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第1章 机械振动故障监测与诊断基础1

1.1 机械振动概述1

1.2 机械振动的分类2

1.2.1 按振动规律分类2

1.2.2 按振动动力学特征分类3

1.2.3 按振动频率分类5

1.3 振动信号与传感器6

1.3.1 振动信号6

1.3.2 测振传感器8

1.4 振动的测量与校准14

1.4.1 振动的测量14

1.4.2 测振系统的校准16

1.5 振动测试系统的设置与调试17

1.5.1 测试方案的选择17

1.5.2 测试中干扰的排除21

1.5.3 构建测试系统时应注意的问题23

1.5.4 测试系统的调试27

1.6 机械振动信号的分析28

1.6.1 数字信号处理28

1.6.2 振动信号的时域分析29

1.6.3 振动信号的频域分析33

1.6.4 几种常用的频谱处理技术35

1.7 振动的监测与诊断36

1.7.1 监测与诊断系统的任务及组成36

1.7.2 振动监测参数与标准39

1.7.3 故障诊断的程序40

1.7.4 旋转机械振动故障原因44

第2章 旋转机械振动故障监测与诊断45

2.1 转子的振动故障45

2.1.1 转子不平衡46

2.1.2 转子与联轴器不对中47

2.2 转轴的振动故障51

2.2.1 转轴弯曲51

2.2.2 转轴横向裂纹55

2.3 其他原因引起的振动故障55

2.3.1 连接松动55

2.3.2 油膜涡动及振荡57

2.3.3 碰磨59

2.3.4 喘振62

2.4 覆膜机转轴振动综合测试实例65

2.4.1 振动测试方案65

2.4.2 振动测试数据及分析66

第3章 滚动轴承振动故障监测与诊断71

3.1 滚动轴承振动故障监测与诊断概述71

3.1.1 滚动轴承71

3.1.2 滚动轴承的失效形式72

3.1.3 振动机理72

3.1.4 信号特征73

3.1.5 滚动轴承的振动测量与简易诊断75

3.2 电动机滚动轴承异常振动噪声的分析及处理77

3.2.1 电动机轴承异常振动噪声的识别77

3.2.2 电动机轴承异常振动噪声的消除措施78

3.3 轴承状态监测与诊断系统79

3.3.1 系统诊断原理79

3.3.2 系统硬件结构及功能79

3.3.3 系统软件80

3.3.4 系统的应用81

3.4 齿轮箱中滚动轴承的故障诊断与分析82

3.4.1 振动检测技术在齿轮箱滚动轴承故障诊断的应用82

3.4.2 齿轮箱中滚动轴承故障诊断实例83

3.4.3 齿轮箱中滚动轴承故障诊断经验87

第4章 齿轮箱振动故障监测与诊断88

4.1 齿轮箱的失效原因与振动诊断88

4.1.1 齿轮箱的失效形式和原因88

4.1.2 齿轮箱振动诊断分析方法89

4.1.3 齿轮箱振动诊断实例89

4.2 丰收180-3变速箱齿轮副振动性能分析90

4.2.1 变速箱齿轮副振动测试91

4.2.2 试验数据处理分析91

4.3 船用齿轮箱的振动分析93

4.3.1 理论基础93

4.3.2 有限元模型的建立93

4.3.3 三种支撑方式振动特性分析94

4.4 基于小波包分析的减速器故障诊断95

4.4.1 小波包变换95

4.4.2 计算机仿真96

4.4.3 实例分析96

4.5 齿轮故障高频共振诊断99

4.5.1 齿轮故障高频共振诊断原理与流程99

4.5.2 应用实例100

第5章 轧机振动故障监测与诊断103

5.1 轧机振动故障监测与诊断方法103

5.1.1 轧机常见振动故障103

5.1.2 轧机故障的测试与分析105

5.2 轧机故障在线监测108

5.2.1 轧机在线监测系统的主要功能108

5.2.2 轧机在线监测系统的类型110

5.3 轧机振动故障监测与诊断实例113

5.3.1 冷轧五机架轧机振动故障的诊断113

5.3.2 高线轧机增速箱振动故障的诊断116

5.3.3 高线轧机振动故障的诊断118

5.3.4 轧机轧制薄板时异常振动测试与分析121

5.3.5 热连轧机机电液耦合振动控制128

第6章 汽轮发电机组振动故障的监测与诊断136

6.1 概述136

6.1.1 振动过大时引起的危害136

6.1.2 查找振动原因的几种试验136

6.2 210MW汽轮发电机组振动分析与处理138

6.2.1 概述138

6.2.2 振动原因分析139

6.2.3 异常振动的处理140

6.3 360MW汽轮机组不平衡振动分析140

6.3.1 360MW汽轮机组概况140

6.3.2 机组振动故障问题141

6.3.3 机组振动常见原因分析141

6.3.4 振动问题分析142

6.4 300MW汽轮机组振动原因诊断和处理142

6.4.1 机组冲转情况143

6.4.2 机组的处理方案143

6.4.3 处理后的效果及振动分析147

6.5 600MW机组11号瓦振动故障诊断和消除149

6.5.1 振动特征的描述和分析149

6.5.2 分析诊断结果152

6.6 600MW机组轴系振动故障诊断及处理153

6.6.1 轴系振动故障诊断及处理方法154

