机械振动、冲击和状态监测标准的讨论和分享专用贴

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标准是大家日常工作的指南和规范，目前关于机械振动、冲击和状态监测的国际标准由ISO/TC108制定，我国对口的为全国机械振动、冲击和状态监测标准化技术委员会（SAC/TC53），国际标准由其转化为国家标准。另外，美国石油协会标准，也有涉及振动方面的，国内转化为机械行业标准，另外，电力，石化等行业都有相关的标准，大家在此讨论和共享相关的标准，为大家日常工作服务，我先抛砖引玉，转帖一篇文章，是振标委的两位专家韩国明、黄润华所著，版权为其所有，本人本着宣贯标准的目的，为大家奉上。

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机器振动测量与评价标准的四个发展阶段
黄润华  韩国明
本文综述了机器振动测量与评价标准发展的四个阶段:《ISO 2372和ISO 3945阶段》、
《ISO 7919和ISO 10816制定阶段》、《ISO 7919和ISO 10816第一轮修订》、
《ISO 7919和ISO 10816第二轮修订》。对每一阶段标准的进展进行了分析对比研究，从中得出一些有益的结论和建议。
机器振动测量与评价标准是振动工程领域最重要、应用最广、覆盖面最宽的标准。它们是评价机械设备性能优劣的重要技术指标之一，是国际贸易的重要技术依据，也是对设备进行振动状态监测与诊断的基础。标准是先进技术的结晶，是经过实践检验的成熟技术，是各方面意见协调的产物。同时它又处于不断发展和完善的过程中。研究机器振动测量与评价标准的制定与修订，可以看出这一技术领域标准化工作发展的进程、脉络和发展方向。通过对比研究，我们可以将它划分为四个不同的发展阶段。
一  ISO 2372:1974和ISO 3945:1985阶段
国际上，ISO 2372:1974是最早关于机器振动测量与评价的标准，以后的标准都是在它的基础上发展起来的。其最核心的内容是建立了振动烈度的概念。它规定振动烈度作为描述机器振动的特征量，以此作为对各种机器进行评价的基础。明确规定振动速度的均方根值作为振动烈度。并认为在10～1000Hz频段内速度均方根值相同的振动具有相同的振动烈度。 该标准以4 dB进行分级，从0.11mm/s到71mm/s共分为15级。又根据振动体的质量、尺寸、系统特性、输出功率、运行工况等将机器分为六类。并以前四类为例进行了大量试验，将每类机器分为A/B/C/D四级，每级之间振动烈度相差2个级差。标准中还列举了应用于小型机器（第一类）、中型机器（第二类）、大型机器（第三类）和透平机器（第四类）的A/B/C/D四级评价所对应的振动烈度的分级和速度均方根值。1985年，我国将它等效转化为国家标准GB/T 6075-85 制订机器振动标准的基础。1985年发布的ISO 3945:1985 ，适用于功率大于300kW、转速为10～200 r/s（600～12000r/min）的大型旋转机械振动烈度的现场测量与评价。该标准要求测量仪器或装置应具有10～1000Hz的通频带，并符合ISO 2954:1987（GB/T 13824-1992）对振动烈度仪的要求。该标准提出按照支承类别（刚性或挠性支承）对振动烈度进行评价。大型电动机、泵和小型汽轮发电机组通常认为是刚性支承；功率大于10MW的燃气轮机组和汽轮发电机组通常认为是挠性支承。每类机器按振动烈度分为A/B/C/D四级。其评价等级的划分与ISO 2372相对应：刚性支承的机器与ISO 2372中的第三类（大型机器）对应；挠性支承的机器与ISO 2372中的第四类（透平机器）对应。并且该标准首次提出振动烈度位于四个区域的措施。
       刚性支承的机器，A/B,B/C,C/D边界限分别是1.8mm/s，4.6mm/s，11.2 mm/s。
       挠性支承的机器，A/B,B/C,C/D边界限分别是2.8mm/s，7.1 mm/s，18.0 mm/s。
       后来，该项国际标准等效转化为国家标准GB/T 11347-1989。这两项标准可以认为是关于机器振动测量与评价的标准的第一阶段，是以在固定部件（如轴承座）上测定的振动烈度作为评价依据的阶段。

