泵的振動測量與振動評價方法

本文詳細介紹了泵的振動測量、測量儀器與振動評價方法，分享給大家做參考，泵的監測和評價標準主要參照標準為ISO 10816-7。 

1. 范圍

本標準規定了在泵的非旋轉部件表面進行的振動測量、測量儀器及泵的振動評價方法。

本標準適用于轉速為600 r/min~12000 r/min(小于600 r/min可參照使用)的各種形式泵，泵與電動機共軸(或泵軸與電機軸采用剛性聯軸器連接)的泵機組。      

本標準不適用于潛液泵、往復式容積泵和內燃機驅動的泵機組。

2. 規范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件;凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T 2298  機械振動、沖擊與狀態監測 詞匯

GB/T 7021  離心泵名詞術語

GB/T 13824  對振動烈度測量儀的要求

ISO 10816-7  機械振動    通過在非轉動部件上測量評估機械振動    第7部分：包括在旋轉軸上測量的工業設施用回轉動力泵(Mechanical vibration-Evaluation of machine mon nonroiating parts-Part 7: Rotodynarnic pumps for industrial applications, including measurementson rotating shafts)

3. 術語和定義

GB/T7021和GB/T2298界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

3.1 振動烈度 verbration severity

諸如最大值、平均值、均方根值或其他描述振動參數的一個或一組數值，涉及多個瞬態值或多個平

注1:振動烈度是一種通稱，過去在涉及振動速度時經常使用。然而現在更多地用于位移、加速度等其他測量量。

注2:機械的振動烈度定義為在機器的多個不同點如軸、軸承或機械結構的其他部件上所測得的振動量的最大值。

注3:振動的持續時間有時也包含在描述振動烈度的參數中，但此用法已不主張使用。

4. 測量

4. 1 測量參數

4.1.1 測量頻率范圍

為充分覆蓋泵的頻譜，振動測量應選寬帶，其頻率范圍通常為10 Hz~1 kHz。

4. 1. 2 振動值

用符合GB/T 13824要求的儀器所做測量結果叫做指定測量位置和方向上的振動值。

當評價泵的寬帶振動值時，應考慮振動速度的均方根值即有效值。

4. 1. 3 振動烈度

在兩個或三個測量方向及各個測量位置上進行測量以得到一組不同的振動值，振動烈度為在規定的泵支承和運行條件下所測得的最大寬帶振動值。

4. 1. 4 測量值

泵的振動測量，可使用振動位移、振動速度和振動加速度三個測量參數振動的位移(峰-峰值)、速度(均方根值)、寬帶加速度(均方根值)之間至振動波形關系參見附錄A，已知振動諧波分量時，關系式參見附錄A。

4.2 泵的安裝與固定

4.2.1 泵現場測試的安裝與固定

驗收測試在現場進行時，泵的支承結構，應確保泵的所有相關部件安裝牢固。

同一類型的泵，在不同基礎或基礎底層上進行振動比較、基礎具有相似動態特性時，方為有效。

4.2.2 泵試驗臺測試的安裝與固定

驗收測試在試驗臺上進行時，試驗臺應具有與現場測試不同的支承結構特性，支承結構宜影響所測的振動，應保證任何支承結構特性的試驗裝置的固有年率，不同于泵的旋轉頻率或不發生任何明顯的諧振。

試驗裝置應在泵的底座或靠近軸承支承的底座上，在水平方向和垂直方向測量的振動值，不應超過在該軸承上相同方向測得振動值的50%，另外，試驗裝不應引起任何主要共振頻率的實質變化。

在驗收測試中存在支承共振且不能被消除時，振動驗收測試應在現場完全安裝的機器上進行。

正常情況下，產生較高振動值是由于節流閥距離泵太近，引起管路、泵殼和軸承箱的振動。若該值超出振動限值，制造廠應說明較高振動值產生的原因，例如由于節流閥是臨時固定或支承等。

4. 3 泵的運行工況

在測量泵的振動時，葉片泵應在規定轉速(允許偏差±5%)以及允許用到的大流量、小流量、保證點流量等工況點進行測量。非往復式容積泵應規定轉速(允許偏差±5%)、規定工作壓力的工況點進行測量。

測量時應考慮軸承溫度不穩定對測量的影響，不能在汽蝕狀態下進行測量。對于降低轉速試驗的振動測量，不能作為評價的依據。

4.4 測點與測量方向
4.4.1 測點確定

泵非旋轉件的振動測量應在泵的軸承箱(軸承座)或靠近軸承處進行。在每臺泵的一處或幾處關鍵部位選為測點(公眾號:泵管家)，測點應選在振動能量向彈性基礎或系統其他部件進行傳遞的部位，測點應選在軸承座、底座和出口法蘭處，軸承座處和靠近軸承處的測點為主要測點泵腳、底座和出口法蘭處的測點稱為輔助測點。

立式泵主要測點(標號是“1”)的具體位置應通過試測確定，即在測點的水平圓周上試測，將測得的振動值最大處定為測點(圖9除外)。

4.4.2 測量方向選擇

每個測點都要在三個互相垂直的方向(水平H/X、垂直V/Y、軸向A)進行振動測量。臥式泵應優先選擇水平和垂直方向，也可取軸向。立式或斜式軸布置的泵，測點應選擇指向最大撓性并且與其垂直的方向，保證最大讀數。

4.4.3 測點及測量方向選擇的圖例說明

泵的主要測點位置及方向選擇如圖1和圖2所示。典型泵測點具體位置的選擇如圖3—圖11所示，對未涉及到的各類型泵可參照圖1一圖11確定其測點位置及方向。

4. 5 環境振動評價

所測振動值大于標準規定的范圍，并且受到較大背景振動干擾時，應將泵停機進行測量以確定外界影響的程度。如泵靜止時所測的振動值超過泵運行時的25%，應采取措施減少環境振動值。

