GB／T 41095-2021标准规范下载简介

GB／T 41095-2021 机械振动 选择适当的机器振动标准的方法.pdf

机械振动 选择适当的机器振动标准的方法

范围 规范性引用文件 术语和定义 机器振动的评价 4.1 总则 4.2 机器振动标准和准则 4.3 机器振动烈度分类 4.4 测量方法和仪器 4.5 振动标准概述 在非旋转部件上测量 在旋转部件上测量 相关标准 对特定机器选择合适振动标准的分析指导 8.1总则 8.2旋转轴和基座振动基本关系 附录A（资料性）按应用领域列出机械振动标准 附录B（资料性）轴承动力学 附录C（资料性） 基座动刚度 附录D（资料性） 轴承和基座动刚度典型值的示例· 附录E（资料性）轴承部件和基座合成的动刚度，

本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 草。 本文件修改采用ISO/TR19201：2013《机械振动选择适当的机器振动标准的方法》，文件类型由 O的技术报告调整为我国的国家标准。 本文件与ISO/TR19201：2013相比做了下述结构调整： 增加了“规范性引用文件”一章； 删除了ISO/TR19201：2013中的第2章； 附录A对应ISO/TR19201：2013中的附录E； 附录B对应ISO/TR19201：2013中的附录A； 附录C对应ISO/TR19201：2013中的附录B； 附录D对应ISO/TR19201：2013中的附录C； 附录E对应ISO/TR19201：2013中的附录D。 本文件与ISO/TR19201：2013的技术差异及其原因如下： 删除了提及ISO/TR19201：2013中2.2、2.3的部分内容（见ISO/TR19201：2013的4.1），以 便与结构调整相一致； 增加了提及附录A的内容（见4.5），以符合GB/T1.1一2020的要求。 本文件做了下列编辑性改动： 更改了附录A中列举的相关标准； 删除了附录A振动应用领域中的培训。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会（SAC/TC53)提出并归口。 本文件起草单位：郑州机械研究所有限公司、南方电网电力科技股份有限公司、华电电力科学研究 有限公司、河南九域恩湃电力技术有限公司、西安热工研究院有限公司、中国石油化工股份有限公司 鲁分公司。 本文件主要起草人：慎政、马卫平、刘石、黄海舟、石峰、张学延、邓剑、杨毅、赵玉柱、郭玉杰

本文件为特定机器类型选择合适的振动标准提供指导，从而选择适当的振动测量和评价方法。概 述了GB/T6075、GB/T11348以及与机器振动相关的其他标准。 本文件给出了相关标准的综述，总结了其应用范围。它还针对那些没有以往经验的机器，给出了用 于确定是否进行非旋转部件、旋转轴或二者同时振动测量的理论分析基础。由于针对特定机器可能有 导致选择不同最恰当测量方法的特性存在，本文件不打算取代制造商或用户已有的对特定机器的实际 经验。 本文件的目的不是使读者掌握对特定机器进行测量和评价工作所需的标准的全部技术细节，而是 引导读者选择适当的标准，正是这些标准给出了必要的细节。然后，通过合适的训练，读者就能够完成 测量或评价工作。

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件砖混模板工程施工方案，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于 本文件。 GB/T2298 机械振动、冲击与状态监测 词汇(GB/T2298—2010,ISO2041:2009IDT） GB/T6444机械振动平衡词汇（GB/T6444—2008，ISO19252001，IDT) 3 术语和定义 GB/T6444和GB/T2298界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 轴绝对振动 bshaftabsolutevibration 根据绝对坐标测出的轴振动。 3.2 轴相对振动 shaftrelativevibration 传感器支承上（例如轴承座）测出的轴振动。 3.3 基座振动pedestalvibration 轴承支承结构的振动。 3.4 轴承动刚度dynamic stiffness of bearing 考虑阻尼和质量影响的轴承部件的刚度。

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注甘期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于 本文件。 GB/T2298 机械振动、冲击与状态监测词汇（GB/T2298—2010，ISO20412009，IDT） GB/T6444 机械振动平衡词汇（GB/T6444—2008，ISO1925：2001，IDT)

