ICS

點(diǎn)擊此處添加中國標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類號

NB

中華人民共和國能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

NB/TXXXXX—XXXX

核電廠汽輪發(fā)電機(jī)組

隔振基礎(chǔ)測試技術(shù)導(dǎo)則

Theguidelineofnuclearpowerplantturbine-generation

vibrationisolatedfoundationtest

點(diǎn)擊此處添加與國際標(biāo)準(zhǔn)一致性程度的標(biāo)識

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

國家能源局發(fā)布

NB/TXXXXX—XXXX

目??次

前言...............................................................................II

1范圍................................................................................1

2規(guī)范性引用文件......................................................................1

3術(shù)語和定義..........................................................................1

4測試目的............................................................................2

5測試內(nèi)容............................................................................2

6基本要求............................................................................2

6.1測試儀器..........................................................................2

6.2環(huán)境要求..........................................................................3

7模態(tài)試驗(yàn)............................................................................3

7.1試驗(yàn)階段..........................................................................3

7.2測點(diǎn)位置和要求....................................................................3

7.3試驗(yàn)方法..........................................................................3

8動剛度測量..........................................................................4

8.1試驗(yàn)階段..........................................................................4

8.2測點(diǎn)位置和要求....................................................................4

8.3試驗(yàn)方法..........................................................................4

9控制點(diǎn)振動測試......................................................................5

9.1試驗(yàn)階段..........................................................................5

9.2測點(diǎn)位置和要求....................................................................5

9.3測量方法..........................................................................5

10隔振效率測量.......................................................................5

10.1試驗(yàn)階段.........................................................................5

10.2測點(diǎn)位置和要求...................................................................5

10.3試驗(yàn)方法.........................................................................5

10.4隔振效率計(jì)算.....................................................................5

11試驗(yàn)報(bào)告...........................................................................5

I

NB/TXXXXX—XXXX

核電廠汽輪發(fā)電機(jī)組隔振基礎(chǔ)測試技術(shù)導(dǎo)則

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)推薦了核電廠汽輪發(fā)電機(jī)組隔振基礎(chǔ)的動力特性測量試驗(yàn)分析方法。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于核電廠汽輪發(fā)電機(jī)組的隔振基礎(chǔ)，其他類似隔振基礎(chǔ)可參照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T2298機(jī)械振動與沖擊術(shù)語

GB10084振動、沖擊數(shù)據(jù)分析和表示方法

GB11349.1機(jī)械導(dǎo)納的試驗(yàn)確定基本定義與傳感器

GB11349.2機(jī)械導(dǎo)納的試驗(yàn)確定用激振器作單點(diǎn)激勵測量

GB11349.3機(jī)械導(dǎo)納的試驗(yàn)確定沖擊激勵法

GB/T6075.2機(jī)械振動在非旋轉(zhuǎn)部件上測量評價(jià)機(jī)器的振動第2部分：功率50MW以上，額定

轉(zhuǎn)速1500r/min、1500r/min、1500r/min、1500r/min陸地安裝的汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)

GB50040動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1隔振基礎(chǔ)vibrationisolatedfoundation

臺板由隔振器支撐的汽輪發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)。

3.2振動模態(tài)modeofvibration

機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)特性的一種表征，它基于系統(tǒng)的振動可經(jīng)解耦后由一組彼此獨(dú)立的單自由度振蕩器的

振動疊加的原理。振動模態(tài)由系統(tǒng)的特征值和相應(yīng)的特征矢量所確定。

3.3模態(tài)參數(shù)modalparameter

模態(tài)的特征參數(shù)，即振動系統(tǒng)的各階固有頻率、振型、模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度與模態(tài)阻尼。

3.4動態(tài)信號分析儀dynamicsignalanalyzer

當(dāng)代最常用的基于快速傅里葉變換原理和數(shù)字信號處理技術(shù)的信號分析儀。它對輸入的模擬信號進(jìn)

行抗混濾波、采樣保持和模數(shù)轉(zhuǎn)換等初步處理后按不同要求可對信號進(jìn)行時域分析、時差域分析(相關(guān)

分析)、頻域分析(功率譜、頻響函數(shù)等分析)和幅值域分析(直方圖、概率密度等分析)。分析儀還具有

齊全的輔助功能如加窗、平均、細(xì)化、重疊、內(nèi)裝信號源等。

3.5動剛度dynamicstiffness

響應(yīng)為位移量時的機(jī)械阻抗。

1

NB/TXXXXX—XXXX

3.6控制點(diǎn)controlpoint

評價(jià)隔振基礎(chǔ)振動的測試點(diǎn)。

3.7隔振效率isolatedefficiency

通過隔振器后的振動幅值變化比率。

3.8模態(tài)試驗(yàn)modaltest

為確定系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)所做的振動試驗(yàn)分析。通常，先有激勵和相應(yīng)關(guān)系得出頻率響應(yīng)矩陣，再由曲

