振动式转速表校准规范.docx

UiF中华人民共和国国家计量技术规范JJFXXXX-20XX振动式转速表校准规范CalibrationSpecificationforVibratingTachometer（征求意见稿）20XX-XX-XX 实施20XX-XX-XX发布振动式转速表校准规范CalibrationSpecificationforJJFXXXX20XXVibratingTachometer归口单位：全国振动冲击转速计量技术委员会主要起草单位：参加起草单位：本规范委托全国振动冲击转速计量技术委员会负责解释本规范主要起草人:参加起草人:引言(II)1范围(1)2引用文件(1)3术语(1)4概述(1)5计量特性(2)5. 1测量范围(2)5.2 示值误差(2)5.3 示值变动性(2)6校准条件(2)6. 1环境条件(2)6.2测量标准及其他设备(2)7校准项目校准方法(3)7.1 校准项目(3)7.2 校准方法(3)8校准结果表达(5)9复校时间间隔(6)附录A校准结果不确定度评定示例(7)附录B校准原始记录参考格式(10)附录C校准证书内页参考格式(11)附录C旋转机械振动特征与转子转速的一般性应用指南(12)引言本规范依据JJFlO712010国家计量校准规范编写规则、JJF1059.12012测量不确定度评定与表示。本规范为首次发布。振动式转速表校准规范1范围本规范适用于振动式转速表（以下简称转速表）的校准，本规范不适用于机动车发动机转速测量仪的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：JJG105-2019转速表JJG298-2015标准振动台JJG326-2021转速标准装置凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。3术语3. 1不平衡UnbalanCe转子旋转产生离心力所引起的振动力或运动作用于轴承时，该转子所处的转态。3.2振动式转速表VibratingtaChometer通过测量和分析转子旋转时因不平衡产生的周期性振动频率信号得到转子转速，以这种原理实现转速测量的仪表称为振动式转速表。转速的计量单位为转每分，rmino4概述振动式转速表常用于测量封闭式转子的转速，一般由振动传感器、前置放大器、带通滤波、数据分析、频率/转速转换、显示或记录装置组成。振动式转速表按结构形式可分为i体式和分体式，i体式转速表各部件集成为i体，分体式转速表各部件或部分部件相对独立，部件间采用有线或无线方式连接，其数据分析和显示部分可以是二次仪表、平板电脑、手机或计算机等。振动式转速表的测量方式分为接触式和非接触式，接触式转速表的振动传感器主要有压电加速度计、振动速度传感器等，非接触式转速表振动传感器主要有激光传感器、电涡流传感器等。5计量特性5. 1测量范围转速表的测量范围应不低于（30030000）rmino5.2 示值误差转速表的转速示值误差不应超过表1的规定。5.3 示值变动性转速表的转速示值变动性应不超过表1的规定。表1转速表的转速示值误差和示值变动性转速最大允许误差示值变动性n10000r/min±0.2%0.2%n>IO(X)Or/min±0.1%0.1%注：以上技术指标要求不用于合格性判定，仅供参考。6校准条件6. 1环境条件7. 1.1环境温度：（23±5）e；8. 1.2相对湿度:85%;6.1.3其他：无影响校准结果的腐蚀性介质、干扰振动和电磁场。6.2测量标准及其他设备6.2.1测量标准转速表的校准可选用转速测量法或振动测量法，各校准方法测量标准见表20表2校准用设备校准方法校准用设备技术要求转速测量法转速标准装置转速标准装置的最大允许误差或不确定度应不超过被检转速表的最大允许误差的1/3。振动测量法正弦信号发生器频率准确度优于1×IO-4O标准振动台频率范围不低于（5500）Hz6. 2.2其他设备位移测量设备，分辨力不低于0.01mm,位移测量误差不超过±10%。7校准项目和校准方法6.1 校准项目转速表的校准项目见表3。表3转速表的校准项目序号校准项目1测量范围2示值误差3示值变动性7.2校准方法7.2.1校准前检查转速表应标有产品名称、型号、出厂编号、制造厂或商标、测量范围等，并清晰可辨；各部分连接紧固无松动，显示装置无影响读数的划痕、污损等，显示数字清晰鲜明，无重叠、缺显和肉眼可见的闪烁，显示亮度均匀，软件工作正常。6.2 .2测量范围、示值误差和示值变动性测量范围、示值误差和示值变动性的校准方法可以选用转速测量法或振动测量法。7. 2.2.1校准点的选择根据转速表的量程，选取不少于7个相对均匀分布的校准点，其中应包含最低和最高转速，推荐的校准点为300r/min、500rmin>1000r/min3000rmin>5000rmin>10000r/min和30000rmin,也可以根据需要选择校准点。8. 2.2.2转速测量法根据转速表使用要求，正确安装和设置转速表。按照选定的校准点，转速标准装置分别给出各校准点相对应的标准转速，转速引起的振动位移幅值不超过0.1mm,待输出稳定后，读取转速表的转速示值。