GB/T 17189-1997 水力机械振动和脉动现场测试规程

,

中华人民共和国国家标准

水力机械振动和脉动现场测试规程

发布实施

国家技术监督局发布

目次

前言

第一篇概论

适用范围和目的

引用标准

术语定义符号和单位

关于保证值

第二篇试验的实施

试验计划

试验程序

第三篇测量方法及数据采集处理方法

测量方法

率定

信号记录

数据处理与分析

测量不确定度

试验报告

附录标准的附录用应变花进行动应力测量时的主应力计算公式及信号处理

附录标准的附录用应变片技术测量轴扭矩和连杆轴向载荷时的计算公式

附录提示的附录试验报告举例

附录提示的附录传感器装在长连接管上时压力脉动测量结果的偏差

前言

水力机械的振动发生于运行中的各类水电站和抽水蓄能电站振动的大小取决于许多因素其中

最重要的包括不同工况下流道内的流态机组结构以及制造安装维修的质量

极限情况下水力机械的振动可导致裂纹的产生引起疲劳破坏以及其他故障

水力机械的强烈振动不仅会缩短它们的使用寿命而且还会影响调速器控制系统和电气仪表的正

常运行对运行人员的健康以及厂房结构等产生不良影响

水力机械的振动状态通常根据机组结构的某些关键点上的振动测量结果来评价标准试验方法得

出的结果能够充分表明机组的一般振动情况如果在标准试验中发现某些重要部件上有较强的局部振

动共振应另外采用具有针对性的试验方法对有关部件作更加深入的专门试验研究水轮机流道中

的流态对机组振动有着重要的影响为了准确地分析机组振动除测量一些有代表性部位的振动见

和外尚需测量有关部位的压力脉动及其他一些重要的脉动参数见

在每个具体机组上试验的种类实际测点位置和数量等取决于机组的结构型式设备的具体条件

以及重要性不要求每种情况下都进行本规程所列的全部项目的测量

本规程非等效采用国际电工委员会水力机械水轮机蓄能泵和可逆式水泵水轮机

振动和脉动现场测量导则

并根据我国的具体情况编写

本规程与相比主要有以下不同

根据国标的规定增加了引用标准一章

为适应我国的情况本规程对第章的内容和编排作了大幅度的调整对

其他各章的内容和条款也有所改动

本规程的适用范围比有所扩大部分技术条款的条件或范围也有所放宽

就规程的本质内容而言本规程和是一致的在涉外的试验中如有关各方同意也可直

接采用

本标准的附录和附录是标准的附录

本标准的附录和附录是提示的附录

本标准由全国水轮机标准化技术委员会提出并归口

本标准起草单位中国水利水电科学研究院哈尔滨大电机研究所

本标准主要起草人李启章曹春林付联桂李志民阮华福

中华人民共和国国家标准

水力机械振动和脉动现场测试规程

第一篇概论

适用范围和目的

适用范围

本规程适用于一切反击式冲击式水轮机可逆式水泵水轮机蓄能泵也适用于与它们连接的

发电机或电动机的机械部分

本规程可用于振动脉动的标准试验试验目的如下

从振动的角度评价水力机械的设计制造和安装质量

振动评价标准的制定和施用也依赖于振动脉动试验的标准化

提出有利于机组运行的建议为故障诊断及改善机组振动脉动水平提供依据

评价机组在使用寿命期限内振动特性的变化及正常运行工况下的振动水平

非标准试验也应参照本规程提出的原则进行

每次试验的试验项目和测量项目应参照本规程由有关方面协商确定规程中列出的试验项目

和测量项目并非每次试验时都是必须的

目的

确定统一的振动脉动试验方法测量方法及试验数据的处理方法使测量结果在同类的不同型号

水力机械上具有一致性和可比性

不包括的内容

本规程不包括为研究目的所作的专门振动和脉动试验

本规程一般不包括实验室模型和制造厂未组装的真机零部件的振动和脉动试验但当检验原

型和模型机组的某个相似特性参数时例如尾水管涡带压力脉动则原型和模型的测试方法应当一致并

符合本规程

本规程不包括土木结构的振动测量问题一般也不包括电机轴轴承等机械部分除外的电气

参数脉动的测量问题

在水电站中水轮机调速系统可能引起水力机械或电气参量的脉动但本规程不包括对调速

器系统进行人为扰动试验的有关规定

引用标准

下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时所示版本均

为有效所有标准都会被修订使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性

第三版

国家技术监督局批准实施

术语定义符号和单位

单位

本规程采用国家法定计量单位国家法定计量单位以国际单位制为基础