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基座动刚度dynamicstiffnessofpedestal 考虑阻尼和质量影响的轴承支架结构的刚度

GB/T11348基于对机器的 提供指南

4.2机器振动标准和准则

根据振动测量和评价需要，能将机器分为四种类型。 a）有旋转和往复部件的往复式机器，例如柴油发动机及某些类型的压缩机和泵。通常在机器的 主要结构上进行低频振动测量，典型的在2Hz1000Hz范围。 b）具有刚性特性转子的旋转机器，例如某些类型的电动机、单级泵和低转速泵。通常测量主要结 构（例如轴承盖或轴承座）的振动，其振动量值表示转子由于不平衡、热弯曲、摩擦和其他激励 源所产生的激励力。 具有挠性特性转子的旋转机器，例如大型蒸汽和燃气轮发电机组、多级泵和压缩机。机器在加 速通过一个或多个临界转速到工作转速时可处于不同振动模态。这样的机器，测量结构部件 的振动量值未必完全指示转子的振动。例如，即使在轴承盖上测量的振动量值不大，挠性转子 也可产生很大的位移，导致机器故障。因此，只准许直接测量轴的振动。 d）具有刚性特性转子的旋转机器，例如一些蒸汽轮机转子、轴流式压缩机和风机。这些机器包 含一种特殊类型的挑性转子，在轴承盖上测量的振动量值评估轴振动。 第8章详细介绍了一种分析方法，该方法根据机器的物理和结构特征，用于确定在特定机器上使用 果最好的振动测量方法（或标准）

4.3机器振动烈度分类

在机器振动烈度的分类中，所用运动变量（位移、速度或加速度）取决于适用的标准、频率范围和其 他因素。在对10Hz～1000Hz范围内的机械振动进行分类时，由于振动速度是机器振动烈度的直接 则量，通常选用它。对更低和更高频率的振动，优先选择的测量量分别是位移和加速度。 对简谐运动，运动变量可选用峰值或均方根值（r.m.S.）。然而，对复杂运动的机器，使用这两个变 量产生了明显不同的结果，主要是因为特殊波形（如脉冲状波或高频谐波），因此选用峰值或均方根值需 要作出不同的权衡。对转速在600r/min～12000r/min范围的旋转机器，振动速度的均方根值与振动 烈度的一致性最好。振动烈度原来的定义为在10Hz～1000Hz频率范围内，速度量值的宽带均方根 值的最大值。因此，在该机器类型的相关标准（例如GB/T6075.2)中定义了规定点对结构进行评估。 注：现在振动烈度是在机器非旋转部件上测得的最大振动值的一般术语，不论是位移、速度还是加速度（见 GB/T13824)

置（传感器）、信号调节、连接方法和校准程序。

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第5章和第6章包括了最常用的机器振动标准的简要描述，包含已发行和在修订的。它们包括宽 带测量方法、限值和区间。第5章包括：在非旋转部件上测量；往复式机器；非往复旋转轴上测量；以及 有齿轮装置的机器。第6章包括针对旋转轴的类似测量方法、限值和区间，也考虑了具有刚性或挠性特 性转子机器的测量。关于机器类型、尺寸和运行范围内振动限值，从可接受值到临界值的细节可参考每 个单独的标准。 第7章包括除GB/T11348和GB/T6075之外的相关标准的简要概述。 附录A按应用领域列出了机器振动相关标准。

