ГОСТ 27165-97. Межгосударственный стандарт. Агрегаты паротурбинные стационарные. Нормы вибрации валопроводов и общие требования к проведению измерений

(введен в действие Постановлением Госстандарта России от 17.09.1998 № 355)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["ГОСТ 27165-86"]:::rst
  click n0 "https://bukva.ai/docs/popravka-popravki-gost-5717-1-2021" "ГОСТ 27165-86. Государственный стандарт Союза ССР. Агрегаты паротурбинные стационарные. Нормы вибрации валопроводов и общие требования к проведению измерений (введен Постановлением"
  n1["ГОСТ 27165-97"]:::rst
  click n1 "https://bukva.ai/docs/gost-27165-97" "ГОСТ 27165-97. Межгосударственный стандарт. Агрегаты паротурбинные стационарные. Нормы вибрации валопроводов и общие требования к проведению измерений (введен в действие Постановле"
  n2["ГОСТ Р 55263-2012"]:::rst
  click n2 "https://bukva.ai/docs/gost-r-55263-2012" "ГОСТ Р 55263-2012. Национальный стандарт Российской Федерации. Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Часть 2. Стационарные... ("
  n3["ГОСТ Р ИСО 20816-2-2022"]:::doc
  click n3 "https://bukva.ai/docs/standart-gost-r-iso-20816-2-2022" "ГОСТ Р ИСО 20816-2-2022. Национальный стандарт Российской Федерации. Вибрация. Измерения вибрации и оценка вибрационного состояния машин. Часть 2. Стационарные газовые турбины... ("
  n1 --> n2
  n0 --> n1
  n2 --> n3
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

Введен в действие Постановлением Государственного комитета Российской Федерации

АГРЕГАТЫ ПАРОТУРБИННЫЕ СТАЦИОНАРНЫЕ

НОРМЫ ВИБРАЦИИ ВАЛОПРОВОДОВ И ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙ

Large land-based steam turbine-generator sets. Evaluation of machine vibration by measurement on rotating shafts and general requirements for the measurement of vibration

ГОСТ 27165-97

Группа Е23

ОКП 31 1111

Предисловие

Внесен Техническим секретариатом Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации.

За принятие проголосовали:

3. Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 17 сентября 1998 г. № 355 межгосударственный стандарт ГОСТ 27165-97 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 1999 г.

4. Взамен ГОСТ 27165-86.

Введение

Пересмотр ГОСТ 27165-86 осуществлен в связи с накоплением опыта измерений и обобщением наблюдений за вибрационным состоянием стационарных паротурбинных агрегатов различных типов.

Настоящим стандартом устанавливаются технически обоснованные допустимые значения вибрации, измеренной на вращающихся валах стационарных паротурбинных агрегатов, в соответствии с возможностями их дальнейшей эксплуатации. Окончательное заключение о возможностях дальнейшей эксплуатации турбоагрегатов целесообразно принимать на основе совместного рассмотрения данных в соответствии с положениями настоящего стандарта, а также ГОСТ 25364, в котором установлен альтернативный метод контроля и оценки состояния на основе измерения вибрации на неподвижных опорах.

Объект стандартизации, установленные параметры измеряемой вибрации и требования к проведению измерений соответствуют международному стандарту ИСО 7919-2 [1]. Значения допустимой вибрации, приведенные в таблице 1 настоящего стандарта, совпадают с зонами A, B, C и D вибрации, установленными в ИСО 7919-2, но, в отличие от последнего, в настоящем стандарте предписан определенный порядок действий при попадании значения измеряемого параметра вибрации в каждую из указанных зон.

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на стационарные энергетические паротурбинные агрегаты (далее — турбоагрегаты) мощностью 100 МВт и более с рабочими скоростями вращения 50(60)\text{с}^{- 1} и 25(30)\text{с}^{- 1} , включающие в себя паровую турбину и синхронный генератор.

Стандарт устанавливает допустимые значения вибрации валопроводов турбоагрегатов, находящихся в эксплуатации и принимаемых в эксплуатацию после монтажа, а также общие требования к проведению измерений.

2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 24346-80 (СТ СЭВ 1926-79) Вибрация. Термины и определения

ГОСТ 25364-97 Агрегаты паротурбинные стационарные. Нормы вибрации опор валопроводов и общие требования к проведению измерений

3. ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящем стандарте использованы термины по ГОСТ 24346.

4. ИЗМЕРЯЕМЫЙ ПАРАМЕТР И КОНТРОЛИРУЕМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ

4.1. В качестве измеряемого параметра приняты относительные виброперемещения шеек роторов валопровода (далее — шейки роторов), характеризующие колебания валопровода относительно опор подшипников.

4.2. Контролируемой величиной является размах относительных виброперемещений центров сечений шеек роторов в двух взаимно перпендикулярных направлениях в контролируемых сечениях либо максимальное перемещение центра сечения S_{max} от среднего положения (см. Приложение А).

5. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙ

5.1. Измерения вибрации валопровода следует проводить относительно опор подшипников в сечениях, расположенных у торцов вкладышей со стороны цилиндров турбины или статора генератора.