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二 ISO 7919和ISO 10816系列标准的制定
随着科学技术的发展，有许多类型的机器，像汽轮发电机组、燃气轮机组以及透平压缩机组这一类机器，仅在轴承座上测量可能不足以表征机器的运行状态。而在它们的转轴上测量振动状态的变化，可能更明确、更灵敏。这类机器通常是有挠性转子的轴系。因此，对于这类机器优先推荐对旋转轴的径向振动进行测量。应在旋转轴和非旋转部件上同时进行测量，或者仅在旋转轴上测量，以监测机器的振动状态。
2.1 ISO 7919系列
1986年，ISO/TC 108制订出ISO 7919-1:1986[3]，它是ISO 7919-1的第1版。
该标准首次系统地论述了机器转轴振动的测量和评价。明确提出该标准是对ISO 2372和ISO 3945在固定结构上进行机器振动测量与评价的标准的补充。ISO 7919/1适用于旋转轴的相对和绝对振动的测量和评价。主要用于验收测试和状态监测。
该标准明确规定测量量是轴振动位移（宽频振动），单位是微米（μm）。还进一步定义了相对位移和绝对位移，及三种不同形式的位移峰-峰值表达式：Smax,Sp-p,Sp-pmax。同时，对测量方法、使用的传感器和测量系统都作了明确规定或推荐。
关于轴振动评价的准则，该标准要求考虑的影响因素包括：测量目的、测量类型、测量参数、测量位置、轴承类型和参数等。它的评价准则有两个：一个是转轴宽带振动的量值；另一个是振动量值的任何显著变化，无论它是增大或减小。
将转轴的径向振动量值划分为四个区域进行定性评价，并提供相应的操作指南：
区域A：新交付使用的机器的振动通常落在该区域。
区域B：振动量值在该区域的机器通常被认为可不受限制地长期运行。
区域C：通常认为振动量值在该区域的机器一般不适宜于长期持续运行。一般机器可在这种状态下运行有限时间，直到有采取补救措施的合适时机为止。
区域D：振动值在该区域的机器通常被认为振动剧烈，足以引起机器损坏。

上述准则适用于各类旋转机械的转轴径向振动的评价。
该系列标准的第一部分是总则，不包含具体的区域边界，这些区域边界值在各后续部分针对不同类型的机器给出。
时隔十年，1996年，ISO 7919-1:1996[6]（第2版）发布。它与ISO 7919/1:1986（第1版）的主要区别表现在：
⑴引用标准改为ISO 10816-1:1995，取代了原来的ISO 2372和ISO 3945。此时，上述两个标准已经作废。
⑵原附录C变为附录A。明确提出有两个评价准则。准则I：额定转速稳态运行工况的振动量值；增加了准则II：振动量值的变化。
该标准首次增加了关于“运行限值”的内容：
为了机器长期运行，通常对一些机器设定运行限值，这些限值采用报警和停机的形式。并对报警和停机的设定作了规定。该标准中，首次提出了基线的概念。并且建议报警值应该比基线高出某个值，其大小等于区域B上限值（即区域边界B/C值）的某个比例数（一般是25%）。
如果没有建立基线，例如对一台新机器，则初始报警值设定应该以其他类似机器的经验为基础，或者以认可的容许值为基准。稳态基线值变化后（如机器大修之后）应相应地修正报警值。
停机值通常与机器的机械完整性有关。因此，对所有同样设计的机器一般采用相同的停机值，并且通常与用于设定报警值的稳态基线值没有关系。
⑶评价准则部分增加了轴振动测量的准则要由在非转动部件上测量的评价准则补充。如果两个标准的准则都应用，通常应采用限制更严格的一种。
⑷明确指出目前的标准都是以宽频振动为评价的主要依据，没有涉及到频谱和相位，也没有考虑机器振动信号矢量变化。标准中增加了附录D 振动变化的矢量分析。
1996年，TC108发布ISO 7919-1:1996（第2版）的同时（或不久之后）又陆续发布了后续部分的第1版，包括ISO7919-2:1996，ISO7919-3:1996，ISO7919-4:1996，ISO 7919-5:1997。从而，形成了一套完整的系列标准。
1999年前后，国内将它们转化为GB/T 11348系列标准。
2.2  ISO 10816系列
ISO 10816-1:1995（第1版）[4]取消并代替ISO 2372:1974和ISO 3945:1985。
ISO 10816-1是基础技术文件，规定了在整机的固定部件（如轴承座）上测量和评价机器振动的通用条件和方法。并指出要由ISO 7919-1的总则补充。而对各类专门机器推荐的测量和评价准则由ISO 10816的其他后续部分给出。
ISO 10816-1规定了包括测量参数（宽频、振动量值、振动烈度）、测量位置和方向、支承结构、运行工况、测量仪器和系统等方面的内容。有两个评价准则用来评价各类机器的振动烈度。一个准则考虑的是测量的宽带振动量值；另一个考虑的是振动量值的变化。
ISO 10816-1给出了振动速度验收准则的一般形式，见下图。