6.6.2 轴系振动故障诊断及处理155

6.7 1000MW汽轮机组轴瓦振动保护误动的原因分析及对策157

6.7.1 汽轮机轴瓦振动保护157

6.7.2 VM600轴瓦振动保护误发的原因分析及预防措施159

6.7.3 轴瓦振动保护逻辑的修改分析162

6.8 凝汽器真空变化对机组振动的影响分析162

6.8.1 事件经过与分析162

6.8.2 振动机理164

6.8.3 小结165

6.9 核电机组高频振动故障诊断与处理166

6.9.1 设备概况及整组启动振动情况166

6.9.2 振动试验分析166

6.9.3 振动故障诊断及处理168

6.10 水电站机组振动问题分析及处理170

6.10.1 水轮发电机组特性170

6.10.2 水轮发电机组振动问题及处理过程171

6.10.3 水轮发电机组振动问题分析172

6.11 风电机组振动监测与故障预测174

6.11.1 振动监测与故障预测系统组成174

6.11.2 风电机组振动信号测试与分析176

第7章 发动机振动故障监测与诊断179

7.1 简介179

7.2 基于振动的柴油机转速测量179

7.2.1 基础研究179

7.2.2 系统开发180

7.2.3 应用实例181

7.3 车用柴油机振动信号的去噪声处理182

7.3.1 柴油机实测振动信号EMD法182

7.3.2 柴油机振动信号EMD处理实例184

7.4 往复机械磨损故障的振动油液复合诊断法186

7.4.1 振动分析与油液分析复合的层次186

7.4.2 振动与油液信息复合的原理186

7.4.3 应用实例187

7.5 旋转冲压发动机冲压转子振动模态分析189

7.5.1 冲压转子的有限元模型190

7.5.2 冲压转子有限元模型的建立190

7.5.3 模态计算结果分析190

7.6 基于小波消噪的柴油机缸盖振动信号分析191

7.6.1 小波消噪的基本原理及方法192

7.6.2 柴油机振动信号的降噪分析192

7.7 船舶柴油机拉缸故障振动诊断194

7.7.1 柴油机拉缸故障的表现和传统诊断方法194

7.7.2 拉缸故障的振动诊断技术195

7.8 基于LabVIEW的船舶柴油机机身振动信号分析197

7.8.1 机身振动信号的特征参数与性能指标198

7.8.2 试验198

7.8.3 试验分析199

7.9 航空发动机整机振动分析202

7.9.1 发动机转子异常振动的频谱特征202

7.9.2 发动机整机振动数据与故障识别203

7.10 烟气轮机转子不平衡故障的诊断206

7.10.1 烟气轮机转子不平衡故障征兆与分析206

7.10.2 烟气轮机转子不平衡故障诊断实例207

7.11 油膜涡动引起烟气轮机振动的分析211

7.11.1 机组概况212

7.11.2 机组振动情况及分析212

7.11.3 临时措施及结果213

7.11.4 其他措施214

7.12 合成气压缩机汽轮机故障分析及改造214

7.12.1 机组振动问题215

7.12.2 机组振动问题原因分析215

7.12.3 解决方法216

第8章 风机振动故障监测与诊断217

8.1 风机故障基本原因分类217

8.2 引风机振动故障的诊断与分析218

8.2.1 引风机振动概述218

8.2.2 故障的前期诊断219

8.2.3 振动试验与分析220

8.2.4 振动机理221

8.3 引风机积灰振动影响因素及吹灰装置应用222

8.3.1 引风机叶片积灰振动的影响因素222

8.3.2 引风机积灰振动的处理224

8.4 动叶可调轴流通风机机械故障原因分析225

8.4.1 存在的问题225

8.4.2 常见故障原因分析227

8.4.3 预防措施229

8.5 动叶可调轴流通风机的失速与喘振分析及改进措施230

8.5.1 轴流通风机失速与喘振的关系230

8.5.2 风机调试及运行情况232

8.6 发电厂一次风机异常振动故障诊断及处理234

8.6.1 一次风机振动234

8.6.2 一次风机电动机侧振动原因分析236

8.6.3 一次风机电动机侧振动处理237

8.7 轴流通风机喘振现象分析及预防措施239

8.7.1 风机喘振现象及原因分析239

8.7.2 喘振的判断与消除措施240

8.8 炼铁厂风机振动测试分析241

8.8.1 1＃风机振动测试分析241

8.8.2 2＃风机振动测试分析242

8.8.3 2＃烧结风机振动测试分析243

8.9 高炉助燃风机振动故障测试诊断243

8.9.1 高炉助燃风机的结构、参数及计算243

8.9.2 故障诊断分析及结果验证246

8.10 脱硫风机轴承故障的诊断247

8.10.1 设备概况247

8.10.2 振动测试247

8.10.3 分析诊断248

8.10.4 轴承损坏的分析248

8.11 冶炼厂动氧车间氧增压机振动测试与分析249

8.11.1 第一级转子振动分析249

8.11.2 第二级转子振动分析250

8.11.3 第三级转子振动分析252

8.12 离心式压缩机喘振问题研究及解决方案253

8.12.1 问题的提出及分析253

