(高清版)GBT 9239.12-2021 机械振动　转子平衡　第12部分：具有挠性特性的转子的平衡方法与允差

ICS21.120.40J04GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016代替GB/T6557—2009机械振动转子平衡第12部分：具有挠性特性的转子的平衡方法与允差Part12:Proceduresandtolerancesforrotorswithflexiblebehaviour(ISO21940-12:2016,IDT)国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会发布国家市场监督管理总局GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016 I 1 13术语和定义 14挠性特性转子动力学和平衡的基础 15转子结构型式 46挠性特性转子低速平衡方法 67挠性特性转子高速平衡方法 88评定准则 9评定方法 附录A(资料性附录)关于安装在现场的转子的注意事项 附录B(资料性附录)最佳平面平衡——低速三面平衡 附录C(资料性附录)转换因子 21附录D(资料性附录)计算等效振型剩余不平衡量的示例 22附录E(资料性附录)确定转子具有刚性特性还是挠性特性的方法 25附录F(资料性附录)不平衡校正计算方法 27 28IGB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016——第2部分：词汇²;——第13部分：大中型转子现场平衡准则和安全防护；——第14部分：平衡误差的评估规程6;——第21部分：平衡机的描述与评定);——第23部分：平衡机防护罩和测量工位的其他保护措施；——第31部分：机器不平衡敏感度和不平衡灵敏度);本部分为GB/T9239的第12部分。本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。—-—在4.2中，增加了1段技术性文字说转子术语的定义”(见2009版的附录F和附录H)。本部分使用翻译法等同采用ISO21940-12:2016《机械振动转子平衡第12部分：具有与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：——GB/T2298—2010机械振动——GB/T9239.14—2017机械振动转子平衡第14部分：平衡误差的评估规程(ISO21940-——GB/T9239.32—2017机械振动转子平衡第32部分：轴与配合件平衡的键准则(ISO21940-32:2012,IDT)——GB/T2298—2010机械振动、冲击与状态监测词汇(ISO2041:2009,IDT)1)修订GB/T29714—2013机械振动平衡平衡标准的用法和应用指南。2)修订GB/T6444—2008机械振动平衡词汇。4)修订GB/T6557—1999挠性转子机械平衡的方法和准则。6)修订GB/T9239.2—2006机械振动恒态(刚性)转子平衡品质要求第2部分：平衡误差。7)修订GB/T4201—2006平衡机的描述检验与评定。10)修订GB/T16908—1997机械振动轴与ⅡGB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016——GB/T9239.14—2017机械振动转子平衡第14部分：平衡误差的评估规程(ISO21940-(ISO21940-32:2012,IDT)本部分由全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会(SAC/TC53)提出并归口。本部分起草单位：郑州机械研究所有限公司、东方电气集团东方电机有限公司、南方电网电力科技股份有限公司、华电电力科学研究院有限公司、国网陕西省电力公司、中机试验装备股份有限公司。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：—-—GB/T6557—1986、GB/T6557—1999、GB/T6557—2009; Ⅲ平衡引起的振动不大于可接受的振动幅值。对于具有挠性特性的转子，也意味着直至最高使用转速的任何转速下转子产生的挠度均不大于允许值。出平衡设备上的适用准则。