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新聞主題 |
柴油發(fā)電機的振動(dòng)試驗與標準 |
摘要：柴油發(fā)電機組的振動(dòng)試驗目的主要在于了解隔振裝置對柴油機的整機振動(dòng)特性的影響以及排氣系統改進(jìn)前后的振動(dòng)特性?？得魉构驹诒疚闹兄饕獙Σ裼桶l(fā)電機組的振動(dòng)標準與等級分類(lèi)、試驗項目、測試原理和步驟及其結構分析進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，以便柴油發(fā)電機組生產(chǎn)廠(chǎng)家和用戶(hù)根據該所述方案指導下?lián)碛星逦陌l(fā)電設備振動(dòng)試驗的思路。
一、振動(dòng)標準和等級分級
柴油機振動(dòng)值標準是指對柴油機振動(dòng)進(jìn)行評估的依據和限制條件，通過(guò)對柴油機振動(dòng)值的要求來(lái)保證其正常運行、安全可靠地工作。柴油機的振動(dòng)值標準通常涉及噪聲、振動(dòng)強度、頻率等指標，下面對這些指標進(jìn)行詳細介紹。
1、噪聲標準
噪聲是柴油機振動(dòng)的一種表現形式，也是對人體健康和環(huán)境影響的重要因素。通常根據柴油機的功率或者工作環(huán)境的特點(diǎn)，制定了噪聲限制標準。例如，對于柴油發(fā)電機組，在機組安裝時(shí)，要求其在一定距離內的噪聲水平不得超過(guò)特定的分貝數。這可以通過(guò)在機組運行時(shí)測量噪聲水平，然后與標準進(jìn)行對比來(lái)判斷。
2、振動(dòng)強度標準
柴油機運行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)強度是評估其性能和運行穩定性的重要指標。振動(dòng)強度主要包括加速度、速度和位移三個(gè)方面。通常根據柴油機的類(lèi)型和用途，制定了相應的振動(dòng)強度標準。例如，對于船舶柴油機，其振動(dòng)強度標準要求有力度級別限制、頻率范圍限制和持續時(shí)間限制。這些限制條件可以通過(guò)在柴油機不同位置安裝振動(dòng)傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和記錄來(lái)進(jìn)行評估。
3、頻率標準
柴油機振動(dòng)的頻率也是評估其性能和運行穩定性的重要指標。具體的頻率標準由柴油機的設計和運行條件決定。一般來(lái)說(shuō)，柴油機的振動(dòng)頻率應在一定范圍內，不得超過(guò)機組和設備的耐振度范圍。例如，對于柴油發(fā)電機組來(lái)說(shuō)，其振動(dòng)頻率標準要求在低頻和高頻范圍內保持穩定，以確保機組運行時(shí)的可靠性和穩定性。
4、振動(dòng)等級
國標GB/T 6075.6-2002 《在非旋轉部件上測量和評價(jià)機器的機械振動(dòng) 第6部分功率大于100kW的往復式機器》給出了剛性或彈性安裝的額定功率大于100kW往復活塞式機器以及由往復式機械驅動(dòng)或驅動(dòng)往復式機械的機器振動(dòng)的測試和評價(jià)，它主要適用于各類(lèi)柴油機振動(dòng)的測試和評價(jià)。對于功率小于100kW的往復式柴油機整機非旋轉部件和非往復部件振動(dòng)的測試和評價(jià)可按照國標GB/T 7184-2008《中小功率柴油機.振動(dòng)測量及評級》開(kāi)展。這兩個(gè)標準測試方法和測點(diǎn)位置基本一致，主要區別在于設備功率不同，使得機器的振動(dòng)分級有所區別。
往復機械振動(dòng)等級數和指導值見(jiàn)表1，該指導值有助于評定機械機架和所裝輔件和設備可能承受的振動(dòng)烈度。
往復機械可根據其類(lèi)型、用途、尺寸、結構布置、柔性或剛性支承以及轉速等將振動(dòng)分成多級，例如許多工業(yè)和船用柴油機可分為5、6或7級。若條件允許，應編制各種具體機械許用振動(dòng)烈度指導值的推薦表，屆時(shí)柴油發(fā)電機組制造廠(chǎng)家與客戶(hù)便可根據經(jīng)驗和運行結果商定振動(dòng)等級。
表1 往復機械振動(dòng)分級數和指導值
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振動(dòng)
烈度 等級 |
機械結構上所測綜合振動(dòng)最大值
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機械振動(dòng)分級數
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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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|||||||
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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
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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
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11.1
|
C
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||||||
