ГОСТ 31349-2007
Электроагрегаты генераторные переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Измерение вибрации и оценка вибрационного состояния

(МГС)
INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

ЭЛЕКТРОАГРЕГАТЫ ГЕНЕРАТОРНЫЕ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
С ПРИВОДОМ ОТ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО
СГОРАНИЯ

Измерение вибрации и оценка вибрационного
состояния

ISO 8528-9:1995
Reciprocating internal combustion engine driven alternating current
generating sets - Part 9: Measurement and evaluation
of mechanical vibrations
(MOD)

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 183 «Вибрация и удар»

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 32 от 24 октября 2007 г.)

За принятие проголосовали:

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 8528-9:1995 «Электроагрегаты генераторные переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Часть 9. Измерение вибрации и оценка вибрационного состояния» (ISO 8528-9:1995 «Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets - Part 9: Measurement and evaluation of mechanical vibrations») путем изменения содержания положений (требований). Измененные фразы, слова, показатели и их значения выделены в тексте курсивом. Полный перечень технических отклонений в виде изменений в тексте стандарта приведен в приложении Е.

Международный стандарт разработан ИСО/ТК 70 «Двигатели внутреннего сгорания». Перевод с английского языка (en). Официальные экземпляры международных стандартов, на основе которых подготовлен настоящий межгосударственный стандарт и на которые даны ссылки, имеются в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

Степень соответствия - модифицированная (MOD)

5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 января 2008 г. № 3-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31349-2007 (ИСО 8528-9:1995) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2008 г.

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе «Национальные стандарты».

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальные стандарты», а текст изменений - в информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты»

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Настоящий стандарт представляет собой руководство по оценке вибрационного состояния генераторного электроагрегата с приводом от двигателя внутреннего сгорания по результатам измерений вибрации на стационарных частях (корпусах и подшипниковых опорах) элементов электроагрегата: генератора и двигателя.

Оценка вибрационного состояния генераторного электроагрегата с приводом от двигателя внутреннего сгорания основана на измерениях абсолютных значений параметров (перемещения, скорости, ускорения) широкополосной вибрации. Дополнительный критерий оценки по изменению параметров вибрации, обычно применяемый в задачах контроля технического состояния машин, в настоящем стандарте не рассмотрен.

Измерения вибрации в целях оценки состояния электроагрегата могут составлять часть приемочных испытаний или быть использованы в программе технического обслуживания электроагрегатов на месте их эксплуатации.

ГОСТ 31349-2007

(ИСО 8528-9:1995)

ЭЛЕКТРОАГРЕГАТЫ ГЕНЕРАТОРНЫЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
С ПРИВОДОМ ОТ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Измерение вибрации и оценка вибрационного состояния

Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets. Measurement and evaluation of mechanical vibrations

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод измерений вибрации генераторных электроагрегатов в заданных точках конструкции и оценки на основе результатов измерений вибрационного состояния этих машин.

Настоящий стандарт распространяется на генераторные электроагрегаты (далее - электроагрегаты) переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания с жестким или податливым основанием, применяемые на стационарных и передвижных установках - наземных или водных. Настоящий стандарт не распространяется на электроагрегаты воздушных судов, а также на электроагрегаты, используемые для приведения в движение наземных и железнодорожных транспортных средств.

В случаях, когда безотказности работы электроагрегатов придают особо важное значение (генераторы электроснабжения больниц, высотных зданий), требования к производимой вибрации могут быть ужесточены по сравнению с требованиями настоящего стандарта.

На основе настоящего стандарта могут быть установлены требования к электроагрегатам с приводом от других первичных двигателей возвратно-поступательного действия (паровых двигателей, двигателей на биологическом газе и т.д.).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2479-79 Машины электрические вращающиеся. Условные обозначения конструктивных исполнений по способу монтажа

ГОСТ ИСО 2954-97 Вибрация машин с возвратно-поступательным и вращательным движением. Требования к средствам измерений

ГОСТ ИСО 5348-2002 Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров

ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов на территории государства по соответствующему указателю стандартов, составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24346, а также следующий термин с соответствующим определением.

3.1 вибрационное состояние: Значение или совокупность значений параметров, характеризующих вибрацию машины.

4 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения величин:

а - ускорение;

 - пиковое значение ускорения;

f - частота;

s - перемещение;

 - пиковое значение перемещения;

t - время;

v - скорость;

 - пиковое значение скорости;

х - продольная координата;

у - поперечная координата;

z - вертикальная координата;

w - угловая частота.

В качестве подстрочных индексов для параметров вибрации v, s и а использованы следующие обозначения:

rms - среднеквадратичное значение;

х - измеренное значение параметра вибрации в продольном направлении;

у - измеренное значение параметра вибрации в поперечном направлении;

z - измеренное значение параметра вибрации в вертикальном направлении;

1, 2, ..., п - возрастающий ряд натуральных чисел.