如果没有这样的限值可用，本部分说明了如何从下述标准导出这些限值。平衡量，可由ISO21940-11导出。ISO21940-11是关于旋转刚体的平衡品质的，并不能直接用于具有的准则用于挠性特性转子的方法。有时，一个平衡合格的转子在现场由于支承结构共振而振动不合格。阻1GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016机械振动转子平衡第12部分：具有挠性特性的转子的ISO2041机械振动、冲击与状态监测词汇(Mechanicalvibration,shockandconditionmonito-ring—Vocabulary)ISO21940-2机械振动转子平衡第2部分：词汇(Mechanicalvibration—Rotorbalancing—Part2:Vocabulary)ISO21940-11机械振动转子平衡第11部分：具有刚性特性的转子的平衡方法与允差(Me-chanicalvibration—Rotorbalancing—Part11:Proceduresandtolerancesforrotorswithrigidbehav-iour)ISO21940-14机械振动转子平衡第14部分：平衡误差的评估规程(Mechanicalvibration—Rotorbalancing—Part14:Proceduresforassessingbalanceerrors)ISO21940-32机械振动转子平衡第32部分：轴与配合件平衡的键准则(Mechanicalvibra-tion—Rotorbalancing—Part32:Shaftandfitmentkeyconvention)ISO21940-2和ISO2041界定的术语和定义适用于本文件。2GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:20164.2不平衡分布转子设计和制造方法能显著地影响不平衡量的大小与沿转子轴线的分布。转子可由单个锻件经机械加工而成，或者由若干个部件组装而成。例如喷气发动机转子由多个壳体、轮盘和叶片部件联结构显著地影响不平衡分布。由于沿转子轴线的不平衡分布是随机的，同一设计的两个转子的不平衡分布会不相同。在挠性特性转子中的不平衡分布比刚性特性转子中的不平衡分布有更重要的意义，因为它决定了各阶挠曲振型的激发程度。转子上任一点不平衡的效应取决于转子的振型。在转子上非不平衡量所在的横向平面校正不平衡，可能会在不同于原来平衡转速的其他转速下引另外，在运行期间某些转子受热弯曲可能导致不平衡量的改变。如果转子每次开车不平衡量变化4.3挠性特性转子的振型种特殊情况下，转子振型是旋转的平面曲线。由靠近轴端部的弹性轴承支承的单转子的前三阶主振型表示在图1中。对于有阻尼的转子-轴承系统，特别是由流体膜轴承引起相当大的阻尼的情况下，挠曲振型可能是绕旋转轴线旋转的空间曲线。有阻尼的第一阶和第二阶可能的振型表示在图2中。在很多情况下，有注意轴承及其支承的动力学性质和轴向位置对振型形状及转子的不平衡响应有很大的影响。Wa)典型转子b)第一阶挠曲振型c)第二阶挠曲振型3GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016d)第三阶挠曲振型图1(续)4.4挠性特性转子对不平衡的响应不平衡分布能用振型不平衡量来表示。每个振型的挠度由相应的振型不平衡量引起。当转子在靠近某个临界转速下旋转时，通常是相应于该阶临界转速的振型对转子挠度起主导作用。在这些情况下，转子挠曲的程度主要受下列因素影响：a)振型不平衡量的大小；b)临界转速和运行转速的靠近程度；c)转子-支承系统中阻尼的大小。如果用加一组离散校正质量的办法减小某一阶振型不平衡量，那么,相应振型分量的挠度也同样减小。用这种办法减小振型不平衡量是本部分中说明的平衡方法的基础。对于给定不平衡分布的转子，振型不平衡量是挠性特性转子振型的函数。对于图1中给出的简化转a)第一阶振型b)第二阶振型图2有阻尼振型的示例4GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016用户的需要。每个轴段的质心都位于旋转轴线上。由剩余不平衡量引起的振动或振动力，需在整个工作转速范围内低于允许值。只有在特殊情况下才可以在单一转速下平衡具有挠性特性的转子。宜注意，在给定的工作转速范围内已满意地平衡过的允许的振动可大于工作转速时允许的振动。