ISO 20816-8 往复式压缩机振动限值

什么是 ISO 20816-8？它对往复式压缩机有何重要意义？

ISO 20816-8 是国际标准，专门针对往复式压缩机（包括工艺气体压缩机、空气压缩机和制冷压缩机）定义了振动严重程度评估标准。它根据测量的振动速度（单位为毫米/秒 RMS）建立了四个振动区域（A、B、C、D），帮助工程师确定压缩机的运行是否在可接受的范围内，或者是否需要采取纠正措施。.

往复式压缩机与离心式或轴流式压缩机等旋转机械有着本质区别。往复式设计中固有的活塞曲柄机构和脉动气体作用力，在正常运行期间会产生显著更高的振动水平。正因如此，ISO 20816-8 作为 ISO 20816 系列标准中的一个独立部分而存在——将旋转机械标准（如 ISO 20816-3）中的限值应用于往复式压缩机，会导致评估结果具有误导性且过于保守。.

"(《世界人权宣言》) 往复式压缩机的振动极限 该工程工具包中的免费在线工具采用基于浏览器的计算器，实现了 ISO 20816-8 区域分类。工程师只需输入测得的振动速度，选择压缩机类型和基础类型，即可立即获得适用的振动区域以及相应的运行建议——无需使用电子表格或手动查找表格。.

ISO 20816-8 刚性基础振动区边界是什么？

对于安装在与建筑结构直接连接的刚性混凝土或钢块基础上的往复式压缩机，ISO 20816-8 标准定义了三个区域边界：A/B 区（均方根振动强度为 7.1 mm/s RMS）、B/C 区（均方根振动强度为 14.0 mm/s RMS）和 C/D 区（均方根振动强度为 28.0 mm/s RMS）。A 区代表新投入使用或状态良好，而 D 区则表示振动严重到足以造成损坏。.

区域边界	速度限制（毫米/秒 RMS）	操作性解释
A/B	7.1	从新投入使用（优秀）过渡到可接受的长期运行状态
公元前	14.0	从可接受的运营过渡到受限的运营——建议进行调查
光盘	28.0	从受限状态过渡到危险状态——如果继续操作，则存在损坏风险

在炼油厂和化工厂中，大型工艺气体压缩机最常见的安装方式是刚性基础。基础的质量和刚度限制了机架的运动，因此其区域边界比柔性（弹簧隔振）安装方式更低。例如，刚性基础工艺气体压缩机的读数为 12 mm/s RMS 时，属于 B 区——可以接受长期无限制运行。.

ISO 20816-8 柔性（弹簧隔振）基础的振动区边界是什么？

对于安装在弹簧隔振或柔性基础上的往复式压缩机，ISO 20816-8 标准允许更高的振动限值：A/B 为 9.0 mm/s RMS，B/C 为 18.0 mm/s RMS，C/D 为 36.0 mm/s RMS。提高的限值反映了弹簧隔振允许更大的机架运动，同时减少传递到周围结构的振动。.

区域边界	刚性基础（毫米/秒 RMS）	柔性基础（毫米/秒 RMS）	增加因子
A/B	7.1	9.0	×1.27
公元前	14.0	18.0	×1.29
光盘	28.0	36.0	×1.29

在建筑物中，如果必须最大限度地减少振动传递到结构的振动，弹簧隔振装置通常用于空气压缩机和制冷压缩机。这种柔性基础允许压缩机框架在低频下更自由地运动，吸收惯性力而不是将其传递出去。工程师在使用弹簧隔振装置之前必须正确识别基础类型。 往复式压缩机的振动极限 工具；选择错误的基础类型可能会使区域分类偏移一个完整的区域，并导致错误的维护决策。.

往复式压缩机的振动极限与旋转机械的振动极限相比如何？

往复式压缩机可接受的振动水平远高于旋转式机械。对于刚性基础上的往复式压缩机，A区振动上限为7.1 mm/s RMS，约为ISO 20816-3标准下旋转式机械A区典型振动上限2.8 mm/s RMS的2.5倍。这种差异的出现是因为往复运动本身会产生比正常运行更高的振动。.

