ISO14694和ISO14695内容介绍

摘要：本文介绍了ISO146941 2003和ISO14695：2003的内容，并与我国标准JB/T9101，1999和JB/T8689-1998的内容进行了比较。

关键词：平衡；振动；风机

中图分类号：T652　文献标识码：A

0、引　言

《JB/T9101-1999通风机转子平衡》和《JB/T 8689-1998通风机振动检测及其限值》标准分别规定了通风机的转子平衡和通风机振动的要求及其检测方法。国际标准《ISO14694：2003一般通风棚——平衡精度和振动等级规范》和《ISO14695：2003一般通风机——风机振动测量方法》分别规定了平衡和振动的要求及振动的检测方法。本文对两份国际标准的内容进行了介绍，并与我国机械行业标准进行了一定的比较。

1、标准介绍与对比

1.1　平衡精度和风机振动的限值

1.1.1　ISO14694对平衡精度和风机振动限值的要求

ISO14694：2003根据风机设计/结构及其应用的情况，并考虑驱动功率大小，对风机进行了分类，分类的基础是可接受的平衡精度和振动等级，标准将分类的种类命名为BV种类(Balance and Vibration application categories)，如表1所示。

根据表1所给的分类，标准ISO14694将平衡精度的要求列出如表2，将风机振动等级的要求列出如表3和表4，表3的要求为在制造车间进行控制的，而表4为风机在现场测试时需控制的。

表4中振动等级是各种安装种类可接受的风机运行指标。新制风机的振动等级应当在或低于“开始”等级。随着风机运行时间的增加，因为磨损和其他积累效应一般振动等级也上升。只要等级没有达到“警告”，通常振动的加大是正常的和安全的。如果振动烈度上升到“警告”等级，应当马上组织调查上升的原因并采取措施纠正。这种状态的运行应当进行小心监视并限定制定出解决振动上升问题的程序所需的时间。如果振动等级上升到“停机”等级，纠正行动需要立即进行或者停止风机运行。

1.1.2　JB/T9101和JB/T8689对平衡精度和风机振动限值的要求

我国标准JB/T9101根据转子的结构和风机的转速，列出了单面(静)平衡和双面(动)平衡两种平衡方法。根据风机的几种结构，要求转子的平衡品质等级为5.6mm/s或6.3mm/s，同时强调平衡轴按标准规定制造，具有较高的尺寸精度及同轴度，且平衡轴与叶轮保持无间隙配合进行平衡，转子质量按叶轮与平衡轴质量之和进行计算。JB/T8689对风机振动的要求较为简单，要求振动速度均方根不应超过4.6mm/s(对刚性支承)和7.1mm，/s(对挠性支承)。

1.1.3　关于平衡的其他事项的要求

JB/T8689-要求平衡设备定期按GB/T4201的规定进行测定，对平衡轴的形位公差也列出了非常具体的要求；根据几种叶轮结构(焊接、铆接、铸造)，就校正方法也作出了要求，就平衡品质的检验与复验也提供了限定值和方法。

ISO14694要求平衡在高灵敏结构设计和对残余不平衡精确核定的平衡机上进行平衡。同时强调仪器的使用人应当熟悉仪器并且有足够经验检测仪器服务时可能的失灵和恶化。附录B就直接驱动风机、非直接驱动风机和心轴三个方面列出了在平衡机上平衡时需注意的事项，特别是考虑全键和半键准则对平衡精度的影响需要的处理办法。

