新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)的振動試驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)

 

摘要：柴油發(fā)電機(jī)組的振動試驗(yàn)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。康明斯公司在本文中主要對柴油發(fā)電機(jī)組的振動標(biāo)準(zhǔn)與等級分類、試驗(yàn)項(xiàng)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(yàn)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(yùn)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(diǎn)，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(shí)，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(yùn)行時(shí)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(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動強(qiáng)度是評估其性能和運(yùn)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(gè)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(shí)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(shí)時(shí)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(yùn)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(jì)和運(yùn)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(yùn)行時(shí)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(jià)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(jià)，它主要適用于各類柴油機(jī)振動的測試和評價(jià)。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(jià)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)測試方法和測點(diǎn)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(shí)柴油發(fā)電機(jī)組制造廠家與客戶便可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)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

      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(yùn)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(shí)，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(shí)時(shí)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(yàn)系統(tǒng)

 

      試驗(yàn)系統(tǒng)原理圖如圖1所示，計(jì)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(shí)際工作是的特點(diǎn)，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(shí)時(shí)振動力D速度值、或8通道加速度峰值檢測值，每通道獨(dú)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(yàn)參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、回放。

 

圖1 柴油機(jī)振動試驗(yàn)原理圖

柴油發(fā)電機(jī)振動計(jì)算流程

 

三、測試方案

 

1、試驗(yàn)項(xiàng)目

      根據(jù)是否安裝隔振裝置和進(jìn)行排氣管改進(jìn)，試驗(yàn)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(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)，如表2所列。

表2    試驗(yàn)工況

 

 

2、測點(diǎn)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(gè)測點(diǎn)，上部兩點(diǎn)接近機(jī)體中間，另外三點(diǎn)取在三個(gè)支承位置。據(jù)此，本次試驗(yàn)中整機(jī)振動測試將布置6個(gè)測點(diǎn)，分別位于頂部接近機(jī)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。

圖3  柴油發(fā)電機(jī)組振動測點(diǎn)布置圖

圖4  柴油機(jī)排氣管振動測點(diǎn)布置圖

 

2、試驗(yàn)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(diǎn)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(yùn)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）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(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）傳感器電纜的長度根據(jù)實(shí)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(shí)的烈度等級。這三個(gè)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(shí)只有一個(gè)振動頻率分量，則只要用位移、速度或加速度中的一個(gè)參數(shù)就可按諾謨圖直接劃分等級。

 

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(yùn)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(jià)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(shí)間，并提高柴油機(jī)的運(yùn)行效率和可靠性。

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