JB/T 9759-2011 内燃发电机组轴系扭转振动的限值及测量方法

ICS 27.020J 91备案号: 33675- -2011 .JB中华人民共和国机械行业标准JB/T 9759- -2011代替JB/T 9759- -1999内燃发电机组轴系扭转振动的限值及测量方法Internal combustion engine driven generating sets-Limits and measuring methods for torsional vibration of shaft systems2011-08-15发布2011-11-01实施中华人民共和国工业和信息化部发布JB/T 9759- -2011目次2规范性引用文件..3术语和定义4扭转振动计算4.1 ......4.2 计算方法.4.3 计算资料4.4 计算结果4.5 计算报告.5.1概述 ..........5.2测量仪器.5.3测量参数5.4测量工况5.5测 量位置5.6 测试报告6扭振限值.6.1 扭振应力限值.6.2扭振 振幅限值.....6.3振动扭矩限值.附录A (资料性附录)当量系统图.......表1曲轴扭振应 力限值表2机组传动轴、 电机转子轴扭振应力限值...............................4JB/T 9759- -2011前言本标准按照GB/T 1.1- -2009给出的规则编写。本标准代替JB/T 9759- 1999《内燃发电机组轴系扭转振动的限值及测量方法》，与JB/T 9759- -1999相比主要技术变化如下:修改了标准的适用范围;增加了“规范性应用文件”; .增加了“术语和定义”;删除了“总则”;增加了“扭转振动计算”;-修改了“扭转振动的测量”的大部分内容;删除了“附录B”。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国内燃机标准化技术委员会( SACITC177)归口。本标准起草单位:上海 内燃机研究所。本标准主要起草人:袁卫平、叶怀汉、曹家骏、王晖、宋恩栋。本标准于1988年首次发布，1999 年第一次修订， 本次为第二次修订。IIJB/T9759- 2011内燃发电机组轴系扭转振动的限值及测量方法1范围本标准规定了内燃发电机组轴系扭转振动的允许限值和测量方法的术语和定义、扭转振动计算、扭转振动的测量、扭振限值等。本标准适用于由往复式内燃机驱动的、固定式和移动式的发电机组轴系。本标准适用于陆用、船用发电机组，本标准不适用于航空和驱动陆用车辆、机车的发电机组。对特殊用途的内燃发电机组可提出专用要求。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本( 包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 13436扭转振动测量仪器技术要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1机组set包括一台或数台往复式活塞式连杆机构驱动的机械与从动机的机械装置的总成。3.2轴系shaft system与一台机组相连的所有可旋转零部件的总成。注:在计算扭转振动时，所考虑的是整个轴系。3.3扭转振动torsional vibration旋转轴系的振荡角变形(扭转角)。3.4扭振振幅torsional vibration amplitude欲考虑的角位置与任意给定基准位置间、在垂直于轴系轴线剖面内所测得的最大角位移。3.5相对振幅relative amplitude轴系中某点振幅与参考点振幅的比值。3.6固有频率natural frequency可以由各个无阻尼系统运动方程式求得的参数。注:通常不必计算阻尼系统的固有频率。3.7固有矢量natural vector系统在按相应固有频率振动时，其所有剖面对任意选作系统基准剖面(此处振幅定为1)的相对振幅。JB/T 9759- 20113.8弹性曲线elastic line各剖面内固有矢量振幅的包络线。3.9振动节点vibratory node弹性曲线在相对固有矢量振幅等于零时的位置点。3.10扭转振动固有模态natural mode of torsional vibration用固有频率及其弹性曲线来表示，以表征各个扭转振动的模态。3.11激励力矩exciton torque由往复式活塞连杆机构驱动的机械或从动机件所产生的、激励轴系扭转振动周期性扭转力矩。3.12谐波harmonic由激励力矩分解成- -系列正弦项(傅里叶级数)中的每一项。3.13振动谐次vibration与各谐波相对应的每转振荡的次数。3.14共振转速resonance speed整个轴系产生共振时的转速(此时--个振动模态的固有频率等于激励力矩的谐波频率)。3.15综合扭转应力synthesized torsional stress在轴系给定剖面上由各激励力矩的谐波所产生的扭转应力的总和，其中计及各谐波所产生应力的幅值和相位。注:在表达综合扭转应力时，不使用平均力矩。3.16附加扭转应力additional torsional stress在所考虑的轴系给定剖面处，由给定谐波扭转振动所产生的、叠加在平均传递扭矩扭转应力上的应力。