ГОСТ Р ИСО 8528-9-2021 Электроагрегаты генераторные переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Часть 9. Измерения вибрации и оценка вибрационного состояния

ГОСТ Р ИСО 8528-9-2021

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЭЛЕКТРОАГРЕГАТЫ ГЕНЕРАТОРНЫЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПРИВОДОМ ОТ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Часть 9

Измерения вибрации и оценка вибрационного состояния

Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets. Part 9. Measurement and evaluation of mechanical vibrations

ОКС 17.160

27.120

29.160.40

Дата введения 2022-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Закрытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (ЗАО "НИЦ КД") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 "Вибрация, удар и контроль технического состояния"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 мая 2021 г. N 453-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 8528-9:2017* "Электроагрегаты генераторные переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Часть 9. Измерения вибрации и оценка вибрационного состояния" (ISO 8528-9:2017 "Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets - Part 9: Measurement and evaluation of mechanical vibrations", IDT).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет ()

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 на жестком или податливом основании, применяемые в 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 зависимости от особенностей применения электроагрегатов может потребоваться установление дополнительных требований. Для таких применений положения настоящего стандарта рекомендуется рассматривать в качестве базовых.

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. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения):

ISO 2041, Mechanical vibration, shock and condition monitoring - Vocabulary (Вибрация, удар и контроль состояния. Словарь)

ISO 8528-5, Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets - Part 5: Generating sets (Электроагрегаты генераторные переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Часть 5. Электроагрегаты)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ИСО 2041, а также следующий термин с соответствующим определением.

ИСО и МЭК ведут терминологические базы данных для использования в стандартизации по следующим адресам:

- платформа онлайн-просмотра ИСО: доступна на https://www.iso.org/obp;

- Электропедия МЭК: доступна на http://www.electropedia.org/.

3.1 вибрационное состояние (vibration severity): Значение или совокупность значений параметров, таких как максимальное, среднее или среднеквадратичное значение, характеризующих вибрацию машины.

Примечание 1 - Вибрационное состояние может быть описано через мгновенные значения или через параметр, требующий усреднения по времени.

4 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

- заявленная скорость вращения двигателя;

- частота;

- перемещение;

- время;

- скорость;

- угловая скорость;

- продольная координата;

- поперечная координата;

- вертикальная координата.

В качестве подстрочных индексов для описывающих вибрацию величин

и

использованы следующие обозначения и сокращения:

- среднеквадратичное значение;

- полученное значение параметра вибрации в продольном направлении;

- полученное значение параметра вибрации в поперечном направлении;

- полученное значение параметра вибрации в вертикальном направлении;

1, 2, ...,

- возрастающий ряд натуральных чисел.

5 Специальные и дополнительные требования

5.1 Для электроагрегатов переменного тока, применяемых на 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 инспекции или надзора, заказчик должен сообщить о них до размещения заказа. Любые другие требования являются предметом соглашения между изготовителем и заказчиком.

Остальные дополнительные требования должны быть предметом соглашения между изготовителем и заказчиком.

6 Средства измерений

Измерительная система должна обеспечивать получение среднеквадратичных значений перемещения и скорости в диапазоне частот от 10 до 1000 Гц с точностью ±10% и в диапазоне частот от 2 до 10 Гц с точностью

%

.

________________

Такая точность обеспечивается средствами измерений, удовлетворяющими требованиям по [1] при измерении вибрации со среднеквадратичным значением ускорения не менее 100 м/с

.

Измеряемые параметры могут быть получены в результате обработки сигнала с одного преобразователя вибрации с его последующим интегрированием (дифференцированием) для получения величины, не измеряемой непосредственно, при условии, что это не ухудшит точность измерений.

На точность измерений влияет способ крепления преобразователя вибрации к вибрирующей поверхности, от которого зависит частотная характеристика измерительной цепи. Важно, чтобы в случае сильной вибрации не происходило ухудшение условий контакта преобразователя с поверхностью, на которую он установлен.