这些标准为每一通用类别的机器提供了单独的准则。这些准则是根据振动量度和振动变化提出的，与 运行监测和验收测试有关。 GB/T6075系列标准已完成了下列内容： a）覆盖低速和高速旋转机器的宽带频率范围； b）设置振动准则，以包括各种运行区域； c）纳入来自全球调查的振动准则； d）包含针对特定类型机器的特有准则和测量方法。 GB/T6075.1描述了在稳态运行和瞬态条件下建立评价区域的一般指南，为GB/T6075后续部分 中的机器特定评价准则提供基础，区域定义如下。 区域A：新交付使用的机器的振动通常落在该区域。 区域B：振动量值在该区域的机器，通常认为可不受限制地长期运行。 区域C：通常认为振动量值在该区域的机器，不适宜于长期持续运行。一般该机器可在这种状态下 运行有限时间，直到有采取补救措施的合适时机为止。 区域D：振动量值在该区域通常被认为足够剧烈，足以引起机器损坏。 对区域边界的振动限值给出指南，以避免过严或过宽要求。验收准则均应在机器安装前经供方和 买方协商一致。这些评价区域为新机或大修过的机器规定验收准则提供基础。新机器验收准则历来规 定在区域A或区域B，但通常不超过A/B区域边界值的1.25倍。 振动的测量是宽带的，且频率范围足以确保特定的机器被充分覆盖。这些取决于所考虑的机器类 型，比如，完整评估带有滚动轴承机器所需的频率范围宜高于带有滑动轴承机器的频率范围。由于速度 与振动能量相关，速度测量是早期标准的基本准则。除了速度测量，GB/T6075还包括替代准则，如采 用位移、加速度，峰值而不是均方根值，因为这些标准可适合用于超低或高转速运行的机器。 5.2GB/T6075.2为在大型汽轮发电机组的轴承或基座上测量振动烈度提供了具体指导。在这些特 定位置的测量合理地描述了这些机器的整体振动状态。 振动测量系统宜至少在10Hz～500Hz频率范围内能够测量宽带均方根值。然而，如果该仪器也 被用于诊断目的，或者用于机器启动、停机或超速期间的监测时，可需要更宽的频率范围。 GB/T6075.2包括了功率在50MW以上，额定转速为1500r/min、1800r/min、3000r/min和 3600r/min的汽轮发电机组轴承座或基座以振动速度均方根值为基础的振动准则。这些值适用于稳 定工况的现场应用，对应不同的运行区域。区域与GB/T6075.1的描述相同，并且涵盖了瞬态运行工 况，如改变负荷和转速。

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5.3GB/T6075.3为评估在耦合工业机器的轴承、轴承座或壳体上现场测量振动烈度提供了具体指 导。GB/T6075.3涵盖功率在50MW以下的汽轮机和功率大于50MW、转速低于1500r/min或高于 3600r/min的汽轮机组，也包括了压缩机、功率在3MW以下的工业燃气轮机、发电机（除GB/T6075.2 所覆盖的）、任何类型的电动机，以及功率大于300kW的所有鼓风机和风机，和其他非显著柔性安装的 风机。还包括GB/T6075.7未涉及的泵。 由于轴承类型和支撑结构类型设计上的明显差别，按GB/T6075.3要求分为两个机器组，称为： a）1组：额定功率大于300kW的大型机器，或轴高不小于315mm的发电机； b）2组：额定功率大于15kW，且不大于300kW的中型机器，或轴高不小于160mm，且小于 315mm的发电机。 较大的机器通常用滑动轴承，并且运行或额定转速的范围比较宽，从120r/min～15000r/min。 包括了额定功率从300kW～50MW（1组）的大型工业机器的振动烈度区域的分类。也包括了器 定功率从15kW300kW(2组）的中型工业机器的振动烈度区域的分类。区域与GB/T6075.1的描 相

5.4GB/T6075.4为具有滑动轴承的燃气轮机轴承座或基座上测量振动烈度评估提供了具体指导。

对于往复式机器，在机器主体结构上测量并根据GB/T6075.6进行评定的振动，只可粗略地了解 机器内部部件的应力和振动状态。例如，旋转部件的扭转振动一般不能通过测量机器的结构部件来确 定。根据类似机器的经验，超过限值可能引起的危害主要出现在安装在机器上的部件（如涡轮增压器、 热交换器、调速器、泵、过滤器），机器与外围设备连接单元（如管路）或监测仪器（如压力计、温度计）。 GB/T6075.6通常适用于刚性或弹性安装的额定功率大于100kW往复式活塞机器。典型的应用 事例：船用推进发动机、船用辅助发动机、柴油发电机组的发动机、气体压缩机和内燃机车。给出了振动 位移、速度和加速度的最大值，还包括振动烈度图。 5.7GB/T6075.7对额定功率大于1kW的工业应用旋转动力泵的振动评价给出指导，描述了非旋转 部件振动测量评估的要求，还为在现场、制造商试验设施或工厂测量轴承振动烈度评估提供指导。如果