線擬合等方法識別出模態(tài)參數(shù)。

3.9工況模態(tài)Modalofoperational

根據(jù)機(jī)器運(yùn)行工況下的振動狀態(tài)提取模態(tài)參數(shù)的方法。

4測試目的

通過隔振基礎(chǔ)動力特性測試，為隔振基礎(chǔ)和隔振器的設(shè)計(jì)及調(diào)整提供依據(jù)。

5測試內(nèi)容

a)實(shí)測機(jī)組隔振基礎(chǔ)的模態(tài)參數(shù)，包括主要模態(tài)的自振頻率、振型和阻尼比；

b)實(shí)測各軸承座位置基礎(chǔ)橫梁的動剛度；

c)實(shí)測各試驗(yàn)階段控制點(diǎn)的振動響應(yīng)；

d)測量隔振器的隔振效率。

6基本要求

6.1測試儀器

6.1.1激振力錘

激振力錘應(yīng)滿足激勵出隔振基礎(chǔ)主要模態(tài)的要求。力傳感器量程不小于50kN。

6.1.2機(jī)械激振器

機(jī)械激振器應(yīng)滿足：設(shè)定激振頻率在100Hz內(nèi)；額定激振力應(yīng)大于60kN；可變頻無級調(diào)速，可輸出

隨時間作正弦變化的擾動。

6.1.3低頻傳感器

低頻傳感器應(yīng)滿足如下技術(shù)指標(biāo)：

檔位1234

技術(shù)指標(biāo)加速度小速度中速度大速度

Vs2

靈敏度（或Vs）0.3232.40.8

mm

加速度(m/s2,0p)20

最

大

速度（m/s,0p）0.1250.30.6

量

程

位移（m,0p）20200500

2

NB/TXXXXX—XXXX

通頻寬（1）

Hz,3dB0.25~801~1000.25~1000.17~100

輸出負(fù)荷電阻（k）1000100010001000

6.1.4電荷放大器

根據(jù)選用的力傳感器和低頻傳感器選擇相應(yīng)的電荷放大器，放大器輸出信號幅值應(yīng)大于動態(tài)信號分

析儀量程的一半。

6.1.5動態(tài)信號分析儀

至少應(yīng)具有兩個信號通道，各通道間應(yīng)為無相差采集，頻率分辨率不低于0.1Hz。應(yīng)具備以下分析

功能：

a)頻率分析功能，包括自功率譜、互功率譜、頻響函數(shù)幅頻相頻特性、實(shí)虛特性和相干函數(shù)；

b)沖擊激勵法、正弦掃頻激勵法、自然環(huán)境激勵法及工況模態(tài)分析功能。

c)采用機(jī)械式激振器應(yīng)具備正弦掃頻功能，掃頻范圍不低于50Hz。

6.2環(huán)境要求

試驗(yàn)期間，隔振基礎(chǔ)平臺上不應(yīng)有臨時放置的無關(guān)雜物及大型設(shè)備，且應(yīng)保證試驗(yàn)人員作業(yè)安全。

7模態(tài)試驗(yàn)

7.1試驗(yàn)階段

模態(tài)試驗(yàn)包括以下三個階段：

第一階段：隔振基礎(chǔ)柱頂隔振器釋放后，汽輪機(jī)首次啟動前進(jìn)行外部激振模態(tài)試驗(yàn)；

第二階段：汽輪機(jī)空負(fù)荷額定轉(zhuǎn)速下進(jìn)行工況模態(tài)試驗(yàn)；

第三階段：機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行后進(jìn)行工況模態(tài)試驗(yàn)。

7.2測點(diǎn)位置和要求

傳感器應(yīng)穩(wěn)定放置在基礎(chǔ)臺板上述測量點(diǎn)上。參考測點(diǎn)見附錄A圖1所示點(diǎn)1～24。

測點(diǎn)布置應(yīng)保證能準(zhǔn)確反映基礎(chǔ)臺板的主要振型。垂向模態(tài)試驗(yàn)測點(diǎn)應(yīng)沿著軸承中心線以及兩側(cè)對

