中华人民共和国国家标准
GB/T9239.13—2023/ISO21940-13:2012
代替GB/T28785—2012
机械振动 转子平衡　第13部分：大中型转子现场平衡的准则和安全防护
Mechanical vibration-Rotor balancing-Part 13 :Criteria and safeguards for the in-situ balancing of medium and large rotors
(ISO 21940-13:2012,IDT)
2023-10-01实施
2023-03-17发布 目 次
前言引言 1 范围 2 规范性引用文件 3术语和定义现场平衡· 4.1 总则 4.2 现场平衡的原因 4.3 现场平衡的目的 5 实施现场平衡的准则 6 安全防护 6.1靠近旋转轴操作时人员的安全防护 6.2 现场平衡的特殊运行范围 6.3 校正质量及其连接的完整性和设计 6.4具体机器安全的建议测量 7.1 振动测量设备 7.2 测量误差 7.3 相位参考信号 8运行状态报告
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9.1 通则 9.2 报告概述 9.3 振动测量设备 9.4 结果 9.5 文本信息附录A（规范性） 具体机器类型现场平衡时的注意事项和安全防护附录B（资料性）不大于1MW锅炉风机现场平衡报告示例附录C（资料性）大于50MW汽轮发电机设备现场平衡报告示例参考文献
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19 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。
本文件是GB/T9239《机械振动转子平衡》的第13部分。GB/T9239已经发布了以下部分：
第12部分：具有性特性的转子的平衡方法与允差；一第13部分：大中型转子现场平衡的准则和安全防护：一一第14部分：平衡误差的评估规程；一第21部分：平衡机的描述与评定；
第31部分：机器不平衡易变性和不平衡灵敏度：一第32部分：轴与配合件平衡的键准则。 本文件代替GB/T28785—2012《机械振动 大中型转子现场平衡的雅则和防护》。本文件与
GB/T28785一2012相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：
删除了ISO2041和术语“现场平衡”（见GB/T28785—2012的第3章）将幅值更改为量值（见第5章，GB/T28785一2012的第5章）将临界速度更改为共振速度（见第9章，GB/T28785-一2012的第9章）。 本文件等同采用ISO21940-13：2012《机械振动转子平衡第13部分：大中型转子现场平衡的准
则和安全防护》。
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、华电电力科学研究院有限公司、河南九域恩湃电力技
术有限公司、南方电网电力科技股份有限公司、浙江大学、中国计量科学研究院、卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司、青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心、杭州汽轮机股份有限公司、广州勇艺邦电子科技有限公司、西安热工研究院有限公司，上海发电设备成套设计研究院有限责任公司、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：马卫平黄海舟、郭辉、刘石、陈章位、蔡晨光、慎政、汉昆、王泽威、李孔形郭玉杰、赵雷、丁旭东、张学延、李汪繁、邓剑、王彦杰、杨毅。
本文件所代替文件历次版本发布情况为： GB/T28785，2012年首次发布。 引言
转子不平衡引起的振动是旋转机械设计和维修中最关键的问题之一。它产生的动态力会对机器和人类的健康和安全产生不利影响。
平衡是检验一个转子的质量分布，必要时对其进行校正，使剩余不平衡量，或者轴颈或轴承支承的振动，或者轴承上的力在规定限值内的过程。
GB/T9239《机械振动转子平衡》以通用的方式解释平衡，使用特定的术语和定义，帮助使用者选择适当的平衡方法，为平衡技术的应用提供指导。包含了平衡领域大多数的标准，分为五个主要领域：引言、词汇、平衡方法和允差、平衡机、为了平衡的机械设计，拟由以下部分构成。
