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[PDF] GB/T 11348.5-2008 - 自动发货. 英文版

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GB/T 11348.5-2008 英文版 250 GB/T 11348.5-2008 3分钟内自动发货[PDF] 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 有效

基本信息
标准编号 GB/T 11348.5-2008 (GB/T11348.5-2008)
中文名称 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
英文名称 Mechanical vibration evaluation of machine vibration by measurements on rotating shafts. Part 5: Machine sets in hydraulic power generating and pumping plants
行业 国家标准 (推荐)
中标分类 J04
国际标准分类 17.160
字数估计 18,118
发布日期 2008-09-27
实施日期 2009-05-01
旧标准 (被替代) GB/T 11348.5-2002
引用标准 GB/T 11348.1; GB/T 17189; GB/T 21487.1
采用标准 ISO 7919-5-2005, IDT
起草单位 哈尔滨大电机研究所
归口单位 全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会
标准依据 国家标准批准发布公告2008年第16号(总第129号)
提出机构 全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会
发布机构 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会
范围 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/T 11348.1和GB/T 6075.1)。本部分适用于水力发电厂和泵站机组, 其额定转速为60r/min～1800r/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

GB/T 11348.5-2008: 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 英文名称: Mechanical vibration evaluation of machine vibration by measurements on rotating shafts -- Part 5: Machine sets in hydraulic power generating and pumping plants ICS １７．１６０ J０４ 中华人民共和国国家标准 １　范围 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/T １１３４８．１和GB/T ６０７５．１）。 本部分适用于水力发电厂和泵站机组，其额定转速为６０ｒ／ｍｉｎ～１８００ｒ／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； ｄ）　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１０００ｒ／ｍｉｎ～１８００ｒ／ｍｉｎ之间的电机按照GB/T １１３４８．３规定的标准来评定。 本部分不适用于以下机器： ａ）　热电厂或工业设备中的泵（这类机器见GB/T １１３４８．３）； 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/T １１３４８．１的规定，水力发电厂和泵站机组转轴振动测定的任务如下： ａ）　任务Ａ：振动特性的变化； ｂ）　任务Ｂ：过大的动载荷； ｃ）　任务Ｃ：径向间隙的监测。 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。 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Sｍａｘ。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/T １１３４８．１），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／ｍｉｎ～１８００ｒ／ｍｉｎ的机组，在合同许可的稳态负荷工况内运行。 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，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），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/T １１３４８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-水轮机在投入机械制动时的运行。 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-Ｐ， 而更多地依赖平均值，此平均值至少是转动１０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对振动和非转动部件 上的振动测量两个方面作出的（见GB/T ６０７５．５）。 （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 在水力机组轴承或靠近轴承处测量的转轴的相对振动，应以下面两项准则为基础进行评定： 准则Ⅰ：正常运行工况时，机器可靠安全的运行要求振动幅值应该控制在一定限值之下，此限值是 与可接受的动载荷和机器有足够裕度的径向间隙相适应的。对于那些尚未充分地了解其运行性能的机 器（如新机型），这个准则将作为评价机器的基础。 准则Ⅱ：振动幅值相对于参考值的变化不允许超过一定的限值。这是因为即使没有超出准则规定 的限值，振动幅值的变化也可以反映初始损伤或某些其他异常情况。 A．２　准则Ⅰ：稳态运行工况下额定转速时的振动幅值 A．２．１　总则 图Ａ．１中给出了在测量平面上相对位移最大值Sｍａｘ的推荐值。图Ａ．２中给出了在测量平面上相 对位移峰-峰值SＰ-Ｐ的推荐值。这两个值是最大工作转速的函数。它们是按照４．１的定义，稳态运行工 况下额定转速时在主要承载轴承处或靠近该轴承处，沿径向方向测得的转轴的振动值。在其他的测量 点和附录Ｂ描述的工况下，允许出现更大的振动值。 在图Ａ．１和图Ａ．２中，振动幅值的整个区域被划分成２个主要范围，其定义如下： 大区Ａ-Ｂ：振动值在此大区域内的机器被认为可以无限制长期运行； 大区Ｃ-Ｄ：振动值在此大区域内的机器具有较高的振幅。在每种情况下，必须考虑具体的设计和运 行条件，判别振动值是否允许长期连续运行。在所有工况下，需要通过比较轴的相对振动值与轴承运转 径向间隙和油膜厚度来做出评价。 在图Ａ．１和图Ａ．２中的值是基于从世界各地收集的各种类型、转速和功率的９００多台机器的振动 数据的统计分析得来的。测量是在机器运转时进行的，这些机器长期正常运行没有故障，因而，被用来 建立两个大的区域Ａ-Ｂ和Ｃ-Ｄ的分界线。分析过程见附录Ｃ。 注１：在现有的数据库中，大区域 Ａ-Ｂ和Ｃ-Ｄ之间的粗实线代表９２．５％的累积概率分布，即所分析的机器中， ９２．５％ 的机器的振动值位于粗实线以下。 在两个大区Ａ-Ｂ和Ｃ-Ｄ内，保留原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。 区域Ａ：振动值低于Ａ／Ｂ边界线（连同低的轴偏心率）的机组可能具有很小的质量、水力和电磁不 平衡，并具有高质量的机械对中，以及所要求的轴承圆度和优良的运行工况。 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。 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。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。 注４：对于增加出力后重新投运的机组，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荷的能力之间的关系。 A．２．２　运行限值 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：警示振动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：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无关。 然而，对于不同设计的机器，停机值是不一样的，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Ⅱ：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Ⅱ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Ⅱ用于总的振动，如果转轴振动幅值的变化大于大区域Ａ-Ｂ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/T １１３４８．１和GB/T １７１８９。 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 振幅。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稳或产生了由于密封气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，尤其是瞬态工况运行时，由于径向力显著增加......