5.2. Для турбоагрегатов мощностью до 500 МВт контроль вибрации валопровода осуществляют относительно опор ротора высокого давления, а для турбоагрегатов мощностью 500 МВт и выше — относительно всех подшипников турбины и генератора.

5.3. В каждом контролируемом сечении валопровода устанавливают два бесконтактных первичных измерительных преобразователя вибрации (датчика). Датчики располагают радиально в одной поперечной плоскости перпендикулярно друг к другу. При установке допускается отклонение от взаимно перпендикулярного положения в пределах +/- 5°. Датчики устанавливают, по возможности, на верхних половинах вкладышей, ориентируя их в вертикальном и горизонтальном направлениях.

5.4. Количество дополнительных датчиков относительной вибрации валопровода, их ориентация и места расположения не ограничены. В зависимости от целей и задач измерений они могут быть установлены на всех подшипниках, включая подшипники возбудителя, на консольных частях ротора генератора за контактными кольцами, а также в других сечениях. Но контроль вибрации валопровода на соответствие допустимым значениям, приведенным в 8.1, осуществляют только на основании показаний датчиков, установленных в соответствии с 5.1 и 5.2.

5.5. Элементы крепления датчиков не должны иметь резонансов в рабочей полосе частот (см. 6.3).

Шероховатость поверхности шейки ротора в зоне контроля должна соответствовать 7 классу (Ra_{max} = 1,25\text{мкм}) .

5.6 Относительная погрешность измерений не должна превышать +/- 10%.

5.7. Пределы допустимой дополнительной погрешности измерений, обусловленной некруглостью сечения ротора в месте измерения, неоднородностью материала и локальным остаточным магнетизмом, не должны превышать +/- 20 мкм. При необходимости поверхность вала должна быть соответствующим образом обработана.

6. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СРЕДСТВАМ ИЗМЕРЕНИЙ

6.1. Средства измерений должны обеспечивать непрерывный контроль относительной вибрации валопровода.

6.2. Средства измерений должны сохранять работоспособность и обеспечивать заданную точность при рабочих условиях, характеризуемых температурой окружающей среды, влажностью и химическими воздействиями. Датчик должен быть герметичным и нечувствительным к акустическим шумам, магнитным полям, близкорасположенным металлическим массам, колебаниям напряжения сети и т.п.

6.3. Средства измерений должны обеспечивать измерения относительных перемещений в диапазоне частот 5 ... 500 Гц на всех скоростях вращения валопровода, начиная со скорости его вращения валоповоротным устройством.

6.4. Аппаратура должна обеспечивать предупредительную и аварийную сигнализацию и отключение турбоагрегата при превышении допустимого уровня вибрации валопровода, а также предупредительную сигнализацию при внезапном изменении измеряемой вибрации (см. 8.2).

6.5. Размеры датчиков должны позволять их установку в зазоре между вкладышем подшипника и маслоотбойным кольцом без механической обработки последнего.

6.6. Дополнительные функции средств измерений не установлены. В зависимости от целей и задач измерений средство измерений может определять среднее положение центра сечения ротора, гармонический состав вибрации, фазу основной гармоники вибрации и другие параметры.

7. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ И ПОРЯДОК ОФОРМЛЕНИЯ ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ

7.1. Оценку вибрационного состояния турбоагрегатов на соответствие допустимым значениям вибрации проводят по результатам измерений, выполняемых при работе в установившемся режиме.

Установившимся считают режим, при котором контролируемые эксплуатационные показатели достигают при данной нагрузке постоянных значений, а значения всех параметров режима не выходят при этом за пределы, установленные инструкцией по эксплуатации.

7.2. Результаты измерений вибрации при приемке турбоагрегата в эксплуатацию после монтажа и ремонта оформляют приемо-сдаточным актом, в котором должны быть указаны:

8. ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВИБРАЦИИ

8.2. При внезапном изменении вибрации (скачке) должны быть приняты оперативные меры по выявлению его причин. При необходимости производят останов турбоагрегата.

Скачком вибрации считают одновременное, внезапное и необратимое изменение вибрации валопровода у двух опор одного ротора, двух смежных опор или у одной опоры по обоим направлениям измерения на значение более 40 мкм от любого начального уровня.

8.3. При возрастании в сравнимых установившихся режимах вибрации валопровода у одной из опор по любому направлению измерения более чем на 85 мкм за период до 3 сут или возрастании вибрации более чем на 100 мкм независимо от продолжительности возрастания должны быть приняты меры по выявлению его причин. При необходимости эти мероприятия могут включать в себя останов турбоагрегата.

8.4. Оценку вибрационного состояния турбоагрегата осуществляют на основании одновременного выполнения требований 8.1 и требований ГОСТ 25364, нормирующего вибрацию опор подшипников.

(справочное)

ПАРАМЕТРЫ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВИБРАЦИИ РОТОРА

В данном Приложении рассмотрены параметры вибрации ротора относительно вкладышей подшипников, на которых жестко закреплены датчики. Абсолютная же вибрация ротора определяется путем векторного сложения относительной вибрации ротора с абсолютной вибрацией самого вкладыша.