4扭转振动计算4.1概述已知轴系的动态特征，可以计算:a)固有频率和振型;b)轴系的激励响应。经协议预先同意，使用经有关各方同意的常规方法进行固有频率和振型计算。必要时也可以根据客户要求进行轴系的激励响应计算。4.2计算方法.4.2.1自 由振动计算无阻尼轴系线性方程组的特征值(固有频率)和特征向量( 固有矢量)。4.2.2强迫振动求轴系一-侧为发动机激励力矩，和必要时还有其他零部件不可忽略的激励力矩时的微分方程解。2JB/T 9759- -20114.3计算资料为进行轴系扭转振动计算，所需计及的资料有:每一零部件的极惯性矩和扭转刚度(如附录A的例子)，必要时还有零部件的激励力矩、运转转速范围、具体运行参数、扭转振动阻尼等。4.4 计算结果利用4.2.1和4.2.2所述方法求得的结果，连同其他资料可以得到下列数据:a)固有频率、固有矢量和共振转速;b)轴系扭转应力;c)弹性联轴节的振动力矩和这些力矩对其他机件的影响;d)轴线给定点的振幅;e)联轴节和其他阻尼源产生的热能。4.5 计算报告如协议要求有扭转振动计算报告，则该报告内容应包括内燃发电机组主要数据、轴系布置和按4.4规定的必要计算结果。5扭转振 动的测量5.1 概述如协议规定，为验证计算，应进行轴系扭转振动测量，则协议中应规定测量仪器、测量位置和测量工况的选择，以评价该位置的振幅。5.2 测量仪器测量仪器应符合GB/T 13436的规定。可使用以下设备作为扭振拾振器:a)电涡流探头(非接触式);b)应变式传感器;c)光学传感器。如经客户与供应商同意，亦可采用其他设备测量。5.3测量参数根据测量方法，应测取下列参数，并将其记录在测试报告中。a)轴系转速;b)发电机组输出电压、电流;c)扭转振动振幅:d)测试现场的环境温度;e)固有频率和临界转速范围。如需要，还可测量其他参数(如应变)。5.4测量工况5.4.1机组应在额定转速、额定电压和额定负荷下进行扭振测量。5.4.2机组应在空负荷 下，在最低稳定转速与110%额定转速的转速范围内进行扭振测量。5.4.3若测量是在转速连续变化状态下进行，则从低转速到高转速和从高转速到低转速都需进行测量。5.4.4若测量按转速分档进行，则在共振区内的转速分档应小于2%的共振转速，且在每一测量工况下，应保证足够的测量时间，以提供稳定的记录信号。5.5 测量位置被测点应布置在振幅较大处，一-般在发动机曲轴的自由端。也可根据需要，在发电机转子轴的外伸端增加测点。JB/T 9759- -20115.6 测试报告如协议要求有扭转振动测试报告，则该报告应包括往复式内燃发电机组主要数据、轴系布置、按5.3规定(根据需要)的测量参数和测试现场。此外，还应记录测量设备的型式、准确度和校验方法，以及拾振器的位置等。如果轴系实测固有频率值与理论计数值之间的误差在土5%范围内，则可用测量点的实测振幅按自由振动理论计算的相应固有振型推算共振区转速范围内轴系各处的振幅、应力及振型扭矩，否则应对理论计算作修正后再进行推算。按上述推算所得轴系各部件或元件出现的扭振应力、振幅和振动扭矩与相应的允许限值进行比较，评议机组轴系工作可靠性。当测量条件与协议规定条件不符时,应对不同条件所产生的影响和对结果的修正达成一-致意见后方可开始测量。6扭振限值6.1扭振应 力限值6.1.1内 燃机曲轴的扭振应力应不超过表1规定的限值。6.1.2机组传动轴、电机转子轴的扭振应力应不超过表2规定的限值。6.2 扭振振幅限值持续运转时，交流发电机转子的扭振振幅应在土2.5° Ip范围内。注1:扭振振幅包括脉动振幅。注2: p为发电机磁极对数。表1曲轴扭振应 力限值单位为兆帕扭振应力限值运转类别转速比范围合金钢(Rm≥680)碳素钢(Rm≥430)球墨铸铁(Rm≥588)持续运转0.95≤r≤1.1059224瞬时运转r<0.95265108注1: r- -运转转速 与额定转速之比。注2: Rm材料的抗拉强度。表2机组传动轴、 电机转子轴扭振应 力限值扭振应力限值碳钢(Rm≥430)441986.3振动扭矩限值6.3.1在r 小于0.95和r为0.95~1.10时，施加在发电机转子处的振动扭矩分别应在士6M,和士2M,范围内。注: M,为额定功率时的扭矩。6.3.2轴系内 如设有齿轮传动装置，则齿轮啮合处的振动扭矩在r为0.95~1.10时，- -般应不超过M/3.6.3.3轴系内如设有弹性联轴节，则其弹性元件传递的振动扭矩值，在r为0.95~1.10时，应不超过弹性联轴器说明书规定的持续运转的限值。瞬时运转时，应不超过瞬时运转规定的限值。4JB/T9759- 2011附录A(资料性附录)当量系统图序号名称转动惯量14柔度ek.+nkg.m2N'.mi'耦合器2.361 33.5306>10-7 .2减振器0.195 67.017X 10°8气缸11.975 71.231 6X 10-7气缸21.231 6X10-7气缸31.231 6X 107气缸41975 75.7069X10-821.111.8474X 1058联轴器3.432 92.202 9X 10-7风扇0.69921.0071X10-7专子10.08752.595 3X 10711励磁机1.2984