同一校准点分别测量10次，按公式（1）、公式（2）分别计算各校准点转速示值误差和转速示值变动性。4=上也Xlo0%（1）o式中：n转速表转速示值误差，%;n转速表转速测量平均值，r/min；%转速标准装置输出转速，r/min。77172=3一三-×100%（2）式中：bll转速表转速示值变动性，%;max转速表10次转速测量示值中的最大值，r/min；wmin转速表10次转速测量示值中的最小值，r/min；转速标准装置输出转速，r/mino最低和最高两个校准点确定的转速范围为转速表测量范围。7.2.2.3振动测量法根据转速表使用要求，正确安装和设置转速表。按照选定的校准点，振动台分别给出各校准点相对应频率的振动信号频率与转速的关系见公式（3）,且振动位移幅值不超过0.1mm,待输出稳定后，读取转速表的转速示值。同一校准点分别测量10次，按公式（4）、公式（5）分别计算各校准点转速示值误差和转速示值变动性。(3)(4)f=n60式中：f转速对应的频率，Hz；n转速，r/min；=T100%加60式中：n转速表转速示值误差，%;n转速表转速测量平均值，r/min；标准振动台输出频率，Hz。V）一/7a=a三5-×100%（5）加6（）式中：bn转速表转速示值变动性，%；zmax转速表10次转速测量示值中的最大值，r/min；nmin转速表10次转速测量示值中的最小值，r/min；标准振动台输出频率，Hzo最低和最高两个校准点确定的转速范围为转速表测量范围。8校准结果表达转速表校准后，出具校准证书，校准证书应至少包括以下信息：a）标题，如“校准证书”；b）实验室名称和地址；c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；d）证书或报告的唯一性标识（如证书编号），每页及总页数的标识；e）客户的名称和地址；f）被校对象的描述和明确标识（如型号、产品编号等）；g）进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；h）校准所依据的技术规范的标识，包括名称和代号;i）校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；j）校准环境的描述；k）校准结果及测量不确定度的说明；1）校准员及核验员的签名；m）校准证书批准人的签名；n）校准结果仅对被校对象有效的声明；o）未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。9复校时间间隔建议复校时间间隔不超过12个月。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此使用单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。附录A校准结果不确定度评定示例A.1引言本附录以振动式转速表100Or/min点示值误差校准结果的不确定度评定为例，说明振动式转速表转速示值误差校准结果的不确定度评估的步骤。A.2转速示值误差校准结果的测量不确定度评定A.2.1测量模型转速示值误差由转速表转速示值与转速标准装置输出转速的差值获得，即：n=n-n0（A.1）式中：n转速表转速示值误差，r/min；n转速表转速测量平均值，r/min；no转速标准装置输出转速，r/minOA2.2方差和灵敏系数（一）=cM一加nC7=-"加OA.2.3标准不确定度分量的评定A.2.3.1输入量引入的标准不确定度（M）输入量引入的标准不确定度（）标准不确定度主要由测量重复性引入和转速表示值分辨力引入。A.2.3.1.1测量重复性引入的标准不确定度由（）的评定在相同测量条件下，对某型号的转速表I（X）Ormin校准点进行重复10次测量，测量结果见表A.1oA.1转速表示值误差测量结果测量序号12345测量结果1000.011000.011000.001000.061000.05测量序号678910测量结果1000.031000.02999.981000.051000.06根据贝塞尔公式(-)2K=0.03r/minn-校准时采用10次测量平均值作为校准结果，则:M1()=7=O.01r/min10A2.3.1.2转速表示值分辨力引入的标准不确定度2（三）的评定。转速表的示值分辨力为0.01r/min,贝I：u2(i)=0.29X0.01r/min=0.003r/min转速表示值分辨力引入的不确定度小于测量重复性引入的不确定度，故取：u()=0.01r/minA.2.3.2输入量O引入的标准不确定度”(加)输入量加引入的标准不确定度U(H0)标准不确定度主要由转速标准装置转速示值准确度引入。A2.3.2.1转速标准装置转速示值准确度引入的标准不确定度3(no)的评定校准采用的转速标准装置为0.01级，在3000r/min时最大允许误差为±0.3r/min,按均匀分布估计，则：u(o)=0.3/y/3=0.17(r/min)A2.3.2.2转速标准装置转速稳定度引入的标准不确定度“4(no)的评定0.01级转速标准值的转速稳定性为IXlO-%按均匀分布估计，则：U2 (72O)3000×l ×104=0.17(rmin)标准不确定度汇总见表A.2o表A.2测量不确定度的来源及数值序号标准不确定度符号不确定度来源标准不确定度(r/min)1U(/?)