5 Нормативные и иные дополнительные требования

5.1 Для электроагрегатов переменного тока, применяемых на морских судах и плавучих сооружениях, которые должны соответствовать правилам классификационного общества, могут быть установлены специальные требования. До размещения заказа на электроагрегат заказчик должен определить, требования какого классификационного общества должны быть выполнены.

Дополнительные требования к электроагрегатам переменного тока, относящимся к неклассифицированному оборудованию, в каждом конкретном случае являются предметом соглашения между изготовителем и заказчиком.

5.2 При наличии требований, контролируемых органами надзора, заказчик должен сообщить о них до размещения заказа. Любые другие требования являются предметом соглашения между изготовителем и заказчиком.

6 Измеряемые параметры

Измеряемыми параметрами являются среднеквадратичные значения ускорения, скорости и перемещения (см. раздел 10).

В общем случае среднеквадратичное значение скорости вибрации на интервале времени от t₁ до t₂ определяют по формуле

                                                   (1)

В частном случае синусоидальной вибрации для среднеквадратичного значения скорости справедлива формула

                                                (2)

Если анализ показывает, что вибрационная энергия сосредоточена преимущественно в дискретных составляющих на угловых частотах w₁, w₂, …, w_п и для этих составляющих известны значения , , …,  или , , …, , то справедливы следующие формулы:

                                             (3)

                                   (4)

Примечание - Аналогичные соотношения имеют место для перемещения и ускорения.

7 Средства измерений

Измерительная система должна обеспечивать получение среднеквадратичных значений перемещения, скорости и ускорения в диапазоне частот измерений от 2 до 1000 Гц. Частотная характеристика измерительной цепи должна быть равна единице (с учетом коэффициента преобразования, измеряемого на калибровочной частоте 80 Гц) во всем диапазоне частот измерений с допустимыми отклонениями ±10 % в диапазоне частот от 10 до 1000 Гц и () % в диапазоне частот от 2 до 10 Гц.

Все три параметра (перемещение, скорость и ускорение) могут быть получены в результате обработки сигнала с одного датчика вибрации с его последующим интегрированием (дифференцированием) при условии, что это не ухудшит точность измерений. Другие требования к средствам измерений - по ГОСТ ИСО 2954.

Примечание - На точность измерений влияет способ крепления датчика вибрации с вибрирующей поверхностью, от которого зависит частотная характеристика измерительной цепи. Важно, чтобы в случае сильной вибрации не происходила потеря контакта между датчиком и поверхностью, на которую он установлен. Руководство по креплению акселерометров приведено в ГОСТ ИСО 5348.

8 Точки и направления измерений

Рекомендуемые точки измерений вибрации на электроагрегате показаны на рисунке 1. Для компоновок конкретного вида (см. приложение А) точки измерений должны быть определены в технических условиях. Измерения, по возможности, следует проводить по всем трем направлениям декартовой системы координат: х, у и z.

Точки измерений располагают на жестких частях двигателя и корпуса генератора, чтобы избежать влияния локальных резонансов.

Допускается сократить число точек измерений, если опыт показывает, что это не ухудшит точность оценки вибрационного состояния электроагрегата.

а) Электроагрегат с приводом от вертикального однорядного двигателя,
соединенного с генератором через фланцевый щит

b) Электроагрегат с приводом от вертикального однорядного двигателя
со стояковыми подшипниками

1, 2 - передняя и задняя верхние грани кожуха двигателя; 3, 4 - передняя и задние части основания двигателя;
5, 6 - корпус главного подшипника генератора; 7, 8 - основание генератора

Примечание - Вертикальный однорядный двигатель изображен на рисунке для примера. Точки измерений 1 - 4 используют соответствующим образом и для двигателя других типов: V-образных, горизонтальных и пр.

Рисунок 1 - Расположение точек измерений

9 Рабочие условия в процессе измерений

Измерения проводят для электроагрегатов при рабочей температуре, номинальной частоте вращения генератора в режимах нулевой и номинальной мощности. Если режим номинальной мощности для данного электроагрегата недостижим, измерения проводят в режиме максимально достижимой мощности.

10 Оценка результатов измерений

Основные частоты возбуждения вибрации для двигателя внутреннего сгорания лежат в диапазоне от 2 до 300 Гц. Однако для оценки вибрационного состояния электроагрегата в целом следует рассматривать диапазон от 2 до 1000 Гц.

Дополнительные испытания могут потребоваться, чтобы убедиться в незначительности вклада локальных резонансов в результаты измерений.

В приложении В указаны особенности вибрации электроагрегатов, влияющие на построение критериев оценки их вибрационного состояния. Ориентировочные предельные среднеквадратичные значения перемещения, скорости и ускорения для оценки вибрационного состояния электроагрегатов приведены в таблице С.1 (приложение С).

Опыт показывает, что если вибрация лежит ниже уровня 1 (см. таблицу С.1), то повреждение электроагрегатов стандартной конструкции маловероятно.