范围	往复式压缩机（ISO 20816-8，刚性）	旋转机械（ISO 20816-3，第 2 组）	比率
A/B区边界	7.1 毫米/秒 RMS	2.8 毫米/秒 RMS	2.5倍
B/C区边界	14.0 毫米/秒 RMS	7.1 毫米/秒 RMS	2.0倍
C/D区边界	28.0 毫米/秒 RMS	18.0 毫米/秒 RMS	1.6倍
主要振动源	活塞曲柄惯性力、气体脉动	转子不平衡、不对中	—
主导频率成分	1 倍、2 倍及更高阶的运行速度	主要为 1 倍跑步速度	—

这一对比凸显了一个关键的工程原理：振动限值取决于机器类型。如果将旋转机器的振动限值应用于往复式压缩机，几乎每台机组都会被标记为振动过大，从而导致不必要的停机和维护资源的浪费。相反，如果将往复式压缩机的振动限值应用于离心式压缩机，则可能导致真正危险的振动无法被检测到。 往复式压缩机的振动极限 该工具可根据用户的机器选择自动应用正确的标准。.

ISO 20816-8 中的四个振动区（A、B、C、D）分别代表什么？

ISO 20816-8 将振动严重程度分为四个区域，每个区域对应一个可操作的类别：A 区代表新投入使用的机器的典型良好状态，B 区表示可接受的长期运行，C 区表示振动已达到需要调查和限制运行的水平，D 区表示存在迫在眉睫的损坏风险，需要立即采取行动。.

1. A区 — 振动水平与新投入使用或近期大修的往复式压缩机的典型振动水平相当。无需采取任何措施。这是验收测试的基准目标。.
2. B区 — 振动水平在可接受范围内，可保证长期无限制运行。大多数日常运行的压缩机均在此范围内工作。应继续按正常间隔进行监测。.
3. C区 — 振动水平超出持续运行可接受范围。压缩机可在制定纠正措施期间短暂运行，但应立即开始调查根本原因。常见原因包括十字头导轨磨损、地脚螺栓松动或气体脉动共振。.
4. D区 — 振动强度足以对压缩机、管道或基础造成快速损坏。建议立即停机或降低负载。在D区继续运行可能导致轴承、曲轴或承压部件发生灾难性故障。.

区域划分系统为运行、维护和可靠性工程团队提供了一个通用的沟通框架。团队无需争论某个振动值是“高”还是“低”，而是可以参考 ISO 20816-8 区域分类，从而针对不同类型的压缩机和安装环境做出一致的决策。.

ISO 20816-8 涵盖哪些类型的压缩机？

ISO 20816-8涵盖所有主要类型的往复式压缩机：炼油厂和化工厂使用的工艺气体压缩机、工厂公用设施使用的工业空气压缩机以及暖通空调和工业冷却系统使用的制冷压缩机。这三种类型的压缩机采用相同的区域边界结构，区别仅在于基础类型（刚性或柔性）。.

• 工艺气体压缩机 — 通常指大型、多级、低速（300–600 转/分）的设备，用于处理氢气、天然气、乙烯和其他工艺气体。通常安装在坚固的钢筋混凝土基础上。由于涉及易燃或有毒气体，这些设备属于风险最高的应用领域。.
• 空气压缩机 — 中大型往复式空气压缩机（通常转速为 500–1800 转/分），用于工厂供气。根据安装要求，通常安装在刚性或柔性基础上。空气压缩机振动问题通常源于阀门老化或卸载器故障。.
• 制冷压缩机 — 用于氨制冷系统、工业冷水机组和冷库的开放式或半封闭式往复压缩机。这些压缩机的运行速度可能更高（900–1750 RPM），并且通常采用弹簧隔离，以最大限度地减少噪音和振动传递到人员活动空间。.

"(《世界人权宣言》) 往复式压缩机的振动极限 该工具支持所有三种压缩机类型，并提供相应的快速预设值。例如，该工具包含以下预设值：刚性底座上的工艺压缩机（B 区）12 毫米/秒；空气压缩机（刚性底座 C 区、柔性底座 C 区）20 毫米/秒；以及制冷压缩机（刚性底座 B 区、柔性底座 A 区）8 毫米/秒。.

为什么 ISO 20816-8 标准没有涵盖脉动引起的管道振动？

ISO 20816-8 仅针对压缩机本身的机架和轴承座振动。脉动引起的管道振动——通常是往复式压缩机装置中最关键的振动问题——必须使用诸如能源研究所《避免工艺管道振动引起的疲劳失效指南》或 API 618 脉动研究要求等标准进行单独评估。.

