机器状态监测与诊断振动状态监测 第1部分：总则（摘选）（四）

2005-08-31发布 2006-04-01实施

附录A

（资料性附录）

测量类型和位置的指南

表A.1列出了各种类型的机器，以及在这些机器上典型地用于机器状态监测的振动传感器。在该表中也包括了常用的振动传感器类型，以及关于测量方向和测量位置的指南。在许多应用中，可以使用较少数量的测量位置。

机器、传感器和位置的识别不限于在表A.1中给出的信息，表A.1是基本的指南。然而，对于没有列在表A.1中的机器类型，在振动状态监测时，可能需要适当地改变传感器的类型和位置。

表1

机器类型 评价参数 传感器类型 测试位置 方向 参考标准 注释具有滑动轴承的大型电动机和发电机相对位移速度或加速度轴的轴向位移参考相位和转速具有滚动轴承的中、小型电机速度或加速度参考相位和转速非接触式传感器速度传感器或加速度计非接触传感器或轴向传感器涡流/感应/光学传感器速度传感器或加速度计涡流/感应/光学传感器每个轴承处的轴箱体推力盘处轴每个轴承处的轴轴径向±45°径向x、y轴向z径向径向x、y轴向z径向GB/T11348.3 GB/T 6075.3 GB/T 6075.5 GB/T 6075.3 见注5具有滑动轴承和刚性机箱的成套离心式压缩机相对位移速度或加速度参考相位和转速非接触式传感器速度传感器或加速度计涡流/感应/光学传感器每个轴承，小齿轮箱体和行星轴每个轴承或齿轮啮合处每个轴径向±45°径向x、y径向GB/T11348.3 GB/T 6075.3离心式压缩机相对位移速度或加速度轴的轴向位移参考相位和转速（如果通过齿轮箱驱动）非接触式传感器速度传感器或加速度计非接触传感器或轴向传感器涡流/感应/光学传感器每个轴承处的轴轴承座推力盘或轴端轴径向±45°径向x、y轴向z径向GB/T11348.3 GB/T 6075.5见注6具有滑动轴承的双螺杆压缩机相对位移速度或加速度轴的轴向位移每个轴的相角速度或加速度每个轴的相角非接触式传感器速度传感器或加速度计非接触传感器或轴向传感器涡流/感应/光学传感器速度传感器或加速度计涡流/感应/光学传感器每个轴承处的轴轴承盖或压缩机箱体推力盘每个轴轴承盖和压缩机箱体每个轴径向±45°径向x、y，轴向z轴向z径向径向x和y，轴向z径向GB/T 6075.1具有滑动轴承的大型齿轮装置相对位移速度和/或加速度轴的轴向位移非接触式传感器速度传感器和/或加速度计非接触传感器每个轴承处的轴轴承盖和齿轮箱体轴端部径向±45°径向x、y，轴向z径向具有滑动轴承的齿轮装置 速度和/或加速度 速度传感器和/或加速度计 轴承盖和齿轮箱体 径向x和y，轴向z具有滑动轴承的大型风机相对位移速度或加速度轴的轴向位移参考相位和转速非接触式传感器（不常用）速度传感器或加速度计非接触传感器或轴向传感器涡流/感应/光学传感器轴承座轴承箱体推力盘或轴端轴径向±45°径向x和y轴向z径向GB/T11348.3 GB/T 6075.3见注7见注8具有滚动轴承的中小型风机 速度和/或加速度 速度传感器或加速度计 每个轴承盖和风机箱体 径向x和y，轴向z GB/T 6075.1离心机相对位移速度或加速度轴的轴向位移参考相位和转速非接触式传感器速度传感器或加速度计非接触传感器或轴向传感器涡流/感应/光学传感器每个轴承处的轴（如可接近）每个可接近的轴承推力盘轴径向±45°径向x、y轴向z径向GB/T 6075.1浆料精炼机相对位移速度或加速度参考相位和转速非接触式传感器速度传感器或加速度计涡流/感应/光学传感器每个轴承处的轴轴承盖每个轴上径向x、y径向x、y径向GB/T 6075.1注1：±45°的正交测量通常用于状态监测，也可以用垂直和水平（x和y）位置代替，特别是如果它们是主刚度方向，可提供更有意义的数据。注2：建议实际应用时测量静位移和动位移，由于轴承间隙相对较大，这对于水轮发电机更为重要。注3：对于立式机器，通常相对于入口处在较大和较小的刚度方向进行测量。注4：不同运行条件下，泵的振动有明显的变化，理想情况是在最佳效率点（BEP）运行将产生最小的振动，偏离最佳效率点情况下连续运行将使振动增加，无论在哪种情况下，在相同运行工况下进行测量记录以利比较。注5：便携式系统一般用于中小型设备，这些设备使用在线系统不经济。注6：如不是直接耦合，需要两上键相基准测量。注7：在大型轴流式风机上测量振动，如轴承和驱动轴承不可接近，应在风机箱体上x、y方向进行测量。注8：外悬结构：只是主承载轴承。