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11
|
178
|
11.2
|
17.6
|
D
|
C
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|||||
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18
|
283
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17.8
|
27.9
|
D
|
C
|
|||||
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28
|
448
|
28.2
|
44.2
|
D
|
C
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|||||
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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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112
|
1784
|
112
|
176
|
D
|
C
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|||||
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180
|
1784
|
112
|
176
|
D
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評定范圍說(shuō)明：
A:新近委托評定的機械，其振動(dòng)值一般應位于該范圍內。 B:振動(dòng)值位于該范圍內的機械， 一般均認為可作長(cháng)期運行。 C:振動(dòng)位于該范圍內的機械， 一般均認為不能滿(mǎn)足長(cháng)期持續運行的要求。通常在沒(méi)有機會(huì )采取補救措施前，機械只能作有限時(shí)間運行。 D:振動(dòng)值位于該范圍時(shí)， 一般認為其振動(dòng)烈度足以使機械損壞。 |
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注：往復機械的振動(dòng)值可以使其比旋轉機械有較高的壽命，因此在本表中把范圍A和范圍B放在一起，待將來(lái)積累更多經(jīng)驗后，就可以為范圍A和范圍B提供不同的指導值。
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總之，柴油機振動(dòng)值標準是為了保證柴油機的正常運行、安全可靠工作而制定的評估依據和限制條件。噪聲、振動(dòng)強度和頻率是常見(jiàn)的柴油機振動(dòng)指標，相關(guān)標準根據柴油機的類(lèi)型和用途而定。同時(shí)，振動(dòng)測試方法和儀器也是評估柴油機振動(dòng)值的重要工具，通過(guò)安裝振動(dòng)傳感器和數據采集設備可以對柴油機的振動(dòng)數據進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和記錄。這些標準和方法的應用可以有效評估柴油機的振動(dòng)性能，確保其正常工作和使用安全。
二、試驗系統
試驗系統原理圖如圖1所示，計算振動(dòng)步驟如圖2所示。
1、ICP型壓電式加速度傳感器
結合柴油機實(shí)際工作是的特點(diǎn)，選用AD-100T型傳感器，其性能參數如下。靈敏度：100m V/g頻率響應：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(dòng)測試儀
選用VIB2008型多通道振動(dòng)測試儀，其性能參數如下。
（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(shí)時(shí)振動(dòng)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(wú)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(guò)軟件設置增益、采樣率傳感器在線(xiàn)指示，可任意設置觸發(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）隨機數據采集操作軟件C-DAS：設置試驗參數，進(jìn)行數據存儲、回放。
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圖1 柴油機振動(dòng)試驗原理圖 |
柴油發(fā)電機振動(dòng)計算流程 |
三、測試方案
1、試驗項目
根據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)行整機振動(dòng)測試和排氣系統的振動(dòng)測試。最終將采集到16組數據，每組數據包含8個(gè)傳感器采集的數據，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
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91%
|
2730
|
100%
|
3000
|
2、測點(diǎn)的布置