考虑使用转速范围以上主振型的影响。所需要的沿转子轴向配置的校正平面的确切数目，在某种程度上取决于具体采用的平衡方法。例通常需要(n+2)个校正平面。在设计阶段应考虑在适当的轴向位置设置足够数量的校正平面。实际上，校正平面的数目常常受设计的限制以及在现场平衡中受现场条件的限制。未联结转子的临界转速既不相等也没有简单的关系，而且耦合轴系的挠曲形状也不一定和未联结转子5转子结构型式表1列出了典型的转子结构型式，概述了其特性和推荐的平衡方法。此表简要说明了转子特性，详细说明在第6章和第7章中给出，平衡方法在表2中列出。有时结合不同的平衡方法来做是可取的。如果能用一种以上的平衡方法，要将它们按时间和(或)费用的升序列出。任何结构型式的转子均能在多转速下平衡(见7.3)。在某些特殊情况下，也可在工作转速下平衡(见7.4)或在某个固定转速下平衡(见7.5)。5GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016表1具有挠性特性的转子结构形式转子特性推荐的平衡方法"1.1圆盘无不平衡量的弹性轴，刚性圆盘单圆盘——垂直于旋转轴线——具有轴向偏摆A.CB,C双圆盘——垂直于旋转轴线-—具有轴向偏摆—-—至少一个可拆卸的—-—整体的B,CB+C,EG云两个以上圆盘——全部可拆卸的(除一个之外)——整体的B+C,D,EG1.2刚性轴段无不平衡量的弹性轴，刚性轴段单个刚性轴段———可拆卸的-——整体的B.C,EB两个刚性轴段——至少一个可拆卸的———整体的B+C.EG两个以上刚性轴段——全部可拆卸的(除一个之外)———整体的B+C,EG1.3圆盘和刚性轴段无不平衡量的弹性轴段，刚性圆盘和轴段各有一个圆盘--—至少一个部件可拆卸的——整体的B十C,EG多个部件-—全部圆盘可拆卸的(除一个之外)——整体的B+C,EG6GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016表1(续)结构形式转子特性推荐的平衡方法质量、弹性和不平衡量沿转子分布——在特殊条件下(见6.5.6)——一般FG1.5滚筒和圆盘或刚性轴段弹性滚筒，刚性圆盘，刚性轴段——圆盘或刚性轴段可拆卸的-—在特殊条件下(见6.5.6)—-—一般———整体的C+F,E十FGG1.6整体转子质量、弹性和不平衡量沿转子分布—.——.—具有不平衡量的主要部件不可拆卸G“平衡方法A到G的解释说明，见表2;另外两个平衡方法H和I,可用于特殊情况，见7.4和7.5。低速平衡A单面平衡B双面平衡C装配前单部件平衡D控制初始不平衡量之后平衡E装配期间分阶段平衡F最佳平面上平衡高速平衡G多速平衡H工作转速平衡I固定转速平衡6挠性特性转子低速平衡方法低速平衡一般用于具有刚性特性的转子，高速平衡一般用于具有挠性特性的转子。附录E说明了7GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016使用高速平衡方法。在本章中说明的大多数方法要求关于不平衡量轴向分布的资料。可能是有利的。某些转子装有若干个等径安装的单部件(例如叶片、联轴器螺栓、极靴等),能依照这些部件的质量或质量矩来配置，使之达到各平衡方法所述的部分或全部不平衡校正要求。如果这些部件需在平衡后一些转子由若干部件构成(例如透平轮盘),应该注意装配过程可能产生转轴几何参数(例如轴偏如果已经知道了不平衡量的轴向位置，校正平面宜尽可能地靠近这些位置。当转子由两个或更多6.3转子的工作转速在低速平衡机上平衡挠性特性转子的方法是一个近似的方法，初始不平衡量的大小和分布是决定平衡效果的主要因素。平面上可能校正的总量的限制。6.5低速平衡方法6.5.1方法A:单面平衡下都将平衡。6.5.2方法B:双面平衡有转速下都将平衡。速下都将平衡。6.5.3方法C:装配前单部件平衡每个单部件(包括轴)在装配之前应依照ISO21940-11分别单独做低速平衡，而且各单部件在轴上安装处的同轴度或其他定位指标均应在相对于旋转轴线的更严的允差之内(见ISO21940-14)。各单部件装在平衡心轴处的轴颈同轴度或其他定位指标均应在相对于心轴轴线的更严的允差之内。心轴的不平衡量和同轴度误差能用转位平衡补偿(见ISO21940-14)。8GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016用计算来检查由平衡误差(例如偏心和装配允差)引起的不平衡量以评定它们的影响是可行的。