1.2　对振动测量环境和运行条件的要求

1.2.1　ISO14695对振动测量环境和风机运行条件的要求

(1)测试运行数据，如流量、风机压力、安装类型、风机转速、环境温度、流体的规定和它们的测量方法应根据ISO5801。(2)要求在进行任何测量之前，运行风机到足够长的时间以确保风机达到它的工作温度和额定运行转速的稳定运行状态。(3)风机在所选测量点上的非工作状态背景振动等级应当进行测量。它们应当不超过风机在测量时的完整波段等级记录的30％或低于10dB。(4)风机应当运行在正常运行状态。对一般用途风机，它们可能运行在没有管道的“全开”状态，要注意振动等级可能与运行情况下的不同，这种测试情况应当清楚注明。如果是变速风机，在整个转速范围内进行前期的扫描以观察振动幅度，在获得的最大振动幅度相应的转速上进行详细的测量。在整个测试期间，向风机提供就电压、频率和相位而言为额定的电源。

测试装置有一依照ISO5801的标准风道，至少在风机运行范围的性能曲线上取三点进行振动测量，它们从以下三点进行测量：(1)从测试装置获得的相应最大体积流量；(2)运行工况点(或相应于最大效率点)；(3)最大运行压力。

对于通常的现场测试，在相应于实际运行情况的最小和最大负载进行测量，也包括风机的额定输出。对于既不是标准风道测试也不是现场测试，连续变化运行情况从最大运行流量到最大运行压力并观察风机确定是否存在振动尤其剧烈的运行曲线上的点，如果这类点发现了，包括进这些测量点进性能曲线。

1.2.2　JB/T8689对振动测量环境和风机运行条件的要求

(1)对于环境的要求，通风机周围的温度、湿度、磁场、腐蚀特性等应满足仪器使用要求。

(2)如果通风机被测时不能满足实际热态运行条件，则可在冷态下，取其电动机所允许的最接近额定工况的条件运行，并注明测量时的运行条件。

(3)对于背景振动的要求，通风机运转与不运转的振动值之差必须大于通风机不运转时的三倍，否则认为被测通风机存在外界振动环境，应采取措施，避免外界的影响。

(4)通风机应在额定转速和额定工况下运行。如果通风机有多种额定转速和额定工况，则应分别测量各种额定条件下的振动。取其中最大的测量值代表该通风机的振动值。如风机被测时不能同时实现额定转速和额定工况，则应在额定转速下尽量接近额定工况。如果通风机采用变速调节使用范围，则就在通风机所规定的转速调节范围内分别测量其高、中、低三种转速下的振动值，每种转速下均应尽可能接近使用工况，取其最大的测量值代表该风机的振动值。不论前述哪一种情况，均需注明测量时的运行条件。

1.3　对风机安装的要求

1.3.1　YB/T8689对风机安装的要求

厂内检验时，应将被测通风机直接紧固在坚实的试车台基座上，实现刚性支承。现场验收时，被测通风机完全按实际使用安装，可以是刚性支承，也可以是挠性支承。

1.1.2　ISO14695对风机安装的要求

ISO14695中介绍的振动测试时风机的安装类型也分为弹性安装和刚性安装两种，但弹性安装又分为两类：一类为弹性基础安装；另一类为弹性绳索安装。

弹性基础安装要求风机在其基础上六个可能自由度(见图1)的自然频率应当不超过测试时最低运行旋转频率的0.25倍；为了减小它们质量和惯性矩对振动等级的影响，测试时任

何附加物的质量不得超过风机正常质量的十分之一。弹性绳索安装适用于当测试风机和内部的电机是一起作为一个整体提供且没安装结构时。这类风机应当被尼龙绳吊起贴上一组相对于质心对称布置的适当数量、长度和直径的编织橡胶绳，以提供风机质量上方200mm-400mm的偏斜。

刚性安装强调在进行振动测量前，应当检查风机的安装以确保地脚螺栓紧固是可靠的并且螺栓是适当紧固的。

ISO14695非常强调柔性连接，要求管道连接或任何连接的刚性应小于安装动态刚性的10％。测试前风机和管道应进行水平调整以确保柔性连接不紧张。当相对刚性的消声型柔性连接在现场使用时，详细情况应附加在测试报告中。

