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BS ISO 13373——机器状态监测与诊断振动状态监测标准系列
Condition monitoring and diagnostics of machines — Vibration condition monitoring（ISO 13373 系列）
⚙️ BS ISO 13373 系列是英国标准学会（BSI）采用 ISO 13373 系列的英国国家标准，规定了机器振动状态监测与诊断的一般程序、数据处理分析与振动诊断指南。振动监测是旋转机械（泵、风机、压缩机、电机、汽轮机、齿轮箱等）状态监测与预测性维护的核心手段，通过测量与分析机器振动信号，可及早发现不平衡、不对中、轴承磨损、齿轮损伤、松动与共振等故障。该系列由三部分组成，构成从测量到诊断的完整技术链条。
💡 振动监测的核心价值在于”预测性维护”：通过趋势分析与频谱识别，可在故障尚处早期阶段发出预警，避免非计划停机与灾难性破坏。
一、标准适用范围与系列构成 📌
BS ISO 13373 系列由英国技术委员会 GME/21（机械振动与冲击）及分委会 GME/21/7（状态监测）与 GME/21/5（机器振动）负责制定，ICS 分类号为 17.160（振动、冲击与振动测量）。系列构成如下：
| 标准号 | 名称 | 发布年份 | 内容重点 |
|---|---|---|---|
| BS ISO 13373-1 | 一般程序（General procedures） | 2002 | 测点布置、测量参数与程序 |
| BS ISO 13373-2 | 振动数据处理、分析与表示（Processing, analysis and presentation） | 2016 | 信号调理、谱分析与数据表示 |
| BS ISO 13373-3 | 振动诊断指南（Guidelines for vibration diagnosis） | 2015 | 结构化诊断方法与故障识别 |
ISO 13373-1 于 2002-02-15 发布第一版，ISO 13373-2 于 2016-01-15 发布第二版（取代 2005 版），ISO 13373-3 于 2015-09-15 发布第一版。
二、一般程序（第 1 部分）📏
BS ISO 13373-1 规定了振动状态监测的一般程序，是建立监测系统的基础。其核心内容包括：
- 测量位置与方向：在轴承座、机壳等关键部位沿径向（水平/垂直）与轴向布置测点，选择能反映机器动态特性的敏感位置。
- 测量参数：位移、速度与加速度三种参数各有适用频率范围，应按机器类型与转速选择。
- 测量系统：传感器选型、安装方式（磁座、螺柱、胶粘）与信号通道要求。
- 运行工况：在稳定负荷与转速下测量，并记录工况以便比较。
- 基准与趋势：建立初始基准（基线），通过定期测量形成趋势，用于状态判定。
三、数据处理、分析与表示（第 2 部分）📊
BS ISO 13373-2 规定了振动数据的信号调理、分析与表示方法，是振动诊断的技术核心。标准涵盖：
- 信号调理：模拟与数字系统的放大、滤波、抗混叠与模数转换要求，保证信号保真。
- 时域分析：波形、峰值、均方根（RMS）与峰峰值等统计量。
- 频域分析：频谱（FFT）、包络谱与阶次分析，用于识别特征频率。
- 数据表示：趋势图、瀑布图、极坐标图、级联图等多种呈现方式，便于横向与纵向比较。
四、振动诊断指南（第 3 部分）🔍
BS ISO 13373-3 给出了结构化振动诊断方法。标准要求将振动测量与机器运行参数测量（转速、负荷、温度、压力等）相结合，按系统化流程识别故障。典型诊断路径包括：
- 测量：采集振动数据与运行工况数据。
- 特征提取：识别特征频率（如 1×、2×、3× 转频，齿轮啮合频率，轴承故障频率等）。
- 故障判定：对照特征频率与幅值变化，结合谱形与相位，判断不平衡、不对中、轴承缺陷、齿轮故障、松动、共振等。
- 建议措施：给出维修建议与复测周期。
⚠️ 振动诊断不能仅凭单一频谱下结论。标准强调应综合时域、频域、相位、趋势与运行参数，结合机器结构与历史记录进行综合判断，避免误诊与漏诊。
五、关键技术要求与应用实践 🛠️
| 技术环节 | 关键要求 | 作用 |
|---|---|---|
| 传感器安装 | 牢固、频响匹配、方向正确 | 保证信号真实 |
| 采样与抗混叠 | 足够采样率、低通滤波 | 避免频率混叠 |
| 参数选择 | 位移/速度/加速度按频率范围选取 | 匹配故障特征 |
| 基准建立 | 初始基线、趋势管理 | 识别劣化趋势 |
| 特征识别 | 转频谐波、轴承/齿轮特征频率 | 定位故障源 |
| 综合诊断 | 时域+频域+相位+趋势+工况 | 提高诊断准确率 |
工程实践中，振动监测广泛应用于发电、石化、冶金、水泥与造纸等行业的关键旋转设备。通常采用在线监测系统对大型机组连续监测，或采用便携式测振仪对一般设备定期巡检，配合标准 ISO 10816/ISO 20816 系列的振动评定准则进行状态判级。
✅ 建立有效的振动监测体系，应做到”测点固定、工况一致、基准可比、趋势连续”，并在故障识别后及时安排检修与复测验证。
六、常见问题解答 ❓
❓ 问：位移、速度与加速度如何选择？
答：位移适合低频（如不平衡、不对中的低频分量）与轴承间隙监测；速度适合中频（ISO 常用振动烈度评价，通常 10～1000 Hz）；加速度适合高频（齿轮、滚动轴承故障冲击）。应按机器转速与关注频率范围选择。
答：位移适合低频（如不平衡、不对中的低频分量）与轴承间隙监测；速度适合中频（ISO 常用振动烈度评价，通常 10～1000 Hz）；加速度适合高频（齿轮、滚动轴承故障冲击）。应按机器转速与关注频率范围选择。
❓ 问：如何判断不平衡与不对中？
答：不平衡通常以 1× 转频分量为主，幅值随转速平方变化；不对中常表现为 2×（或更高倍频）分量显著，且可能伴有轴向振动增大。应结合谱形、相位与趋势综合判断。
答：不平衡通常以 1× 转频分量为主，幅值随转速平方变化；不对中常表现为 2×（或更高倍频）分量显著，且可能伴有轴向振动增大。应结合谱形、相位与趋势综合判断。
❓ 问：为什么测点位置很重要？
答：振动沿机器结构传递会衰减或放大，测点必须位于能最敏感反映转子动态特性的部位（如轴承座），否则可能漏检或误判。测点位置应固定并记录，以保证趋势可比。
答：振动沿机器结构传递会衰减或放大，测点必须位于能最敏感反映转子动态特性的部位（如轴承座），否则可能漏检或误判。测点位置应固定并记录，以保证趋势可比。
🔍 问：频谱混叠如何避免？
答：采样频率必须满足奈奎斯特准则（大于最高频率的两倍），并在采样前使用抗混叠低通滤波器，否则高频分量会折叠到低频区造成虚假特征。
答：采样频率必须满足奈奎斯特准则（大于最高频率的两倍），并在采样前使用抗混叠低通滤波器，否则高频分量会折叠到低频区造成虚假特征。