在计算这些误差对心轴和旋转轴的影响时，重要的是要注意误差的影响能累加在最终装配中。处理这些误差的方法见ISO21940-14。6.5.4方法D:控制初始不平衡量之后平衡当转子由已做过单独平衡的各单部件组装而成时(见6.5.3),不平衡状态仍可能不满意，只有在组量，也能采用低速平衡。经验表明宜在中间平面校正初始静不平衡量的30%～60%。对于结构型式(例如就对称性或外悬来说)不符合上面定义的非对称转子，可用类似方法根据经验在各校正平面上采用不同的百分比。6.5.5方法E:装配过程分阶段平衡正。此方法不必严格控制各单部件在轴上安装处的同轴度或其他特性。6.5.6方法F:最佳平面上平衡如果由于设计或加工方法的原因，转子系列具有沿其全长均匀分布的不平衡量(例如管子),有可能运行状况最佳的两个校正平面的最佳位置只能由许多同类型转子的经验来确定。对于满足下述条件a)～e)的简单转子系统，两个校正平面的最佳位置在每个轴承内侧，轴承跨距的22%处：a)两端有轴承的单跨转子；b)质量均匀分布没有显著的外悬；c)轴弯曲柔度沿其长度相同；d)连续工作转速不明显靠近第二阶临界转速；e)不平衡量均匀分布或线性分布。如果这种校正方法不能得到满意的结果，采用附录B中所示的转子中间和两端的校正平面，仍可能在低速下将转子平衡。要这样做，需要估算在中间平面上校正的不平衡量占总的初始不平衡量的7挠性特性转子高速平衡方法可在低速下平衡具有挠性特性的转子(见第6章)。9GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016后现场平衡的必要性。动到其最终位置。测量结果能用幅值和相位角表示，或者用相对于转子测量系统应能区分由不平衡量引起的同频分量与明显的低速偏摆以及其他振动分量。为了使驱动联轴器产生的平衡误差小到可以忽略，联轴器应按ISO21940-14中说明的那样做转位平衡。7.3方法G:多速平衡本条以很简单的形式陈述高速平衡的基本原则。转子逐次在一系列的平衡转速下按振型原理逐阶验转速。大体上是在工作转速范围内相应于各阶临界转速的振型逐阶进行平衡校正，然后再对最高平衡转速下的剩余(高阶)振型最后做平衡。实际使用的方法可以是集成的计算机辅助平衡方法(例如影响系数法),使平衡工作自动化或简化。仅仅是单个平衡转速下的振动数据，使得一次操作就能计算出若干个振型所需要的校正量。在本条中测量的都是振动(或力)的同频分量。影响的转子特别有利。而直接按7.3.3做。7.3.3.1在本方法的整个过程中，校7.3.3.2转子应在某个或某些适宜的低转速下运转以消除任何的临时弯曲。如测量轴振动，宜测量转GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016子的可重复的低速偏摆或称晃度(runout)值。当需要时，可从平衡转速下测量的轴振动中作矢量扣除。7.3.3.4在转子上加一组试验质量，试验质量大小的选择及其沿转子轴向放置的位置宜使在第一阶挠性平衡转速下的振动矢量或力矢量产生明显的变化。如果省去了低速平衡步骤，对相对于跨度中央基本对称的转子，试验质量组通常只由一个质量构上此校正质量。注1:附录F给出了含有这种计算的矢量相减的作图法。注2:在上述说明中，假定能忽略或能用适当的方法消除其他阶不平衡量对测这时，转子应能升速通过第一阶挠曲临界转速而振动或力合格。如果不是这样7.3.3.7将转子升速至靠近第二阶挠曲临界转速的某个安全转速。这将是第二阶挠性平衡转速。在这振动矢量或力矢量产生明显的变化，并且对第一阶振型和低速平衡(如与低速平衡有关的话)无明显的影响。7.3.3.9将转子升速至与7.3.3.7相同的转速，记录振动或力的新读数。者采用尽可能靠近第二阶挠曲临界转速的平衡转速(但不要太近以免影响相位和幅值的稳定性),重复参见7.3.3.6中的注。选择对相应振型有明显影响的新试验质量组，而对在较低转速下已经达到的平衡无明显影响。试验质量组宜补偿当前平衡转速下的不平衡量。近最高允许试验转速下重复7.3.3.10中的步GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016验质量组的影响。如7.3.1所述，本章非常简单地叙述了高速平衡的方法。实际上，假定各临界转速的间隔相当宽，使得在某个挠性平衡转速下测量的振动主要是以该阶振型的振动。