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ICS
CCS J 04
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T41850─202X/ISO20186-1:2016
机械振动
机器振动的测量和评价 第 1 部分
总则
Mechanical vibration – Measurement and evaluation of
machine vibration-Part 1 General guidelines
（ISO 20816-1: 2016, IDT）
（征求意见稿）
202X-××-××发布 202X-××-××实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
发 布
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 : .
GB/T XXXXX─202X/ ISO20816-1:2016
机械振动 机器振动的测量和评价
第 1 部分：总则
1 范围
本文件规定了在整机的旋转、非旋转和非往复部件上测量和评价机器振动的通用条件和方法。本文
件适用于监测径向间隙的绝对和相对径向轴振动的测量，但不适用于轴向轴振动。通用的评价准则，是
根据振动幅值和振动变化提出的，与运行监测和验收试验有关。本文件的提出首先考虑保护机器的可靠、
安全、长期运行，同时考虑将对相关设备的不利影响减至最小，并规定了设置运行限值的指导原则。
注 1：当本系列标准的其他部分可用时，不同类别机械的评价准则将包含在各个部分。同时，第 6 章给出了指导原
则。
注 2：术语“轴振动”适用于整个本系列标准，因为在大多数情况下，测量是在机器轴上进行的。但是，如果发现
其他元件更合适，在遵守指导原则的前提下，本系列标准也适用于在此类旋转元件上进行的测量。
在本系列标准中，运行监测是指在机器正常运行期间进行的振动测量。本系列标准允许使用不同的测
量量和方法，前提是这些测量量和方法有明确的定义，并且规定了它们的限制，以便对测量完全理解。
本评价准则仅与机器本身产生的振动有关，与外部传递给机器的振动无关。
本文件不适用于扭转振动。
注 3： 有关扭转振动，请参见 ISO 3046-5、GB/ 或 VDI 2039。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文
件，仅该日期对应的版本适用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改单）适用于
本文件。
ISO 2954 旋转与往复式机器的机械振动 对振动烈度测量仪的要求（Mechanical vibration of
rotating and reciprocating machinery-Requirements for instruments for measuring vibration
sevsrity）
注：GB/T 13824-2015 机械振动与冲击 加速度计的机械安装（ISO 2954:2012，IDT）
ISO 5348 机械振动与冲击 加速度计的机械安装（Mechanical vibration and shock-Mechanical
mounting of accelerometers）
注：GB/T 14412-2005 机械振动与冲击 加速度计的机械安装（ISO 5348:1998，IDT）
ISO 10817-1 转轴振动测量系统 第 1 部分：径向振动的相对和绝对检测（Rotating shaft vibration
measuring systems-Part1:Relative and absolute sensing of radial vibration）
注：GB/T -2008 转轴振动测量系统 第 1 部分：径向振动的相对和绝对检测（ISO 10817-1:1998，IDT）
3 术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
4 测量
总则
概述
本章推荐了评价机器振动的测量、方法和运行条件。允许根据第 6 章给出的通用准则和原则评价
振动。
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振动测量
通常是测量非旋转部件的振动或测量相对轴振动，或者测量两者。防护系统的测量类型通常基于
机器制造商的经验。
频率范围
振动测量应是宽带，以便充分覆盖机器频谱。
频率范围应依据所考虑的机器类型确定（例如评定使用滚动轴承机器的频率范围应比仅使用滑动轴
承的具有更高的频率）。
专门机器类型的测量仪器频率范围的指导原则在本系列标准的适当部分给出。
注 1：过去，10 Hz 至 1000 Hz 范围内的宽带测量是满载验收测试的预期指标。这有可能不满足状态监测方案的要
求，并且可能需要根据振动监测和诊断的目标进行调整。
注 2：机器的振动状态监测和诊断在 GB/T19873 中描述。
