VDI 3839 Blatt 1-2001 Instructions on measuring and interpreting the vibrations of machines - General principles.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREHinweise zur Messung und Interpretation der Schwingungen von MaschinenAllgemeine GrundlagenInstructions on measuring and interpreting the vibrations of machinesGeneral principlesVDI 3839Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Gesellschaft Entwicklung K

2、onstruktion VertriebAusschuss SchwingungsmessungenVDI-Handbuch SchwingungstechnikVDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2001Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke

3、nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 17.160Mrz 2001March 2001No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken asauthoritative.Inhalt SeiteVor

4、bemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Geltungsbereich. . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Messgren und Messaufnehmer . . . . . . . 42.1 Schwingungen stationrer Bauteile von Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . 42.1.1 Schwinggeschwindigkeit. . . . . . . 42.1.2 Schwingweg . . . . . .

5、 . . . . . . . 92.1.3 Schwingbeschleunigung . . . . . . . 102.2 Schwingungen rotierender Bauteile vonMaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2.1 Relativer Schwingweg . . . . . . . . 122.2.2 Absoluter Schwingweg. . . . . . . . 133 Kenn- und Beurteilungsgren . . . . . . . . 143.1 Genormte Ke

6、nngren . . . . . . . . . . . 143.1.1 Schwingungen stationrer Bauteile von Maschinen . . . . . . . . . . . . 153.1.2 Schwingungen rotierender Bauteile von Maschinen . . . . . . . . . . . . 163.2 Nicht genormte Kenngren . . . . . . . . 173.3 Beurteilungsgren . . . . . . . . . . . . . 174 Signalverarbe

7、itung und Darstellungsformen. 184.1 Analoge Verarbeitung . . . . . . . . . . . . 184.1.1 Verstrkung. . . . . . . . . . . . . . 184.1.2 Filterung . . . . . . . . . . . . . . . 194.1.3 Bilden von Kenngren . . . . . . . 204.1.4 Mittelung . . . . . . . . . . . . . . . 224.1.5 Bilden der Hllkurve . . . .

8、 . . . . . 224.2 Digitale Verarbeitung . . . . . . . . . . . . 224.2.1 Mittelung . . . . . . . . . . . . . . . 234.2.2 Filterung . . . . . . . . . . . . . . . 234.2.3 Kennwertbildung . . . . . . . . . . . 234.2.4 Digitale Hllkurvenbildung . . . . . 23Contents PagePreliminary comments . . . . . . . .

9、 . . . . . . . . 21 Scope of application . . . . . . . . . . . . . . . 32 Measured quantities and sensing elements. . 42.1 Vibration of stationary componentsof machines. . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.1.1 Vibration velocity . . . . . . . . . . . 42.1.2 Vibration displacement . . . . . . . . 92

10、.1.3 Vibration acceleration. . . . . . . . . 102.2 Vibration of the rotating components of machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2.1 Relative vibration displacement . . . 122.2.2 Absolute vibration displacement . . . 133 Characteristic and evaluation quantities . . . 143.1 Standardised

11、characteristic quantities . . . . 143.1.1 Vibration of the stationary components of machines . . . . . . . 153.1.2 Vibration of rotating components ofmachines. . . . . . . . . . . . . . . . 163.2 Non-standardised characteristic quantities. . 173.3 Evaluation quantities . . . . . . . . . . . . . 174

12、Signal processing and display forms . . . . . 184.1 Analogue processing . . . . . . . . . . . . . 184.1.1 Amplification . . . . . . . . . . . . . 184.1.2 Filtering . . . . . . . . . . . . . . . . 194.1.3 Formation of the characteristic quantities . . . . . . . . . . . . . . . 204.1.4 Averaging . . .

13、 . . . . . . . . . . . . 224.1.5 Formation of the envelope curve . . . 224.2 Digital processing . . . . . . . . . . . . . . 224.2.1 Averaging . . . . . . . . . . . . . . . 234.2.2 Filtering . . . . . . . . . . . . . . . . 234.2.3 Formation of the characteristic quantities . . . . . . . . . . . . . .

