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新聞主題 |
柴油發(fā)電機(jī)的振動試驗與標(biāo)準(zhǔn) |
摘要：柴油發(fā)電機(jī)組的振動試驗目的主要在于了解隔振裝置對柴油機(jī)的整機(jī)振動特性的影響以及排氣系統(tǒng)改進(jìn)前后的振動特性?？得魉构驹诒疚闹兄饕獙Σ裼桶l(fā)電機(jī)組的振動標(biāo)準(zhǔn)與等級分類、試驗項目、測試原理和步驟及其結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行了簡要闡述，以便柴油發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)廠家和用戶根據(jù)該所述方案指導(dǎo)下?lián)碛星逦陌l(fā)電設(shè)備振動試驗的思路。
一、振動標(biāo)準(zhǔn)和等級分級
柴油機(jī)振動值標(biāo)準(zhǔn)是指對柴油機(jī)振動進(jìn)行評估的依據(jù)和限制條件，通過對柴油機(jī)振動值的要求來保證其正常運行、安全可靠地工作。柴油機(jī)的振動值標(biāo)準(zhǔn)通常涉及噪聲、振動強(qiáng)度、頻率等指標(biāo)，下面對這些指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)介紹。
1、噪聲標(biāo)準(zhǔn)
噪聲是柴油機(jī)振動的一種表現(xiàn)形式，也是對人體健康和環(huán)境影響的重要因素。通常根據(jù)柴油機(jī)的功率或者工作環(huán)境的特點，制定了噪聲限制標(biāo)準(zhǔn)。例如，對于柴油發(fā)電機(jī)組，在機(jī)組安裝時，要求其在一定距離內(nèi)的噪聲水平不得超過特定的分貝數(shù)。這可以通過在機(jī)組運行時測量噪聲水平，然后與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比來判斷。
2、振動強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)
柴油機(jī)運行時產(chǎn)生的振動強(qiáng)度是評估其性能和運行穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。振動強(qiáng)度主要包括加速度、速度和位移三個方面。通常根據(jù)柴油機(jī)的類型和用途，制定了相應(yīng)的振動強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。例如，對于船舶柴油機(jī)，其振動強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)要求有力度級別限制、頻率范圍限制和持續(xù)時間限制。這些限制條件可以通過在柴油機(jī)不同位置安裝振動傳感器進(jìn)行實時監(jiān)測和記錄來進(jìn)行評估。
3、頻率標(biāo)準(zhǔn)
柴油機(jī)振動的頻率也是評估其性能和運行穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。具體的頻率標(biāo)準(zhǔn)由柴油機(jī)的設(shè)計和運行條件決定。一般來說，柴油機(jī)的振動頻率應(yīng)在一定范圍內(nèi)，不得超過機(jī)組和設(shè)備的耐振度范圍。例如，對于柴油發(fā)電機(jī)組來說，其振動頻率標(biāo)準(zhǔn)要求在低頻和高頻范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，以確保機(jī)組運行時的可靠性和穩(wěn)定性。
4、振動等級
國標(biāo)GB/T 6075.6-2002 《在非旋轉(zhuǎn)部件上測量和評價機(jī)器的機(jī)械振動 第6部分功率大于100kW的往復(fù)式機(jī)器》給出了剛性或彈性安裝的額定功率大于100kW往復(fù)活塞式機(jī)器以及由往復(fù)式機(jī)械驅(qū)動或驅(qū)動往復(fù)式機(jī)械的機(jī)器振動的測試和評價，它主要適用于各類柴油機(jī)振動的測試和評價。對于功率小于100kW的往復(fù)式柴油機(jī)整機(jī)非旋轉(zhuǎn)部件和非往復(fù)部件振動的測試和評價可按照國標(biāo)GB/T 7184-2008《中小功率柴油機(jī).振動測量及評級》開展。這兩個標(biāo)準(zhǔn)測試方法和測點位置基本一致，主要區(qū)別在于設(shè)備功率不同，使得機(jī)器的振動分級有所區(qū)別。
往復(fù)機(jī)械振動等級數(shù)和指導(dǎo)值見表1，該指導(dǎo)值有助于評定機(jī)械機(jī)架和所裝輔件和設(shè)備可能承受的振動烈度。
往復(fù)機(jī)械可根據(jù)其類型、用途、尺寸、結(jié)構(gòu)布置、柔性或剛性支承以及轉(zhuǎn)速等將振動分成多級，例如許多工業(yè)和船用柴油機(jī)可分為5、6或7級。若條件允許，應(yīng)編制各種具體機(jī)械許用振動烈度指導(dǎo)值的推薦表，屆時柴油發(fā)電機(jī)組制造廠家與客戶便可根據(jù)經(jīng)驗和運行結(jié)果商定振動等級。
表1 往復(fù)機(jī)械振動分級數(shù)和指導(dǎo)值
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振動
烈度 等級 |
機(jī)械結(jié)構(gòu)上所測綜合振動最大值
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機(jī)械振動分級數(shù)
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位移
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速度
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加速度
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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7
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μm(r.m.s.)
