1、每ICS 17. 160 J 04 国家标准和国11: .、中华人民GB/T 11348.5-2008/180 7919-5 :2005 代替GBjT11348. 5- 2002 旋转机械转轴径向振动的测量和评定第5部分:水力发电厂和泵站机组Mechanical vibration-Evaluation of machine vibration by measurements on rotating shafts-Part 5: Machine sets in hydraulic power generating and pumping plants (ISO 7919-5: 2005 , I
2、DT) 2009-05-01实施2008-09-27发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局平吼叫7中国国家标准化管理委员会、:vGB/T 11348.5-2008/ISO 7919-5: 2005 目次前言. 1 l 范围.1 2 规范性引用文件.3 测量方法.2 4 评定准则.2 附录A(规范性附录在规定运行工况下水轮机组转轴相对振动的评定准则.4 附录B(资料性附录水力机组转轴振动特性.8 附录C(资料性附录分析步骤和应用的回归技术.10 附录D(资料性附录)GB/T 11348.5再版的目的12参考文献.14 GB/T 11 348.5-2008/ISO 7919-5: 2005
3、 目。言GB/T 11348旋转机械转轴径向振动的测量和评定分为以下五个部分=一一第1部分z总则;一一第2部分:50MW以上，额定转速1500 r/min、1800r/min、3000r/min、3600 r/min陆地安装的汽轮机和发电机;一一第3部分:藕合的工业机器;一一第4部分:燃气轮机组s一一第5部分z水力发电厂和泵站机组。本部分为GB/T11348的第5部分。GB/T 11348的本部分等同采用国际标准IS07919-5 :2005(机械振动转轴径向振动的测量和评定第5部分:水力发电厂和泵站机组)(英文版本部分等同翻译IS07919-5 :2005. 为便于使用，本部分与IS0791
4、9-5:2005相比，做了如下编辑性修改:一一将本国际标准一词改为本部分;一一删除国际标准的前言;一一用小数点符号代替小数点符号，;一一-修改了原标准名称;一一一对IS07919-5:2005中引用的其他国际标准，有被我国等同采用的用我国标准代替对应的国际标准，未被等同采用为我国标准的直接引用国际标准。本部分是对GB/T11348.5-2002(旋转机械转轴径向振动的测量和评定第5部分z水力发电厂和泵站机组的修订。与GB/T11348. 5-2002相比，主要技术内容变化如下:一一修改了评价准则，用一种更宽划分，把整个评价区域划分为两个大区域，以代替以前的四个评价区域，以及改变了定义并用原B/
5、C边界线划分进行评价。在两个新的大区A-B和C-D内，原A/B和C/D边界线仍然保留，用于表示基于统计的不同振动烈度等级。关于本版修订目的的更多信息在附录D中给出。本部分自实施之日起代替GB/T11348. 5-2002。本部分的附录A是规范性附录，附录B、附录C、附录D是资料性附录。本部分由全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会提出并归口。本部分负责起草单位:哈尔滨大电机研究所。本部分参加起草单位z郑州机械研究所、东方电机有限公司、湖北省电力试验研究院、武汉汽轮发电机厂、哈尔滨汽轮机厂有限公司。本部分主要起草人:胡建文、韩国明、挑大坤、陈昌林、张大国、饶红兵、刘书秀、张刚。本部分所代替
6、标准的历次版本发布情况为z一一GB/T11348. 5- 2002. I GB/T 11348.5-2008/180 7919-5: 2005 1 范围旋转机械转轴径向振动的测量和评定第5部分:水力发电厂和泵站机组GB/T 11348的本部分给出的准则适用于正常运行条件下水力发电厂和泵站机组在轴承或靠近轴承处测量的转轴振动的评定。根据稳态运行工况下的振动值和这些值可能出现的幅值变化来提出这些准则。注1:所规定的数值不作为振动评价的唯一依据，因为评价机器的振动状态通常要考虑转轴振动和轴承座振动两个方面(见GB/T11348. 1和GB/T6075. 1). 本部分造用于水力发电厂和泵站机组，其额