1.4　对振动测量点的要求

1.4.1　JB/T8689对振动测量点的要求

对叶轮与电机直联的风机、双支承有两个轴承体的风机、两个轴承在同一个轴承箱内的风机，都要求测量每个轴承垂直、水平和轴向的振动值。当无法实现时，可在支撑轴承处的通风机外壳相应部位测量垂直和水平两个方向的振动值。

1.4.2　ISO14695对振动测量点的要求

ISO14695列出的振动测试的原因如下：(1)设计/开发评估；(2)在最终检查中作为质量评估；(3)现场测试和工厂测量作比较用以决定支撑/管网连接是否适当；(4)现场测试；(5)作为状态监视和机器状态程序化的基准和趋势信息；(6)给辅助支撑结构、基础、管道系统等设计者提供通过风机最后会传递到该辅助结构的振动信息。

根据振动测试原因，测量位置应当选择在以下位置：(1)考虑风机支撑，反应设备振动特性真实表现的位置；(2)位置能：①指示振动传递到连接管路，如风机进气口和/或出气口；②指示振动传递到支撑结构或基础，如风机安装脚；③能指示风机运行状态的点，如风机/电机轴承室；(3)在安装后能测到的位置。

1.5　对仪器，传感器及其安装的要求

1.5.1　JB/T8689对仪器及传感器安装的要求

JB/T8689对振动测量仪器的要求：测量仪器应具有有效值检波特性，能直接显示振动速度的均方根值。当不具备这种仪器时，经用户同意可参考执行附录A(附录A列出了振动速度峰值、振动位移峰，峰值与近似对应的振动速度有效值的对应关系，其对应关系假设振动主要集中在某一频率上)。测量仪器的频率范围一般应为10-1000Hz。少数通风机的工作频率低于10Hz，这时应采用更专业化的测量仪表，仪表的频率范围必须包括通风机工作转速下的频率。测量仪器的测量误差不应大于指示值的±10％。

标准对传感器的安装仅要求安装方向与测量方向的偏差不得大于±5°。

1.5.2　ISO14695对仪器、传感器及其安装的要求

ISO14695要求，作为仪器和应用风机作用的不确定度，通常应在读数的25％或2dB范围内，仪器系统应遵从ISO2954，低频响应满足图2，参考频率应根据ISO2954规定的80Hz或160Hz。用以下一种或几种参数进行宽带振动幅值测量：(1)振动速度，以毫米每秒的有效值表示，频率范围从10Hz到1kHz；(2)振动加速度，以米每平方秒的有效值表示，频率范围从10Hz到10kHz；(3)振动位置，以毫米峰—峰值表示，频率范围从3Hz到1kHz。因为在传感器和测量表面之间的任何形式的安装(支架、探针、适配器)可能更改传感器的响应且会导致错误的结果。要求任何传感器安装结构的响应频率应在关注的频率范围之外。安装方法的选择应确保关注频率范围内测量的完整。为避免在全波段频率范围有平坦的响应并且能避免在高频时的响应，传感器必须是一个小的加速计，最好质量小于30g，安装也有要求。

对传感器安装的安装平面的要求：(1)平，传感器的全部平面与设备表面接触，或这被证明是办不到的。(2)金属块，外形表面独特设计以适应设备表面，它直接牢固地由螺钉、焊接或钎接等安装在设备上。

当灵敏度和精度极其重要时推荐在螺纹和配合面上涂上一层薄的硅树脂来改进连接。

对于传感器的安装，也提出了一些注意事项：(1)传感器安装的振动频率限制；(2)电接地问题；(3)危险产品(爆炸物)；(4)在传感器和电缆的电磁拾取。

标准列出了几种安装方法：(1)用螺钉直接安装在风机上机加工面的螺孔内；(2)用螺钉安装在风机焊接或钎接的安装块上；(3)通过各种紧固方法贴在钢块的机加工面上，钢块由螺栓牢固地安装在风机上；(4)用螺纹连接到钢块上，而钢块通过粘合剂贴在风机上；(5)螺纹连接在表面上粘贴牢固的嵌钉上；(6)直接粘在轻型风机的表面上。