附录B

（资料性附录）

要求记录的典型信息

B.1 机器的详细说明

对于每台被监测的机器应记录下列信息：

——机器唯一的标识符号（例如设备编号）；

——机器类型（例如电动机、发电机、涡轮机、压缩机、泵、风机等）；

——动力源（例如电、蒸汽、燃气、水力、往复式内燃（RIC）、柴油等）；

——额定转速（例如r/min或Hz）；

——额定功率（例如kW）；

——构型（例如直接、皮带或轴驱动）；

——机器支承（例如刚性或弹性安装）；

——联轴器（例如刚性的或柔性的）；

下述附加信息也可记录：

——功能（例如驱动或被驱动）。

B.2 测量

对于每个测量系统应记录下列信息：

——测量的日期和时间（包括时间区域）；

——仪器类型；

——传感器类型1）（例如涡流、速度、加速度计）；

——传感器安装方法（例如手持探头、磁座、螺栓、胶粘）；

——测量位置1），方向1）（例如描述或代码）；

——测量值（例如数值大小）；

——测量单位1）（例如μm或mm/s或m/s2）；

——测量单位的修饰词（例如峰值、峰-峰值、均方根值）；

——测量类型（例如宽带、在时间段内的幅值、谱）；

——FFT或其他处理（综合：例如滤波、谱线数目、平均次数）；

下列附加信息也可记录：

——测量期间的转速（例如r/min或Hz）；

——测量期间的功率（例如kW）；

——其他重要的运行参数（例如温度、压力）；

——校准要求、类型和最后一次或下次要求校准的时间。

B.3 其他信息

机器的附加信息和除上述以外要记录的测量，例如维修的历史数据。

1）附录D给出了这些条目信息代码协议的例子。

附录C

（资料性附录）

振动激励的可能原因

C.1 引言

机器振动有各种各样的原因。这些原因通常由机器部件的劣化和磨损、非正常操作、安装不良、维修或设计缺陷引起。

转子的不平衡是引起机器振动的一个常见原因，这将引起转子及机器固定部件的振动。当转子旋转频率与机器某一固有频率重合时此种振动最明显。并标记为1×的旋转频率振动。能通过转子平衡使激励减至最小，这要求从转子特定位置上添加或去掉质量。在转子转速通过每个机器固有频率时，振动相位将明显变化。而在固定的转速下，任意测点的振动通常是恒定的。

旋转机器振动的另一个常见原因是轴或轴承的不对中。有两种类型的不对中：内部的和外部的。内部不对中是在部件中心线不同心时产生。电动机中空气间隙不均匀是内部不对中的一个例子。外部不对中较为常见，且在两台或多台机器耦合在一起的轴中心线偏心或角度偏移时产生。不对中在旋转机器中引起附加力，它表现为振动。不对中常产生（或改变）一倍频（1×）、二倍频（2×）或三倍频（3×）的径向振动分量，并且取决于不对中的严重程度，甚至有更高倍频分量（转速频率的倍数分量，记为2×、3×、4×等）产生。

C.2 横向振动

表C.1包括了上述的和其他的与旋转频率有关的机器横向振动常见原因，并且给出了预计的振动频率特性的信息及帮助评定振动问题的其他意见，然而，必须认识到，也要考虑存在其他的频率的可能。

表C.1 机器横向振动最常见的原因及引起的振动特征

表C.1 续

表C.2 涡轮机器扭转振动最常见的原因及引起的振动特征

在机器振动状态监测程序的开始，建议将所有可能的振动源与运行和设计特性联系在一起考虑，列出一张预计的振动分量表。此表应包括旋转频率及其谐波、油膜涡动和油膜振荡频率、叶片/导叶通过频率、齿啮合频率、滚动元件频率等。此表与其线离散频谱（见7.4）以及监测方法的建立、报警限值、数据采样时间、诊断等一起使用。

振动频谱分析对帮助评价振动问题提供了极其重要的信息。其他的决定因素包括：由于转速变化或其他原因引起的振动相位差的量，振动幅值的稳定性和可重复性，相对于机器转子轴线的主要振动分量的方向，以及关注振动最显著的机器位置等。

C.3 扭转振动

对于大型汽车发电机组，有各种各样的故障，在与发电机连接的输电设备中能引起电气振荡。这些故障以及产生的由机器承受的特征振动频率在表C.2中说明。在每一种情况下，该故障在发电机转子上产生振荡转矩，它激发轴的扭转振动和其他旋转部件、非旋转部件振动。汽轮发电机的扭转振动阻尼与弯曲振动相比很小，这是因为弯曲振动时轴颈径向运动挤压油膜产生显著的阻尼，而扭转振动则不出现这种径向运动。

在表C.2中所列出的电网瞬态扰动下，汽轮发电机扭转响应是多模态的，而且衰减率小。频谱显示，一般是低阶扭转模态的响应最大，并有一些电气激励频率分量（通常是输电系统频率的第一阶段和第二阶段谐波）。

在电网中也有这种情况，由发电机转子引起的相对较低但是连续作用的扭转激励（例如输电线路失调、负载不平衡）。在这些情况下，发电机转子激励的轴系主导频率最常见的是二倍电气系统频率。此频率高，足以激起汽轮机-发电机扭转系统相对的高阶模态，这些模态是复杂的，需要精确的振动模型以表示低压汽轮机叶片可能产生的弯曲振动与汽轮机转子扭转振动的耦合。大型汽轮机-发电机的现代设计已能抗电网干扰，使得扭转振动监测很少进行。

（待续）