旋转和往复式机器的机械振动对振动烈度.docx
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旋转和往复式机器的机械振动对振动烈度
旋转和往复式机器的机械振动对振动烈度
1范围
本标准规定了在机器壳体上,特别是特定机器趋势监测所做重复测量的不确定度不超过规定值时,振动烈度测量仪应满足的要求。
本标准适用于直接显示或记录其测量单位已定义为振动速度均方根(r.m.s.)的仪器。
注1:
附录A中给出了检查真有效值显示的方法,保留这一方法主要是针对不基于现代模数转换和均方根数值计算的仪器,但该方法同时也适用基于此的仪器。
注2:
在所规定的测量频率范围内,这些仪器也可以用于测量精度相近的其它场合,例如结构、隧道、桥梁等振动速度的测量,也可以包括相位测量选项。
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,仅所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。
GB/T6075.1-2012在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第1部分:
总则(ISO10816-1:
1995,IDT)
GB/T6075.6-1999在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第6部分:
额定功率在100kW以上的往复式机器(ISO10816-6:
1995,IDT)
ISO2041机械振动、冲击和状态监测词汇(Mechanicalvibration—Evaluationofmachinevibrationbymeasurementsonnon-rotating)
3术语和定义
ISO2041界定的以及下列术语和定义适应于本文件。
4测量参数
表1中给出了用来描述非旋转部件机械振动的测量参数。
对于宽带和离散频率分量信号的测量参数均可进行积分与微分转换(见GB/T6075.1-2012附录A)。
测得的最大振动幅值称之为振动烈度。
根据振动烈度可给出烈度等级(请参见GB/T6075.6-2012表1)。
注:
以前,振动烈度通常只是指在10Hz~1000Hz带宽内振动速度的均方根值。
本标准规定了对具有这样限制的仪器的要求,但也允许在其它频率范围下使用。
仪器应能测量在表1中给出的测量参数,至少是能测量在5.3中定义的频率范围内的振动速度均方根值。
如果要从宽频带测量中滤波获得离散频率点的量值,带通滤波器应具有合适的带宽。
还可以通过测量相对于轴触发标记或类似信号源的相位,以及峰值或均方根值表示的振幅来得到振动矢量。
测量参数应以模拟电压信号或数字数据显示和/或输出。
仪器制造商应提供接口的详细信息,其性能应符合通用标准要求。
表1非旋转部件测量量
测量量
单位a
宽频带b
离散频率c
位移d
μm
r.m.s.
—
峰峰值
振动速度e
mm/s
r.m.s.
峰值
—
加速度f
m/s2
r.m.s.g
峰值
—
a在某些国家和地区,常使用其他单位如inches、in/s和gn,但最好使用国际制单位。
b在规定的频率范围内(参见5.3)。
c直接测量或从宽带测量中使用带通滤波器得到。
如有第二通道和参考信号可用,还可以通过相位测量给出振动矢量。
d尤其适合低速范围。
e常作为一个通用测量参数。
f尤其适合高速范围及滚动轴承测量。
参见GB/T6075.1图6或GB/T6075.6附录C。
g对于滚动轴承测量,也经常采用最大值。
5一般要求
5.1振动烈度测量仪器通常包括:
振动传感器、指示器和电源系统。
5.2本章中规定的要求适用于传感器与指示器组成的仪器的总体性能要求。
第6和第7章为对每个独立单元的具体要求。
5.3振动烈度测量仪的测量频率范围应是10Hz~1000Hz,也可以包括其它的频率范围。
(在ISO10816[2]部分章节中,使用低至2Hz甚至更低的频率作为截止频率。