第1部分：引言。目的在于给出平衡技术在GB/T9239系列文件中使用的一般背景，并指导使用者了解该系列的相应部分，包括词汇。平衡方法和允差，平衡机和为了平衡的机械设计。 第2部分：词汇。目的在于定义用于平衡的词汇，给出平衡词汇的字母索引和平衡机术语的图解指南。 第11部分：具有刚性特性的转子的平衡方法与允差。目的在于给出用于刚性转子的平衡方法和允差。规定了允许剩余不平衡的量值、校正面必要的数目、校正面剩余不平衡允差的分配和如何解释平衡过程中的误差。 一第12部分：具有挠性特性的转子的平衡方法与允差。目的在于给出用于挠性转子的平衡方法
和允差。给出了挠性转子的典型结构形式，规定了根据自身特点的平衡要求，列出了平衡方法，提供了最终平衡状态的评定方法以及给出了不平衡允差的指南。 第13部分：大中型转子现场平衡的准则和安全防护。目的在于给出大中型转子在其自身轴承中现场平衡的程序。阐述了适合做现场平衡的条件、所需的仪器、安全措施的内容以及报告和维护记录的要求。 第14部分：平衡误差的评估规程。目的在于给出用于评估平衡误差的程序，并规定了转子不平衡测量过程中的误差识别、评估已识别的误差和确定剩余不平衡时考虑误差的要求。 一第21部分：平衡机的描述与评定。目的在于给出平衡机性能评价的要求。 一第23部分：平衡机防护罩和测量工位的其他保护措施。目的在于给出平衡机防护罩和其他保护措施的要求，定义防护罩和其他保护措施提供的不同等级的保护，并给出每一级防护的适用
范围。
一一第31部分：机器不平衡易变性和不平衡灵敏度。目的在于给出确定机器振动对不平衡的灵敏
度的方法，并提供了考虑共振转速与工作转速接近时振动灵敏度的评价指南。 一第32部分：轴与配合件平衡的键准则。目的在于给出用键连接的转子组件在单个部件平衡时
的唯一准则。 机械振动转子平衡第13部分：大中型转子现场平衡的准则和安全防护
1范围
本文件规定了大中型转子在其自身轴承中现场平衡的程序。阐述了适合做现场平衡的条件、所需的仪器、安全措施的内容以及报告和维护记录的要求。
本文件适用于现场平衡合同的基础。 本文件不提供从测得的振动数据计算校正质量方法的指南。 注：本文件规定的程序适合大中型机器。然而，在小型机器需要保持好的振动特性和校正质量配置记录时，很多原
理同样适用于小型机器。
2规范性引用文件
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。
ISO2954旋转与往复式机器的机械振动对振动烈度测量仪的要求（Mechanicalvibration of rotating and reciprocating machinery-Requirements for instruments for measuring vibration severity)
注：GB/T13824-2015旋转与往复式机器的机械振动对振动烈度测量仪的要求（ISO2954;2012，IDT） ISO7919（所有部分）机械振动在旋转轴上测量评价机器的振动（Mechanicalvibration一Eval
uation of machine vibration by measurements on rotating shafts)
注：GB/T11348C所有部分）机械振动在旋转轴上测量评价机器的振动［ISO7919C所有部分）] ISO10816（所有部分）机械振动在非旋转部件上测量评价机器的振动（Mechanicalvibration
Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts)
注：GB/T6075（所有部分）机械振动在非旋转部件上测量评价机器的振动［ISO10816（所有部分） ISO10817-1转轴振动测量系统第1部分：径向振动的相对和绝对检测（Rotatingshaft
vibration measuring systems-Part 1: Relative and absolute sensing of radial vibration)
注：GB/T21487.1一2008转轴振动测量系统第1部分：径向振动的相对和绝对检测（ISO10817-1:1998，IDT） ISO2194o-2机械振动转子平衡第2部分：词汇（Mechanical vibration-Rotorbalancing
Part 2:Vocabulary)
注：GB/T6444—2008机械振动平衡词汇（ISO19252001，IDT） ISO21940-11机械振动转子平衡第11部分：具有刚性特性的转子的平衡方法与允差（Me-