對于整機振動(dòng)的測試，按照GB7164-87《中小功率柴油機振動(dòng)測量方法》規定：至少應取5個(gè)測點(diǎn)，上部?jì)牲c(diǎn)接近機體中間，另外三點(diǎn)取在三個(gè)支承位置。據此，本次試驗中整機振動(dòng)測試將布置6個(gè)測點(diǎn)，分別位于頂部接近機體中間的兩點(diǎn)和四個(gè)支承位置，如圖2中A1~A6所示。排氣管的振動(dòng)測試將布置2個(gè)測點(diǎn)，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)電機組振動(dòng)測點(diǎn)布置圖 |
圖4 柴油機排氣管振動(dòng)測點(diǎn)布置圖 |
2、試驗步驟
（1）將多通道振動(dòng)測試儀和PC機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(diǎn)處；
（3）將傳感器輸出電纜接至多通道振動(dòng)測試儀；
（4）將多通道振動(dòng)測試儀與PC機連接：
（5）在柴油機為未運轉的狀態(tài)下，打開(kāi)電源，打開(kāi)所有設備，檢查電纜連接的連通性，確保各設備處于良好狀態(tài)；
（6）柴油機在各工況下工作，進(jìn)行數據采集；
（7）對采集的數據進(jìn)行后處理，并記錄測量值，如表3所列。
表3 往復機械振動(dòng)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(diǎn)：
測量人員： |
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2
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往復機械規格
種類(lèi)：柴油機/壓氣機 制造廠(chǎng)： 機械標識號： 氣缸數： 相應轉速： r/min 相應功率： kW 支承：剛性/柔性；直接/基座上 |
功能：主動(dòng)/從動(dòng)
型式/系列號： 結構布置：?jiǎn)闻排P式/直列；V型；對置 工作循環(huán)：二/四沖程；單/雙作用 測量時(shí)速： r/min 測量時(shí)功率： kW 連接：剛性/柔性 |
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3
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測量系統規格
儀器型式 ： 制造廠(chǎng) ： 傳感器型式： 固定方式 ： 測量系統是否符合GB/T10397 - 2003中4 . 1的要求，即綜合均方根值的準確度在10 Hz～1000 Hz范圍 內為±10%，在2 Hz～10 Hz范圍內為±10%~20%？ 是 / 否 |
|||||||||||||
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4
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測量結果
機械測量草圖如下：按GB/T 10397—2003中圖1～圖3要求標明測點(diǎn)位置 測量值：記入表。 應附上測量記錄、頻譜、圖表等，并提供測點(diǎn)位置和測量方向及測量時(shí)的轉速和功率，如適用。 |
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測量方向：相對于曲軸軸線(xiàn)而言(見(jiàn)GB/T 10397—2003)
X—軸向； Y—水平橫向； Z-垂直向 |
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*必要時(shí)可刪去/補充。
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3、試驗注意事項和結果分析
（1）分析隔振裝置對柴油機整機振動(dòng)和排管振動(dòng)的影響；
（2）分析改進(jìn)后的排氣管在振動(dòng)特性上的變化。
（3）整機振動(dòng)測點(diǎn)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(cháng)度根據實(shí)際需要確定。
（6）了解振動(dòng)烈度等級諾謨圖的意義
圖4所示振動(dòng)諾謨圖表明了振動(dòng)烈度等級的范圍。多頻振動(dòng)系統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(dòng)的機械應根據所測位移、速度、加速度的綜合值對照表1劃分等級。 應求出在機械主結構上所測各位移、速度、加速度的最大綜合均方根值時(shí)的烈度等級。這三個(gè)等級中的最大值就是機械的振動(dòng)烈度等級。
注：如果從頻率分析中知道，機械在某一頻率時(shí)只有一個(gè)振動(dòng)頻率分量，則只要用位移、速度或加速度中的一個(gè)參數就可按諾謨圖直接劃分等級。
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圖5 柴油機振動(dòng)烈度等級諾謨圖 |
總結：
CMA（柴油機振動(dòng)測試）是一種用于評估柴油機振動(dòng)特性的測試方法。柴油機振動(dòng)測試可以幫助檢測柴油機運行過(guò)程中的振動(dòng)問(wèn)題，以確定是否存在故障或不平衡情況。因此，柴油機振動(dòng)測試在柴油機制造、維修和性能評估等領(lǐng)域都具有重要的應用價(jià)值。它可以幫助提前發(fā)現潛在的故障問(wèn)題，減少機器的停機時(shí)間，并提高柴油機的運行效率和可靠性。
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