7、定转速为60r/minl 800 r/min，轴瓦类型为筒式或分块瓦轴承，主机功率大于或等于1MW。轴线的位置可以是垂直、水平或与这两个方向成任意角度。本部分适用的机组有以下组合:a) 水轮机与水轮发电机;b) 泵与作电动机运行的电机;c) 水泵-水轮机和电动机-发电机zd) 水轮机、泵和电动发电机组(典型的蓄能机组)。包括辅助设备(如同轴线上的启动水轮机或励磁机。本部分也适用于通过齿轮或径向弹性联轴器与发电机或电动机连接的水轮机或泵.注2:转速在1000 r/min-1 800 r/min之间的电机按照GB/T11348.3规定的标准来评定.本部分不造用于以下机器:a) 热电厂或工业设备中的
8、泵这类机器见GB/T11348. 3) ; b) 用滚动轴承的水力机器;c) 用水润滑轴承的水力机器。按GB/T11348. 1的规定，水力发电厂和泵站机组转轴振动测定的任务如下za) 任务A:振动特性的变化;b) 任务B.过大的动载荷zc) 任务C:径向间隙的监测。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T11384的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单不包括勘误的内容或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 11348. 1 旋转机械转轴径向
9、振动的测量和评定第1部分:总则(GB/T11348. 1-1999, idt IS0 7919-1: 1996 ,Mechanical vibration-Evaluation of machine vibration by measurements on non rotating parts-Part 1 : General guidelines) GB/T 17189 水力机械(水轮机、蓄能泵和水泵水轮机振动和脉动现场测试规程(GB/T 17189- 2007 ,IEC 60994:1991) GB/T 21487.1 旋转轴振动测量系统第1部分z径向振动的相对和绝对检测(GB/T2148
10、7. 1-2008 , IS0 10817-1: 1998，即T)1 GB/T 11348.5一2008/1807919-5: 2005 3 测量方法3. 1 总则测量的步骤方法和使用仪器，应按照GB/T11348. 1和GB/T17189中的规定。3.2 测量类型水力机组转轴相对与绝对振动的测量采用非接触传感器。由于低转速的水力机器要求测量仪器很低的频段，所以骑轴式惯性传感器通常不能使用。对于相对振动测量，传感器最承座上对于立式机组通常如此), 多，否则，测量的信号不能代表评估，后者通常困难而又昂对于传感器支撑结低固有频率，应大支撑结构的绝对同方向，从惯性式传而不是转轴3.3 测量平面测量任
11、务A器安装在同一为了便于实施，如果只是出最重要的几个。应是当干扰事件对于测量任务有相关的振型都出不同测量平面的重要的.如果轴承3. 4 测量设备测量设备性能应符合的相对运动应比轴的运动小得的静态分析或附加测量来上能产生明显振动的最，它们可以得如法兰处也进行测量是测量设备的频率范围应该适合沁栅转轴振动较宽的单z捅。它应该从机器额定转速频率的1/4到水斗或叶片过流频率的2倍。测量系统的幅值范围至少应该是主要区域A岳和区域C-D之间界限值的4倍(见附录A.2)，以便能精确监测瞬态运行工况下的振动。4 评定准则4. 1 水轮机运行工况在水轮机运行工况下，机组的振动幅值和振动幅值变化的评定准则列于附录A
