ICS 17.160 J 04
中华人民共和国国家标准
GB/T28785--2012/ISO20806:2009
机械振动
大中型转子现场平衡的准则和防护
Mechanical vibration--Criteria and safeguards for the in-situ
balancing of medium and large rotors
(ISO20806:2009.IDT)
2012-11-05发布
2013-03-01实施
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 发布
建筑321---标准查询网 GB/T28785—2012/ISO20806:2009
目 次
前言引言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 现场平衡 5 实施现场平衡的准则 6 安全防护 7 测量 8 运行工况 9 报告附录A（规范性附录）具体类型机器现场平衡的预防和防护措施附录B（资料性附录）小于1MW锅炉风机现场平衡报告实例附录C（资料性附录）大于50MW涡轮发电机设备现场平衡报告实例参考文献
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前言
本部分按照GB/T1.1-2009和GB/T20000.2—2009给出的规则起草。 本部分使用翻译法等同采用ISO20806：2009《机械振动大中型转子现场平衡的准则和防护》。 与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：
GB/T2298—2010机械振动、冲击和状态监测词汇（ISO2041：2009，IDT） GB/T6075（所有部分）机械振动在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动 (ISO10816,IDT) GB/T6444—2008机械振动平衡词汇（ISO1925：2001，IDT) -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（ISO1940-1：2003，IDT) GB/T11348（所有部分）机械振动在旋转轴上测量评价机器的振动（ISO7919，IDT） GB/T21487.1-2008转轴振动测量系统第1部分：径向振动的相对和绝对测量 (ISO10817-1:1998,IDT) GB/T13824—1992对振动烈度测量仪的要求（eqvISO2954：1987）
本标准由全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会（SAC/TC53）提出并归口。 本标准起草单位：郑州机械研究所、东南大学火电机组振动工程研究中心、陕西电力科学研究院、河
南电力试验研究院、北京北重汽轮电机公司、南阳防爆集团股份有限公司、中国测试技术研究院。
本标准主要起草人：马卫平、王义翠、黄润华、慎政、傅行军、郭平英、罗剑斌、安胜利、王泽威、朱沙。
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引言
平衡是检验一个转子的质量分布，必要时对其进行校正，使剩余不平衡量或轴承/支承的振动和/或轴承上的力在规定限值内的过程。很多转子在安装到机器现场轴承位之前已经在专门指定的平衡设备上进行过平衡。然而，如果修复工作在现场进行或不能用平衡机，那么转子现场平衡就越来越普遍了。
与在平衡机上进行平衡不同，现场平衡的优点是转子安装在其工作环境中进行的。因此现场平衡时既不损害转子的轴承和支承机构的动态性能，也不受转子轴系其他因素的影响。现场平衡的缺点是不方便进人机器和需要开动整个机器。不方便进人机器就不便在校正平面上加校正质量，开动整个机器就会有停工和运行成本的经济损失。在一个转子存在很大的不平衡量时。由于不方便接近平衡面和校正质量尺寸的限制，现场平衡就有可能完不成。
ISO19499L4给出了与转子机械平衡有关的标推的一般指南，ISO1940-1涵盖了恒态（刚性）转子的特性，ISO11342[3涵盖了弹性轴（挠性转子）的特性。
正
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机械振动
大中型转子现场平衡的准则和防护
1范围
本标准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。
本标准可用作规定现场平衡合同的基础。 本标准不提供从测得的振动数据计算校正质量方法的指南。 注：本标准规定的程序适合大中型机器。但很多原理同样适用于小型机器，比如说保持一个好的振动状态记录和
校正质量的配置。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
ISO 1925 机械振动 平衡词汇(Mechanical vibration—Balancing—Vocabulary) ISO1940-1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
(Mechanical vibration-Balance quality requirements for rotors in a constant(rigid) state-Part l : Specification and verification of balance tolerances)
ISO 204l 机械振动，冲击和状态监测 词汇(Mechanical vibration，shock and condition monito ring-Vocabulary)
ISO 2954旋转与往复机器的振:动对振动烈度测量仪的要求（Mechanical vibration of rotating and reciprocating machinery-Requirements for instruments for measuring vibration severity)
ISO7919机械振动在旋转轴上测量评价机器的振动（Mechanicalvibration-Evaluationofma- chine vibration by measurements on rotating shafts)
ISO10816机械振动在非旋转部件上测量评价机器的振动（Mechanicalvibration一Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts)
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 l : Relative and absolute sensing of radial vibration)
3术语和定义
ISO1925和ISO2041中界定的以及下列的术语和定义适用本文件。
3.1
现场平衡 In-situ balancing 在转子自身的轴承和支承结构上而不是在平衡机上进行平衡的过程。
4现场平衡
4.1总则
现场平衡，就是在转子上有限个便于实施和可接近的位置施加校正质量。通过平衡试验，使轴或/
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和座的振动量值或/和剩余不平衡量减小到规定的数值内，使机器能够在整个运行范内安全运行。作为成功的平衡的一部分，对固定转速机组可能会把机器的瞬态转速的振动作某些折衰，以得到容许的正常运行转速下的振动。
注：在某些情况下，对不平衡很灵敏的机器不能在整个运行范围内成功地平衡。这种情况一般出现在机器运行在
转速接近一个小阻尼系统模态下（见ISO10814），并且不平衡量和负载有关的时候。 相对平衡仪器来说，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，这可能因为转子在实际机器中与在平衡机上被隔离的环境中不同，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）无法发现和校正的安装误差： c) 转子系统在组装前无法平衡； d) 转子在满负荷运行工况下转子不平衡特性的改变。