Если среднеквадратичные значения параметров вибрации лежат между уровнями 1 и 2, то для решения вопроса о надежном функционировании электроагрегата необходимо принимать во внимание особенности его конструкции, а также согласование возможных значений вибрации между изготовителем электроагрегата и поставщиками его отдельных узлов.

Вибрация, превышающая уровень 2, обычно допустима только для электроагрегатов и его узлов в специальном исполнении.

В любом случае изготовитель электроагрегата несет общую ответственность за надежность работы всех его компонентов.

11 Протокол испытаний

В протокол испытаний следует включать помимо результатов измерений параметров вибрации также основные сведения об электроагрегате и используемых средствах измерений (см. приложение D).

Приложение А
(справочное)

Типичные конструкции электроагрегатов

Существует ряд возможных компоновок электроагрегатов. Наиболее типичные из них показаны на рисунках А.1 - А.6.

Рисунок А.1 - Двигатель и генератор на жестком основании

Рисунок А.2 - Упругоопертый двигатель и генератор на жестком основании, соединенные гибкой связью

Рисунок А.3 - Двигатель и генератор, жестко установленные на общую упругоопертую раму

Рисунок А.4 - Упругоопертый двигатель и жестко опертый генератор, соединенные гибкой связью, на общей упругоопертой раме

Рисунок А.5 - Упругоопертые двигатель и генератор, соединенные через фланцевый щит

Рисунок А.6 - Упругоопертый двигатель, соединенный с безопорным генератором через фланцевый щит

Приложение В
(справочное)

Особенности вибрации электроагрегатов

Из практики установлено, что генераторы, работающие в составе электроагрегатов, способны функционировать без повреждений при более высоких значениях вибрации, чем генераторы, работающие автономно.

Отличительными особенностями двигателей внутреннего сгорания как машин возвратно-поступательного действия являются колебательное движение масс, флуктуации крутящего момента и пульсации сил в присоединенных трубопроводах. Все это приводит к появлению значительных переменных сил, воздействующих на основание двигателя, и, как следствие, высоким вибрациям его корпуса. Вибрация машин возвратно-поступательного действия обычно высока, но из-за ее сильной зависимости от конструктивного исполнения машины в целом наблюдается тенденция, что вибрация двигателей внутреннего сгорания в течение их срока службы остается более стабильной, чем у машин вращательного действия.

Параметры вибрации, определяемые в соответствии с настоящим стандартом, позволяют делать выводы о текущем вибрационном состоянии электроагрегата и взаимном влиянии вибрации его компонентов. В то же время результаты измерений вибрации не дают информацию о возникающих механических напряжениях внутри стационарных и движущихся частей электроагрегатов.

Кроме того, измеряемые параметры вибрационного состояния не позволяют судить об угловых и поступательных колебаниях валопровода.

Хотя результаты измерений вибрации не позволяют получить полное представление о действующих механических напряжениях, опыт показывает, что вибрационные нагрузки, приводящие к повреждению основных узлов электроагрегатов, лежат существенно выше принятых в настоящем стандарте за допустимые [см. таблицу С.1 (приложение С)] на основе практики работы с машинами данного вида.

В то же время превышение допустимых значений может вызвать повреждение присоединенных конструкций электроагрегата, устройств контроля и управления и т.п.

Чувствительность этих элементов к вибрации зависит от их конструкции и способа крепления. Таким образом, в отдельных случаях могут возникнуть проблемы даже тогда, когда вибрация лежит в диапазоне допустимых значений. Эти проблемы должны быть разрешены принятием специальных мер (например, исключением резонансных колебаний присоединенной конструкции).

Приложение С
(рекомендуемое)

Предельные значения параметров вибрации

Таблица С.1 - Среднеквадратичные значения скорости, перемещения и ускорения вибрации электроагрегатов переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания

Примеры кривых предельных значений даны для случая чисто синусоидальной вибрации:

Кривая а: двигатель (см. таблицу С.1), v_rms = 45 мм/с.

Кривая b: генератор (см. таблицу С.1), v_rms = 20 мм/с.

Рисунок С.1 - Пример: предельные значения для синусоидальной вибрации

Приложение D
(рекомендуемое)

Форма протокола измерений

D.1 Общие сведения

Сведения о двигателе и генераторе электроагрегата

D.2 Сведения о конструкции

Чертеж основания

№

Организация, осуществлявшая монтаж

Данные о компоновке двигателя и генератора

D.3 Точки измерений

На подробном чертеже указывают точки измерений и их число подобно тому, как это показано на рисунке 1. Дополнительные точки измерений должны быть последовательно пронумерованы и отображены на чертеже.

D.4 Результаты измерений

К протоколу прилагают распечатки результатов, диаграммы, спектры и т.п.

Измерительная аппаратура

Сведения об измерительной аппаратуре

Результаты измерений

Приложение Е
(справочное)

Перечень технических отклонений настоящего стандарта от примененного международного стандарта ИСО 8528-9:1995

Таблица Е.1

 

Ключевые слова: электроагрегаты генераторные, двигатели внутреннего сгорания, вибрация, измерения, оценка вибрационного состояния