机械设备振动监测参数及标准
一、振动诊断标准的制定依据
1、振动诊断标准的参数类型
通常，我们用来描述振动的参数有三个：位移、速度、加速度。
一般情况下，低频振动采用位移，中频振动采用速度，高频振动采用加速度。
诊断参数在选择时主要应根据检测目的而选择。
如需要关注的是设备零部件的位置精度或变形引起的破坏时、应选择振动位移的峰值，因为峰值反映的是位置变化的极限值；如需关注的是惯性力造成的影响时，则应选择加速度，因为加速度与惯性力成正比；如关注的是零件的疲劳破坏则应选择振动速度的均方根值，因为疲劳寿命主要取决于零件的变形能量与载荷的循环速度，振动速度的均方根值正好是它们的反映。
2、振动诊断标准的理论依据
各种旋转机械的振动源主要来自设计制造、安装调试、运行维修中的一些缺陷和环境影响。
振动的存在必然引起结构损伤及材料疲劳。
这种损伤多属于动力学的振动疲劳。
它在相当短的时间产生，并迅速发展扩大，因此，我们应十分重视振动引起的疲劳破坏。
美国的齿轮制造协会（AGMA）曾对滚动轴承提出了一
条机械发生振动时的预防损伤曲线，如下图所示。
图中可见，在低频区（10Hz 以下），是以位移作为振动标准，中频（10~1000Hz ）是以速度作为振动标准，而在高频区（1KHz 以上）则以加速度作为振动标准。
理论证明，振动部件的疲劳与振动速度成正比，而振动所产生的能量与振动的平方成正比。
由于能量传递的结果造成了磨损好其他缺陷，因此，在振动诊断判定标准中，是以速度为准比较适宜。
而对于低频振动，，主要应考虑由于位移造成的破坏，其实质是疲劳强度的破坏，而非能量性的破坏。
但对于1KHz 以上的高频振动，则主要考虑冲击脉冲以及原件共振的影响。
3、振动诊断标准的分类
根据标准制定方法的不同，振动诊断标准通常分为三类。
1）绝对判断标准
它是根据对某类设备长期使用、观察、维修与测试后的经验总结，并在规定了正确的方法后制定的，在使用时必须掌握标准的适用范围和测定方法。
目前应用较广的振动标准有：
ISO 2372 《机器振动的评价标准基础》
ISO 3945 《振动烈度的现场测定与评定》
CAD/MS/NVSH 107 《轴承振动测量的判断》
VDI 2056 《振动烈度判据》
2）相对判定标准
它是对同一台设备，在同一部位定期进行参数测定，并按时间先后进行比较，以正常状态下的测定值作为原始值进行判定的方法。
用相对判定方法，日本的经验是：振动值≥1.6*初始值，为异常。
3）类比判定标准
是把数台型号相同的整台机械设备或零部件在外载荷、转速以及环境因素等都相同的条件下，对被测量值进行比较，依次区分判断这些同类设备或零件所处的工况状态。
类比判断只能区分各设备工况状态的差异，不能回答设备是否处于良好的运行状态。
以上三类标准，优先考虑使用绝对标准。
二、常用机械设备的振动标准——ISO 2372
机器振动烈度：在机器表面的重要位置上沿垂向、纵向、横向（轴承沿轴向、径向）所测得的振动速度的最大有效值。
对于振动速度为V(t)=V p cosωt的间谐振动，其振动速度有效值用下式计算：
V rm=√1/T∫T V2(t)dt
式中，T—间谐振动的周期，T=2π/ω
实际上，振动速度V=20~30mm/s的有效值可用具有平方检波特性的电子仪器测量并直接显示。
因此，在应用时是很方便的。
ISO 2732中规定了转速为600~12000rpm的机器在10~200H Z的频率范围内机械振动烈度的范围，它将振动速度有效值从0.11mm/s（人体刚有振动的感觉）到71mm/s的范围内分为15个两级。
相邻两个烈度量级之比约为1：1.6，即相差4dB。
这是由于对于大多数机器的振动来说4dB之差意味着振动响应有了较大的变化。
有了振动烈度量级的划分，就可以用它表示机器的运行质量。
为了便于实用，将加强运行质量分成四个等级：A级（良好）——机械设备正常运转时的振级。
B级（容许）——已超过正常运转时的振级，但对机器的工作尚无显著的影响。
建议监护其运行。
C级（可容忍）——机器的振动已经到了相当剧烈的程度，导致机器只能勉强维持运行。
建议停机检修。
D级（不容许）——机器的振动已达到使机器不能正常工作。
显然，不同的机械设备由于工作要求、结构特点、动力特性、功率容量、尺寸大小及安装条件等方面的区分，其对应于各等级运行状态的振动烈度范围必然是各不相同的。
所以对各种机械设备是不能用同一标准来衡量。
但是，也不可能对每种机械设备专门制定一个标准。
为了便于实用，ISO 2372将常用机械设备分为6大类，使每一类的机械设备用同一标准衡量其运行质量。
第一类——在正常条件下，发动机与机器连接成一整体的设备（15Kw以下的发动机）。
第二类——设有专用基础的中等尺寸的设备（15~75KW 的发动机，如螺杆压缩机）及刚性固定在专用基础上的发动机及设备（300KW以下，如闪底泵）。
第三类——安装在测振方向上相对较硬的、刚性的和重的较大旋转质量的大型原动机和其他大型设备（如主风机）。
第四类——安装在在测振方向上相对较软的基础上的具有较大旋转质量的大型原动机和其他大型设备。
第五类——安装在测振方向上相对较硬的具有不平衡惯性力的往复式设备和机械驱动系统。
第六类——安装在在测振方向上相对较软的基础上的具有不平衡惯性力的往复式设备和机械驱动系统等。
通过大量的实验，得到了前四类机械设备的运行质量与振动烈度量级的对应关系，如下表所示。
对于第五、第六类的机械设备，特别是往复式压缩机，由于结构不同，其振动特性变化较大，往往允许有较强的振动（20——30mm/s），而不影响其运行质量。
三、我公司设备情况
我公司动设备主要有离心式压缩机、往复式压缩机、螺杆压缩机及离心泵、往复泵、隔膜泵等。
其中离心泵数量最多，是振动监测的重点。
大多数泵类设备转速（电动机同步转速）为1500rpm、
3000rpm，即频率为25Hz、50Hz。
主风机转速为5640rpm，频率为94 Hz。
汽轮机转速约为9000rpm，频率为150Hz。
要求各单位在离心泵的振动监测过程中，参照上表序号4、7、10数据。
振动速率达到序号7，监护运行，振动速度达到序号10的范围时，必须停机检修。
机动设备处
2009年7月28日。