5. 測量儀器

5.1 測量儀器特性

測量儀表的精度應符合GB/T 13824的規定，在選擇指針式儀表量程時，應使被測的最低振動烈度值的示值至少等于滿量程值的30%。

測量儀器應具有測量振動寬頻帶有效值能力，振動加速度測量系統的頻率范圍應覆蓋10Hz-8 kHz。振動烈度測量系統頻率范圍應覆蓋10Hz-1kHz，但對于轉速低于600 r/min的泵，其通頻響應范圍下限應達到2 Hz，非旋轉部件振動的有效過濾位移值應符合附錄B的規定。

5. 2 測量儀器的環境要求和安裝

5. 2. 1 測量儀器的環境要求

    所有儀器在其使用的環境中應能正常工作，測量系統應不受下述環境因素的影響:

    a)溫度變化;

    b)磁場;

    c)聲場;

    d)電源波動;

    e)傳感器方位;

    f)傳感器電纜長度。

5. 2. 2 測量儀器的安裝

振動傳感器的安裝應符合ISO 10816-7的規定，應保證安裝正確并不能降低測量精度。

5. 3 測量儀器檢定

所有的測量儀器、儀表都應經國家認可的計量檢定機構檢定，取得檢定合格證書，并處于檢定有效期內。

6. 泵的振動評價

6. 1 評價振動烈度的尺度

在10 Hz-1 kHz的頻段內，速度均方根值相同的振動被認為具有相同的振動烈度。表1中相鄰兩檔之比為1：1. 6, 即相差4dBa。4dB之差代表大多數泵振動響應的振動速度有意義的變化。

用泵的振動烈度查表1振動烈度級范圍(10 Hz-1 kHz)，確定泵的烈度級。

6. 2 泵的分類

6.2.1  評價泵的振動級別，按泵的中心高和轉速將泵分為四類，見表2。

6. 2. 2 臥式泵的中心高規定為由泵的軸線到泵的底座上平面間的距離h(mm) 。

6. 2. 3 立式泵沒有中心高，為了評價振動級別，可將立式泵的出口法蘭密封面到泵軸線間的投影距離(如圖7~圖9所示h)作為中心高。

6. 3 評價泵的振動級別

6. 3. 1 泵的振動級別分別為A,B,C,D四級，D為不合格。

6. 3. 2 泵的振動級別評價方法先按泵的中心高和轉速查表2確定泵的類別，再按泵振動烈度級和類別查表3評價泵的振動級別。

6. 3. 3 雜質泵的振動評價方法，將表2所確定的泵的類別向后推1類，如按表2第一類的泵，用表3中的第二類評價它的振動級別，依此類推。

來源 : GB/T 29531-2013

附錄A(資料性附錄)

振動波形關系

多年來已認識到使用均方根速度測量以表征各種類型機器的寬范圍的振動響應特性是很成功的，并且仍然這樣使用著。對于單一交變波形，它們由離散的幅值和相位的諧振分量組成，并且不包含顯著的隨機振動或沖擊分量，通過傅里葉分析，嚴格使用確定的數學關系式，能夠說明各種基本的量(如位移、速度、加速度、峰值、均方根值、平均值等)。這些已在別處導出，本附錄不包括該方面的內容。以下概括了幾個有用的關系式。

由所測的作為時間函數的振動速度記錄，速度均方根值可按式(A.1)計算：

式中：

Vr.m.3——相應的速度均方根值，單位為毫米每秒( mm/s )；

T——采樣時間，它比組成V(的任何主頻率分量的周期長，單位為秒(s)；

v2(t)——與時間有關的振動速度，單位為毫米每秒（mm/s）。

對于不同頻率(f1,f2......fn)的加速度、速度和/或位移的值(分別為j=1,2，...，n)。可由記錄譜分析確定。

如果振動的峰一峰位移值S1,S2......Sn（μm）速度均方根值V1,V2......Vn（mm/s）、加速度均方根值a1,a2......an（m/s2）、頻率f1,f2......fn（Hz）已知，則表征運動的有關速度均方根值按式(A.2)計算：

如果振動僅由兩個顯著的拍的頻率分量組成，即Vmin和Vmax，那么均方根值Vr.m.3可近似按式(A.3)計算：


僅對單一頻率諧振分量進行振動加速度、速度或位移值的變換，使用如圖A.1就能完成。如果已知單一頻率分量的振動速度，那么峰一峰位移可按式(A.4)計算：

式中：

Si——峰-峰的位移值，單位為微米（μm）；

Vi——振動速度均方根，單位為微米每秒（μm/s）,有頻率fi的成分，頻率單位為Hz。

附錄B  (規范性附錄)

非旋轉部件振動的評價區域界限

B. 1回轉動力泵的運行轉速小于'600 r/min時，非旋轉部件振動的有效過濾位移值應符合表B.1規定。

附錄C (資料性附錄)

泵的振動測試報告

C. 1報告內容

    泵的振動測試報告應包括下述內容:

    a)泵的型號、性能參數、制造廠、出廠編號;

    b)測量場所、泵的安裝與固定條件;

    c)使用儀器名稱、型號、規格、標定單位、標定日期;

    d)測點位置示意圖，或標明按本標準中的圖X布置的測點;

    e)不同測點、不同測量方向上的振動速度的均方根值;

    f)按本標準第X類評價為A(或B,C,D)級振動。

C. 2振動測試報告的格式

    泵的振動測試報告的格式見表C. 1。

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