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1GB/T6072.5包括了往复式内燃机（RIC)驱动的轴系扭转振动的基本要求和定义。GB/T6072.5 盖了陆地、机车牵引和船用的内燃机驱动的机组，但不包括用于驱动筑路机械和土方机械、农用拖拉 、工业拖拉机、汽车、卡车和飞机的机组。 GB/T6072.5确定了自由振动和强迫振动的分析方法，此外，计算结果还确定了以下内容： a）固有频率、固有矢量和共振转速； b）轴系扭转应力； c）弹性联轴器的振动技术及其影响因素； d）轴线给定点的振动量值； e）联轴器和其他阻尼源产生的热能。 如果必要，还能用这些结果求得齿轮的振动加速度，

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7.2GB/T6404.2为具有独立箱体的闭式增速和减速齿轮装置机械振动的测定指定了方法。该方法 包括测量箱体和轴的振动，以及确定振动量值的仪器类型、测量方法和测试程序。也包括了验收中的振 动等级。 GB/T6404.2仅适用于在制造商试验设备上进行验收试验的，在设计转速、载荷、温度范围和润滑 条件下测试和运行的齿轮装置。现场测量齿轮装置振动可能要求其他准则。另外，GB/T6404.2不适 用于特殊或辅助传动系统，例如集成的齿轮传动压缩机、泵、透平和动力输出齿轮。 7.3GB/T19873.1包括用于状态监测和诊断的机械振动评估所需测量和数据采集功能的一般指南： 适用于各种旋转机械，描述了不同类型的传感器和应用范围，以及推荐用于振动信号离散率分析的窄 带分析程序和技术。还考虑到传感器共振频率特性和安装频率问题。 GB/T19873.1描述了连续信号、周期信号和间性信号的数据采集技术，以及推荐的振动数据分 析程序。以表格的形式列出了各种类型机器（汽轮机、发电机、电动机、泵等），和为获得最佳测试结果推 荐的传感器位置和类型。另外，也给出了与振动相关的机器故障最常见原因的综合列表。 7.4GB/T19873.2提供了在时域和频域进行振动数据处理、振动特征分析、数据显示以及将分析结果 应用于机械状态监测和诊断的指南。介绍了模拟和数字设备、分析技术和滤波类型。 显示了各种明显特征，以及对它们所代表状态进行了简要描述。其中窗函数及描述是分析工程师 和技术人员在研究机械问题时最常用的一些分析工具。这些工具包括波形特征、拍和调制、波德图和极 坐标图、时域和频域平均、级联（漯布）图。 7.5GB/T19873.3针对多种类型的机器和部件及其相关的故障特征提供了选择和应用振动诊断技术 的框架，适用于振动从业人员、工程师和技术人员。 系统性诊断方法首先从根据机器运行参数建立的信息基础开始，然后按照描述了各类机器和部件 的逻辑诊断步骤的流程图进行。 7.6ISO14694给出了各类风机的振动和平衡限值，适用于安装功率小于300kW，或者最大功率不大 于355kW标准商用电机（如R20系列)的各类风机。专为空气循环的风扇除外，例如吊扇和台式风扇。 更大功率风机的应用限值参见GB/T6075.3。 ISO14694认为振动测量能以绝对单位或者以高于给定参考值的分贝值记录为速度、加速度或位 移。振动测量幅值可能受平衡机连接的影响。推荐同时测量振动速度的均方根值、峰峰值或单峰值。 工厂测试时，风机通常不连接管道系统，空气动力学特性可能与安装状态有所不同。支撑基础的质 量和刚度也与现场有所不同。因此，工厂测试为“窄带”振动测试。现场测试为“宽带”振动测试。后者 本身就代表了整体振动烈度的测量。ISO14694不包括最终安装状态的影响因素，如基础特性、空气动 力学特性、清洁和维护。 7.7ISO14695给出了除ISO14694所述专为空气循环设计之外的，安装功率小于300kW的各类风 机振动特性的测量方法。对于更大功率的风机，测试方法参见GB/T6075.1，并且可采用GB/T6075.3 中的应用限值。ISO14695仅给出了风机振动的通用测量方法，并没给出针对数据的判断准则（因此， 可参阅ISO14694)。 ISO14695指出振动的测量可记录为整体均方根值的速度、加速度或位移，或者是在适当频率范围 内的频谱，给出了悬挂在弹性绳索上或安装在弹性基础上的测量方法。在安装点上施加激振力能作为 分析支撑结构影响的有用测量方法。但此类测量不在ISO14695的范围之内