稱布置，每條線上的測點(diǎn)數(shù)不低于橫梁數(shù)。橫向模態(tài)試驗(yàn)測點(diǎn)應(yīng)沿兩側(cè)縱梁對稱布置，每條線上的測點(diǎn)

數(shù)不低于橫梁數(shù)。縱向模態(tài)試驗(yàn)測點(diǎn)應(yīng)沿一側(cè)布置，每條線上的測點(diǎn)數(shù)不低于橫梁數(shù)。

7.3試驗(yàn)方法

在不同階段選用不同激勵方法，主要激勵方法有：錘擊法、環(huán)境激勵法、機(jī)械激振器正弦掃頻激勵

法和工況模態(tài)方法。

7.3.1錘擊法

用力錘激勵隔振基礎(chǔ)，用傳感器測量其響應(yīng)。力信號和響應(yīng)信號經(jīng)電荷放大器放大后，由動態(tài)信號

分析儀進(jìn)行分析。

3

NB/TXXXXX—XXXX

7.3.2環(huán)境激勵法

測量基礎(chǔ)在自然環(huán)境下的振動響應(yīng)，用環(huán)境激勵模態(tài)試驗(yàn)分析的方法獲得隔振基礎(chǔ)的模態(tài)參數(shù)。

7.3.3正弦掃頻激勵方法

采用機(jī)械式激振器，采用計(jì)算機(jī)控制的正弦掃頻方法，在隔振基礎(chǔ)上選擇激振點(diǎn)分別進(jìn)行激勵，測

量基礎(chǔ)各測點(diǎn)的振動響應(yīng)，采用類似于環(huán)境激勵的方法識別隔振基礎(chǔ)的模態(tài)參數(shù)。

7.3.4工況模態(tài)方法

采用類似于環(huán)境激勵的方法測量固定參考點(diǎn)及移動測量點(diǎn)在機(jī)器工作狀態(tài)下的振動信號，并利用工

況模態(tài)試驗(yàn)原理識別隔振基礎(chǔ)的模態(tài)參數(shù)。

8動剛度測量

8.1試驗(yàn)階段

試驗(yàn)應(yīng)在隔振基礎(chǔ)柱頂隔振器釋放后，汽輪機(jī)首次啟動前進(jìn)行。

8.2測點(diǎn)位置和要求

在基礎(chǔ)臺板軸承座位置處設(shè)置測點(diǎn)，測點(diǎn)位置參考測點(diǎn)見附錄A圖1所示第13、14、15、16、17、

18點(diǎn)。

8.3試驗(yàn)方法

4

NB/TXXXXX—XXXX

在控制點(diǎn)附近，采用力錘激勵隔振基礎(chǔ)，在控制點(diǎn)處采用低頻傳感器測量其響應(yīng)。力信號和響應(yīng)信號經(jīng)