振动速度验收准则的通用形式
与ISO 7919-1类似，ISO10816-1也定义了A/B/C/D四个区域进行评价。区域边界值由各类专用机器的有关部分给出。在这些部分尚未发布之前，ISO10816-1：1995的附录B暂时将机器分为四类，并给出了典型的区域边界值。它们与ISO 2372-1974和ISO 3945-1985是一致的。振动量值的变化以及运行限值（报警值和停机值）的设定与ISO 7919-1也是对应的。标准中指出这种仅对宽带正常稳态运行值及其变化进行评价的方法的局限性。附录E还讨论了滚动轴承问题的专门测量和分析技术。
ISO 10816的第2部分～第6部分分别适用于：大型汽轮发电机组、现场测量的工业机器、燃气轮机装置、水力发电厂和泵站机组、往复式机器等。每一部分都针对具体对象设定了振动速度评价区域的边界值。
ISO 10816的各部分于2000年前后等同转化为GB/T 6075系列标准。
至此，机器振动测量和评价标准进入了同时在旋转轴上进行转轴振动测量与评价和在固定部件（如轴承座）上进行振动烈度测量与评价的第二阶段。其特征是两种测量和评价系统并存，互相补充。两套系列标准测量和评价方法相对应，结构编排相同。测量的参数分别是转轴的径向振动位移和轴承座上的振动烈度。而且测量量都是宽频的综合振动的量值。
两套系列标准的评价准则都是两个，评价的对象是额定转速、稳态运行工况下机器的振动。
将振动量值划分为四个区域进行定性评价，并提供相应的操作指南。

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三 ISO 7919和ISO 10816的第一轮修订
2001年，ISO 7919-2和ISO 10816-2分别发布了第二版：ISO 7919-2:2001（第2版）[5]和ISO 10816-2:2001（第2版）[6]和勘误Cor.2004。
第2部分的名称中增加了负荷和额定转速的限制，将之改为：50MW以上额定转速为1500r/min,1800 r/min,3000 r/min,3600 r/min陆地安装的汽轮机和发电机，增加了对升速、降速、超速、通过共振转速等瞬态振动的评价。它标志着机器振动测量与评价标准第三阶段的开始。
与ISO 7919-2:1996、ISO10816-2:1995对比，主要变化如下：
（1）标准的适用范围稍有扩大。上一版限于大型汽轮发电机组。本版改为……陆地安装的汽轮机和发电机，也包括直接和燃气轮机连接的汽轮机和发电机（如联合循环应用）。
ISO 10816-2范围中最后一段话是勘误Cor.2004新增加的，引用如下：
“……可是，第4章中的准则和附录A仅适用于由于旋转部件激起的振动。这些准则不适用于在2倍频（即2倍于电气系统频率）由发电机定子线圈激起传给轴承的电磁振动。”
（2）上一版的附录A的相关内容改为标准正文的第4章 评价准则 。评价准则4.1概述中，指出“这些准则适用于额定转速及负荷范围内稳态运行工况，包括发电机电负荷正常的缓慢变化。也提供了可用于瞬态运行的振动量值。”
（3）4.2 准则I：振动量值 分为：4.2.1 概述；4.2.2 在稳态运行工况下额定转速时的振动量值。验收规范应由机器制造厂家和用户商定。评价区域边界值放在附录A,数值与上一版相同。
在某些情况下，可能有特殊性能的机器，可能要求使用不同的区域边界限值（较低或较高）并举例说明。对于安装在刚性和柔性基础上的汽轮机发电机没有提供不同的区域限值。
（4）A.4 运行限值改为4.2.3 稳态运行的限值，放入标准正文中。报警值与停机值的设定方法与上一版相同。并新增了推荐报警值一般不要超过区域边界B/C的1.25倍。停机值一般不要超过区域边界C/D的1.25倍。
（5）4.2.4 瞬态运行期间的振动量值一节是全新的内容：
        瞬态运行包括在额定转速下的瞬态运行以及升速、降速特别是通过共振转速时的瞬态运行。在瞬态运行时可以允许较高的振动值。瞬态运行允许振动值可能超过4.3.2中规定的报警值。
        额定转速时的瞬态运行工况，包括同步空载、快速加载或功率因数变化……，通常考虑可接受的振动量值不要超过区域边界C/D。
升速、降速和超速时的振动量值的规定取决于具体机器的结构特性或者特定的操作要求。例如，对于带基本负荷很少启停的机组，可以允许较高的振动值，而对于两班制运行的机组和需在规定时间内强制达到特定输出功率的机组，可采用较严格的振动限值，……等内容。
如果没有可用的类似机器的基线值， ISO 7919-2提供的一般指南是在启动、停机和超速期间为避免机器损坏，转轴振动不能超过下述值：
a）转速大于0.9倍正常工作转速：振动量值相应为区域边界C/D值。
b)转速小于0.9倍正常工作转速：振动量值相应为区域边界C/D值的1.5倍。
与正常稳态运行状态下测量的振动一样，在启动、停机和超速运行时，通常是设置与其相当的量值，这些量值是依据特定机器在启动、停机和超速运行时经验确定的。推荐在启动、停机和超速运行时的报警值应高于其相当的量值，高出的量为区域B/C界限值的25%。在那些没有可靠基线数据可用的场合，建议最大的报警值不应大于上面给出的a)和b)中的限值。
类似的，如果没有建立对类似机器适用的基线值，ISO 10816-2建议，在起动、停机或超速期间为避免机器损坏，允许的轴承座振动速度应不超过区域边界C/D。而且推荐最大的报警值不大于区域边界C/D。
（6）4.4补充的方法和准则，强调了ISO 7919-2与ISO 10816-2之间的关系，两个标准可以互相补充。
（7）ISO 10816-2的附录A 评价区域边界，附录B 报警设定和停机设定的例子，与上一版相同。ISO 7919-2的附录B 评价区域边界值和轴承间隙及参考文献是新增加的。
2005年，ISO 7919-5:2005(第2版)[7]发布。第2版取消并替代第1版（ISO 7919-5：1997）。修改了评价准则，用一种更宽的划分，把整个评价区域划分为两个大区域。而且改变了定义，用原先B/C边界线的划分代替原来的4个评价区。在两个新的大区内，原A/B和C/D边界线仍然表示基于统计上振动烈度不同的等级。
﹡修改了评价准则，以新的定义，用两个大的评价区域A-B和C-D代替原来的4个评价区域。
﹡不论何种情况，报警值不能超出大区域A-B上限的1.25倍。建议停机值不能超出大区域A-B上限的2倍。
﹡准则Ⅱ：转轴振动量值的变化不得大于大区域A-B上限的25%。