如果两个挠曲临界转速靠的比较平衡每一振型。7.4方法H:工作转速平衡通过一个或多个临界转速至工作转速的某些挠工作转速)做平衡。但是，工作转速靠近临界转速的转子以及与其他挠性转子联结的转子除外。通常，只在一个转速下做平衡的转子应符合下列条件之一项或几项：a)升速到工作转速和从工作转速降速的加速度很大，以致临界转速下的振动来不及增大到超出c)转子的支承方式能避免不适宜的振动；d)在临界转速时允许有高的振级；e)转子在工作转速下长期运行，能容许起停过程中振动适度超过合格限值。符合上述任何一项条件的转子，可在高速平衡机或相应的设备上在转子应予以平衡的转速下进行平衡。如果转子符合条件c),特别重要的是平衡机的支承刚度需足够地接近现场条件，以保证在平衡设备上的工作转速下主要的振型和现场的相同。7.5方法I:固定转速平衡这些转子可能有一个基本的轴和本体结构，允许用低速平衡法，或者可能需要用高速平衡法。此明转子具有弹性体特征。这种状况下的转子能归入下述两种类型：离心式启动开关的单相感应电机的转子。属于7.5.1b)类的转子应在不平衡量不再变化的转速以上的某个转速下进行平衡。注：通过仔细设计和注意柔性部件的定位，有可能使柔性部件的影响最小或被抵消。但这种转子可能只在一个转GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:20168评定准则或轴的基频振动，平衡设备或试验台应和现场条件相近(见8.2.5)。这在8.2中说明。当平衡设备或装置不能严格模仿现场条件和(或)考虑在现场和其他转子联结的最终影响时，有时可能需要根据经验调整合格限值。不可能直接由评定旋转机器振动的现有文件导出挠性特性转子的允许不平衡量。通常转子不平衡量和工作条件下的机器振动之间没有简单的关系。振动幅值受很多因素影响，例如机器壳体及其基础8.2平衡设备上的振动限值如果按照平衡设备上的振动准则评定不平衡量最终状态，那么,应保证选用的相关振动限值能满足宜注意，机器在现场的验收通常是依据例如在ISO7919或ISO10816中给出的振动准则。在大多数情确定平衡设备上允许振动的基础。然而在很多情况下可能没有这样的经验(例如新平衡设备或设计上显著不同的转子),8.2.6涉及这由第8章导出的数值不打算用作验收规范而只作为指南，这样使用时，能避免大的缺陷和不切实际衡品质。业机器大得多。设计中要采取特殊措施以适应由支承柔度引起的不希望的影响，并要进行广泛地开发对于在产品交付使用前要由多方面的试验表明振动合格的情况，不宜应用第8章的推荐。GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016在产品说明书中说明的最大允许振级通常指在现场由所有振源引起的总振动。因此，所标出的值引起多大振动。宜特别注意最小间隙处(例如流体密封)的振动和静态位移，因为这些部位比其他部位损坏的可能性更大。应意识到现场条件可能会改变振型，因而改变测点处的振动(见4.3平衡量大小及其分布是重要影响因素(见附录A)。平衡设备上的允许振动能用两种方式表示：a)由现场允许的轴承振动计算得到的轴承支座振动；b)由现场允许的轴振动计算得到的轴振动。对于任一方式，平衡设备上轴承座或轴的相应的允许 (1)式中：产品说明书或相应标准(例如ISO7919或ISO10816)中给出；K₁——如果转子支承和(或)联轴器系统不同于现场条件使用的换算因子，其定义为轴和(或)轴承座在平衡设备上测得的基频振动与在现场安装的机器上同样测得的振动之比(若不适用则K₁=1);K₂——当在平衡设备上轴振动测量位置不同于X的规定测量位置使用的转换因子，其值取决于注3:对于不能在相同位置进行测量的情况，K₂可用系统的转子动力学模型分析确定。K₁和K₂的值对于不同的安装可能变化很大，并与转速有关。K。和K₂的某些推荐值在附录C中给出。K₂的值需要按每种具体应用情况确定。如果转子轴承系统具体结构的临界转速与工作转速另外，宜注意在临界转速时将产生振动的振型放大。平衡工作通常不只是为了在工作转速范围内量的准则特别困难，因为使平衡设备的支承条件(特别由于转子与定子的间隙或转子应力问题，在升速期间需要关注转子的挠曲变形。在工作转速以下的临界转速时的转子弯曲宜以最重要处的转子位移来考虑。本条根据ISO21940-11给出的准则提出了关于刚性特性转子不平衡量和挠性特性转子振型不平衡量的建议。为了使具有挠性特性的转子达到要求的平衡品质，下面给出了指南。