電荷放大器放大后，經(jīng)由動態(tài)信號分析儀進(jìn)行分析處理后，獲得控制點(diǎn)的動剛度。

9控制點(diǎn)振動測試

9.1試驗(yàn)階段

試驗(yàn)主要包括以下兩個階段：

第一階段：汽輪機(jī)空負(fù)荷額定轉(zhuǎn)速下；

第二階段：機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行后。

9.2測點(diǎn)位置和要求

測量軸承座位置處基礎(chǔ)臺板控制點(diǎn)的三個方向振動速度值。控制點(diǎn)位置參考測點(diǎn)見附錄A圖1所示

第13、14、15、16、17、18點(diǎn)。

9.3測量方法

使用低頻傳感器測量隔振基礎(chǔ)橫梁中心控制點(diǎn)的振動速度值。動態(tài)信號分析儀拾取各測點(diǎn)的振動響

應(yīng)信號，經(jīng)分析軟件處理，獲得各控制點(diǎn)的振動位移峰-峰值。

測量頻率范圍應(yīng)為1000Hz，頻率分辨率不低于0.25Hz。

10隔振效率測量

10.1試驗(yàn)階段

同8.1。

10.2測點(diǎn)位置和要求

在柱頂隔振器上下端設(shè)置測點(diǎn)，測點(diǎn)位置參考見附錄A圖2所示B點(diǎn)及C點(diǎn)。

10.3試驗(yàn)方法

同8.3。

10.4隔振效率計(jì)算

隔振器隔振效率采用如下公式計(jì)算：

S1S2

×100%

gS1

注：--隔振器隔振效率；S1--柱頂隔振器上端振動幅值；S2--柱頂隔振器下端振動幅值。

g

11試驗(yàn)報(bào)告

在試驗(yàn)過程中應(yīng)記錄的項(xiàng)目，應(yīng)包含下列內(nèi)容：

a）試驗(yàn)人員；

5

NB/TXXXXX—XXXX

b）試驗(yàn)日期和地點(diǎn)；

c）試驗(yàn)儀器；

d）測試隔振基礎(chǔ)的參數(shù)、安裝單位和設(shè)計(jì)單位；

e）試驗(yàn)相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)；

f）試驗(yàn)環(huán)境溫度、濕度、噪音；

g）試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算、分析和結(jié)論。

6

NB/TXXXXX—XXXX

AA

附錄A

（規(guī)范性附錄）

測點(diǎn)參考布置圖

圖1核電廠汽輪發(fā)電機(jī)組隔振基礎(chǔ)平臺試驗(yàn)測點(diǎn)參考布置圖

圖2柱頂隔振器隔振效率測點(diǎn)參考布置圖

7

NB/TXXXXX—XXXX

BB

附錄B

（資料性附錄）

固有頻率測量和模態(tài)試驗(yàn)分析的基本原理

B.1雙通道FFT分析判定系統(tǒng)的固有頻率

當(dāng)信號f(t)和x(t)分別為某系統(tǒng)的輸入（激勵）和輸出（響應(yīng)）信號時，動態(tài)信號分析儀通常按下列

關(guān)系求得系統(tǒng)的頻響函數(shù)H(f)和相干函數(shù)2(f)。

G(f)

H(f)fx

Gf(f)

2

Gfx(f)

2(f)

Gf(f)Gx(f)

Gfx(f)

--輸入（激勵）信號的自功率譜；

Gf(f)f(t)

---輸出（響應(yīng)）信號的自功率譜；

Gx(f)x(t)

--輸入（激勵）信號和輸出（響應(yīng)）信號的互功率譜。

Gfx(f)f(t)x(t)

相干函數(shù)的值總在0～1之間。當(dāng)它接近1時，說明f(t)和x(t)間有良好的因果關(guān)系；當(dāng)它明顯小于

1時，說明信號受到干擾噪聲的“污染”，或者系統(tǒng)具有非線性特性。

通常頻響函數(shù)幅值曲線的峰值或其虛頻曲線的極值（在2(f)接近1時）就是系統(tǒng)的固有頻率。

判定系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)結(jié)合頻響幅值曲線、相頻曲線、實(shí)部和虛部曲線以及相干函數(shù)曲線綜合確定。

B.2模態(tài)試驗(yàn)分析

頻域法是在測量人工激勵的頻響函數(shù)或自然環(huán)境激勵的振動響應(yīng)的基礎(chǔ)上，對采集到的時域響應(yīng)函

數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、模態(tài)擬合及參數(shù)估計(jì)獲取模態(tài)參數(shù)即振動系統(tǒng)的固有頻率、主振型和阻尼比等的方法。

頻域法是目前公認(rèn)的比較成熟和有效的方法，大多數(shù)工程試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析軟件采用此法。試驗(yàn)?zāi)B(tài)的流程

圖如下：

8

NB/TXXXXX—XXXX

9

NB/TXXXXX—XXXX

B.3試驗(yàn)?zāi)B(tài)方法原理

一般n自由度粘性線性多自由度系統(tǒng)的振動方程為：

MxCxKxft(1)

式中及分別表示加速度、速度及位移列向量。T，上標(biāo)T表示轉(zhuǎn)

x、xxxx1，x2，，xn

置。

剛度矩陣K是nn階方陣，根據(jù)線性彈性系統(tǒng)的互易原理，剛度矩陣一定是對稱的。還可以證明

剛度矩陣是正定或半正定的。當(dāng)系統(tǒng)存在剛體位移時(例如自由—自由梁)，剛度矩陣是半正定的。質(zhì)量

矩陣M是nn階方陣，總是對稱正定的，且常?？烧J(rèn)為是對角型的(即非對角線元素全為零)。阻尼矩

陣C是nn方陣，假定是M和K的線性組合

CMK(2)

首先考慮無阻尼自由振動

MxKx0(3)

假定簡諧運(yùn)動

xejt(4)

是(1)的解。將其代入(1)式

(MK)0(5)

式中2

(5)式是關(guān)于列向量的齊次代數(shù)方程，它存在非零解的充分必要條件是系數(shù)矩陣的行列式等于

零，即系統(tǒng)的特征方程

MK0(6)

特征方程的根即特征值，它是無阻尼固有頻率的平方。將第個特征值代入方程(5)可求得相應(yīng)

ii

的特征向量

i