从公式5.4中可得到频率响应的要求。
)
5.4在测量频率范围内的灵敏度应不偏离由表2中给出的参考灵敏度数值,并以图形方式在图1和图2中表示,参考频率是79.4Hz。
注:
参考频率也可以是1000rad/s,即约160Hz。
带限是低通和高通三阶巴特沃斯滤波器特性的组合。
其定义如下:
a)高通
…………………………
(1)
b)低通
…………………………
(2)
公式
和
的乘积表示带限传递函数。
表2标称频率范围为10Hz~1000Hz的仪器,在1Hz~10000Hz的频率范围内相对于参考灵敏度及允许偏差的极限值
频率
/Hz
标称灵敏度
/dB
上限允差
/dB
下限允差
/dB
允差
/dB
标称值
上限值
下限值
1
-60.0
-40.0
-80.0
±20
0.001
0.0100
0.0001
1.26
-54.0
-38.0
-70.0
±16
0.0020
0.0126
0.0003
1.58
-48.0
-36.0
-60.0
±12
0.0040
0.0158
0.0010
2.00
-42.0
-34.0
-50.0
±8
0.0079
0.0200
0.0032
2.51
-36.0
-32.0
-40.0
±4
0.0158
0.0251
0.0100
3.16
-30.0
-26.0
-34.0
±4
0.0316
0.0501
0.0199
3.98
-24.0
-20.0
-28.0
±4
0.063
0.100
0.040
5.01
-18.1
-16.1
-20.1
±2
0.125
0.157
0.099
6.31
-12.3
-10.3
-14.3
±2
0.244
0.307
0.194
7.94
-7.0
-5.0
-9.0
±2
0.448
0.564
0.356
10
-3.01
-1.01
-5.01
±2
0.707
0.890
0.562
12.6
-0.97
-0.14
-1.89
+0.83
-0.92
0.894
0.984
0.804
15.8
-0.27
0.56
-1.19
+0.83
-0.92
0.970
1.067
0.872
20.0
-0.07
0.76
-0.99
+0.83
-0.92
0.992
1.092
0.892
25.1
-0.02
0.81
-0.94
+0.83
-0.92
0.998
1.098
0.898
31.6
0.00
0.83
-0.92
+0.83
-0.92
1.000
1.100
0.900
39.8
0.00
0.83
-0.92
+0.83
-0.92
1.000
1.100
0.900
50.1
0.00
0.83
-0.92
+0.83
-0.92
1.000
1.100
0.900
63.1
0.00
0.83
-0.92
+0.83
-0.92
1.000
1.100
0.900
79.4
0.00
0.00
0.00
+0.83
-0.92
1.000
1.000
1.000
100
0.00
0.83
-0.92
+0.83
-0.92
1.000
1.000
0.900
126
0.00
0.83
-0.92
+0.83
-0.92
1.000
1.100
0.900
158
0.00
0.83
-0.92
+0.83
-0.92
1.000
1.100
0.900
200
0.00
0.83
-0.92
+0.83
-0.92
1.000
1.100
0.900
表2(续)
频率
/Hz
标称灵敏度
/dB
上限允差
/dB
下限允差
/dB
允差
/dB
标称值
上限值
下限值
251
0.00
0.83
-0.92
+0.83
-0.92
1.000
1.100
0.900
316
0.00
0.83
-0.92
+0.83
-0.92
1.000
1.100
0.900
398
-0.02
0.81
-0.94
+0.83
-0.92
0.998
1.098
0.898
501
-0.07