Вибрация ротора в любом его поперечном сечении определяется траекторией центра этого сечения (рисунок А.1). Форма траектории зависит от динамических характеристик ротора и опорной системы, места измерения вибрации (координаты вдоль оси ротора) и характера возбуждения. При гармонической вынуждающей силе траектория близка к эллиптической, но в определенных условиях она может трансформироваться в окружность или прямую линию. Время обхода центром сечения ротора траектории определяется периодом вынуждающей силы. Основная составляющая вынуждающей силы обусловлена, как правило, неуравновешенностью ротора, а ее частота равна частоте вращения ротора. Существуют и другие причины возбуждения, например неравножесткость ротора, — в этом случае частота возбуждения кратна частоте вращения. В тех случаях, когда вибрация возникает в результате самовозбуждения, траектория имеет сложную форму, в общем случае изменяющуюся во времени. Вибрация ротора представляет собой результат действия совокупности различных причин, поэтому траектория центра любого его сечения определяется векторной суммой виброперемещений, вызываемых отдельными составляющими вынуждающей силы.

XOY — система координат, связанная с подшипником;

O_{cp} — среднее положение центра O_{p} сечения ротора;

S_{\text{к}} — мгновенное виброперемещение центра сечения ротора от среднего положения O_{cp} ;

S_{max} — максимальное виброперемещение центра сечения ротора от среднего положения O_{cp} ;

S_{\text{к}}^{A} , S_{\text{к}}^{\text{Б}} — текущие виброперемещения центра сечения ротора в направлении осей датчиков А и Б;

Рисунок А.1. Динамическая траектория ротора. Определение виброперемещений

Траекторию центра сечения ротора определяют измерением его виброперемещений двумя датчиками, установленными в плоскости рассматриваемого сечения под углом 90° +/- 5° относительно друг друга (отклонения от 90° в ту или иную сторону на угол до 5° не вызывают значительных ошибок). Этот способ измерения позволяет достаточно точно определить различные параметры прецессионного движения ротора относительно вкладышей его подшипников.

Наибольший интерес представляют переменные величины, определяющие форму траектории центра ротора. В некоторый момент времени центр сечения ротора находится в точке K своей траектории, а перемещение от среднего положения O_{cp} равно S_{\text{к}} . Мгновенные значения виброперемещения от среднего положения центра O_{cp} , измеренные с помощью датчиков А и Б, равны соответственно S_{\text{к}}^{A} и S_{\text{к}}^{\text{Б}} . Тогда

Величины S_{\text{к}} , S_{\text{к}}^{A} , S_{\text{к}}^{\text{Б}} зависят от времени t, т.е. изменяются по мере того, как центр сечения перемещается по траектории. Как видно из рисунка А.1, на траектории есть точка M, где виброперемещение от среднего положения O_{cp} максимально. Вектор виброперемещения, соответствующий точке M, обозначают S_{max} , а его модуль определяют по формуле

{}_{|max|\text{к }max}^{S = [S(t)] = max}{_{\text{к к}}^{[S^{A}(t)]^{2} + [S^{\text{Б}}(t)]^{2}}}^{{}^{1/2}(A.2)}

{}_{max}^{S = max}{_{xy}^{[S(t)]^{2} + [S(t)]^{2}}}^{{}^{1/2}.(A.3)}

Точка M траектории, соответствующая S_{max} , не обязательно совпадает с точками, где S_{\text{к}}^{A} или S_{\text{к}}^{\text{Б}} имеют свои максимумы.

Измерения S_{max} требуют знания значений среднего виброперемещения центра сечения ротора X_{cp} и Y_{cp} . Эти значения определяют по формулам:

X_{cp} = \frac{1}{t_{2} - t_{1}} \int_{t_{1}}^{t_{2}} x(t)dt,(A.4)

Y_{cp} = \frac{1}{t_{2} - t_{1}} \int_{t_{1}}^{t_{2}} y(t)dt,(A.5)

где x(t) и y(t) — переменные во времени текущие значения;

(t_{2} - t_{1}) — интервал времени, много больший периода составляющей вибрации наинизшей частоты.

Величины X_{cp} и Y_{cp} определяют среднее положение центра сечения ротора относительно статорных частей в плоскости измерения. Изменения среднего положения могут быть результатом влияния факторов, которые мало зависят от периодичности переменных величин, например виброперемещения подшипниковых опор, изменения характеристик масляного клина и т.д. Координаты среднего положения центра сечения ротора, полученные по формулам (А.4) и (А.5), не равны полусумме максимального и минимального значений виброперемещения (см. рисунок А.1), кроме случая гармонической вибрации ротора, когда траектория представляет собой эллипс.

Измерение S_{max} может быть произведено системами, определяющими как средние, так и мгновенные значения. Расчет S_{max} по сигналам двух датчиков является процедурой, требующей специального обеспечения.

(справочное)

БИБЛИОГРАФИЯ

[1] ИСО 7919-2-96    Вибрация машин без возвратно-поступательного движения.
                     Контроль вибрационного состояния  машин по  измерениям
                     вибрации  на  вращающихся   частях. Часть  2:  Крупные

                 стационарные паротурбинные агрегаты