7 Точки и направления измерений

Рекомендуемые точки измерений вибрации на электроагрегате показаны на рисунке 1. Для компоновок конкретного вида точки измерений должны быть определены в технических условиях. Измерения по возможности следует проводить по всем трем направлениям декартовой системы координат:

,

и

.

Точки измерений, место которых ориентировочно показано на рисунке 1, располагают на жестких частях двигателя и корпуса генератора, чтобы избежать влияния локальных резонансов.

Если из предшествующего опыта работы с аналогичными электроагрегатами известно, в каких точках и направлениях можно ожидать максимальной вибрации, то число точек измерений вибрации по сравнению с указанными на рисунке 1 можно сократить.

Изображенный на рисунке 1 вертикальный однорядный двигатель приведен только для примера. Точки измерений 1-4 используют соответствующим образом и для двигателей других типов: V-образных, горизонтальных и пр.

a) 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

Рисунок 1 - Расположение точек измерений

8 Рабочие условия в процессе измерений

Измерения проводят на электроагрегатах в режиме работы с номинальной мощностью при рабочей температуре и номинальной частоте вращения в установившемся рабочем состоянии. Если режим номинальной мощности для данного электроагрегата недостижим, то измерения проводят в режиме максимально достижимой мощности.

9 Оценка вибрационного состояния

Основные частоты возбуждения вибрации для двигателя внутреннего сгорания находятся 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 конструкции в результаты измерений.

Оценку вибрационного состояния электроагрегатов осуществляют, сравнивая полученные среднеквадратичные значения перемещения и скорости с приведенными в таблице С.1.

Опыт показывает, что если вибрация не превышает уровень 1, то повреждение электроагрегатов стандартной конструкции маловероятно.

Если среднеквадратичные значения параметров вибрации находятся 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 совместимость работы всех его компонентов согласно ИСО 8528-5.

10 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 A

(справочное)

Типичные конфигурации электроагрегатов

Существует ряд возможных взаимных расположений и условий установки генератора и двигателя внутреннего сгорания. Наиболее типичные из них показаны на рисунках A.1-A.6.

Рисунок A.1 - Двигатель и генератор на жестком основании

Рисунок A.2 - Упруго опертый двигатель и генератор на жестком основании, соединенные гибкой связью

Рисунок A.3 - Двигатель и генератор, жестко установленные на общую упруго опертую раму

Рисунок A.4 - Упруго опертый двигатель и жестко опертый генератор, соединенные гибкой связью, на общей упруго опертой раме

Рисунок A.5 - Упруго опертые двигатель и генератор, соединенные через фланцевый щит

Рисунок A.6 - Упруго опертый двигатель, соединенный с безопорным генератором через фланцевый щит

Приложение B

(справочное)

Особенности вибрации электроагрегатов

Для генераторов, работающих в составе электроагрегатов с приводом от двигателя внутреннего сгорания, характерна более высокая вибрация, чем для установок с приводом от машины вращательного действия.

Отличительными особенностями двигателей внутреннего сгорания являются колебательное движение масс, флуктуации крутящего момента и пульсации сил в присоединенных трубопроводах. Все это приводит к появлению значительных переменных сил, воздействующих на фундамент электроагрегата, и значительным вибрациям его корпуса. Такая вибрация обычно выше, чем у машин вращательного действия, но она сильно зависит от конструктивного исполнения электроагрегата.

Параметры вибрации, определяемые в соответствии с настоящим документом, 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 о крутильных 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 типичных значений, полученных из наблюдений вибрации нормально работающих установок.

В то же время превышение этих типичных значений может вызвать повреждение присоединенных конструкций электроагрегата, устройств контроля и управления и т.п.

Чувствительность элементов электроагрегата к вибрации зависит от их конструкции и способа крепления. Таким образом, в отдельных случаях могут возникнуть проблемы даже тогда, когда вибрация лежит в диапазоне обычных значений. Эти проблемы должны быть разрешены принятием специальных мер (например, исключением резонансных колебаний присоединенной конструкции).

Приложение C

(рекомендуемое)

Уровни вибрационного состояния

В таблице C.1 приведены среднеквадратичные значения перемещения (в диапазоне частот от 2 до 1000 Гц) и скорости (в диапазоне частот от 10 до 1000 Гц) вибрации электроагрегатов переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания, используемые для оценки их вибрационного состояния.