允许剩余不平衡量是根据各GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016种类型转子的实际经验给出的。关注这些推荐值，能使机器达到期望的满意运行状态。然而在某些情在低速下平衡的挠性特性转子的平衡品质，以在规定校正平面上的允许剩余不平衡量表示。在高允许剩余不平衡量是按照ISO21940-11中给出的刚性特性转子的推荐值；对于挠性特性转子的弯如果在平衡设备上不可能把所有相关弯曲振型都顾及到(例如由于校正平面数不足),就要做出决注2:如果外悬质量的影响明显，则给出的百分比可能并不适用。注3:如果现场工作转速或工作转速区接近第一阶或第二阶挠性临界转速，则给出的百分比可能需注4:在平衡设备上，如果转速区域是在某个临界转速的80%～120%,则规定的不平衡量限值并不能保证振动值对于任何完全组装好的转子，剩余不平衡量应不超过ISO21940-11中推荐的等效刚性特性转子的剩余不平衡量。另外，对于按照方法C、方法D或方法E平衡的转子(见表2),每个部件或组合部件(如果适用时)应平衡至基于经验或ISO21940-11中推荐的用于每个部件的限值。超过下述限值，该值用ISO21940-11中等效刚性体基于转子最高使用转速所推荐的总剩余不平衡量的a)等效第一阶振型剩余不平衡量不应超过60%;b)在初始做低速平衡时，作为刚性体的总剩余不平衡量不应超过100%。衡量不应超过下述限值，该值用ISO21940-11中等效刚性体基于转子最高使用转速所推荐的总剩余不平衡量的百分比表示：a)等效第一阶振型剩余不平衡量不应超过60%;b)等效第二阶振型剩余不平衡量不应超过60%;c)在初始做低速平衡时，作为刚性体的总剩余不平衡量不应超过100%。当某一阶振型比其他振型敏感度低时，其相应限值能够放宽但不应超过100%。注：附录D的D.1中的示例说明了这些限值的计算方法。注：根据转子的类型和用途，能够按照规定的测量平面处的振动或剩余不平衡量来评定不平衡最终状态。在小批GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016转子在试验设备上的安装应符合7.2中的规定。当上述条件已满足时，转子应以低加速率升速以保证不抑制振动峰。如果不可能在整个转速范围进行测量，那么应在观测到的第一阶挠曲临界转速的70%和最高使用转速之间测量所有明显的振动峰。另一种办法是在降速时测得这些振动峰。在试验台上评定转子的不平衡最终状态时，宜具有7.2中说明的测试仪器，但在某些情况下可能需a)转子组装后成一台有自己动力驱动的整机；d)不平衡状态取决于负载，在这种情况下评定剩余不平衡量的负载范围宜由制造厂和用户商定。可能是由机械不平衡以外的振动源引起的基频振动。能引起这种振动的一些因素和宜采取的预防措施在附录A中说明。9.1.3.2如果机器任一固定部件或支承基础结构在工作转速时共振，即使转子剩余不平衡量远在正常敏感性不强时才有用(详见ISO21940-31)。如果在运转中产生新的不平衡的可能性大，则宜考虑采取条件相抵触，这时可以将平衡评定和其他目的的试验结合在一起进行。在机器试运转时如果怀疑其平才能达到稳态条件。平衡检验一般在无负载时来做。如果机器带负载运行，检验平衡状态时的负载宜由制造厂和用户种办法是用手持式振动传感器在便携式仪器上读出振动。9.2基于剩余不平衡限值的评定低速下评定是依据ISO21940-11中对刚性特性转子评定的方法进行。GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016通常在低速平衡机上评定这类转子的平衡品质。在大多数情况下，在试验台或现场再做高速检验。在特殊情况下，经制造厂和用户同意，可以免做高速评定，而依据低速下转子的剩余不平衡量验收。这特别适用于作为备件出售的转子，它在现场的最终评定可能要延迟相当长的时间。转子应完整，所有的附件(例如半联轴器、齿轮等)宜装上。平衡机宜符合ISO21940-21。评定剩余不平衡量的方法见ISO21940-11,评估不平衡测量过程中的典型误差见ISO21940-14。评定转子剩余不平衡量之前应在适当的转速下运转以消除任何的暂时弯曲。当上述条件满足时，转子应在平衡转速下运转并读出每个测量平面上的不平衡量大小和角度。对于已控制初始不平衡量的转子，也应说明装配后的初始不平衡量及测得的剩余不平衡量。