测量重复性0.012Ui(no)转速标准装置示值准确度0.173U2(ho)转速标准装置转速稳定性0.17A2.3合成标准不确定度U=yuCri)+mi(0)+W2(110)=0.24r/minA2.4扩展不确定度取包含因子k=2,则转速表转速示值误差的测量结果不确定度为:U=O.5r/min相对扩展不确定度为：Ur=I.7XIO”附录B校准原始记录参考格式委托单位名称：委托单位地址:名称：型号/规格：出厂编号：制造厂：温度：；相对湿度：%一、校准前检查：二、转速测量范围、示值误差和示值变动性测量结果（转速测量法）标准值r/min转速表单次测量示值（r/min）平均值r/min12345678910测量结果（振动测量法）标准值转速表单次测量示值（r/min）平均值r/minr/minHz12345678910示值误差和示值变动性标准值（r/min）示值误差（）示值变动性（）不确定度U（%）（h2）校准日期：校准员：核验员:附录C校准证书内页参考格式一、测量范围:二、示值误差和示值变动性标准值(rmin)示值误差()示值变动性()不确定度U(%)(k2)附录D旋转机械振动特征与转子转速的一般性应用指南旋转机械是主要功能由旋转运动完成的机械，旋转机械的振动信号大多数是一些周期信号、准周期信号，或平稳随机信号。转子是旋转机械的核心部分，旋转机械产生的振动频率都与转子的转速有关，即等于转子的回转频率（转频）及其倍频或分频。旋转机械产生的振动频率与转子的转速的关系有三种情况：（1）同步振动。即转子振动频率等于转子转速频率或倍频，如转子质量不对称产生的振动；（2）亚异步振动。其主要振动成分的频率低于转频，为转频的分数倍谐波；（3）超异步振动。振动频率高于转频，称为超异步振动，如齿轮损坏时的啮合频率、叶轮叶片振动的通过频率、轴承故障产生的振动等。旋转机械主要的振动信号频率特征有以下几种：（1）转子不平衡引起的振动频率特征机器转子不平衡引起的振动是旋转机械的常见特征。旋转机械轴上所装配的各个零部件，由于材质部均匀（如铸件中存在气孔、砂眼），加工误差，装配偏心，以及在长期运行中产生不均匀磨损、腐蚀、变形，某些固定件松脱，各种附着物不均匀堆积等各种原因，都会导致零件发生质心偏移。这种转子零件的质心偏移是造成不平衡振动的根本原因。此外，因热不平衡、转子弯曲，甚至对中不良也会表现出不平衡的特征。生产中使用的各种机器设备由于制造、安装时总免不了产生或大或小的误差，绝对平衡的转子是不存在的，即使正常运行的机器也总会存在某种程度的振动。不平衡产生的振动频率成分单一明朗，主要表现为转子的基频等于转子的旋转频率，即守守IP(D.1)式中转子一阶频率，即转子基频(HZ)；fr转子旋转频率(HZ)；n转子转速(r/min)o应注意的是，不平衡振动还会激起其他一些弱小的频率成分，如1/2力、2人等。其典型频谱图如下：A(2)不对中引起的振动频率特征转子不对中也是旋转机械常见的现象之一。转子不对中的振动特性主要表现在：平行不对中主要激起2倍转频，角度不对中则表现为同步振动突出，它们的共同点是，都会产生多倍转频振动。当两种不对中型式同时存在时，频率结构会更加复杂。(3)叶轮通过频率特征有一部分离心式机械带有多个叶片组成的叶轮，如离心式水泵，离心式压缩机等，在运行中，除了产生转频分量及低次谐波外，大多数离心式机械还会出现一个很明显的叶轮通过频率及其谐波。此频率在数值上等于机器的转频乘以叶轮的叶片数，即f.=fr×z式中fr叶轮转频(Hz);Z一一叶轮叶片数。有时，这个频率分量及其倍频的幅值比转速频率幅值要大得多。(4)齿轮啮合频率特征齿轮是变速箱的基础原件，其传动比例可以用1/0(输入/输出)来表示。例如I,传动比为1：4,表示它是一个加速箱，能使输出速度加快4倍。齿轮啮合频率二齿数×轴转速例如，输入端齿轮有12个齿，输出端齿轮有24个齿，其齿轮啮合频率为输入速度的12倍,或输出速度的24倍。如果输入轴的速度为100Ocpm,对应输入齿轮的啮合频率为12000CPnb输出速度等于1000X12/24或500cpm,对应的齿轮啮合频率为500×24=12000cpmo在带有变速箱的转速测量时，应对内部的多级齿轮传动比，应有了解。(5)轴承振动频率特征在轴承的运转过程中，由于故障的存在导致轴承振动系统的共振，而引起周期性的脉冲冲击响应。从信号分析的频谱图看，在高频范围内有明显的反映，而且频谱的幅值较高，一般比转频大很多，可通过限制转速的测量范围来隔离轴承振动影响。旋转机械可能会因转子不平衡、不对中、松动、摩擦等原因产生振动,其振动信号往往不是以单一的型式出现，因此建议在使用振动式转速表测量前应对机器传动结构有所了解，注意分析和处理测量信息，在可能的情况下，使用振动频谱分析仪辅助分析判断。该附录是对旋转机械振动特征与转子转速关系的一般性描述。JJFXXXX-20XX