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(mm/s)(r.m.s.)
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(m/s²)(r.m.s.)
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評定范圍
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1.1
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17.8
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1.12
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1.76
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A/B
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A/B
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A/B
|
A/B
|
A/B
|
A/B
|
A/B
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1.8
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28.3
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1.78
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2.79
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|||||||
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2.8
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44.8
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2.82
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4.42
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|||||||
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4.5
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71.0
|
4.46
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7.01
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|||||||
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7.1
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113
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7.07
|
11.1
|
C
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||||||
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11
|
178
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11.2
|
17.6
|
D
|
C
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|||||
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18
|
283
|
17.8
|
27.9
|
D
|
C
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|||||
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28
|
448
|
28.2
|
44.2
|
D
|
C
|
|||||
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45
|
710
|
44.6
|
70.1
|
D
|
C
|
|||||
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71
|
1125
|
70.7
|
111
|
D
|
C
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|||||
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112
|
1784
|
112
|
176
|
D
|
C
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|||||
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180
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1784
|
112
|
176
|
D
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評定范圍說明：
A:新近委托評定的機(jī)械，其振動值一般應(yīng)位于該范圍內(nèi)。 B:振動值位于該范圍內(nèi)的機(jī)械， 一般均認(rèn)為可作長期運行。 C:振動位于該范圍內(nèi)的機(jī)械， 一般均認(rèn)為不能滿足長期持續(xù)運行的要求。通常在沒有機(jī)會采取補(bǔ)救措施前，機(jī)械只能作有限時間運行。 D:振動值位于該范圍時， 一般認(rèn)為其振動烈度足以使機(jī)械損壞。 |
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注：往復(fù)機(jī)械的振動值可以使其比旋轉(zhuǎn)機(jī)械有較高的壽命，因此在本表中把范圍A和范圍B放在一起，待將來積累更多經(jīng)驗后，就可以為范圍A和范圍B提供不同的指導(dǎo)值。
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總之，柴油機(jī)振動值標(biāo)準(zhǔn)是為了保證柴油機(jī)的正常運行、安全可靠工作而制定的評估依據(jù)和限制條件。噪聲、振動強(qiáng)度和頻率是常見的柴油機(jī)振動指標(biāo)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)柴油機(jī)的類型和用途而定。同時，振動測試方法和儀器也是評估柴油機(jī)振動值的重要工具，通過安裝振動傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備可以對柴油機(jī)的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測和記錄。這些標(biāo)準(zhǔn)和方法的應(yīng)用可以有效評估柴油機(jī)的振動性能，確保其正常工作和使用安全。
二、試驗系統(tǒng)
試驗系統(tǒng)原理圖如圖1所示，計算振動步驟如圖2所示。
1、ICP型壓電式加速度傳感器
結(jié)合柴油機(jī)實際工作是的特點，選用AD-100T型傳感器，其性能參數(shù)如下。靈敏度：100m V/g頻率響應(yīng)：0.3～15000 Hz安裝諧振頻率：35 KHz最大可測加速度：±50 g重量：20 gm安裝螺紋：
2、多通道振動測試儀
選用VIB2008型多通道振動測試儀，其性能參數(shù)如下。
（1）采樣速度：200kHz，
（2）高速AlD高精度分辨率：16-bit
（3）模擬輸入：8通道ICP型加速度傳感器輸入
（4）增益量程：1、2、4、8每通道提供4mA恒流源
（5）輸出模式： 8通道實時振動力D速度值、或8通道加速度峰值檢測值，每通道獨立的高通、隔直電路，無源高通濾波器，截止頻率0.16Hz。每通道4階有源Buttworth低通濾波器，截止頻率1KHz每通道可通過軟件設(shè)置增益、采樣率傳感器在線指示，可任意設(shè)置觸發(fā)通道
（6）接口方式：并口、USB口輸入
（7）信號連接方式：BNC
（8）電源支持：9~36VDC/4.5W
（9）重量：1.3kg