对于在装配期间分阶段平衡过的转子或由平衡过的部件组装而成的转子(方法E)应说明每个阶段达到的剩余不平衡量。9.2.3在多转速下基于振型不平衡的评定多转速评定使人们更深入地了解转子的不平衡分布及其预期的柔性性能。为评定不平衡状态，计算相应振型的剩余的等效振型不平衡量，定义此等效的振型不平衡量为某个单独平面上的最小不平衡量，具有与振型不平衡量一样的效果。这表示计算每阶相应振型在最灵敏平面上的剩余不平衡量。它假定校正平面位于适当的位置。当选择影响系数来计算等效剩余振型不平衡量时，要特别注意避免与振动读数的不重复性和转子不平衡响应的非线性相关的评估误差。现场刚性联结的联轴器上的平衡面，不宜用作剩余振型不平衡量的评定。因为该联轴器激起的振型，在联结成转子系统之后并不存在。其方法如下：a)将转子装在高速平衡机或其他高速试验设备上。b)如已做好低速平衡，可用影响系数法或能指示两面不平衡量的平衡机来评定转子刚性状态的剩余不平衡量。c)将转子升速到靠近第一阶挠曲临界转速的某个安全转速，并记下轴承振动或力的读数。d)在转子上加一试加不平衡量，该不平衡量宜足以引起明显的影响，并且宜放置在对第一阶振型有最大影响的轴向位置，在与c)中相同的转速下读出轴承振动或力的读数。e)由c)和d)得到的读数作矢量计算，得到等效第一阶振型不平衡量。例如在由单个不平衡质量形成试加质量组的情况下，能用附录F中的作图法来做。等效第一阶振型不平衡量的大小为： (2)式中：U₁——试验质量产生的不平衡量。f)取下该试加不平衡量。g)将转子升速至靠近第二阶挠曲临界转速的某个安全转速，这转速要低于最高安全工作转速，记下轴承振动或力的读数。h)在转子上加一试加不平衡量，它宜足以引起明显的影响，并且宜放置在对第二阶振型有最大影响的轴向位置，在与g)中相同的转速下读出轴承振动或力的读数。i)由g)和h)得到的读数作矢量计算得到等效的第二阶振型不平衡量。e)中的作图法可用于这种情况。GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016j)取下该试加不平衡量。在附录D中给出了一个示例。所有计算得出的剩余不平衡量合成为等效剩余振型不平衡量。注1:给出的方法假设在靠近某阶临界转速的转速下测得的振动以相应阶振型为主，因此，它通常能给出精确近似注2:有时不可能升速至靠近某些重要振型的临界转速，在这些情况下，有必要采用另外的方法以分离各阶振型注3:如果按照7.3的方法平衡之后，转子还保留在平衡设备上，在平衡期间获得的数据能直接使用，而不需要再注4:试加质量组(为了激起特定振型选定的不平衡量组合)能用于剩余振型不平衡量评定，以取代最灵敏平面法。应说明校正平面的轴向位置和平衡转速。如果在超速或类似设备上评定，测量系统和转子在设备上安装的总要求宜按7.2的规定。GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016(资料性附录)关于安装在现场的转子的注意事项A.1概述虑不平衡以外的影响机器振动的因素。这些因素概括叙述如下。A.2轴承不对中转子轴承间的小量平行不对中或角向不对中都能影响振动，而这并不是由不平衡引起的。如果出A.3联轴器联接面的径向和轴向偏摆轴器表面的径向和轴向偏摆。在适宜的场合，进一步平衡之前宜将误差校正到公差范围内，此公差根据机器尺寸和型式由经验A.4轴承失稳一般用于多跨挠性转子系统的流体动力润滑轴承可能发生不同型式的失稳(例如流体膜涡动或振荡)。这些影响和可能的补救措施的讨论已超出本部分的范围。GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016(资料性附录)最佳平面平衡——低速三面平衡B.1本附录中的方法适用于有一个位于中间的和两个位于两端的校正平面的转子做低速平衡。这种转子要满足以下全部条件：a)单跨转子，无明显外悬；b)不平衡量均匀分布或线性分布；c)转子的弯曲柔度沿其轴长不变；d)两端校正平面的位置对称于跨度中间；e)连续工作转速低于而且不明显靠近第二阶临界转速。若能对转子宜在中间平面上校正的不平衡量占总的不平衡量的比例作出估计，这种转子能在低速平衡机上满意地平衡。利用本附录提供的方法，三面的平衡校正量能由双面测出的初始不平衡量U和Uk计算得出。由三个不平衡校正量U₁、U₂和U₃对转子上某给定点的力和力矩的矢量和，将补偿由初始不平衡量U和UR对同一点的力和力矩的矢量和。