0.76
-0.99
+0.83
-0.92
0.992
1.092
0.892
631
-0.27
0.56
-1.19
+0.83
-0.92
0.970
1.067
0.872
794
-0.97
-0.14
-1.89
+0.83
-0.92
0.894
0.984
0.804
1000
-3.01
-1.01
-5.01
±2
0.707
0.890
0.562
1259
-7.0
-5.0
-9.0
±2
0.448
0.564
0.356
1585
-12.3
-10.3
-14.3
±2
0.244
0.307
0.194
1995
-18.1
-16.1
-20.1
±2
0.125
0.157
0.099
2512
-24.0
-20.0
-28.0
±4
0.063
0.100
0.040
3162
-30.0
-26.0
-34.0
±4
0.0316
0.0501
0.0199
3981
-36.0
-32.0
-40.0
±4
0.0158
0.0251
0.0100
5012
-42.0
-34.0
-50.0
±8
0.0079
0.0200
0.0032
6310
-48.0
-36.0
-60.0
±12
0.0040
0.0158
0.0010
7943
-54.0
-38.0
-70.0
±16
0.0020
0.0126
0.0003
10000
-60.0
-40.0
-80.0
±20
0.001
0.0100
0.0001
注1:
这些频率采用IEC61260中定义按以10为底的1/3倍频程理论频率值。
由于ISO266中的标称频率与其差别很小也可被采用。
注2:
通频带的容差限与ISO2954:
1975中的10%一致,以dB表示。
拐点频率处的允差已依据滤波器的理论曲线确定,而不是ISO2954:
1975中的精确允差。
这些公式最常见的解释是,在频域范围内带限的模量(幅度)和相位通过以角频率的函数表述:
…………………………(3)
式中:
——角频率,rad/s;
——频率,Hz。
注1:
有时用字母p代替s
注2:
s可释义为拉普拉斯变换的变量。
滤波器响应模量的大小由以下公式给出:
a)高通
…………………………(4)
b)低通
…………………………(5)
c)通频带
…………………………(6)
见本节倒数第二段和5.3,其中
可以是任何合适的下限截止频率,
可以是任何合适的上限截止频率。
测量频率范围10Hz~1000Hz的参数如下:
=10Hz
=
=
=1000Hz
=
=
为尽量减小由于测量频率范围以外的振动干扰引起的测量误差,在测量频率范围上、下限处灵敏度应以明确限定的方式迅速衰减。
灵敏度要求的标称值和允许的上、下限值请参见表2。
为排除表2所示截止频率间灵敏度的不确定,图1和图2给出了相对灵敏度的标称值以及1Hz~10000Hz整个频率范围内允许偏差的限值。
如果需要使用窄带滤波器得到总量,所有在频率范围1Hz~10000Hz内的影响都应考虑在内。
在某些情况下,为避免与评价机器的振动特性无关的干扰振动或包含某些重要频率成份,有必要限制或扩展测量频率的上下限。
为此,在该仪器上可设置附加的高通或低通滤波器,建议根据IEC61260规定在1Hz~10000Hz范围按1/3倍频程和边沿的陡度选择截止频率(
和
)。
通过改变滤波器的参数,可以依据GB/T6075各部分测量振动烈度。
为避免错误,在给出测量值的同时还应说明测量频率范围内的3dB截止频率,如
(2Hz~1000Hz)=7.5mm/s。
图中:
——相对灵敏度;
——频率
图1以dB表示的相对灵敏度标称值和允许偏差限值
图中:
——相对灵敏度;
——频率
图2相对灵敏度的标称绝对值和允许偏差限值
5.5量程的选择(如果可用)应使被测的最低振动烈度值的示值至少等于满量程值的10%。
应说明振动烈度仪测量范围的下限与上限,如“振动烈度测量仪测量范围:
0.28mm/s~28mm/s”。