因为传感器的安装是增加不确定度的关键因素，标准要求严格按制造商的推荐进行操作，特别是高于5kHz时。标准强调，由于探头的使用，磁的或其他传感器附着物未按标准要求执行附加的不确定度会增加，而且难以查明。

ISO14695要求，所有仪器都要根据已知标准进行校准，仪器的校准期应当由仪器制造商推荐。仪器应处在好的状态并且对测试的整个期间能达到预定的功能。与我国标准不同，在某些情况下，速度和加速度可能用分别相对于基准10-9m/s和10-6m/s2用对数形式以分贝值表达出来。与我国标准不同的另一点是涉及到频率分析，并对频宽提出了要求：当频谱信息需要时，用定宽度FFT分析工具进行频率分析100Hz以下的不超过1Hz，1kHz以下的4Hz，1kHz以上的40Hz，或通过定百分比、波段不宽于1/3倍频程分析工具进行分析。还强调如果离散频率测量需要时，仅对一个点进行，其相应于在全波段有效值等级是最大的点。

标准ISO14695对振动分析仪的要求也要求得非常具体，特别是窄带分析的带宽和窗函数、三分之一倍频程分析的仪器精度和带宽、小于三分之一倍频程的分析的仪器要求。

1.6　结果的陈述

ISO14694推荐包括进平衡报告和JB/T9101要求平衡检验记录卡记录的内容表5。

ISO14695要求，记录测量结果应当伴随使用设备和仪器的重要数据。以下信息应当全部或部分给出：(1)风机制造商，型号和测试单位的定义，包括所有区别的特性如容量、功率、电压、实际安装情况，系列号，风机叶轮的叶片数，第一阶轴临界转速，设计平衡质量(见ISO1940-1)；(2)风机驱动，类型，额定，安装功率，转速，系列号，振动强度等级(见1BC60034-14，在需要时)；(3)本体的全部重量，旋转部件的重量；(4)测试日期和测试进行时的地点，测试涉及到的测量人员的姓名；(5)组装，弹性安装，类型，位置，每一次安装的偏斜，测量或计算的水平自然频率；结构安装，安装设备和土壤的描述；(6)测试设备的描述，最好包括外形草图，包括弹性安装的位置；(7)测量设备，包括制造商、型号和系列号；(8)测量仪器的校准检查的描述和结果；(9)测量传感器的安装方法；(10)测试运行数据；(11)每一测量点的位置、方向和测量数据，所有测量的上限和下限频率：(12)环境的描述和测量，如背景振动、环境温度等；(13)本标准的参考，偏离描述方法的声明；(14)最大允许振动等级；(15)风机测试通过或不通过的陈述。JB/T8689对风机振动测量结果表述要求较少。

1.7　其他

ISO14694附录c提供的振动源的分类对振动原因分析是非常重要的，其说明了产生振动的各种可能原因(不平衡、松动、变形、失调、轴承及轴颈、齿轮和联接器、临界、共振、电气及其他)，并根据振动特性(频率、振动部位、振动方向、噪声)列出了各振动原因出现的概率。

ISO14695认为刚性安装的自然频率大于1.5倍运行频率，弹性安装的自然频率低于0.25倍运行频率。标准不赞成风机安装的自然频率接近电机或风机的运行频率。而标准JB/T8689认为“通风机-支承系统”的基本固有频率高于通风机的工作频率为刚性支承，“通风机，支承系统”的基本固有频率低于通风机的工作频率为挠性支承。

2、结束语

对比几个标准，各有其特点，我国标准比较实合我国工业现状，进行测量的成本较低；国际标准对设备和仪器的要求较高，但分类更细，进行测量的成本较高，因为测量的目的不同，进行测量的位置也较多。

参考文献：

[1]JB/T8689-1998通风机振动检测及其限值

[2]JB/T9101-1999通风机转子平衡

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