14、 . 234.2.4 Digital formation of envelope curves . 23Frhere Ausgabe: 4.99 Entwurf,deutschFormer edition: 4/99 draft, in German onlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2001 2 VDI 3839 Blatt 1 / Part 1Seite4.3 Si

15、gnaldarstellung . . . . . . . . . . . . . . 244.3.1 Darstellung im Zeitbereich . . . . . 244.3.2 Darstellung im Frequenzbereich. . . 264.3.3 Darstellen der Schwingungsform . . 335 Durchfhren von Schwingungsmessungen . 375.1 Messorte und Messrichtungen . . . . . . . 375.2 Montage und Ankopplung von A

16、ufnehmern . . . . . . . . . . . . . . . . . 395.3 Einfluss- und Strgren bei der Messung . 455.4 Nachprfen und Kalibrieren der Messkette oder ihrer Bausteine. . . . . . . . . . . . . 476 Ermitteln von Eigenfrequenzen . . . . . . . . 486.1 Auslaufversuch . . . . . . . . . . . . . . . 496.2 Stoanregung

17、 . . . . . . . . . . . . . . . . 506.3 Einsatz von Schwingungserregern . . . . . 527 Allgemeine Kriterien fr das Beurteilenvon Messergebnissen . . . . . . . . . . . . . 557.1 Abnahmemessung. . . . . . . . . . . . . . 557.2 Schwingungsberwachung . . . . . . . . . 57Schrifttum . . . . . . . . . . . .

18、. . . . . . . . . . 60VorbemerkungIn den Richtlinien der Reihe VDI 3839 werden Ver-fahren und Einrichtungen zur Messung der Schwin-gungen von Maschinen beschrieben. Sie erlutern diewesentlichen Kriterien zur Bewertung der Mess-ergebnisse und nennen die magebenden Beurtei-lungs-Richtlinien oder -Norm

19、en. Weiterhin werdenAnleitungen zur Analyse und Deutung gemessenerSchwingungen gegeben, um bei Beanstandungen,Strungen oder Schden Hinweise auf deren Ur-sachen zu erhalten und Abhilfemanahmen einleitenzu knnen. Hierzu sind in den Blttern 2 bis 8 Bei-spiele fr typische Schwingungsursachen und diesich

20、 ergebenden Schwingungsbilder aufgenommenworden.Die Richtlinien der Reihe VDI 3839 sollen keinFachbuch der Schwingungslehre ersetzen. Sie sindvorwiegend gedacht als Leitfaden fr Ingenieure undTechniker in Entwicklungs-, Prf- oder Betriebsab-teilungen, die keine gezielte Ausbildung auf dem Ge-biet de

21、r Messung und Interpretation von Schwingun-gen haben. Sie sollen auch denen einen berblickverschaffen, die nur gelegentlich mit schwingungs-technischen Problemen befasst sind, beispielsweisein Str- oder Schadensfllen. Nicht zuletzt sollendem Leser dieser Richtlinien Hinweise gegeben wer-den, wann es

22、 notwendig wird, Experten einzuschal-ten, welche spezielles Fachwissen ber die Konstruk-Page4.3 Signal display . . . . . . . . . . . . . . . . 244.3.1 Displaying in the time range . . . . . 244.3.2 Displaying in the frequency range . . 264.3.3 Display of the vibration mode . . . . 335 Carrying out v

23、ibration measurements. . . . . 375.1 Measuring points and measuring directions. 375.2 Mounting and connecting transducers. . . . 395.3 Influences and interference in measurement 455.4 Re-inspecting and calibrating the measurement chain or its components. . . . 476 Determining natural frequencies . .

24、 . . . . . . 486.1 Run-down test . . . . . . . . . . . . . . . . 496.2 Shock excitation . . . . . . . . . . . . . . . 506.3 Use of vibration exciters . . . . . . . . . . . 527 General criteria for evaluating measurement results . . . . . . . . . . . . . . 557.1 Acceptance measurement . . . . . . . .