5.6振动烈度测量仪的不确定度包括由5.4中给出的频率响应允许偏差和参考频率点灵敏度绝对值的不确定度(校准不确定度)。
在满量程的10%~100%范围,包括校准不确定度在内,测量不确定度的最大值为示值的10%。
不确定度的最大值适用于所允许的整个工作温度范围内振动传感器、指示器(请参见6.4)、各种形式的振动传感器附件(见条款6)和制造厂提供的振动传感器与指示器之间任意长度的连接电缆以及电源电压有±10%波动时的情况。
最大值应包括校准不确定度分量。
同一时间只能对上述一个参数进行检查。
5.7校准时,应采用正弦振动激励方式对传感器进行校准,且振动方向与传感器灵敏轴的偏差不超过±5°。
激励振动速度的总谐波失真应不超过5%。
在整个测量频率范围内,已知激励振动速度的扩展不确定度(k=2)应优于3%。
建议参考灵敏度应在室温(23±3)℃时,在参考频率点依据振动量值的范围选择适当量值进行校准。
此外,建议核查其它参考值。
6振动传感器和连接电缆的要求
6.1应选用惯性传感器,工作模式为测量被测对象相对于一静止参考系的振动。
传感器输出与其相对重力的方向无关。
如果使用的传感器输出信号与相对重力的方向有关,就应考虑传感器输出信号的重力影响,常见的是电动式速度传感器。
6.2如果所使用的振动传感器是采用附件固定在被测物体上,应采用刚性机械连接,如胶粘、夹具螺纹连接或使用磁座。
对于加速度传感器,安装共振频率应高于所测的上限频率。
对于速度传感器,结构共振不能出现在所测频率上限以下。
如有疑义,应在校准系统上对安装方式进行测试。
注意:
当使用手持式探针时,实际的振动或许不会被传递到传感器上。
注:
更多安装信息可以在ISO5348[2]中查找。
6.3对所有类型的附件,在整个测量频率范围内,传感器横向灵敏度比应小于0.1。
传感器线性响应的最大振动速度值应至少为灵敏轴方向上满量程振动速度的3倍。
6.4在说明书中应给出振动传感器的有效质量。
在正常情况下,应保持其质量小于安装位置处被测物体质量的1/10;为使其能在更广的范围内应用,传感器的有效质量应尽可能的小。
对于一次特定的测量,传感器质量是否太大可通过下列方法判断。
通过附加质量使得传感器质量加倍,新的示值较原先的示值偏离超过12%,说明振动传感器的质量相比较于测量物体的质量太大,应剔除上述测量结果。
6.5在所有的方向上,传感器至少应能承受规定的最大振动输入值3倍的振动,而不改变其性能。
6.6由交流声和噪声所引起的自激干扰的等效输入量及由干扰场和激励产生的外部干扰的等效输入量在满量程的30%~100%时,对测量的影响应不大于5%。
当指示值与仪器在现场的方向有关时,应取最不利的值。
制造商应给出下列干扰下的试验结果(最低要求应包括扩展不确定度):
——传感器应承受100A/m、50Hz或60Hz的均匀磁场场强。
磁场强度应在安装传感器前测量。
——如果传感器和测量物体是导电连接,指示器是外接电源供电,且有接地端子,有效值超过100mA、50Hz或60Hz的接地电流应被引入传感器接地端,并在指示器的接地端进行放电。
——传感器需承受以20μPa为参考值的每倍频程有效值声压超过100dB的均匀声场。
声压可由随机噪声信号发生器或可变音频发生器在32Hz~4kHz范围内产生。
关于振动传感器的完整描述建议参照ISO8042[3]。
同时建议,无论传感器还是指示器应遵循当地的EMC和安全要求,通常相当于IEC61000-6-2[6]和IEC61010-1[7]的要求。
6.7应给出振动传感器和连接电缆的工作温度范围。
在工作温度范围内,其测量误差不应超过5.6中规定的最大值。
6.8应给出传感器和连接电缆能承受而不致损坏的允许温度范围。
6.9应给出传感器非工作状态下,在任意方向上能承受而不致损坏的振动和冲击最大极限值。
6.10应给出传感器和连接电缆(包含附加电缆)能承受并连续正常工作的最大湿度值。
如果传感器用于其他恶劣环境,如腐蚀性气体中,应给出传感器耐受这种环境的能力。
如果传感器被用在爆炸性环境中,应给出其固有的防爆安全等级(如未给出,则不应在此环境下使用)。