Таблица C.1 - Уровни вибрационного состояния электроагрегатов

Заяв- ленная скорость двигателя	Номинальная выходная мощность электроагрегата		Перемещение (от 2 до 1000 Гц), мм			Скорость (от 10 до 1000 Гц), мм/с
, мин	кВ·А	кВт	Дви- гатель	Генератор		Дви- гатель	Генератор
				Уровень 1	Уровень 2		Уровень 1	Уровень 2
От 2000 до 3600	15 и менее (одноцилин- дровый двигатель)	12 и менее (одноцилин- дровый двигатель)	-	1,11	1,27	-	70	80
	50 и менее	40 и менее	-	0,8	0,95	-	50	60
	Более 50	Более 40	-	0,64	0,8	-	40	50
От 1300	10 и менее	8 и менее	-	-	-	-	-	-
до 2000	От 10 до 50	От 8 до 40	-	0,64	-	-	40	-
	От 50 до 125	От 40 до 100	-	0,4	0,48	-	25	30
	От 125 до 250	От 100 до 200	0,72	0,4	0,48	45	25	30
	Более 250	Более 200	0,72	0,32	0,45	45	20	28
От 720 до 1300	От 250 до 1250	От 200 до 1000	0,72	0,32	0,39	45	20	24
	Более 1250	Более 1000	0,72	0,29	0,35	45	18	22
Менее 720	Более 1250	Более 1000	0,72	0,24 (0,16)	0,32 (0,24)	45	15 (10)	20 (15)
Нижняя граница диапазона измерений скорости не должна превышать меньшего из двух значений: половины частоты вращения двигателя или 10 Гц. Значения получены на основе приведенных в таблице значений по формуле для частоты 10 Гц. В случае соединения двигателя с генератором через фланцевый щит результаты измерений в точке 5 [см. рисунок 1 а)] должны удовлетворять требованиям к предельной вибрации для генераторов. Значения, установленные для двигателей внутреннего сгорания, применимы к двигателям выходной мощностью более 100 кВт. Для двигателей меньшей мощности типичные значения вибрации отсутствуют. Данные значения должны быть предметом соглашения между изготовителем и заказчиком. Значения, указанные в скобках, применяют к генераторам на жестком бетонном основании. В этом случае предельные значения продольной вибрации в точках 7 и 8 на рисунках 1 a) и b) должны составлять 50% значений, указанных в скобках.

Приложение D

(рекомендуемое)

Протокол испытаний

D.1 Общие сведения

Таблица D.1 - Сведения о двигателе и генераторе электроагрегата

	Двигатель			Генератор
Изготовитель
Модель
Заводской номер
Заявленная или номинальная мощность	кВт:			кВ·А:
Заявленная или номинальная скорость	мин :			мин :
Конструктивное исполнение
			Однорядный			IMB 20			IMB 520
			V-образный			IMB 16	Другой
						IMB 3
Число	цилиндров:			подшипников:
Тип
			Двухтактный			Синхронный
			Четырехтактный			Асинхронный
Соединение
			Муфта с гибким диском
			Прямое
			Эластичная муфта
Условные обозначения типа конструкции и установки генераторов согласно МЭК 60034-7, код I.

D.2 Конфигурация электроагрегата

Чертеж основания

N

Организация, осуществлявшая монтаж

Данные о компоновке двигателя и генератора

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.

Таблица D.2 - Измерительное оборудование

Таблица D.3 - Условия измерений

Таблица D.4 - Результаты измерений

Мощность, кВт: Скорость, мин :				Температура окружающего воздуха, °С: Марка топлива:
Точки измерений	Среднеквадратичные значения параметров в диапазоне частот от 2 до 1000 Гц в направлениях						Примечания
	продольном ( )		поперечном ( )		вертикальном ( )
	, мм	, мм/с	, мм	, мм/с	, мм	, мм/с
Измеренные или рассчитанные.

Приложение ДА

(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным и межгосударственным стандартам

Таблица ДА.1

Библиография