chanical vibration-Rotor balancing--Part ll : Procedures and tolerances for rotors with rigid behav- iour)
注：GB/T9239.1一2006机械振动恒态（刚性）转子平衡品质要求第1部分：规范与平衡允差的检验（ISO
1940-1:2003,IDT) ISO21940-12机械振动转子平衡第12部分：具有挠性特性的转子的平衡方法与允差（Me-
chanical vibration-Rotor balancing-Part 12:Procedures and tolerances for rotors with flexible be- 12.2016IDT)
3术语和定义
ISO21940-2界定的术语和定义适用于本文件。
4现场平衡
4.1总则
现场平衡指在沿转子上有限个便于实施和可接近的位置施加校正质量。通过现场平衡，使轴或座的振动量值或剩余不平衡量减小到容许值内，从而使机器能够在整个运行区间安全运行。作为成功的平衡的一部分，对固定转速的机组可能会把机器的瞬态转速的振动作某些折中，以得到容许的正常运行转速下的振动。
注：在某些情况下，对不平衡很敏感的机器不能在整个运行范围内成功地平衡，这种情况通常发生在机器运行转速
接近一个小阻尼系统模态（见ISO21940-31），并且有与负载相关不平衡量的时候。 相对平衡机，大部分场合的测量仪器以及数据处理的能力都很有限，这种情况下进行现场平衡就需
要另外的仪器。另外也应考虑到施加校正质量后转子运转的安全问题。 4.2现场平衡的原因 4.2.1尽管单个的转子在高速或低速的平衡机上已经做过平衡，但当转子安装到现场连成轴系以后，可能还需进行现场平衡。这可能因为实际机器与平衡机上单独环境之间的差异，包括：
a）平衡设备和实际机器的转子支承系统动态特性的不同： b）安装过程中无法正常发现和校正的装配误差； c）在装配前无法进行平衡的转子系统； d在满负荷运行工况下转子不平衡特性的改变。
4.2.2转子在使用中的变化可能也需要平衡补偿，包括：
a） 磨损； b）零部件的损耗，例如转子叶片碰磨壳体； c) 更换零部件的维修工作： d）转子轴系中零部件（例如联轴器、燃气轮机的轮盘和发电机的端环）的移动引起的不平衡。 注：常把转子叶片作为平衡的加重方式，如果只更换少量叶片就可能达不到平衡要求。
4.2.3由于一些经济和技术的因素也可能需要进行现场平衡，包括：
a）在没有必要购买平衡机时； b）在需要做平衡的场合或在要求的时间里，没有合适的平衡机可用时； c）在拆卸机器，运输转子到合适的平衡设备不太经济时。
4.2.4机器在正常运行或转速改变时（经维修后或投产后），振动量值相比经验值、合同要求或标准（如 ISO7919和ISO10816）的规定不能达到要求。在很多情况下，现场平衡能够使振动值达到容许值以内。 4.3现场平衡的目的
现场平衡的目的是将机器的振动量值减小到机器长期运行的容许值以内。对大多数机器，通频振动量值的限值应根据经验或者ISO7919（对轴振动）的相应部分以及ISO10816（对轴承座和机座振动） 对于关注剩余不平衡量的场合，剩余不平衡量要减小到容许值以内（见ISO21940-11和 ISO21940-12)。
5实施现场平衡的准则
在进行现场平衡之前，应作一个可行性研究来评估可用的校正平面是否会对被观测的振动特性产生影响，由于在完全安装好的机器上接近校正平面和测点受限，这可能使现场平衡不切实际。在可能的情况下，宜利用以前现场平衡的经验，有时可能还需进行模态分析。
现场平衡仅在下列情况下才能尝试： a）认为振动大的原因是明确的，且从源头无法消除； b) 经过振动特性分析，断定现场平衡是安全有效的途径； c) 在要求的正常运行工况下，在现场平衡之前以及现场平衡的过程中，振动矢量稳定且具有重
复性； d) 因为加校正质量只能影响振动的基频分量，只有基频分量是通频振动量值的主要成分时，现场
平衡才有意义。 在特殊情况下，机器正常运行时振动的基频成分会发生变化（例如发电机转子的热弯曲），通过加校
正质量能使机器在运行范围内达到许用的平衡结果。这时为使全速满负荷时的振动量值合格，可能会使空载时的振动量值增大。再一次强调，只有认为振动原因是不平衡时才能进行现场平衡。
注：当系统运行状态非线性时，校正质量能影响其他振动分量，包括轴转速的次谐波和高次谐波分量。 振动的基频成分可能并非来自不平衡。而是由系统受外力产生，例如来自液压泵和电动机等。很多