6.11应给出传感器基座应变灵敏度。
6.12如有可能,应给出传感器预估的平均无故障时间、平均寿命和推荐的再校准时间等信息。
6.13如果在传感器和指示器之间有连接电缆的话,其长度至少为1m。
制造商应给出不超过5.6条款中的公差的附加延伸电缆的条件。
应给出传感器电缆和测量仪器的输出/输入阻抗。
7指示器要求
7.1指示器可以是指针式仪器、图记录仪、柱形图或数字显示器。
7.2仪器校准的扩展不确定度(k=2)应不超过满量程值的2%。
7.3指示器的指示部分应能很容易地读出满量程值1/10以下的值。
应标识出测量参数和测量单位,例如
、单位mm/s应在显示器上标记或显示出来。
7.4对于指针式仪表:
当一个频率在测量频率范围内,幅值为满量程70%的稳态标称值的正弦信号加到处于零位的指示器电压输入端时,其初始过冲不应超过最终读数的10%。
与最终的指针位置相比较,指针振荡的峰值差额应小于满量程值的1.5%,同时无负冲现象。
7.5为核查放大倍数,应有一个设备在指定频率(如50Hz)用以设置指示器的总放大倍数,且扩展不确定度(k=2)小于2%。
7.6应给出指示器的工作温度范围和非工作温度范围。
7.7应给出指示器能够承受并连续正常工作的最大湿度。
7.8如果指示器被用在任何恶劣环境中,如腐蚀性气体中,应说明指示仪器耐受这种环境的能力。
7.9如果指示器被用在爆炸性环境中,应给出其固有防爆安全等级(如未给出,则不应在此环境下使用)。
8电源要求
应当规定传感器和指示器对输入电源要求。
9说明书
对于所有的振动烈度测量仪,应提供引用本标准GB/T13824—201×的硬件或软件形式的使用说明书。
说明书应说明该仪器能够测量的参数、量值范围和相应的频率范围。
只要仪器特性符合本标准的测量要求,允许企业引用本标准的号和版本作为振动烈度测量仪器的标准来设计仪器。
注:
ISO10816(所有部分)[2]给出了对非旋转部件的机械振动烈度测量的要求。
说明书应说明仪器校准的参考频率和测试用途。
附录A
(资料性附录)
电压(r.m.s.)指示器的测试方法
A.1测试电路
图中:
1真有效值表
重复信号的周期
2方波发生器
方波正向部分持续时间
3正弦波发生器
测试电压输出(作为一个时间函数)
4被测仪器un方波信号的负向电压
W与被测仪器频率响应相一致的网络up方波信号的正向电压
注:
变量的详细信息请参阅本文
图A.1电压(r.m.s.)指示器的测试电路
A.1.1一般原则
以下步骤可作为一种适合于电压(r.m.s.)指示器的测试方法。
所给出的值是基于波峰因数
的定义:
…………………………(A.1)
式中:
——图A.1所示的一般非对称矩形波的较大幅值(即
或
中的较大值)
——波形的均方根值
A.1.2波峰因数
A.1.2.1一般原则
由定义知:
…………………………(A.2)
图A.1所示的通常情况下,可以表示为:
…………………………(A.3)
由此,波峰因数为
…………………………(A.4)
特殊情况参见A.1.2.2至A.1.2.5。
A.1.2.2对称方波
…………………………(A.5)
A.1.2.3不对称方波,情况1
…………………………(A.6)
A.1.2.4不对称方波,情况2
…………………………(A.7)
A.1.2.5矩形脉冲波
…………………………(A.8)
A.2测试步骤
A.2.1调节方波发生器使
等于4ms,调节两个信号发生器的周期
,使其等于8ms。
A.2.2调节正弦信号发生器的幅度,使被测仪器的读数约等于满量程90%。
记下真有效值表的读数。
A.2.3把电路接到方波发生器,而且调节其幅值使在被测仪器上得到同A.2.2中同样的示值。
记下真
有效值表的读数。
A.2.4重复A.2.3中的步骤,但把周期
从8ms变到40ms。
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- 关 键 词:
- 旋转 往复 机器 机械振动 振动 烈度