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4  ISO 7919和ISO 10816的第二轮修订
2009年，ISO/TC108发布了ISO 7919-2：2009（第3版）[8]和ISO 10816-2：2009（第3版）[9]。这标志着机器振动测量与评价标准进入了第四阶段。ISO 7919-2：2009和ISO 10816-2:2009技术内容有许多重要变化，主要是：
﹡强调验收规范总是在汽轮机和发电机安装前由供方和用户商定；
﹡引入了关于在低速下使用恒定振动速度准则的警告的新附录；
﹡使ISO 10816-2和ISO 7919-2与ISO 7919-4和ISO 10816-4更加密切。
﹡适用范围明确指出：这些评价准则不适用于在发电机定子线圈和机架上的2倍频的电磁激励振动。而且删去了上一版本节的最后一段话。
﹡这些振动准则的目标是保证可避免大的缺陷或不切实际的要求。尤其，安全运行的基本假设是避免转轴和固定部件之间金属与金属接触。它们可以作为规定验收规范的基础。
﹡报警的设定。新机器在没有有效数据的情况下，在稳态运行正常工作转速时报警值不应超过区域边界B/C。（上一版建议报警值不应超过区域边界B/C的1.25倍）
﹡停机的设定。新增如下内容：汽轮机和发电机通常是由自动控制系统控制的，为了避免乱真信号引起的不必要的停机，实际上通常采用多个传感器控制逻辑，并在任何自控措施之前规定一个时间延迟，用以启动机器自动停机。如果收到振动停机信号，而且至少被两个独立的传感器确认超过了规定的有限的延迟时间才可以采取措施。典型的延迟时间是1到3秒。为了慎重，可以在报警值和停机值之间插入第二次报警。
    ﹡非稳态（瞬态）运行期间的振动量值。……当汽轮机或发电机在额定转速下,运行工况正在变化和升速或降速期间达到热平衡，可以允许较高的振动值。在这种情况下，可以引入“停机放大因子trip  multiplier”，在稳态工况建立之前，它会自动地提高“报警”和“停机”值。
﹡升速、降速和超速期间的振动量值。建议起动、停机或超速期间的报警值应设定在特定机器由升速、降速或超速时的经验确定的值之上某一个值，该值等于区域边界B/C限值的25%。
ISO 7919-2中规定，当没有可靠建立的有效数据时，升速、降速或超速期间的报警值不宜超过下述值：
a)转速大于0.9倍正常工作转速：振动量值相应为区域C/D边界。
b)转速小于0.9倍正常工作转速：振动量值相应为区域C/D边界的1.5倍。
如果汽轮机或发电机有自动控制系统，它可能需要规定升速或降速期间的停机值。这种情况下，停机值应当与报警值采用相似的比例增加。
ISO 10816-2增加如下一段：在较低转速下使用恒定速度准则有缺陷。特别建议上述的报警和停机值不适用于额定运行转速20%以下的转速。
﹡评价的区域边界值。转轴的相对振动和绝对振动评价区域的边界值略有变化。轴承座的边界值没有变化。
其他几个标准的变化
ISO 10816-1:1995/ Adm 1:2009
新增加的修正件Adm 1:2009修改了附录B 设置区域边界值的资料性指南和表B.1 均方根振动速度区域边界A/B、B/C和C/D的典型范围。
ISO 7919-4:2009与ISO 10816-4:2009（第2版）一次性地完成了ISO 7919-2和ISO 10816-2第1轮和第2轮的修改。使ISO7919-4:2009与ISO10816-4:2009和ISO 7919-2:2009与ISO 10816-2:2009（第3版）处在相对应的阶段。变化的主要内容与ISO 7919-2:2009（第3版）和ISO 10816-2:2009（第3版）相呼应。
ISO7919-3:2009和ISO 10816-3:2009（第2版）
ISO 10816-3:2009（第2版）取代了第1版（ISO 10816-3:1998）。主要变化是从范围中删去了有关泵的内容，将其放到ISO 10816-7中。ISO 10816-7：2009是专门用于旋转动力泵的振动测量与评价的，包括轴振动的测量与评价。
我们注意到ISO 7919-3:2009（第2版）和ISO 10816-3:2009（第2版）并没有增加在瞬态运行工况时对耦合的工业机器振动评价的内容。针对水轮机组的第5部分和针对往复式机器的第6部分情况与之类似，还都没有增加评价瞬态运行工况的内容。