12、。鉴于立式水轮机转轴振动轨迹的特殊性，推荐的测量值是相对振动位移的最大值Smaxo由于大多数测量系统以测量方向上的振动位移峰-峰值Sp_p显示(见GB/T11348. 1) ，所以位移幅值评定准则由两种测量值确定。这些准则适用于额定转速在60r/minl 800 r/min的机组，在合同许可的稳态负荷GB/ T 11 348.5-2008/ISO 7919-5:2005 工况内运行。除了第1章规定的不适用机器外，本准则适用于在稳态工况下各种水轮机带动的机组，不论何种类型，什么水头及多大功率。必须注意由于来自转轮旋流出口的径向力，轴流定桨式水轮机、混流式水轮机和水泵水轮机偏离设计最优工况运行时，
13、可能出现较高的轴振动。影响范围通常用水轮机流量低于在每个水头下相应最大效率时流量的80%来确定。对于水泵水轮机，由于转轮设计兼顾了水轮机和水泵转轮的最优设计，因此转轴振动幅值可以比正常规定的值更高一些。对于运转平稳的水轮机(如水斗式水轮机，轴流转桨式水轮机)t转轴振动幅值通常会更低。4. 2 泵的运行工况目前还没有足够的数据可用来制定机组在泵运行工况下的准则，GB/T11348的这部分将增补在将来的版本中。4. 3 特殊运行工况必须注意下列运行工况:a) 低负荷和超负荷的稳态运行工况，以及频繁的开机和停机过程中的瞬态运行工况;b) 稀少的运行工况，例如紧急停机工况、甩负荷、泵和水泵-水轮机在投
14、人机械制动时的运行。这些运行过程的评价比在指定的负荷范围内运行评价困难得多。现在还没有足够的数据和经验来建立这些特殊的运行工况的限制曲线。越低于额定工况，水力机械内的水流受到的扰动越大。象脱流和涡动那样的扰动会产生强烈的随机激振。由于水的密度大，水轮机随机激振力要比汽轮机大得多。然而，在指定的负荷范围以外区域运行时，通常质量不平衡产生的转轴振动完全被随机振动分量掩盖。由于特殊运行工况下，存在这些巨大的随机分量，所以应该较少地依赖于瞬时振动值Smax或SP_Pt而更多地依赖平均值，此平均值至少是转动，0圈以上所采集数据的平均值。应该注意到，总体来说，机器振动状态的总体评价是基于上面定义的转轴的相
15、对振动和非转动部件上的振动测量两个方面作出的见GB/T6075.白。3 GB/T 11 348.5-2008/1807919-5:2005 附录A(规范性附录)在规定运行工况下水轮机组转轴相对振动的评定准则A.1 引言注2:A和B之间的虚线边界表示在数据库中50%的累积概率分布。A.2中是按照4且l的定义，稳态运行工转轴的报励值自在其他的测量0多台机器的振动故障，因而，被用来区域D.出于分析和维修的目的，振动值高于C/D边界线的机器通常需要停机，因为它们的振动被认为相当严重，而且可能导致机器损坏。注3:C和D之间的虚线边界表示在数据库中98%的累积概率分布。区域界限规定的数值不准备作为验收规范
16、。验收规范由机器制造厂和用户商定。但是，区域的界限值提供的准则可确保避免严重的缺陷和不切实际的要求。另外，对于特殊机器，可能需要使用不同的界限值(较高或较低。在这种情况下，机器制造厂有责任解释其理由，尤其要确保机器以较高振动运行的安全。4 注4:对于增加出力后重新技运的机组，通常要标明超额定出力记号，其振动值可以位于区域A或区域B内.而选择区域A或区域B.依赖于新激振力与新部件及留用部件经受长期动载街的能力之间的关系.GB/T 11348.5-2008/180 7919-5: 2005 A.2.2 运行眼值为了长期运行，通常的做法是确定运行振动限值，这些限值采用报警和停机的形式:报警z警示振动
17、已经达到规定值或者发生了重大的变化，这时可能需要采取补救措施。一般出现报警后，机组还可以继续运行一段时间，以便查明振动改变的原因并确定补救措施。停机z超过这个规定振动值继续运行会导致机器损坏。如果振动超过停机值，应该立刻采取措施降低振动或者立刻停机。考虑到支撑刚度和动载荷的差别，对不同的测量位置和方向可以规定不同的运行限值。A. 2.3 报警值的设定对于不同的机器，报警值可以有很大的变化。通常是相对于基线值来设定报警值。此基线值是根据特定机器测量的经验而确定的。推荐设置的报警值应该比基线值高某一数值，此数值相当于大区域A-B上限值的25%，如果基线值较低，报警值可能在大区域C-D以下。在没有基