在某些设备上，例如齿轮箱和滚动轴承，根据验收目的可以适当地使用不同的频率范围。
测量类型
非旋转部件上振动测量
非旋转部件的振动测量通常使用惯性传感器进行，传感器感测在其上安装的结构部件（如轴承箱）
的绝对速度或加速度。
相对轴振动测量
相对轴振动测量通常使用非接触传感器进行，传感器感测轴与传感器在其上安装的结构件（如轴
承箱）之间的振动位移。
绝对轴振动测量
绝对轴振动测量采用以下方法之一：
a）通过安装有惯性传感器（速度型或加速计）的轴载探头进行，直接测量绝对轴振动；
b）通过非接触式传感器测量的相对轴振动与惯性传感器测量的支架振动（速度型或加速度计）组
合的振动进行。两个传感器应紧密安装在一起，使它们在测量方向上承受相同的绝对运动。将它们的状
态输出相加，给出了绝对轴运动的测量值
注：为了避免错误的结果，重要的是确保惯性和非接触传感器的输出使用相同的时间基准。
测量参数
测量量
根据本文件的目标，能使用以下测量量：
a）振动位移，以微米为单位；
b）振动速度，以毫米每秒为单位；
c）振动加速度，以米每二次方秒为单位。
这些量的使用、应用和限制在第 6 章论述。
一般说来，振动的宽带加速度、速度和位移之间，峰值（0-P）、峰-峰值（P-P）、均方根值（.）
和平均值之间没有简单的关系式。附录 A 简要论述了理由。当振动波形的谐波分量已知时，附录 A 规定
了以上量的准确关系式。
为了避免混淆并保证说明正确，在所有时候都应明确测量量和单位，例如，峰-峰值位移用μm
（1μm=10-6m），均方根值速度用 mm/s。
注：振动是矢量，因此当比较两个不同值时，需要考虑它们之间的相位角（见附录 D）
一般说来，测量非旋转部件振动的首选测量量是 ，而测量轴振动的首选测量量是峰-峰
值位移。
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由于本文件应用于转轴相对和绝对振动测量，位移进一步定义如下：
—相对位移，是转轴相对于支承结构的振动位移，例如轴承座和机壳。
—绝对位移，是转轴相对于一惯性参考系的振动位移。
应当清楚地指出位移值是相对位移值还是绝对位移值。
用一些不同的位移量进一步定义相对位移和绝对位移，这些位移量现在被广泛采用，包括：
Smax 根据时间积分平均位置测量的测量平面内的最大振动位移，参见公式〔〕
S〔P-P〕 定义为S P−P = max SA P−P ,SB P−P 的测量方向上振动位移峰-峰值。
S(P-P)max 测量平面内最大振动位移峰-峰值。
这些位移量的任何一种都可以用于轴振动测量，但应清楚地指明所采用的测量量以保证根据第 6
章的准则对测量作出正确的说明。这些量之间的关系如图 所示。
振动幅值
用满足第 5 章要求的仪器所做测量的结果称作指定测量位置和方向上的振动幅值。
当评价旋转机器的宽带振动时，根据经验通常考虑振动速度的均方根值，因为该值与振动能量有关。
其他的量如位移、加速度和代替均方根值的峰值也可以选用。在这种情况下需要另外的准则，它们与以
均方根值为基础的准则未必有简单的联系。
对于轴振动测量，通常考虑峰峰值。
振动烈度
通常，在多个测量位置和一个、两个或三个测量方向上进行测量，从而产生一组不同的振动幅值。
在规定的机器支承和运行条件下所测得的最大宽带幅值定义为振动烈度。
对大多数类型的机器，振动烈度值表示了该机器的振动状态。但是对有些机器采用这种方法是不适
当的，应在若干测点上对测量位置分别进行振动烈度评定。
测量位置
在非旋转部件上测量的位置
在非旋转部件上测量宜在轴承、轴承支座或者其它对从轴承位置旋转单元传递的动力有明显响应并
能表示机器整体振动特性的结构部件上进行测量。典型测量位置如图 1 至图 5 所示。
为确定每一测量位置上的振动特性，有必要在三个相互垂直的方向上进行测量。图 1 至图 5 所示位
置的全部测量一般仅是对验收测试的要求。
对运行监测通常在一个或二个径向方向上测量（即在水平横向和/或垂直方向上）。这些测量可由轴
向振动测量补充，但仅用于对推力轴承进行评估。轴向振动在传递直接轴向动态力的推力轴承位置具有
重要意义。
专门机器类型的详细建议在本系列标准的其他部分给出。
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图 1 基座轴承测量点
图 2 端盖轴承测量点
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图 3 小型电机测量点
图 4 往复式机器测量点
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图 5 立式机组测量点
在旋转轴测量的位置
总则
在旋转轴上测量，传感器应置于能对转轴的径向振动作出评定的重要测点上。对于相对和绝对测量，
推荐在机器的每个轴承处或靠近轴承处安装两个传感器，见图 6。传感器应径向安装在垂直于轴线或尽
可能接近的同一横向平面上，传感器轴线在径向线的±5。范围内。最好把两个传感器安装在同一轴承半
瓦相隔 90。±5。的位置上，选择的位置在每一轴承上应是相同的，见图 7.