8.12.2 处理对策254

8.12.3 防范措施及成效255

8.13 大型离心压缩机的喘振试验256

8.13.1 试验过程与方法256

8.13.2 试验结果257

8.14 离心式空压机电机振动原因分析257

8.14.1 设备概况257

8.14.2 状态监测数据分析258

8.14.3 检修结果分析259

8.15 离心式空压机振动故障的诊断与检修261

8.15.1 振动故障的发现与诊断261

8.15.2 故障检修261

8.16 大型空分装置离心式压缩机振动故障分析及处理263

8.16.1 振动故障及分析263

8.16.2 故障处理与结论264

8.17 DH63型空压机振动故障分析及处理265

8.17.1 振动故障分析265

8.17.2 处理措施267

第9章 泵类设备振动故障监测与诊断268

9.1 泵类设备故障概况268

9.2 离心泵振动的原因及其防范措施268

9.2.1 离心泵振动原因及主要防范措施268

9.2.2 在运转维修环节防治泵振动269

9.3 大型锅炉给水泵振动原因分析及处理270

9.3.1 水泵振动现象270

9.3.2 检查及原因分析271

9.3.3 处理对策272

9.4 调速给水泵振动故障诊断及处理273

9.4.1 故障概述273

9.4.2 给水泵在启动及运行中的异常现象274

9.4.3 振动故障诊断274

9.4.4 振动故障的处理277

9.5 干式螺杆真空泵振动监测与故障诊断278

9.5.1 常见故障的振动监测和诊断方法278

9.5.2 干式螺杆真空泵振动故障诊断实例279

9.6 抽水站立式泵机组振动故障分析及消除283

9.6.1 故障现象及检修过程283

9.6.2 机组振动原因分析284

9.7 HMD-G32-0250型隔膜泵故障检修及分析286

9.7.1 工作原理及故障分析286

9.7.2 保证隔膜泵正常运行的措施287

9.8 多级给水泵转子不平衡引起振动原因分析287

9.8.1 振动标准与监测288

9.8.2 振动原因及分析288

9.8.3 故障分析实例289

9.9 交流润滑油泵振动故障原因分析及处理290

9.9.1 振动情况及原因分析290

9.9.2 故障处理292

9.10 循环水泵振动原因分析与处理294

9.10.1 存在的问题及检查与分析294

9.10.2 问题的处理与解决296

9.11 输油泵运行振动监测与故障诊断297

9.11.1 输油泵运行状态监测的意义297

9.11.2 离心泵的振动监测与故障诊断298

9.12 大功率高速泵的振动监测301

9.12.1 GSB-W7的振动监测方案301

9.12.2 振动数据分析应用304

第10章 电动机振动故障的监测与诊断307

10.1 基于振动频谱分析的电动机故障诊断307

10.1.1 电动机振动频谱的特点307

10.1.2 现场应用频谱分析法的诊断实例307

10.2 引风电动机轴承损坏分析及处理309

10.2.1 故障现象309

10.2.2 故障原因分析310

10.2.3 对策措施310

10.3 舰用异步电动机振动故障诊断311

10.3.1 舰用异步电动机振动检测311

10.3.2 舰用异步电动机典型故障分析312

10.4 永磁直流电动机振动和噪声分析313

10.4.1 电磁因素313

10.4.2 机械因素315

10.5 振动检测仪在电动机状态监测和润滑管理中的应用317

10.5.1 运用振动检测仪诊断与监测电动机故障318

10.5.2 运用电动机振动加速度高频值指导电动机润滑的管理318

10.6 混合动力汽车噪声和振动分析与控制319

10.6.1 混合动力汽车噪声与振动源分析319

10.6.2 混合动力汽车单元噪声与振动控制技术321

第11章 机床振动故障监测与诊断323

11.1 高速切削振动的原因及其控制323

11.1.1 影响高速切削加工振动的主要因素323

11.1.2 控制高速加工振动的基本策略及途径324

11.2 高速数控车床切削动态特性测试与分析326

11.2.1 测试方案及内容326

11.2.2 测试数据及结果分析326

11.3 立式旋转电火花线切割机床振动分析与动平衡试验331

11.3.1 振动的分析331

11.3.2 动平衡试验332

11.4 磨削加工颤振分析334

11.4.1 磨削颤振类型及形成原因334

11.4.2 颤振消除措施335

11.5 铣削系统稳定性判定336

11.5.1 铣削过程中的振动336

11.5.2 铣削系统稳定性判定方法336

11.5.3 实例分析及试验验证337

11.6 数控铣削工件振动测试及分析339

11.6.1 试验设备与方案339

11.6.2 试验结果及分析340

11.7 数控转塔冲床振动噪声分析检测及改进343

11.7.1 振源和噪声源分析及测试343

11.7.2 测试结果与改进措施345

11.8 数控机床工作台振动故障诊断维修346

11.8.1 数控机床工作台伺服驱动工作原理与故障诊断346

11.8.2 维修案例347

参考文献350