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柴油發(fā)電機(jī)的振動試驗與標(biāo)準(zhǔn)
發(fā)布時間:2024-03-31 16:09:15  ▏閱讀:

 

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

振動
烈度
等級
機(jī)械結(jié)構(gòu)上所測綜合振動最大值
機(jī)械振動分級數(shù)
位移
速度
 加速度
1
2
3
4
5
6
7
μm(r.m.s.)
(mm/s)(r.m.s.)
(m/s²)(r.m.s.)
評定范圍
1.1
17.8
1.12
1.76
A/B
A/B
A/B
A/B
A/B
A/B
A/B
1.8
28.3
1.78
2.79
2.8
44.8
2.82
4.42
4.5
71.0
4.46
7.01
7.1
113
7.07
11.1
C
11
178
11.2
17.6
D
C
18
283
17.8
27.9
D
C
28
448
28.2
44.2
D
C
45
710
44.6
70.1
D
C
71
1125
70.7
111
D
C
112
1784
112
176
D
C
180
1784
112
176
D
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。
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。

 

      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。

 

柴油機(jī)振動試驗原理圖.png

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.png

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

工況
1
2
3
4
功率(kW)
25%
64.5
50%
129
75%
193.5
100%
258
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。

柴油發(fā)電機(jī)組振動測點布置圖.png

圖3  柴油發(fā)電機(jī)組振動測點布置圖

柴油機(jī)排氣管振動測點布置圖.png

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

1
概 要
記錄號 :
日期 :
 
安裝地點:
測量人員:
2
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
3
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
4
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。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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
*必要時可刪去/補(bǔ)充。

 

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。

 

柴油機(jī)振動烈度等級諾謨圖.png

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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