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

ICS

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

NB

中華人民共和國(guó)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(cè)試技術(shù)導(dǎo)則

Theguidelineofnuclearpowerplantturbine-generation

vibrationisolatedfoundationtest

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

（征求意見(jiàn)稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

國(guó)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(yǔ)和定義..........................................................................1

4測(cè)試目的............................................................................2

5測(cè)試內(nèi)容............................................................................2

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

6.1測(cè)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(cè)點(diǎn)位置和要求....................................................................3

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

8動(dòng)剛度測(cè)量..........................................................................4

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

8.2測(cè)點(diǎn)位置和要求....................................................................4

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

9控制點(diǎn)振動(dòng)測(cè)試......................................................................5

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

9.2測(cè)點(diǎn)位置和要求....................................................................5

9.3測(cè)量方法..........................................................................5

10隔振效率測(cè)量.......................................................................5

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

10.2測(cè)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(cè)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(dòng)力特性測(cè)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(duì)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(dòng)與沖擊術(shù)語(yǔ)

GB10084振動(dòng)、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(lì)測(cè)量

GB11349.3機(jī)械導(dǎo)納的試驗(yàn)確定沖擊激勵(lì)法

GB/T6075.2機(jī)械振動(dòng)在非旋轉(zhuǎn)部件上測(cè)量評(píng)價(jià)機(jī)器的振動(dòng)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(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1隔振基礎(chǔ)vibrationisolatedfoundation

臺(tái)板由隔振器支撐的汽輪發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)。

3.2振動(dòng)模態(tài)modeofvibration

機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的一種表征，它基于系統(tǒng)的振動(dòng)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(dòng)疊加的原理。振動(dòng)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(dòng)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(dòng)態(tài)信號(hào)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(hào)處理技術(shù)的信號(hào)分析儀。它對(duì)輸入的模擬信號(hào)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(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析、時(shí)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(hào)源等。

3.5動(dòng)剛度dynamicstiffness

響應(yīng)為位移量時(shí)的機(jī)械阻抗。

1

NB/TXXXXX—XXXX

3.6控制點(diǎn)controlpoint

評(píng)價(jià)隔振基礎(chǔ)振動(dòng)的測(cè)試點(diǎn)。

3.7隔振效率isolatedefficiency

通過(guò)隔振器后的振動(dòng)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(dòng)試驗(yàn)分析。通常，先有激勵(lì)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(shí)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(dòng)狀態(tài)提取模態(tài)參數(shù)的方法。

4測(cè)試目的

通過(guò)隔振基礎(chǔ)動(dòng)力特性測(cè)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(cè)試內(nèi)容

a)實(shí)測(cè)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(cè)各軸承座位置基礎(chǔ)橫梁的動(dòng)剛度；

c)實(shí)測(cè)各試驗(yàn)階段控制點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)；

d)測(cè)量隔振器的隔振效率。

6基本要求

6.1測(cè)試儀器

6.1.1激振力錘

激振力錘應(yīng)滿足激勵(lì)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(wú)級(jí)調(diào)速，可輸出

隨時(shí)間作正弦變化的擾動(dòng)。

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(hào)幅值應(yīng)大于動(dòng)態(tài)信號(hào)分

析儀量程的一半。

6.1.5動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀

至少應(yīng)具有兩個(gè)信號(hào)通道，各通道間應(yīng)為無(wú)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(lì)法、正弦掃頻激勵(lì)法、自然環(huán)境激勵(lì)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(tái)上不應(yīng)有臨時(shí)放置的無(wú)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(gè)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(dòng)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(cè)點(diǎn)位置和要求

傳感器應(yīng)穩(wěn)定放置在基礎(chǔ)臺(tái)板上述測(cè)量點(diǎn)上。參考測(cè)點(diǎn)見(jiàn)附錄A圖1所示點(diǎn)1～24。

