常用振动状态监测标准.docx
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常用振动状态监测标准
常用振动状态监测标准
（机动设备处设备监测诊断中心提供参考）
我公司所使用的转动设备的制造厂，主要分布在中国、美国、英国、德国、日本、瑞士、意大利等国家，因此针对制造厂国别不同采用的振动监测标准类别较多，因此在技术谈判时有关人员尽量合理选择主流标准，因此目前大型旋转机械转子的相对轴振动程度判别，主要应用美国石油学会的API标准。
多数机泵轴承座部位的绝对振动测量，参考标准比较多，但各国和我国及各部所制定的转动机械绝对振动测量标准，基本都是参照ISO国际标准制定的，因此我们重点介绍美国石油学会的API振动标准和ISO国际振动标准。
另外对于低转速设备、压力管线也介绍些实用的标准供参考。
由于知识产权和资料来源等问题，我们这里有些标准仅提供目录，最常用的标准这里只提供标准中的关于振动幅值判定的数值、表格或计算公式。
1、机泵轴承座部位的绝对振动标准
1.1用于在机泵轴承座部位，采用压电式加速度传感器，电动式速度传感器等，测量绝对振动速度值的判别标准：
ISO2372-（GB6075）（国际标准）
相当于我国的国家标准：
GB6075-85，标准中10HZ~1000HZ指的是所应用的仪器基本频响范围和机器振动的频率范围，对于转速低于10转/秒的设备如果采用本标准，需要考虑低频范围的补偿问题，进行低频补偿需要测振仪器和传感器系统的频响特性曲线。
对于测量转速低于600转/分的机器，最好使用低频特性好的仪器，并配合低频传感器。
使用该标准时，也要注意合理地选择监测点，见本篇的第二章的节2.1.2振动诊断技术的实施过程测点选择相关内容。
表1-1ISO2372标准振动评价分类表
说明：
第一类：
指在正常工作条件下与整机连成一体的发动机和机器（15千瓦以下电动机产品是这类机器典型的例子）。
第二类：
没有专用基础的中等尺寸规格的机器（输出功率为15~75千瓦的电动机产品是这类机器典型的例子），或是刚性固定在专用基础上的发动机和其它机器（功率300千瓦以下的）。
第三类：
安装在相对较硬的基础上的具有旋转质量的大型原动机和其它大型机组（例如安装在刚性基础上的大型工业汽轮机、透平压缩机组）。
第四类：
安装在相对较软的刚性或重型基础上的具有旋转质量的大型原动机和其它大型机组（例如安装在刚性较小基础上的汽轮机发电机组、轻结构基础上的大型透平风机机组）。
1.2用于在机泵轴承座部位测量振动速度绝对值的判别标准：
ISO3945
该标准明确地给出了刚性与柔性支撑的标准，标准中的公制和英制数值均指有效值。
本标准取自ISO2372，适合对功率大于300千瓦，转速10~200转/分的大型原动机和其它有旋转质量的大型机组的振动特性评定。
例如电动机和发电机，蒸汽轮机和燃气轮机，涡轮压缩机、涡轮泵和鼓风机等。
其中的某些机组可以采用刚性连接或弹性连接，例如通过齿型连轴节相连，机组的旋转轴线可以是水平方向的，也可以是铅锤方向的，也可以是倾斜成任意角度的。
该标准不适合用于主要的工作部件是往复运动的机器和传动机构。
该标准不适合用于船舶及类似的装置。
表1-2ISO3945标准振动品质评价
1.3用于在机泵轴承座部位测量振动速度绝对值的判别标准：
ISO10816-3旋转机器振动烈度标准（对于额定功率大于15KW额定转速在120~15000转/分在现场测量的机器）
该标准相比上两个标准，更加具体，不仅按照机器功率大小和刚性与柔性支撑进行了分类，而且对电动机类的轴中心高度进行了分类，并且对离心泵和混流泵做了针对性规定。
表1-3ISO10816-3标准旋转机器振动评价表
2、机泵相对振动标准
我公司的大型关键机组，在线振动保护仪表或在线监测诊断系统，凡采用电涡流式位移传感器，测量转子相对轴振动振幅位移值，通常采用美国石油学会标准API。
确定报警值是采用标准中的公式根据机组工作转速计算出一个初始值，如果制造厂能证明轴颈表面存在机械和电气不平度，则再考虑轴颈表面的电气不平度，加上1/4的初始计算值或者是6微米，取两者中的最大值；然后将次值的二倍作为停车值。
关于电涡流式传感器的正确安装和使用，本篇的第二章中已经作了叙述。
2.1API612标准横向（径向）振动的计算式，用于石油、化工和天然气工业用汽轮机：
采用国际单位的计算公式：
微米
采用美国惯用单位的计算公式：
式中：
A——用涡流传感器测得的，没有经过滤波的相对轴振动的，振幅位移峰-峰值，单位用：
（μm）微米或米尔（mils）米尔。
N——机组的最高连续运行转速，单位用：
转/分。
2.2API617标准横向（径向）的计算式，用于石油、化工和天然气工业用离心式压缩机：
采用国际单位的计算公式：
微米
采用美国惯用单位的计算公式：
式中：
A——用涡流传感器测得的，没有经过滤波的相对轴振动的，振幅位移峰-峰值，单位用：