5 分析与建议
从以上综述，我们可以清楚看出机器振动测量与评价标准所经历的四个发展阶段：《ISO 2372和ISO 3945阶段》、《ISO 7919和ISO 10816制定阶段》、《ISO 7919和ISO 10816第一轮修订》、《ISO 7919和ISO 10816第二轮修订》。
每一阶段都是在前一阶段的基础上发展和完善的：从最初的仅在轴承座上测量和评价发展到同时要进行转轴振动测量和评价；由振动量值的大小一个评价准则，发展到同时重视量值的显著变化的两个评价准则；从划分四个区域定性评价发展到提出相应的措施，并设定运行限值；被评价的对象也从额定转速、稳态运行工况发展到瞬态（非稳态）运行工况。一步比一步深入，一步比一步全面。
每一轮修订都是由第2部分（大型汽轮发电机组）开始。这可能是因为一方面火电机组是目前最重要的能源提供者，对社会生活和整个国民经济都会产生全局性的影响。振动大小是它最重要的技术指标之一，因而倍受重视。同时，由于它是日夜发电，时刻监测，积累的数据最多。所总结的经验可供其他行业参考。
国际标准采用的是世界各国比较先进、成熟的技术，是世界贸易和进出口通用的准则。实践经验告诉我们，尽可能等同采用国际标准是一条有效途径，也是我国的一项重要技术政策。因此，我们应该抓紧工作，争取在最短的时间内完成前述最新的国际标准的转化，与国际标准接轨，以适应科学发展观的要求，加快经济发展方式转变和结构调整，实现全面建设小康社会的奋斗目标。

tenghzh

非常好！正在学习这方面的内容

无名的振动

好东西，学习了！！！！

乔飞

学习了，有帮助

Youer

先给大家拜个年，过年期间疏于工作，懒惰懒惰。
上班了，继续努力。
发现大家都喜欢引用ISO的振动标准，不错，ISO 标准集成了成员国的各项标准的精华并作归纳总结，具有一定的权威性。我认为，在中国，最具权威的应该是国标(GB . GB/T)，目前振标委的工作就是讲ISO转化为我国国家标准，应该说，国标是等同翻译ISO的，同ISO 的内容，是一样的，我们在工作中采用国标是合适及便捷的，

LXF910

好东西，学习了

hublion

不错，很全面，值得好好研究。