往复式压缩机产生的气体压力脉动频率是运行速度和气缸数量的倍数。这些脉动会通过连接的管道系统传播，并可能激发管道跨段、小口径连接和仪表管路的机械固有频率。根据能源研究所2019年的一项调查，管道振动疲劳造成的泄漏约占上游油气行业所有碳氢化合物泄漏的201TP³T，使其成为泄漏事故的主要原因之一。.

区分这一点至关重要：压缩机的机架振动可能完全在可接受范围内（符合 ISO 20816-8 标准的 A 区或 B 区），但同时管道振动可能严重到足以在数周内导致疲劳失效。对往复式压缩机装置进行振动评估的工程师应始终同时评估压缩机机架振动（符合 ISO 20816-8 标准）和相关管道振动（符合适用的管道振动标准）。.

如何使用免费的在线 ISO 20816-8 振动评估工具？

"(《世界人权宣言》) 往复式压缩机的振动极限 这款免费在线工具需要三个输入参数：压缩机类型（工艺气体、空气或制冷）、基础类型（刚性或柔性）以及测量的振动速度（单位为毫米/秒 RMS）。该工具会立即返回适用的振动区域、区域边界值以及基于 ISO 20816-8 标准的运行建议。.

1. 选择压缩机类型 — 可选择工艺气体压缩机、空气压缩机或制冷压缩机。虽然目前这三种类型的区域边界相同，但此选择有助于为推荐文本提供适当的上下文，并支持未来可能按压缩机类型进行区分的标准修订。.
2. 选择基础类型 — 选择刚性基础或柔性（弹簧隔振）。此选择决定适用哪组区域边界。如有疑问，请检查压缩机安装方式：刚性基础的框架直接用螺栓固定在混凝土或钢材上；柔性基础的框架和支撑结构之间有可见的弹簧或橡胶隔振元件。.
3. 输入测量速度 — 输入在压缩机机架或轴承座上测得的整体振动速度，单位为毫米/秒 RMS。测量方向应沿最大振动方向，通常为垂直于曲轴轴线的水平方向。.
4. 审查结果 — 该工具显示颜色编码的区域指示器（A = 绿色，B = 黄色，C = 橙色，D = 红色），相对于区域边界的测量值，以及具体的操作建议。.

针对常见场景，我们提供了快速预设：例如，刚性基础上运行的工艺压缩机（风速 12 毫米/秒）、空气压缩机（风速 20 毫米/秒）以及制冷压缩机（风速 8 毫米/秒）。这些预设参数使工程师能够在输入自身测量数据之前，快速了解工具的功能并理解区域分类的工作原理。.

ISO 20816-8 评估推荐采用哪些测量方法？

ISO 20816-8 评估要求对压缩机机架或主轴承座进行振动速度测量，单位为 mm/s RMS。测量应在稳态运行条件下沿三个轴向（水平、垂直、轴向）进行，并采用最高值进行区域划分。建议进行至少覆盖 10–1000 Hz 的宽带测量。.

• 测量参数： 速度，单位为毫米/秒 RMS（均方根值）。请勿使用峰值或峰峰值——根据波形特征，这些值会高估严重程度 40–100%。.
• 测量位置： 主轴承座、十字头导轨座以及曲轴中心线附近的机架表面。避免在薄盖、气门帽或管道上进行测量——这些位置显示的是局部共振放大，并不能代表机架振动。.
• 频率范围： 宽带测量范围至少覆盖 2 Hz 至 1000 Hz。往复式压缩机在低频（运行速度的 1 倍和 2 倍）下会产生大量能量，因此具有足够低频响应的仪器至关重要。标准加速度计的高通滤波器截止频率高于 10 Hz，可能会遗漏关键的低频成分。.
• 工作条件： 测量应在正常、稳定的运行负载下进行。启动、停机或空载运行时的振动不具代表性，不应用于区域划分。.
• 阅读次数： 为验证重复性，每个测量点至少连续测量三次。往复式压缩机的振动会随气体负荷、阀门状态和热状态而变化。.

ISO 20816-8 在 ISO 20816 标准系列中处于什么位置？

ISO 20816-8 是 ISO 20816 系列振动评估标准中若干针对特定机器的部件之一。每个部件都针对不同的机器类别，其区域边界根据该特定设备类型的振动特性进行校准。该系列标准取代并整合了较早的 ISO 10816 和 ISO 7919 系列标准。.