18、线值的情况，例如新机组，初始报警值的设置应根据同类机器的经验或者商定的验收值。运行一段时间后，建立起稳定状态下的基线值后，再相应地调整报警值。不论何种情况，报警值不能超出大区域A-B上限的1.25倍。对于同一台机器，考虑到支撑刚度和动载荷的不同，在不同的测量位置和方向可以规定不同的报警值。如果稳态的基线值改变了如机器大修后)，报警值设定需要相应的修改。A.2.4 停机值的设定停机值与机器的机械完整性有关，并且取决于机器能够经受非常规动载荷的能力的具体设计性能。所以，对于类似设计的所有机器，这个值一般是相同的，而且通常与用来设定报警值的稳定状态下的基线值元关。然而，对于不同设计的机器，停机值是不
19、一样的，而且不可能给出设定绝对停机值的确切准则。一般来说，停机值将落在大区域C-D内，但是建议停机值不能超出大区域A-B上限的2倍。A.2.5 特殊运行工况当机器在正常负荷范围以外运行和在瞬态工况运行时，报警和停机功能必须被解除。如果在这些工况运行期间机器也要监测，必须按照机器试运转时可接受的最大振动值选择第二组报警值和停机值。A.3 准则ll:振动幅值变化有时振动幅值发生较大的变化即变化比较快)，即使没有超出A.2中规定的限值也要采取措施，因为它表明某个部件可能有移动或失效，也可能是一个严重失效的预兆。因此，准则E以稳态和可重复运行条件下可能出现的总的振动幅值的变化为基础，规定了振动幅值变化
20、的准则，但它不适用于预期的变化和由于运行工况改变而发生的变化。准则E用于总的振动，如果转轴振动幅值的变化大于大区域A击上限的25%，那么不管振动幅值是增大或减小，都应该采取措施查明振动改变的原因。如有必要，应采取相应的措施。同时应考虑到振动的最大值和确定机组是否在新的条件下已稳定下来，然后再作出停机的决定。必须注意到此准则有使用限制，因为个别频率分量可能在幅值和比率上有很大变化，但这些变化的重要性在总振动信号中并没有反应出来。虽然监测总的振动改变值给出了一些潜在问题的指示，但是需要用比正常监测仪器更复杂的测量仪和分析仪作进一步分析，这些仪器能够确定振动信号中个别频率分量发生矢量改变的趋向。特别
21、重要的是监测转速频率和2倍转速频率矢量。应用这些仪器通常需要专门的知识，这类测量准则的制定已超出本标准的范围，详见GB/T11348. 1和GB/T17189。5 GB/T 11 348.5-2008/180 7919-5: 2005 6 Y 500 400 300 200 100 90 80 70 60 50 40 30 20 60 100 X一一最大工作转速，r/min;Y一一转轴相对振动位移最大值，s.，m。200 500 1000 1800 x 图A.17.1力机器或机组测量面内转轴相对振动位移最大值(8，_)的推荐评价区域，适用于水轮机在合同许可的稳态流动区域运行(见4.。, . G
22、B/T 11348.5-2008/ISO 7919-5 :2005 Y 1000 900 800 700 600 500 400 300 200. 150 100 90 80 70 60 50 60 X一一最大工作转速，r/min;100 Y一一转轴相对振动位移峰-峰，Sp_p,p.m. 200 500 1000 1800 X 图A.2水力机器或机组转轴在测蛊方向上振动位移峰峰值CSp-p)的推荐评价区域，适用于水轮机在合同许可的稳态流动区域运行见4.。7 GB/T 11 348.5-2008/ISO 7919-5: 2005 附录B(资料性附录水力机组转轴振动特性B. 1 引言转轴振动的机械
23、原理己在GB/T11348. 1中作了解释，它们主要以宽频振动理论和对卧式机器的试验研究为根据。然而，至今对立式机器的研究并不多，水力机组多数却是立式的。对于水力机器，转轴振动可以在很宽的频率范围内发生。可能引起振动的原因在B.2至B.5中讨论。B.2 机械原因原因有轴线不对中、轴承各向异性、油膜不稳定、摩擦力以及转轮或叶轮、发电机或者励磁机转手的残余不平衡。可能出现的频率为转速频率及其谐振频率。注由于安装缺陷或者轴承变形而产生的较大轴承静载荷，不能通过测量轴承内转轴的运动来检查.B.3电气原因原因为转子的不平衡磁拉力或者搞合电机的不均匀气隙。可能出现的频率为转速频率及其谐振频率。B. 4 水