（μm）微米或米尔（mils）米尔。
N——机组的最高连续运行转速，单位用：
转/分。
3、往复压缩机振动标准
往复式压缩机的工作转速通常在600转/分以下，大型高压和超高压往复压缩机的转速更低，例如高压聚乙烯装置的一次和二次超高压往复压缩机工作转速在200~350转/分之间，主要运行部件以往复式运动为主，激振力也是以往复惯性力、脉动活塞力、脉动气体压力为主，振动频率较低，此时往复式压缩机的振动多具有低频高能量特点，而阀片的冲击、部件的碰磨又会产生高频的振动，所以测量时所选用的传感器和仪器的低频特性应该较好，在1~1000HZ的频响特性要好，误差要小，同时也要考虑到高频振动信号的采集和分析。
额定功率超过100KW的往复式机器振动评价标准。
表3-1ISO10816-6标准往复压缩机振动评价表
据有关资料介绍，标准中的前四类是经过大量实验研究验证的，因此可以主要推荐用于评价机器，对于第5类可以用于评价设计精心、制造质量优良、材料可靠，而振动速度在20~30mm/s（rms）之间的往复压缩机。
第6类主要用于振动筛、振动台、振动疲劳实验机类利用振动能量生产的设备（在保证构件强度和安全的前提下）。
4、压力管线振动标准
由于压力流体输送管线振动过大所造成的危害，及其损失并不亚于设备主体本身，所以国内外企业也都十分重视管线的振动，及压缩机出口的气流脉动引起的压力不均匀度问题，压力不均匀度是造成管线振动的因素之一，所以这里附带给出气流脉动引起的压力不均匀度的许用标准值。
美国、前苏联、德国、英国都制定有相关压力管线的振动标准。
4.1压力管线振动标准1
下面给出的图4-1所示振幅位移值标准，适用于设计制造良好的管系，对于要求严格的关系需另外考虑。
图中：
1——平均有感界限；
2——设计区域；
3——介于允许和不允许之间；
4——要整改；
5——危险区域。
图4-1压力管系振动双振幅许用值和危险值
4.2压力管线振动标准2
图4-2压力管系振动双振幅许用值多国标准
图中：
①德国工程师协会标准；
②美国军用标准；
③英国化学工业公司标准。
4.3管线压力不均匀度的许用值
图4-3压力管系压力脉动不均匀度许用值
压力脉动的压力不均匀度δ（%）用下时表示：
4-1
式中：
pmax、pmin——不均匀压力的最大、最小值，Mpa；
po——平均压力
，Mpa。
压力管系因振动而破坏的可能性主要取决于振幅和频率，也就是取决于管线所受交变应力的大小和循环次数。
即压力脉动引起的振动所产生的循环应力值不应超过管线材料的持久极限。
（例如，对于操作温度低于371℃的碳钢管线，循环应力峰-峰值应小于179Mpa）
5、振动分量参考标准
随着状态监测工作的深入开展，设备状态监测维修工作进行过程中，仅仅对转动设备的振动通频总量进行监测，仅仅用通频总量来判断设备的运行状态，已经不能满足实际需求了。
为此，有必要对一些较特殊的设备开展振动分量的监测和评价。
下图是一个通用的机械振动分量评价标准，并不一定适合所有设备，可以参考该标准，针对具体设备逐步制定专用的振动分量评价标准。
该标准要求，所监测采集到的振动信号频谱图中，每一条谱线的幅值都不能超过标准中对应频率下幅值的数值。
图5-1振动分量参考标准
6、附我公司引进的仪器厂家的专用标准：
1、美国罗克韦尔（恩泰克）公司采用峰值能量法监测诊断滚动轴承的标准。
该标准通常是用于使用恩泰克的DP1500采集分析仪、FASTTRACK采集分析仪、DI的PL302采集分析仪、恩泰克的ENPAC900采集分析仪、ENPAC1200A/B采集分析仪、ENPAC2500采集分析仪等，在机器轴承座处监测滚动轴承状态。
2、法国01-dB公司采用综合检测系数法（DEF）监测诊断滚动轴承的标准。
该标准通常是用于使用01-dB公司Movipack采集分析仪、MOVILOG2采集分析仪、MOVISYS多通道在线式采集分析仪及该公司的其它采集分析仪等，在机器轴承座处监测滚动轴承状态。
图6-1峰值能量法监测诊断滚动轴承的标准
检测系数法（DEF）（DefectFactor）的计算法则基本上保持了峰值因子PF和均方根参量RMS各自的最主要的优点，通过分析大量的有代表性的各种工业旋转机器的测量结果，对DEF诊断程序作了充分调整，使其具有以下应用特点：
1、轴承缺陷由12个数字（1~12）表示其故障程度（针对所有旋转机器）。
2、轴承的早期诊断。
3、轴承的三个寿命阶段的发展中，该参量的测量效果是持续增加的
受机器以及轴承的状态参数影响极小：
转速、载荷、轴承型号尺寸、缺陷频率
能明确的指出轴承所处的三个寿命阶段：
① 数字5以下，表示：
轴承良好
② 数字6以上，表示：
轴承故障报警
③ 数字9以上，表示：
危险报警
4、在测量的同时就可立即得出轴承良好、故障报警、危险报警的结论。
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