ICS 17.160 CCSJ04
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中华人民共和国国家标准
GB/T41095-2021
机械振动
选择适当的机器振动标准的方法
Mechanical vibration-Methodology for selecting appropriate
machinery vibration standards
(ISO/TR19201:2013.MOD)
2022-07-01实施
2021-12-31发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T41095—2021
目 次
前言 1范围 2规范性引用文件 3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 5在非旋转部件上测量 6在旋转部件上测量 7 相关标准 8对特定机器选择合适振动标准的分析指导
生
：
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参考文献
12
14
17 18 20 22 GB/T41095—2021
前言
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》的规定起草。
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 ISO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；
一
-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
院有限公司，河南九域恩电力技术有限公司，西安热工研究院有限公司，中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司。
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。
L GB/T41095—2021
机械振动
选择适当的机器振动标准的方法
1范围
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。
规范性引用文件
2
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.ISO2041：2009，IDT） GB/T6444机械振动平衡词汇（GB/T6444—2008.ISO1925：2001，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 shaft absolute vibration 根据绝对坐标测出的轴振动。
3.2
轴相对振动 shaft relative vibration 传感器支承上（例如轴承座）测出的轴振动。
3.3
基座振动pedestal vibration 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。
1 GB/T41095—2021
3.5
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。
4机器振动的评价
4.1总则
GB/T6075基于对机器的非旋转部件测量，为不同类型机器振动的测量和评价提供指南。 GB/T11348基于对机器的旋转轴测量，为不同类型机器振动的测量和评价提供指南。
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2Hz～1000Hz范围。 b）其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，摩擦和其他激扇源所产生的微励力。
c）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，挑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）具有准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
含一种特殊类型的搅性转子，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效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测量，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)。
4.4测量方法和仪器
被引用的标准包括，测量轴对壳体相对信号、绝对测量以及惯性应用的方法。 推荐并描述的传感器包括位移速度和加速度传感器，也包括不同传感器的应用范围和限制，以及
幅值、频率。GB/T13824提供了机器壳体振动测量仪器的规范。GB/T14412给出了对机器壳体安装加速度计的推荐，在多数情况下也适用于速度传感器。ISO10817-1介绍了测量轴振动仪器的传感装
2 GB/T41095—2021
置（传感器）、信号调节、连接方法和校准程序。 4.5振动标准概述
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。
5在非旋转部件上测量
5.1GB/T6075.1给出了在非旋转部件上测量和评价机器振动的总则。这是一系列标准的第1部分，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）纳人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。
3 GB/T41095—2021
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C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300kW50MW（1组）的大型工业机器的振动烈度区域的分类。也包括了额
定功率从15kW~～300kW2组）的中型工业机器的振动烈度区域的分类。区域与GB/T6075.1的描述相同。 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。
GB/T6075.4适用于电力和机械驱动应用中使用的重型燃气轮机，其功率范围在3MW以上，且带负荷转速在3000r/min～30000r/min之间。通常，该准则应用于燃气轮机和被驱动设备。对 50MW以上的发电机，用GB/T6075.2的准则评估振动烈度，额定功率50MW及以下的发电机用 GB/T 6075.3.
