ГОСТ 31349-2007
(ИСО 8528-9:1995)
Группа Е62
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
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.
Part 9. Measurement and evaluation of mechanical vibrations
МКС 17.160
27.020
29.160.40
Дата введения 2008-07-01
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 N 32 от 24 октября 2007 г.)
За принятие проголосовали:
| Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Код страны | Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
| Азербайджан | AZ | Азстандарт |
| Армения | AM | Минторгэкономразвития |
| Беларусь | BY | Госстандарт Республики Беларусь |
| Казахстан | KZ | Госстандарт Республики Казахстан |
| Кыргызстан | KG | Кыргызстандарт |
| Молдова | MD | Молдова-Стандарт |
| Российская Федерация | RU | Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии |
| Таджикистан | TJ | Таджикстандарт |
| Узбекистан | UZ | Узстандарт |
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. N 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"
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.
1 Область применения
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:
- ускорение
- пиковое значение ускорения;
- частота;
- перемещение;
- пиковое значение перемещения;
- время;
- скорость;
- пиковое значение скорости;
- продольная координата;
- поперечная координата;
- вертикальная координата;
- угловая частота.
В качестве подстрочных индексов для параметров вибрации , и использованы следующие обозначения:
- среднеквадратичное значение;
- измеренное значение параметра вибрации в продольном направлении;
- измеренное значение параметра вибрации в поперечном направлении;
- измеренное значение параметра вибрации в вертикальном направлении;
1, 2, ..., 
- 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 
до 
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 
, 
, …, 
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: , и .
Рисунок 1 - Расположение точек измерений
|
| ||
| 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
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.
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
Приложение А
(справочное)
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
Рисунок А.6 - Упругоопертый двигатель, соединенный с безопорным генератором через фланцевый щит |
Приложение В (справочное). Особенности вибрации электроагрегатов
Приложение В
(справочное)
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
Приложение С
(рекомендуемое)
Таблица С.1 - Среднеквадратичные значения скорости, перемещения и ускорения вибрации электроагрегатов переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания
| Скорость двигателя, мин | Номинальная выходная мощность электроагрегата | Перемещение
| Скорость | Ускорение
| |||||||
|
|
| Двига- | Генератор | Двига- | Генератор | Двига- | Генератор | ||||
| кВ·А | кВт | Уровень 1 | Уровень 2 | Уровень 1 | Уровень 2 | Уровень 1 | Уровень 2 | ||||
| От 2000 до 3600 | 15 и менее | 12 и менее | - | 1,11 | 1,27 | - | 70 | 80 | - | 44 | 50 |
| 50 и менее | 40 и менее | - | 0,8 | 0,95 | - | 50 | 60 | - | 31 | 38 | |
| Более 50 | Более 40 | - | 0,64 | 0,8 | - | 40 | 50 | - | 25 | 31 | |
| От 1300 до 2000 | 10 и менее | 8 и менее | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| От 10 до 50 | От 8 до 40 | - | 0,64 | - | - | 40 | - | - | 25 | - | |
| От 50 до 125 | От 40 до 100 | - | 0,4 | 0,48 | - | 25 | 30 | - | 16 | 19 | |
| От 125 до 250 | От 100 до 200 | 0,72 | 0,4 | 0,48 | 45 | 25 | 30 | 28 | 16 | 19 | |
| Более 250 | Более 200 | 0,72 | 0,32 | 0,45 | 45 | 20 | 28 | 28 | 13 | 18 | |
| От 720 | От 250 до 1250 | От 200 до 1000 | 0,72 | 0,32 | 0,39 | 45 | 20 | 24 | 28 | 13 | 15 |
| Более 1250 | Более 1000 | 0,72 | 0,29 | 0,35 | 45 | 18 | 22 | 28 | 11 | 14 | |
| Менее 720 | Более 1250 | Более 1000 | 0,72 | 0,24 | 0,32 | 45 | 15 | 20 | 28 | 9,5 | 13 |
|
| |||||||||||
, мм
, мм/с
, мм/с
;
.