25、 . . 557.2 Vibration monitoring. . . . . . . . . . . . . 57Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60Preliminary commentsGuidelines in the VDI 3839 series provide descrip-tions of the methods and equipment used for measur-ing the vibration of machines. They explain the basiccriteria w

26、hich apply to evaluation of measurement re-sults and specify which guidelines and standards thisevaluation should be based on. Furthermore, instruc-tions are given regarding the analysis and interpreta-tion of measured vibration with a view to ascertainingtheir causes in the event of complaints, fau

27、lts or dam-age, thereby enabling remedial measures to be initi-ated. To this end examples of typical causes of vibra-tion and the associated vibration patterns are given inParts 2 to 8.The guidelines in the VDI 3839 series are not in-tended to replace specialist works on vibration the-ory. They are

28、predominantly intended to be used asguides for engineers and technicians in development,testing or engineering departments who are not spe-cifically qualified or trained in the field of vibrationmeasurement and interpretation. They should alsoprovide an overview for people who only occasion-ally hav

29、e to deal with vibration-related problems for example, when damage or malfunctions occur.Last but not least, the reader of these guidelinesshould find information on when it is advisable to callin experts who can apply their specialised knowledgeB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD -

30、 Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2001 VDI 3839 Blatt 1 / Part 1 3 tion, Arbeitsverfahren und die schwingungstechni-schen Probleme bestimmter Maschinentypen haben.Vorgesehen sind zur Zeit folgende Bltter, die alleden gemeinsamen Titel Hinweise zur Messung u

31、ndInterpretation der Schwingungen von Maschinen“tragen:Blatt 1: Allgemeine Grundlagen Blatt 2: Schwingungsbilder fr Anregungen ausUnwuchten, Montagefehlern, Lagerungs-strungen und Schden an rotierenden Bau-teilenBlatt 3: Typische Schwingungsbilder bei Dampftur-binen, Gasturbinen und Turboverdichtern

32、Blatt 4: Typische Schwingungsbilder bei Ventilato-ren und GeblsenBlatt 5: Typische Schwingungsbilder bei elektri-schen MaschinenBlatt 6: Typische Schwingungsbilder bei Maschi-nenstzen in hydraulischen KraftwerkenBlatt 7: Typische Schwingungsbilder bei Pumpen Blatt 8: Typische Schwingungsbilder bei K

33、olben-maschinenMit der Unterteilung in eine Reihe von Blttern unterder gleichen Kennummer wird dem Nutzer die Mg-lichkeit geboten, nur die fr seine Branche oder seinFachgebiet wichtigen Bltter anzuschaffen. Weiter-hin ist es ohne Aufwand mglich, die Reihe um wei-tere Maschinenarten oder Einsatzberei

34、che zu erwei-tern, wenn hierfr ausreichend Kenntnisse und Erfah-rungen vorliegen. 1 GeltungsbereichDieses Blatt 1 der Richtlinie VDI 3839 gibt eine all-gemeine bersicht ber die gebruchlichen Verfah-ren zur Messung, Analyse und Beurteilung derSchwingungen von Maschinen aller Art. Es werdendie interes

35、sierenden Mess- und Beurteilungsgrenfr die Schwingungen der stationren Strukturenoder Bauteile sowie der rotierenden Wellen genannt.Die bersicht wird ergnzt durch eine allgemeineBeschreibung der heute zur Messung dieser Grenverwendeten Gerte bzw. Einrichtungen, ihre Ein-satzbereiche und Grenzen. Wei

36、terhin wird eine allge-meine bersicht ber die heute hufig eingesetztenAnalysegerte und Auswerteverfahren gegeben. Ver-fahren und Gerte, die nur bei speziellen Maschinen-arten zum Einsatz kommen, werden in den jeweiligenFolgeblttern genannt. Dieses Blatt schliet mit einerBeschreibung der allgemeinen