8对特定机器选择合适振动标准的分析指导

下面描述的分析方法，能用于振动测量方式的选择。该方法基于机器的动力学特性，以基座动刚度 与轴承动刚度之比α来表征（补充信息见附录B和附录C)。附录D给出了刚度数值的实际示例。可

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根据图1的α值来选择振动测量方法。

图1由动刚度比α确定振动测量方法

示例：如果α=2，通常测量轴的相对振动（A)或轴的绝对振动（B)，而基座振动（C)仅在特殊情况下测量。 GB/T11348和GB/T6075非常适用于选择适当标准的分析方法。这种方法的指导原则如图2所 示。该流程图便于工程师和旋转机的设计人员使用；现场工程师可以接触到实际机器，但是，大多数 现场工程师可能不了解轴承和基座的动力学特性。 注：除了在基座进行测量外，在某些情况下，可能需要对转轴进行测量（例如，状态监测、轴心轨迹和轴承抬升），参 见GB/T19873.1

示例：如果α=2，通常测量轴的相对振动（A)或轴的绝对振动（B)，而基座振动(C)仅在特殊情况下测量。 GB/T11348和GB/T6075非常适用于选择适当标准的分析方法。这种方法的指导原则如图2所 示。该流程图便于工程师和旋转机械的设计人员使用；现场工程师可以接触到实际机器，但是，大多数 现场工程师可能不了解轴承和基座的动力学特性。 注：除了在基座进行测量外，在某些情况下，可能需要对转轴进行测量（例如，状态监测、轴心轨迹和轴承抬升），参 见GB/T19873.1

8.2旋转轴和基座振动基本关系

8.2.1振动评价应考虑的基本分量

图2选择适当标准评价机器振动流程图

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8.2.2振动响应分量的基本关系

式中： 工p—基座振动； F一力; k2—基座动刚度。 这个指标作为非旋转部件振动，用GB/T6075来评价。 第二个指标是轴相对振动工R，用公式(2)计算：

轴绝对振动sA为基座振动p与轴相对振动r之和，用公式(3)计算：

SA 轴绝对振动； ktot——总动刚度； kin=kr+ki kik2

SA= + k2 k k

..................(3)

ko总动刚度； kk2 注：总动刚度，即轴承部分和基座合成的动刚度，更多细节详见附录E。 公式(2)和公式(3)之间的唯一误差在于测量平面上的轴位移，因为轴弯曲变形，以及测量平面与轴 承中心平面之间存在距离，在轴承中心产生附加位移。这个误差对相对刚性的转子是可以忽略的。 然而，对于挠性转子，应在公式(2)和公式(3)中添加由于轴弯曲变形产生的微小位移工I。 表1总结了各种振动关系

表A.1总结了本文件讨论的众多标准及补充标准的应用领域。

CAD在施工组织设计编制中的应用表A.1总结了本文件讨论的众多标准及补充标准的应用领域。

表A.1按应用领域列出机器振动相关标准

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A.1按应用领域列出机器振动相关标准（续）

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为理解以下分析公式中的关系DB1506／T 5-2019标准下载，列出符号定义如下： &，y 轴颈对轴承的相对位移 X，y 轴颈对轴承的相对速度 ,; 轴颈对轴承的相对加速度 F 工方向轴承力 F y方向轴承力 mrr,mzymyz,my 轴承油膜（质量影响）加速度系数 CxrCzy C yzC yy 轴承油膜阻尼系数 kzx,kzy,kyz,kyy 轴承油膜刚度系数 k'=k+ic 轴承和基座动刚度的复数表示