Значения, установленные для двигателей внутреннего сгорания, применимы к двигателям выходной мощностью более 100 кВт. Для двигателей меньшей мощности типичных значений вибрации не существует.
=0,8.Рисунок С.1 - Пример: предельные значения для синусоидальной вибрации
Примеры кривых предельных значений даны для случая чисто синусоидальной вибрации:
| Кривая | двигатель (см. таблицу С.1), |
| Кривая | генератор (см. таблицу С.1), |
:
Рисунок С.1 - Пример: предельные значения для синусоидальной вибрации
Приложение D (рекомендуемое). Форма протокола измерений
Приложение D
(рекомендуемое)
D.1 Общие сведения
| Компания, проводящая измерения: | Заказчик: |
Сведения о двигателе и генераторе электроагрегата
| Двигатель | Генератор | ||
| Изготовитель | |||
| Модель | |||
| Серийный номер | |||
| Номинальная мощность | кВт: | кВ·A: |
|
| Номинальная скорость (частота вращения) | мин | мин | Гц: |
| Конструктивное исполнение | Однорядный | IМ В20* | IM B5 |
| V-образный | IM B14 | Другая | |
| Число | цилиндров: | подшипников: | |
| Тип | Двухтактный | Синхронный | |
| Четырехтактный | Асинхронный | ||
| Соединение | Муфта с гибким диском | ||
| * Условные обозначения по коду IM (ГОСТ 2479-79, приложение 3). | |||
=
D.2 Сведения о конструкции
Чертеж основания
N
Организация, осуществлявшая монтаж
Данные о компоновке двигателя и генератора
| Крепление двигателя | Крепление генератора | Основание | Опора рамы (при наличии) | Фланцевое соединение |
| Жесткое | Жесткое | Жесткое | Жесткая | Есть |
| Упругое | Упругое | Податливое | Упругая | Нет |
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
| Вид аппаратуры | Изготовитель | Модель | Примечания |
| Датчик | |||
| Измерительный прибор | |||
| Устройство регистрации данных | |||
| Средства калибровки | |||
| Примечание - Термины по ГОСТ ИСО 2954-97. | |||
Сведения об измерительной аппаратуре
| Крепление датчика вибрации | резьбовое | удерживается вручную | на клею | на магните | |||
| Измеряемая величина | перемещение | скорость | ускорение | ||||
| Регистрируемая величина | перемещение | скорость | ускорение | ||||
| Диапазон измерений | амплитуда: | частота: | |||||
| Полоса анализа (фильтр) | линейный диапазон: | полоса частот: | |||||
| Настройки устройства регистрации (коэффициент усиления, скорость движения записывающего устройства и др.): | |||||||
| Примечания: | |||||||
Результаты измерений
| Мощность, кВт: | Температура окружающего воздуха, °С: | ||||||||||
| Скорость, мин | Марка топлива: | ||||||||||
| Точки измерений | Среднеквадратичные значения* параметров в диапазоне частот | Приме- | |||||||||
| продольном ( | поперечном ( | вертикальном ( | |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
| * Измеренные или рассчитанные. | |||||||||||
Приложение Е (справочное). Перечень технических отклонений настоящего стандарта от примененного международного стандарта ИСО 8528-9:1995
Приложение Е
(справочное)
Таблица Е.1
| Раздел, подраздел, пункт, подпункт, таблица, приложение | Модификация |
| 2 Нормативные ссылки | Дополнен ссылкой на ГОСТ ИСО 2954-97 "Вибрация машин с возвратно-поступательным и вращательным движением. Требования к средствам измерений". |
| 7 Средства измерений | Текст "Измерительная система должна обеспечивать получение среднеквадратичных значений перемещения, скорости и ускорения в диапазоне от 10 до 1000 Гц с точностью ±10% и в диапазоне от 2 до 10 Гц с точностью ( |
| 10 Оценка результатов измерений | Исключен последний абзац: "В любом случае изготовитель электроагрегата несет общую ответственность за надежность работы всех его компонентов (см. ИСО 8528-5:1993, пункт 15.10)." |
| Библиография | Структурный элемент исключен |
| * Степень соответствия - NEQ. | |