值對照表1劃分等級。 應求出在機械主結構上所測各位移、速度、加速度的最大綜合均方根值時的烈度等級。這三個等級中的最大值就是機械的振動烈度等級。

注：如果從頻率分析中知道，機械在某一頻率時只有一個振動頻率分量，則只要用位移、速度或加速度中的一個參數就可按諾謨圖直接劃分等級。

總結：

      CMA（柴油機振動測試）是一種用于評估柴油機振動特性的測試方法。柴油機振動測試可以幫助檢測柴油機運行過程中的振動問題，以確定是否存在故障或不平衡情況。因此，柴油機振動測試在柴油機制造、維修和性能評估等領域都具有重要的應用價值。它可以幫助提前發現潛在的故障問題，減少機器的停機時間，并提高柴油機的運行效率和可靠性。