标准件	机器类型	与 ISO 20816-8 的主要区别
ISO 20816-1	一般准则	框架标准；未提供具体区域边界
ISO 20816-3	工业机械（泵、电机、风扇、压缩机 > 15 kW）	仅适用于旋转机械；振动限制显著降低
ISO 20816-5	水轮机和泵轮机	涵盖水力发电机轴振动和结构振动。
ISO 20816-8	往复式压缩机	反映往复机构力的最高区域边界
ISO 20816-9	齿轮箱	考虑齿轮啮合频率和齿啮合力
ISO 20816-21	风力涡轮机	解决机舱和塔架在变风荷载作用下的振动问题

了解 ISO 20816-8 在该系列标准中的位置，有助于工程师避免一个常见的错误：为特定机器选择错误的标准部分。例如，炼油厂的可靠性工程师可能需要 ISO 20816-3 用于离心泵和电机，ISO 20816-8 用于往复式压缩机，以及 ISO 20816-9 用于齿轮箱——所有这些都可能涉及同一工厂内的各种设备。.

常见问题

往复式压缩机可接受的振动水平是多少？

对于刚性基础上的往复式压缩机，根据 ISO 20816-8 标准，振动速度 RMS 值在 7.1 mm/s 以下被认为是优良的（A 区），在不受限制的长期运行中，振动速度 RMS 值在 14.0 mm/s 以下是可以接受的（B 区）。对于柔性（弹簧隔振）基础，这些限值分别提高到 9.0 mm/s 和 18.0 mm/s RMS。.

我可以使用 ISO 20816-3 标准来衡量往复式压缩机的性能吗？

否。ISO 20816-3 仅适用于旋转机械。往复式压缩机由于其活塞曲柄机构，会产生固有的较高振动，其可接受的振动水平约为旋转机械限值的 2～2.5 倍。为避免误报和不必要的停机，往复式压缩机应始终使用 ISO 20816-8 标准。.

ISO 20816-8 标准中刚性基础极限和柔性基础极限有什么区别？

在所有区域边界上，柔性（弹簧隔振）基础的极限值比刚性基础的极限值高约 27–29%。例如，A/B 边界处刚性基础的振动速度为 7.1 mm/s，而柔性基础的振动速度为 9.0 mm/s。这解释了隔振系统允许的额外框架运动，该系统以更高的机器位移为代价来降低传递的振动。.

ISO 20816-8 是否涵盖往复式压缩机的管道振动？

不，ISO 20816-8 仅涵盖压缩机机架和轴承座的振动。脉动引起的管道振动（通常是最关键的问题）必须使用诸如能源研究所指南之类的标准进行单独评估，或者在设计阶段进行 API 618 脉动和机械响应研究。.

对于 ISO 20816-8 标准，我应该测量振动的位移、速度还是加速度？

ISO 20816-8 标准中区域边界以速度定义，具体单位为 mm/s RMS。使用至少覆盖 2–1000 Hz 的宽带速度测量。如果您的仪器测量加速度，请确保其具有基于软件的积分功能，能够将其转换为速度，并具有足够的低频响应，因为往复式压缩机在 1 倍和 2 倍运行速度下（通常低于 20 Hz）会产生大量能量。.

往复式压缩机的振动应该多久测量一次？

虽然 ISO 20816-8 标准并未规定具体的监测周期，但行业最佳实践建议对非关键压缩机进行每月一次的定期巡检，对关键工艺气体压缩机进行持续在线监测。在 C 区运行的设备应增加监测频率（每周或持续监测），直至完成整改措施。.

往复式压缩机振动过大的常见原因有哪些？

常见原因包括十字头或活塞杆填料磨损、地脚螺栓松动、相对气缸不平衡、压缩机阀门老化或泄漏、管道系统中气体脉动共振、压缩机与驱动器不对中以及曲轴或轴承磨损。特定的振动频率成分（频谱分析）有助于区分这些根本原因。.

“振动限制——往复式压缩机”工具可以免费使用吗？

是的。“往复式压缩机振动极限”工具是一款免费的基于浏览器的工程计算器（免费工程工具 #024），它采用了 ISO 20816-8 标准的区域分类。该工具无需注册、安装软件或付费。工程师可以输入他们测量的振动值，并立即获得区域分类结果以及相应的运行建议。.