术语

本规程所用水轮机水泵水轮机和蓄能泵的术语定义和符号与和有关规定相一

致有关振动脉动和数学的术语定义和符号与和相一致

本规程专用术语一览表

本规程使用的术语定义符号和单位如下本节中没有定义的术语在规程中说明

条术语定义符号单位

说明振动和脉动时域函数的术

语

振动位移振动质点偏离参考平均位置的距离

振动速度振动质点运动的速度等于位移对

时间的一阶导数

振动加速度振动质点运动的加速度等于速度

对时间的一阶导数或位移对时间

的二阶导数

绝对振动量位移速度加速振动的参考坐标为惯性坐标或大地

度基础

相对振动量位移速度加速振动的参考坐标为非惯性坐标或另

度一振动体

压力脉动在选定时间间隔内液体压力相

对于平均值的往复变化

应变脉动在选定时间间隔内应变相对于

平均值的往复变化

应力脉动在选定时间间隔内应变相对于

平均值的往复变化

目前为

条术语定义符号单位

主轴扭矩脉动在选定时间间隔内主轴扭矩相

对于平均值的往复变化

转速脉动在选定时间间隔内转速相对于

平均值的往复变化

功率脉动在选定时间间隔内功率相对于

平均值的往复变化

导叶扭矩脉动在选定时间间隔内导叶扭矩相

对于平均值的往复变化

径向载荷脉动在选定时间间隔内导轴承径向

载荷相对于平均值的往复变化

轴向载荷脉动在选定时间间隔内推力轴承轴

向载荷相对于平均值的往复变化

有关振动和脉动参数的一般术

语

振动机械系统相对于平衡位置随时间的

往复变化

脉动除振动外其他物理量相对于平均值

随时间的往复变化

周期性振动和脉动经相等的时间间隔后能重复出现的

量

周期周期量的一个循环的时间

频率单位时间内周期量的循环数等于

周期的倒数

基波频率为最小的正弦分量

谐波频率为基波整数倍的正弦分量

角频率正弦波频率与的乘积

简谐振动或脉动可用一项正弦函数表示的周期振动

或脉动

相位角相位表示正弦量相对于某基准信号位置

的角度偏移值

条术语定义符号单位

振幅正弦量的最大值

峰峰值一个量的最大值与最小值的代数

差正弦量的峰峰值为振幅的两

倍即

复合振动或脉动由几个简谐振动或脉动叠加而成的

振动或脉动

共振谐振在强迫振动中激励频率的任何微

小的变化都会使系统响应明显降低

这种状态

随机振动或脉动在任一给定瞬间时其大小不可能预

先准确确定的振动或脉动

数学术语

平均值或算术平均值一组同一变量的离散值的平均

值等于这些值的代数和除以它们的

总个数

式中为第个值为离散值

的总个数

在时间间隔内连续函数

的平均值为

一组数或一个函数与其平均值的

偏差的均方根值有效值

对于一组数

标准偏差相对于平均值的有

效偏差值

为的连续函数则至

时间间隔内该函数的标准偏差为

条术语定义符号单位

均方根值有效值一组数的均方根值等于这些数

的平方的平均值的平方根

在时间间隔内连续函数

的均方根值等于此间隔内该

函数平方的平均值的平方根

注根据振动理论振动的平均值等于

零此时均方根值等于标准偏

差均方根的平方值等于方

差当简谐振动的幅值为时其

有效值为

方差标准偏差的平方

注当变量的平均值为零时方差等于

该量的有效值的平方

均方值在给定区间内某函数或一组数的

均方值等于该区间内这个函数或

一组数的平方的平均值

注

均平值为均方根值的平方

当平均值为零时均方值等于方差

若平均值不等于零则

其他专门术语

导叶或扩散段导叶数目

水斗式水轮机喷嘴数目

转轮叶片或泵轮叶片数目

水斗式水轮机水斗数目

条术语定义符号单位

相对流速在边界层厚度以外如点水流流

过所研究的部件的相对流速图

图相对流速的定义

转轮叶片导叶等出水边厚靠近叶型出水边切于两相对表面

度间圆形的最大直径见图

图出水边厚度的定义

极限频率下限上限待研究过程的频率范围的下限上

限

测量通道频率下限上限测量系统实际频率下限上限它们

对应频率响应曲线上与平坦部分偏

离的频率范围

功率谱密度某量单位频率带宽内的均方值在

极限情况下带宽趋近于零平均时

间趋于无穷大

条术语定义符号单位

分析仪的恒等百分比带宽

比率

信号记录时间传感器信号记录时间

磁带或纸的速度磁带或记录纸记录速度

水力机械的主要结构类型

不同参数水力机械的结构和尺寸差别很大按照轴和轴承的数量和位置并从振动试验角度将水力

机械主要结构类型分成以下几种图

立式机组

悬垂式机组图混流式图轴流式

伞式机组图

半伞