（10）隨機(jī)數(shù)據(jù)采集操作軟件C-DAS：設(shè)置試驗參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、回放。
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圖1 柴油機(jī)振動試驗原理圖 |
柴油發(fā)電機(jī)振動計算流程 |
三、測試方案
1、試驗項目
根據(jù)是否安裝隔振裝置和進(jìn)行排氣管改進(jìn)，試驗存在四種狀態(tài)，分別為：
（1）未安裝隔振裝置排氣管未改進(jìn)狀態(tài)；
（2）未安裝隔振裝置排氣管已改進(jìn)狀態(tài)；
（3）已安裝隔振裝置排氣管未改進(jìn)狀態(tài)；
（4）已安裝隔振裝置排氣管已改進(jìn)狀態(tài)；
分別在以上四種狀態(tài)下進(jìn)行整機(jī)振動測試和排氣系統(tǒng)的振動測試。最終將采集到16組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)包含8個傳感器采集的數(shù)據(jù)，如表2所列。
表2 試驗工況
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工況
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1
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2
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3
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4
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功率(kW)
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25%
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64.5
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50%
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129
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75%
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193.5
|
100%
|
258
|
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速度(rpm)
|
63%
|
1890
|
80%
|
2400
|
91%
|
2730
|
100%
|
3000
|
2、測點的布置
對于整機(jī)振動的測試，按照GB7164-87《中小功率柴油機(jī)振動測量方法》規(guī)定：至少應(yīng)取5個測點，上部兩點接近機(jī)體中間，另外三點取在三個支承位置。據(jù)此，本次試驗中整機(jī)振動測試將布置6個測點，分別位于頂部接近機(jī)體中間的兩點和四個支承位置，如圖2中A1~A6所示。排氣管的振動測試將布置2個測點，分別位于換熱器入口處和換熱器出口處，如圖3中B1、B2所示。
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圖3 柴油發(fā)電機(jī)組振動測點布置圖 |
圖4 柴油機(jī)排氣管振動測點布置圖 |
2、試驗步驟
（1）將多通道振動測試儀和PC機(jī)放置在便于操作和有利人身安全的方位；
（2）將傳感器固定到測點處；
（3）將傳感器輸出電纜接至多通道振動測試儀；
（4）將多通道振動測試儀與PC機(jī)連接：
（5）在柴油機(jī)為未運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，打開電源，打開所有設(shè)備，檢查電纜連接的連通性，確保各設(shè)備處于良好狀態(tài)；
（6）柴油機(jī)在各工況下工作，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；
（7）對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，并記錄測量值，如表3所列。
表3 往復(fù)機(jī)械振動測量記錄表
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1
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概 要
記錄號 ： 日期 ： |
安裝地點：
測量人員： |
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2
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往復(fù)機(jī)械規(guī)格
種類：柴油機(jī)/壓氣機(jī) 制造廠： 機(jī)械標(biāo)識號： 氣缸數(shù)： 相應(yīng)轉(zhuǎn)速： r/min 相應(yīng)功率： kW 支承：剛性/柔性；直接/基座上 |
功能：主動/從動
型式/系列號： 結(jié)構(gòu)布置：單排臥式/直列；V型；對置 工作循環(huán)：二/四沖程；單/雙作用 測量時速： r/min 測量時功率： kW 連接：剛性/柔性 |
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3
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測量系統(tǒng)規(guī)格
儀器型式 ： 制造廠 ： 傳感器型式： 固定方式 ： 測量系統(tǒng)是否符合GB/T10397 - 2003中4 . 1的要求，即綜合均方根值的準(zhǔn)確度在10 Hz～1000 Hz范圍 內(nèi)為±10%，在2 Hz～10 Hz范圍內(nèi)為±10%~20%？ 是 / 否 |
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4
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測量結(jié)果
機(jī)械測量草圖如下：按GB/T 10397—2003中圖1～圖3要求標(biāo)明測點位置 測量值：記入表。 應(yīng)附上測量記錄、頻譜、圖表等，并提供測點位置和測量方向及測量時的轉(zhuǎn)速和功率，如適用。 |
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測量方向：相對于曲軸軸線而言(見GB/T 10397—2003)
X—軸向； Y—水平橫向； Z-垂直向 |
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*必要時可刪去/補(bǔ)充。
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3、試驗注意事項和結(jié)果分析
（1）分析隔振裝置對柴油機(jī)整機(jī)振動和排管振動的影響；
（2）分析改進(jìn)后的排氣管在振動特性上的變化。
（3）整機(jī)振動測點處傳感器的安裝是否具備螺紋安裝條件；
（4）排氣管上的傳感器連接方式；
（5）傳感器電纜的長度根據(jù)實際需要確定。
（6）了解振動烈度等級諾謨圖的意義
圖4所示振動諾謨圖表明了振動烈度等級的范圍。多頻振動系統(tǒng)很難按離散頻率分級，因而各等級的限值主要示于表1中，具有多頻振動的機(jī)械應(yīng)根據(jù)所測位移、速度、加速度的綜合值對照表1劃分等級。 應(yīng)求出在機(jī)械主結(jié)構(gòu)上所測各位移、速度、加速度的最大綜合均方根值時的烈度等級。這三個等級中的最大值就是機(jī)械的振動烈度等級。
注：如果從頻率分析中知道，機(jī)械在某一頻率時只有一個振動頻率分量，則只要用位移、速度或加速度中的一個參數(shù)就可按諾謨圖直接劃分等級。
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圖5 柴油機(jī)振動烈度等級諾謨圖 |
總結(jié)：
CMA（柴油機(jī)振動測試）是一種用于評估柴油機(jī)振動特性的測試方法。柴油機(jī)振動測試可以幫助檢測柴油機(jī)運行過程中的振動問題，以確定是否存在故障或不平衡情況。因此，柴油機(jī)振動測試在柴油機(jī)制造、維修和性能評估等領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用價值。它可以幫助提前發(fā)現(xiàn)潛在的故障問題，減少機(jī)器的停機(jī)時間，并提高柴油機(jī)的運行效率和可靠性。
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