24、力原因B. 4. 1 通过流道的水流(水力不平衡可能出现的频率为转速频率、叶片和水斗的过流频率叶片数或导叶数与转速频率的乘积以及这些频率的各种组合。B.4. 2 尾水管压力脉动(水流不稳定对于混流式水轮机，在最佳。出力范围外，即使在稳态运行工况也会产生尾水管压力脉动。可能出现的频率低于转速频率，通常低至转速频率的1/31/4o它可能激起水力结构(管道或者导叶的共振，从而加剧压力脉动。B. 4. 3 空蚀由于转轮或转轮叶片周围不合理的流态引起，通常发生在较高负荷区。可能出现的频率通常为高频，象爆裂时的频率。B.4.4 流体弹性振动由于水流经过的部件(如叶片、导叶、固定导叶等出水边的形状不当造成的
25、。可能出现的频率从低于100Hz至数千赫兹(取决于断面尺寸和流速)，通常可以发现有敲击声的现象。B.4. 5 自激振动发生在机械部件(如密封、迷宫等的移动能够影响流经它的水流的部位。可能出现的频率略高于转速频率，常与转动系统的弯曲固有频率一致。B.5 附加激励在开机和关机这些常规的瞬态运行工况下，附加激振力与转轮相互作用，导致较宽的频谱和较高的8 F GB/T 11348.5-2008/ISO 7919号:2005振帽。在甩负荷过程中，即使是轴流式水轮机也要承受尾水管压力脉动(见B.4.2)产生很大的次同步轴心轨迹振动。在相似的条件下(特别是只装有两个径向轴承的转轴)，减速到某一转速时会出现类
26、似共振现象，轴心轨迹中包含一个或几个与瞬时转速对应的转子的固有频率。在频繁的瞬态运行工况例如开机和关机)，宽带频谱的随机激振占优势。在极端瞬态运行工况如事故紧急关机时，这种宽带频谱的激振强度甚至会增加更多。水力机组的各种激振产生的轴心轨迹曲线通常是不封闭的。甚至在稳态运行工况，连续出现的径向水推力可以导致螺旋形或多边形轨迹，其形状和大小在一定限值内以统计规律变化。与热力涡轮机不同，不能由此得出产生了轴承油膜失觅攘俨哇方亏!f-p:密缸子t流或类似原因的自激振动。在水力机器非正常负荷工况运行时，尤其是睽兹工况运行时，由于径向力宣蒸日切，从而导致转轴运动增大。与热力机器不同，水力相握可以经常:启辖
27、带古窃辈司z以迅速频挡坦改变。所以，水力机组常用来调峰、调频和控制功率。由予建华运括在包含频繁启停机，并E散靠从一、工况快速变化到另一个工况，叩;警号庐山山曰.AI品市飞f?Y山此时机组的振动和应力在撵提Y对于调峰或抽水蓄能机组，瞬态远哲工况川现得更频繁，以至于转轴振u 动增大的运行时间之l5&2字渥个运行眈阔跑0.1%。因典蒜必要对组轴承糊其他有关部件的附加应力和疲劳问题9 GB/T 11348.5-2008/ISO 79 19-5 : 2005 附录C资料性附录分析步骤和应用的回归技术本部分结合了来自IEC和ISO数据库的数据，并进行了统计评价。这些数据由11个国家提供，它们包括从立式和卧
28、式，不同转速、不同类型的机器测量的转轴振动幅值。建立并构成了以下两个新的数据库z测量的轴振动位移峰-峰值Sp_p对机器的转速;测量的轴振动位移最大值Smox对机器的转速。图C.l表示从数据库中提取出的Sp_p值。图中可以看到数据的广泛分布和统计评价。由于数据的不相容，需要对某些提供的原始数据进行修改。通过改进数据组，在描述步骤中(用统计分析软件包进行了如下步骤za) 在指定的转速范围内验证数据分布;b) 用在双对数坐标的数据库中转换的数据，以Sp_p或Smu做因变量，转速做自变量，用倍增模型Y=aXb进行回归分析;c) 在双对数坐标中，计算预测曲线的线性化主要在边界附近，在低速和高速区域hd)
29、 工作组成员在回归分析结果和经验的基础上确定边界曲线。大区域A-B和C-D之间的边界曲线为92.5%的累积概率预测曲线，即所有收集测量数据的92.5%低于这条曲线，而区域A和B之间的边界为50%的累积概率预测曲线。10 Y 10 000 GB/T 11348.5-2008/ISO 7919-5 : 2005 x 11 GB/T 11348.5-2008/180 7919-5: 2005 附录D资料性附录GB/T 11348. 5再版的目的在第一版(GB/T11348.5-2002)的基础上，考虑了水力机器制造商和用户的经验，标准做了修订，本版的目的概括如下z12 a) 由于运行条件的不同，水力