包括了基于工业燃气轮机轴承座或基座振动的区域边界评估。这些准则假设了燃气轮机采用滑动轴承，并且在正常稳态运行条件下，现场振动测量是宽带值。瞬态运行条件，例如负荷变化和转速变化：也包括在内。GB/T6075.4包括了可有齿轮的机器，但不对齿轮的状态进行评估。区域与GB/T6075.1的描述相同。 5.5GB/T6075.5为处理在水力机器的轴承，轴承座或壳体上现场测量振动烈度评估提供了具体指导。GB/T6075.5应用于水力发电厂和泵站机组，其水力机械的额定转速从120r/min1800r/min，采用桶式或分块瓦式滑动轴承，主机功率不小于1MW。轴线的位置可是垂直、水平或与这两个方向尚成任意角度。
GB/T6075.5包括：水轮机和发电机、泵和作电动机运行的发电机水泵-水轮机和电动发电机包含辅助设备（如主轴同轴的启动汽轮机和励磁机）。GB/T6075.5也包括通过齿轮和（或）挠性联轴器与发电机或电动机连接的单个涡轮机或泵。
对额定功率1MW以上，额定转速在120r/min～1800r/min的水力机器，推荐均方根值振动准则作为轴转速的函数。 5.6GB/T6075.6对往复式机器机械振动的测量和分类建立了方法和指南。通常，GB/T6075.6涉及在机器主结构上振动测量，并主要定义限制值保证机器可靠和安全运行，避免安装在机器结构上的辅助设备出现问题。
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
4 GB/T41095—2021
有规定，则在制造商的试验设施中为验收试验提供区域和限值，并给出特殊准则。包括的区域限值适用于卧式和立式泵的振动，而不考虑其支撑挠性。
对长期运行，提供两个附加准则：一是考虑观测到的振幅，二是考虑振幅的变化。该准则适用于机器本身产生的振动，而不是外部来源传递给机器的振动。因此，振动速度按泵功率不大于200kW和大于200kw两类，给出区域和验收测试限值，也给出了位移的区域和验收试验限值。 5.8ISO20816-8建立了往复式压缩机系统机械振动测量和分类的方法和指南。振动量值主要是用于为压缩机系统的振动分类，并避免往复式压缩机系统中部件（例如基础、压缩机、阻尼器、管道，及安装在压缩机系统的附属设备）的疲劳问题。ISO20816-8不适用于状态监测。
ISO20816-8应用于典型的额定转速大于120r/min且不大于1800r/min的刚性安装的往复式压缩机系统。给出了卧式和立式压缩机系统可接受的整体振动位移、速度、加速度指导值。一般评价准则与操作测量相关。准则也用于确保机器振动不对直接安装在机器上的设备产生不利影响，例如脉动阻尼器和管道系统。
当考虑机器内部部件影响时，ISO20816-8的应用是受到限制的。例如阀门，活塞或活塞环等问题，不大可能从测量中被检测到。这类问题的识别可能要求ISO20816-8范围以外的调查诊断技术。
ISO20816-8不适用于超级压缩机。噪声也不在ISO20816-8范围内。区域与GB/T6075.1的描述不同。
6在旋转部件上测量
6.1GB/T11348.1对机器旋转轴上的振动测量提供了具体指导。这类机器通常有挠性转子-轴系，通过对这些旋转件的测量，能更明确和更灵敏地检测到振动状态的改变。此外，与转子质量相比，具有相对刚性和（或）较重外壳的机器通常是典型的首选轴振动测量的机器类型。
例如工业汽轮机、燃气轮机和透平压缩机，它们在工作转速范围内有若干振动模态，通过轴的测量能更好观测由不平衡，不对中，热弯曲，摩擦以及轴承卸载产生的响应。
有三个主要因素用来判断机器的振动量：一轴承动载荷；一转子的绝对运动：一转子相对轴承的间隙。 如果关注确保轴承动载荷不导致轴承损坏，监测轴相对于轴承结构的振动宜作为首要准则。如果
关注轴的绝对运动（转子弯曲应力的测量）或转子-轴承间隙：采用的测量方式取决于固定相对运动传感器的支承结构的振动量值。因此，如果支承结构的振动量值是相当大的，测量绝对轴振更有价值。需要监控转子与轴承之间的间隙，以确保防正转子密封和叶片摩撤，这可能导致转子或叶片故障。
在轴承附近测得的机器的轴振动基于两个准则进行评价。 a) 准则工：机器在正常运行条件下的可靠和安全运行要求轴振动位移保持在某些限值以下，比如
限值与充许的轴承动载荷。足够的机器径向间隙裕量协调一致。最大轴振动根据评价区域评估。
b）准则Ⅱ：即使不超过准则工中的限值，轴振动位移的变化也可能导致早期损坏或其他不规则情
况。因此，这些相对于参照值的变化不宜允许超过某确定限值。如果参照值发生明显变化，宜查明变化的原因，如果必要，采取适当措施。在这种情况下，如果采取某种措施，宜考虑振动的最大值以及机器在新状态下是否稳定后再确定。
在稳定运行条件建立评价区域的一般指南在GB/T11348的附件中描述，它为机器特定评价准则提供了基础。不同区域的定义和应用与GB/T6075（见第5章）所采用的相同。 6.2GB/T11348.2提出了测量额定转速在1500r/min~3600r/min，输出功率大于50MW的汽轮
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