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

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

數(shù)不低于橫梁數(shù)?？v向模態(tài)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)應(yīng)沿一側(cè)布置，每條線上的測(cè)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(lì)方法，主要激勵(lì)方法有：錘擊法、環(huán)境激勵(lì)法、機(jī)械激振器正弦掃頻激勵(lì)

法和工況模態(tài)方法。

7.3.1錘擊法

用力錘激勵(lì)隔振基礎(chǔ)，用傳感器測(cè)量其響應(yīng)。力信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)經(jīng)電荷放大器放大后，由動(dòng)態(tài)信號(hào)

分析儀進(jìn)行分析。

3

NB/TXXXXX—XXXX

7.3.2環(huán)境激勵(lì)法

測(cè)量基礎(chǔ)在自然環(huán)境下的振動(dòng)響應(yīng)，用環(huán)境激勵(lì)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(lì)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(lì)，測(cè)

量基礎(chǔ)各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)，采用類似于環(huán)境激勵(lì)的方法識(shí)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(lì)的方法測(cè)量固定參考點(diǎn)及移動(dòng)測(cè)量點(diǎn)在機(jī)器工作狀態(tài)下的振動(dòng)信號(hào)，并利用工

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

8動(dòng)剛度測(cè)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(dòng)前進(jìn)行。

8.2測(cè)點(diǎn)位置和要求

在基礎(chǔ)臺(tái)板軸承座位置處設(shè)置測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)位置參考測(cè)點(diǎn)見(jiàn)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(lì)隔振基礎(chǔ)，在控制點(diǎn)處采用低頻傳感器測(cè)量其響應(yīng)。力信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)經(jīng)

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

9控制點(diǎn)振動(dòng)測(cè)試

9.1試驗(yàn)階段

試驗(yàn)主要包括以下兩個(gè)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(cè)點(diǎn)位置和要求

測(cè)量軸承座位置處基礎(chǔ)臺(tái)板控制點(diǎn)的三個(gè)方向振動(dòng)速度值?？刂泣c(diǎn)位置參考測(cè)點(diǎn)見(jiàn)附錄A圖1所示

第13、14、15、16、17、18點(diǎn)。

9.3測(cè)量方法

使用低頻傳感器測(cè)量隔振基礎(chǔ)橫梁中心控制點(diǎn)的振動(dòng)速度值。動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀拾取各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)響

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

測(cè)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(cè)量

10.1試驗(yàn)階段

同8.1。

10.2測(cè)點(diǎn)位置和要求

在柱頂隔振器上下端設(shè)置測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)位置參考見(jiàn)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(dòng)幅值；S2--柱頂隔振器下端振動(dòng)幅值。

g

11試驗(yàn)報(bào)告

在試驗(yàn)過(guò)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(cè)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(cè)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(tái)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)參考布置圖

圖2柱頂隔振器隔振效率測(cè)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(cè)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(hào)f(t)和x(t)分別為某系統(tǒng)的輸入（激勵(lì)）和輸出（響應(yīng)）信號(hào)時(shí)，動(dòng)態(tài)信號(hào)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(lì)）信號(hào)的自功率譜；

Gf(f)f(t)

---輸出（響應(yīng)）信號(hào)的自功率譜；

Gx(f)x(t)

--輸入（激勵(lì)）信號(hào)和輸出（響應(yīng)）信號(hào)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(shí)，說(shuō)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(shí)，說(shuō)明信號(hào)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(shí)）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(cè)量人工激勵(lì)的頻響函數(shù)或自然環(huán)境激勵(lì)的振動(dòng)響應(yīng)的基礎(chǔ)上，對(duì)采集到的時(shí)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(shí)(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(duì)稱正定的，且常?？烧J(rèn)為是對(duì)角型的(即非對(duì)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(wú)阻尼自由振動(dòng)

MxKx0(3)

假定簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)

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(wú)阻尼固有頻率的平方。將第個(gè)特征值代入方程(5)可求得相應(yīng)

ii

的特征向量

i