在每个测量平面上也可使用单个传感器，以代替常用的一对正交传感器，只要它能提供轴振动特性
的足够信息。
建议做专门的测量以确定由于轴表面冶金组织的不均匀、局部残余磁性以及轴的机械偏差所引起的
总非振动偏差。应当注意，对于非对称轴，例如两极发电机，重力效应可引起虚假的偏差信号。
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标引序号说明：
1—信号处理；
2—信号调节装置；
3—非接触传感器；
4—轴；
5—轴承座；
6—轴承。
图 6 旋转轴上测量的测量点
标引序号说明：
1—信号处理；
2—信号调节装置；
3—轴；
4—非接触传感器。
图 7 轴相对振动测量用非接触式探头的安装
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相对轴振动测量位置
非接触式相对振动传感器通常安装在轴承座上开出的孔里，或着安装在靠近轴承座或轴瓦的刚性支
架上。当传感器安装在轴承内时，应不影响润滑压力楔。不过，也可以把传感器安装在其它轴向位置上
做特殊布置，但要用不同的振动准则评定。对于安装在支架上的传感器，支架应没有对测量相对轴振动
传感器性能产生不利影响的固有频率。
考虑所有热状态下轴的总轴向浮动的同时，传感器位置的转轴表面应当光滑且没有任何几何不连续
（例如键槽、润滑通道和螺纹）、冶金组织的不均匀和局部剩磁，这些可引起虚假信号。在某些情况下
电镀或喷镀金属的轴表面是可以允许的，但应注意校准可能不同。一般推荐，传感器测量时电和机械偏
差的总和不超过 所规定的允许振动位移值的 25%或 6μm，以较大值为准。对于原来没有做轴振
动测量但已经在运行的机器，可能需要用其它的偏差准则。
用惯性和非接触式相对振动传感器组合测量绝对轴振动的位置
如果使用惯性和非接触式相对振动传感器组合，则通过以下方法获得绝对轴振动:
a) 积分惯性传感器的信号，将加速度或速度输出转换为位移，并且
b) 将两个传感器的位移输出相加。
注 1： 为了避免错误的结果，必须确保地震和非接触传感器的输出使用相同的时间基准。
非接触式传感器的安装和其它要求见 中说明。此外，惯性传感器应紧靠非接触式传感器，
刚性安装在机器的结构（如轴承座）上，以保证两个传感器在测量方向上承受相同的支承结构的绝
对振动。非接触式传感器和惯性传感器的灵敏度轴线应平行，以保证它们合成的、经过调节的信号
能够成为绝对轴振动的精确测量，见图 8。
注 2： ISO 5348 中给出了惯性测量用加速度计的安装信息。
注 3：过去，绝对轴振动测量也使用带有惯性传感器的轴传动机构进行。
标引序号说明：
1—信号处理；
2—信号调节装置；
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