37、Kriterien fr das Be-urteilen von Messergebnissen bei Abnahmen undberwachungsaufgaben.of the design, working principles and vibration-related problems of certain machine types.The following Parts are currently envisaged; they allshare the same title ”Instructions on measuring andinterpreting the vibr

38、ation of machines“:Part 1: Basic principlesPart 2: Vibration patterns for excitation arisingfrom unbalance, incorrect assembly, bear-ing faults and damage to rotating compo-nentsPart 3: Typical vibration patterns with steam tur-bines, gas turbines and turbo compressorsPart 4: Typical vibration patte

39、rns with fans andblowersPart 5: Typical vibration patterns with electricalmachinesPart 6: Typical vibration patterns with machine setsin hydraulic power stationsPart 7: Typical vibration patterns with pumpsPart 8: Typical vibration patterns with reciprocat-ing machinesThis subdivision into a series

40、of guideline parts withthe same code number will allow the user to selectjust those parts which are of importance to his partic-ular industry or specialist field. This approach alsomakes it simpler for us to add additional machinetypes or areas of application once sufficient knowl-edge and experienc

41、e has been accumulated.1 Scope of applicationThe present Part 1 of guideline VDI 3839 provides ageneral overview of the procedures customarily usedto measure, analyse and evaluate vibration in ma-chines of all types. Reference will be made to themeasurement and evaluation variables which are rel-eva

42、nt to vibration, not only in stationary structures orcomponents but also in rotating shafts. This overviewwill be supplemented by a general description of thedevices and equipment used today to measure thesequantities and also their fields of application and lim-its. In addition a general survey is

43、included of analyt-ical equipment and evaluation procedures commonlyused today. Procedures and equipment which are onlyused with special types of machine will be dealt within the various other parts of the guideline. The presentpart concludes with a description of the general crite-ria for evaluatin

44、g measurement results during thecourse of acceptance and monitoring activities.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2001 4 VDI 3839 Blatt 1 / Part 12 Messgren und Messaufnehmer 2.1 Schwingungen stationrer Baute

45、ile von Maschinen Wenn der Schwingungszustand einer laufendenMaschine erfasst werden soll oder wenn Anlass zuBeanstandungen besteht, empfiehlt es sich, als Erstesdie Schwingungen der stationren Bauteile zu mes-sen, da diese leicht zugnglich sind. Messungen anden Lagergehusen oder Lagerschilden knnen

46、 Aus-kunft ber die vom Laufzeug oder den Lagern selbstherrhrenden Anregungen geben. Die Schwingungender Stndergehuse elektrischer Maschinen werdenandererseits vorwiegend von den elektromagneti-schen Anregungen im Luftspalt bestimmt. Bei Str-mungsmaschinen, vor allem bei hydraulischenMaschinen, sind

47、an den Gehusen vielfach die Anre-gungen aus der Strmung dominierend. Die Schwin-gungen der verschiedenen stationren Teile einerMaschine sind in den meisten Fllen miteinander ge-koppelt. So knnen an Gehusen auch die vom Lauf-zeug herrhrenden Schwingungen oder an Lagernelektrischer Maschinen die von d

48、en elektromagne-tischen Krften im Luftspalt angeregten Schwingun-gen beobachtet werden. Auch enthalten die Schwin-gungen der stationren Teile oft Komponenten, dievon den Schwingungen benachbarter Maschinenoder Anlagenteile herrhren. Es lassen sich aus dendort gemessenen Schwingstrken meistens keine

49、zu-verlssigen Aussagen ber die Schwingungsbean-spruchungen in Teilen der Maschine selbst oder berdie dynamischen Krfte ableiten, die von derMaschine auf die Umgebung bertragen werden.Gemessen und bewertet wird vorzugsweise derEffektivwert der Schwinggeschwindigkeit (auchSchwingschnelle genannt), bei einigen Maschinen-typen auch der Schwingweg. Fr die Beurteilung vonWlzlagern, Getrieben, Abgasturboladern und ande-ren Sondermaschinen wird die Schwingbe