B.2可以证明，当满足下列矢量关系时，将能完全校正包括第一阶振型分量在内的初始不平衡量。U₁=UL一0.5H(U₁+Ur)……………(B.1)U₂=H(UL十UR)……U₃=Uk一0.5H(U₁+Ur)……………(B.3)H——中间平面校正量除以初始静不平衡量；U₁,U₂,U₃,U₁和Ur--——矢量。H的值示于图B.1中，它是≈/l的函数，此处z是由左端轴承至校正平面1的距离，l是轴承跨距(轴的长度)。20GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016H0-0.2H-—中间平面校正量除以初始静不平衡量；——从左边轴承到校正平面1的距离。图B.1确定H的图示宜注意，当z/l=0.22时H为零，这表明在这种情况下不再需要中间平面而只需两端平面，通常称为“四分之一点平衡”。对于z/l大于0.22,中间平面的校正在轴的另侧(对面)。GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016(资料性附录)表C.1给出了不同机器的转换因子。机器分类如下。Ⅱ——无专门基础的中等尺寸机器及在专门基础上刚性安装的发动机或机器(300kW及以下)。Ⅲ——安装在振动测量方向相对刚硬的刚性重型基础上，具有旋转质量的大型原动机和其他大型表C.1典型转换因子(见8.2.6)机器分类典型机器轴承座绝对轴绝对轴相对I增压器15kW以下的小型电机Ⅱ造纸机15～75kW的中型电机在专门基础上的300kW及以下的电机压缩机小型涡轮机Ⅲ大型电动机泵两极发电机涡轮机及多极发电机燃气涡轮机(见8.2.3)两极发电机涡轮机及多极发电机K。是允许的基频振动与允许的总振动之比(K₀≤1)。K₁是在平衡设备上基频振动的测量(轴和(或)轴承座)值与已安装在现场的机器类似的测量值之比(如不适用，则K₁=1)。注：关于K₁,“绝对”指相对于一个惯性参考坐标系进行振动测量，“相对”指相对一个合适的结构进行振动测量，例如轴承座。这些术语的详细讨论见ISO20816-1。GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016(资料性附录)计算等效振型剩余不平衡量的示例D.1剩余不平衡量计算剩余不平衡量计算原理在以下示例中说明。在9.2.3中列出了推荐的方法。燃气轮机转子有四个校正平面(见图D.1)。以两个轴承的振动为平衡计算依据(传感器T₁和T₂)。Pa₁,P²,P.₃,P——T₁,T₂——传感器。图D.1燃气轮机转子示例转子的工作转速为10125r/min。转子质量1625kg。按照ISO21940-11,等效刚性转子允许的总的不平衡量取G2.5级，为2.37g·mm/kg。等效刚性转子总的剩余不平衡量为：2.37g·mm/kg×1625kg=3850g·mm……(D.1)允许的等效第一阶振型不平衡量(60%,见8.3.4.2):2311g·mm。允许的等效第二阶振型不平衡量(60%):2311g·mm。对于刚性转子(低速平衡)总的允许剩余不平衡量：3850g·mm,每个平面P和P2为1925g·mm。D.2影响系数该转子的平衡转速是(参见图D.2):——1000r/min(低速);——3400r/min(略低于转子共振1);——9000r/min(略低于转子共振2)。由带试加质量的各次运转，计算得出影响系数如表D.1所示，用于剩余不平衡量计算。影响系数的单位为(mm/s)/(kg·mm),角度相对于转子上的角坐标系给出。23GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016图D.2平衡前升速曲线表D.1影响系数测量点校正平面转速P传感器T₁传感器T₂传感器T₁传感器T₂传感器T₁传感器T₂“用于剩余不平衡量计算的影响系数。选用最靠近轴承的校正平面Pa和P₃做低速平衡。对于其他转速，选用对各传感器最灵敏的平面。D.3最终振动读数在最终平衡状态下运转期间测得的振动列于表D.2。表D.2最终振动读数转速传感器T₁传感器T₂单位24GB/T9239.12—2021/ISO21940-12:2016D.4低速(1000r/min)下的剩余不平衡量根据影响系数法对校正平面Pa、P₃(最靠近轴承的平面)和传感器T₁和T₂进行计算(见表D.3)。表D.3低速下的剩余不平衡量计算值g·mm允许值g·mmPD.53400r/min下的剩余不平衡量在其他平衡转速下