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：
4.2.21 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：转子叶片通常作为平衡的加重位置，如果只有少量叶片被更换就可能达不到平衡要求。
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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，没有合适的平衡机可用时；
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在拆卸机器、运输转子到合适的平衡设备不太经济时。
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4.2.4 机器在正常运行和/或转速改变时（经维修后或投产后），振动量值相比经验值、合同要求或国家标准（例如ISO10816所有部分和ISO7919所有部分）的规定不能达到要求。：在很多情况下可能可以通过现场平衡使振动值到容许值以内。 4.3现场平衡的目的
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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宜根据经验或者ISO10816和ISO7919的相应部分分别对轴承座和轴振动的要求来制定。
在关注剩余不平衡量的量值的场合，剩余不平衡量要减小到许用值以内（详见ISO1940-1）。
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产生影响，如果校正平面无法接近或在完全内置的机器上振动测点无法布置，就不能进行现场平衡。在尽可能的情况下，宜利用以前现场平衡的经验，有时还需进行模态分析。
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； 2
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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：加校正质量只能影响振动的基频分量，因此只有基频分量是通频振动量值的主要成分时，才能进行现场平衡。
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），通过加校正质量可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值合格，可能会使无负荷的振动值增大。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，包括次谐波和高谐波分量。 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
安装误差如轴安装不对中，可倾轴承等也会产生基频振动。这些影响通常不应该用平衡来校正，因为平衡只在单一转速下有效，并且可能会掩盖系统的真实故障。
轴的基频振动失量宜足够稳定，足以使幅值变化量相对平均振动失量的幅值不大。 如果有足够的转子系统设计数据可用，转子的动力学模型可以帮助选择合适的平衡平面和校正质
量的组合。
6安全防护
6.1总则
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，这些人员要清楚加上试加质量和校正质量的后果，而且要有操作机器的经验。如果操作失误将对整个机器和人员产生风险。 6.2操作人员接近转轴时的安全
在进行现场平衡时，机器需在特定的工况下运行，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。 6.3现场平衡的特殊运行范围
在进行平衡时，机器要多次快速启动和停止及在非正常的负荷工况下运行等，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例子。按附录A操作不会对整个机器的完整性或寿命造成损害。
然而由于没有涵盖所有机器类型情况的通用列表，故需要单独检查每次现场平衡的完整性要求。 6.4校正质量及其安装的设计和完整性
在加试加质量和校正质量时，应确保它们紧固连接，其固定件应能承担要求的载荷。校正质量不能妨碍机器的正常运行，例如由于轴的膨胀，校正质量会与静止部件接触等。如果有说明书，校正质量应按照制造商的说明书安装。
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。
如果可能，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
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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，应在这些零件上做对应标记，这样能够保持合适的装配方位。 6.5具体机器安全的含义
现场平衡的一般安全要求在6.2一6.4中已经论述，但还应考虑到附录A中具体类型机器的预防和防护措施。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，故需要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
通过直接测量转轴评价振动的基本步骤应遵照ISO7919-1，测量系统应遵照ISO10817-1。传感器安装在机座上的测量步骤应遵照ISO10816-1，测量系统遵照ISO2954。任一测量系统应该有足够的频率范围来采集需平衡机器的整个转速范围的数据。传感器应有必要的灵敏度且应安装在适当的位置以测量校正质量的效应。
对于弹性支承结构，测量机座的振动就能得到好结果。对刚性支承，测量轴相对振动的传感器可能更灵敏。可根据以往的经验和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和/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。如果可能，应采用轴振动的绝对测量，绝对测量能够测得轴与机座运动无关的绝对位置。
ISO7919（所有部分）和ISO10816（所有部分）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（所有部分）和ISO10816（所有部分》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，其他轴承的轴向振动也应测量。
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。
振动应在选定需要减小振动值的位置测量。平衡可以改善某些位置或方向的振动值而可能会使其他位置或方向的振动值增大。因此建议在邻近的转子或轴承上安装另外的传感器进行振动监测。对振动监测来说尽管测量一个方向的振动已经足够，而对现场平衡如有可能测量两个正交方向的振动更为合适。
如果使用永久安装的传感器，平衡前检查校准其幅值和相位是可取的。永久安装的轴用相对位移传感器通常不检查，但建议检查相位和轴偏摆。检查轴用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。如果方便，机座用的传感器应与便携式测量设备对比检查。
注：在某些情况下，测量振动的完全轨迹是有用的，这时需要两个传感器安装在沿轴向选定的测量位置，更确切地
说，需要两个非平行安装的传感器描绘振动轨迹，通常使用两个正交安装的传感器。
7.2测量误差
任何测量都有误差，它是测量值与真实值之间的差异，这种差异叫做测量误差。在平衡测量中，测量误差由系统误差，随机误差和标量误差综合引起。系统误差是对不平衡幅值和相位产生的影响，可以通过计算或测量进行评估的误差。随机误差是引起不平衡幅值和相位不可预见的变化的误差。标量误
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