30、机组属于相当特殊的一类旋转机械，所以很难确定一个临界的振动范围。在GB/T11348. 5-2002中，区域C和D二者的边界振动幅值的确定是基于起草第一版的工作组所获得的经验，可是没有足够的统计背景来确定C和D的边界。用这一边界限值判断可能是不安全的，因为在C区的严重问题可能会导致机组损伤。b) 以前区域定义不是从数据库中的每个机器运行特性的评价导出来的如出现故障了吗?它是良好的机器，可不受限制的长期运行呢?或者是有问题的呢?)。本版的定义是基于统计评价和回归曲线的必然概率极限来定义的。c)实际运行状况对转轴振幅有很大影响，需要对振动评估有效的水力状况点准确定义。图D.1中的例子强调了，对于每
31、个有功功率值，由于不同的状况点，会有数据的分散。在满负荷下，由于水力状况的改变，总的信号SSUM会在15m95m之间变化。d) 过去使用的数据库的绝大多数值是机器最优设计工况或其附近的振动幅值，这一点在GB/T :11348. 5-2002没有指出，因此规定的区域定义不适用于机器的全部运行范围e) 原区域A新交付使用的机器的定义显得武断，而且没有被统计分析支持。试运行以后的正式运行中，水力机器的振幅并未显示随时间而显著变化，与其他类型的旋转机器类似，这可能导致对安全运行机器的错误评估。GB/T 11348.5本版的主要改变如下:一一新评价范围的定义是基于随机收集的振动数据的统计评价和回归曲线的
32、必然概率极限。新增加了附录C，可与GB/T6075.5-2002的附录C比较。一一修改了评价准则，以新的定义，用两个大的评价区域A击和C-D代替原来的4个评价区域。一一在两个新的大区内，保留了原来的A/B和C/D边界线，用于表示基于统计的不同振动烈度等级。一一为了让GB/T11348. 5的用户容易理解限值曲线或边界的真实含义，增添了标明数据库值的图，以表明数据点的分散情况(见图C.l)。GB/T 11348.5-2008/ 180 7919-5: 2005 Y 100 80 60 40 20 25 X一一有功功率，MW;50 Y一一轴振动位移最大值，S.，m;SS1JM一一总振幅值;Sl.一
33、一第1谐波分盘zSRW一一残余差额.75 100 125 150 175 图D.1最大轴振位移SmAX对有功功率200 在一台220MW混流式水轮机水导轴承上2个多月的测量225 250 X 13 GB/T 11 348.5-2008/180 79 19-5: 2005 参考文献lJ GBjT 11348. 3 旋转机械转轴径向振动的测量和评定第3部分z藕合的工业机器(GBjT 11348. 3- 1999 , eqv IS0 7919-3 :1996). 2J GBjT 6075. 1 在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第1部分z总则(GBjT6075.1-1999 ,idt ISO 1
34、0816-1: 1995). 3J GBjT 6075.5 在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第5部分=水力发电厂和泵站机组(GBjT6075. 5- 2002 ,idt ISO 10816-5:2000). 14 中华人民共和国国家标准旋转机械转轴径向振动的测量和评定第5部分:水力发电厂和泵站机组GB/T 11348. 5- 2008/ISO 7919-5 :2005 铃中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销* 开本880X 1230 1/16 印张1.25 字数28千字2008年12月第一版2008年12月第一次印刷* 书号:155066 1-35097 定价18.00元GB/T 11348.5-2008 如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533山OONH山EERC自OONim-叮的FFH闰。