缺陷，如轴安装不对中，可倾瓦轴承等，也会产生基频振动。这些影响通常不宜用平衡来校正，因为这会掩盖系统的真实故障。
轴的基频振动矢量宜足够稳定，使其变化量值相对于振动矢量平均量值不大。 如果有足够的转子系统设计数据可用，转子的动力学模型能够帮助选择合适的校正平面和校正质
量的组合。
6安全防护
警告：现场平衡仅应由技术熟练的团队来完成，其中包括用户和供应商，这些团队应了解加上试加质量和校正质量的后果，而且应有操作机器的经验。如果操作失误将对整个机器和人员产生风险。 6.1靠近旋转轴操作时人员的安全防护
在进行现场平衡时，机器需在特殊的工况下运行，允许接近旋转部件加试加质量和最终校正质
量，应有严格的安全程序确保人员接近转轴时机器不能旋转，也不能有临时使用的设备工具靠近转轴以防止轴转动时缠绕进去。 6.2现场平衡的特殊运行范围
在进行平衡时，机器可能多次快速启动和停止及在非正常的负荷工况下运行，并可能超出机器正常运行范围。附录A中给出了几种需考虑防护的具体机器的示例。应确定按附录A操作不会对整个机器的完整性或寿命造成损害。
但由于没有涵盖所有机器类型情况的通用列表，故应单独检查每次现场平衡的完整性要求。 6.3校正质量及其连接的完整性和设计 妨碍机器的正常运行，例如由手轴的膨胀、校正质量与静止部件接触等。如果有制造商的说明书，宜按照说明书安装校正质量
校正质量通常采用螺栓或焊接固定，应确保螺栓孔和焊接过程不会损害连接校正质量的转子部件
的完整性或功能，例如冷却的功能。此外校正质量应与其所在的运行环境相适应，例如温度和大气的化学成分。
如可能，应通过合并以前平衡的校正质量使每个校正平面上的总校准质量最小。但是由于特殊原因加的质量（例如用来平衡单个圆盘或抵消叶片根部偏心误差的配重）不宜改变。
当校正质量加在非整体的旋转部件上时，宜在这些零件上做对应标记，以保持合适的装配方位。 6.4具体机器安全的建议
现场平衡的一般安全要求在6.1～6.3中已经论述，但还应考虑附录A中具体机器类型的注意事项和安全防护。然而由于没有涵盖所有机器类型安全预防措施的通用列表，故应单独检查每次现场平衡的安全要求。
7测量
7.1振动测量设备
通过对转轴直接测量评价振动的基本步骤应符合ISO7919-1的规定，测量系统应符合ISO10817-1
的规定。对传感器安装在机座上的非旋转部件振动测量步骤应符合ISO10816-1的规定，测量系统应符合 ISO2954的规定。每一个测量系统应有足够的频率范围以采集所平衡机器的整个转速范围的数据。为测量校正质量的影响，传感器应有必要的灵敏度且应安装在适当的位置。
对于弹性支承结构，测量机座的振动就能得到最好的结果。对刚性支承，用轴相对传感器测量轴振
动可能更灵敏。也能从以往的经验或转子动力学模型获得最合适测量系统的指导。当用非接触式电涡流传感器测轴的相对运动时，所测信号会受到测量位置电或机械偏摆的影响（详见ISO7919-1和 ISO10817-1）。当这些效应严重影响到真值读数时，宜隔离干扰信号源和采取适当的校正措施。如可能，采用轴振动的绝对测量能够测得轴与机座运动无关的绝对位置。
ISO7919和ISO10816主要是关于机器在稳态工况下运行可接受的通频振动值的标准。对于平
衡，振动测量设备应有提取振动基频分量的附加功能，包括基频振动的幅值和相位。另外ISO7919和 ISO10816适用于所有轴承支承的径向测量和仅限推力轴承的轴向测量。而在某些特殊工况，还应测量其他轴承的轴向振动。
进行现场平衡通常是为了减小机器运行转速下的振动值以及升降速过程中系统过共振时的振动值。测量设备应具有足够的动态范围以测量全转速范围和所关心的运转转速下的幅值和相位。
应在选定要求减小振动量值的位置测量振动。然而，虽然平衡能够改善某些位置或方向的振动量
值，但可能会使其他位置或方向的振动量值增大。因此建议在邻近的转子或轴承上安装额外的传感器进行振动蓝测。对振动监测来说尽管测量一个方向的振动已经足够，但对于现场平衡，建议尽可能测量两个正交方向的振动。
如果使用永久安装的传感器，建议平衡前检查其幅值和相位的校准。通常不检查永久安装的轴相对位移传感器，但建议检查相位和轴偏摆。检查轴相对传感器的相位通过确保传感器信号的极性正确就足够了。如果可能，机座用的传感器应与便携式测量设备对比检查。
在某些情况下，测量振动的完整轨迹是有用的，这时应在沿轴向选定的测量位置安装两个传感器。 严格地说，仅应使用两个非平行安装的传感器描绘振动轨迹，但通常使用两个正交安装的传感器。