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上篇 机械振动及测试、诊断与监测基本理论与方法 2

第1章 机械振动概述 2

1.1机械振动的分类 2

1.1.1按振动规律分类 2

1.1.2按振动动力学特征分类 2

1.1.3按振动频率分类 6

1.2振动信号 6

1.2.1振幅s 6

1.2.2频率f 7

1.2.3相位角？ 8

第2章 振动测试分析与诊断 9

2.1测振传感器 9

2.1.1压电式加速度传感器 9

2.1.2电阻应变式与压阻式加速度传感器 12

2.1.3磁电式速度传感器 13

2.1.4涡流式位移传感器 14

2.2振动的测试 15

2.2.1振幅的测量 15

2.2.2振动频率和相位的测量 16

2.2.3机械系统固有频率的测量 16

2.2.4衰减系数及相对阻尼系数的测定 17

2.3测振系统的定度和校准 18

2.3.1绝对校准法 18

2.3.2比较校准法 18

2.3.3 1 g标准加速度校准法 19

2.4振动测试系统的设置与调试 19

2.4.1测试方案的选择 19

2.4.2测试中干扰的排除 23

2.4.3构建测试系统时应注意的问题 25

2.4.4测试系统的调试 28

2.5机械振动信号的分析 30

2.5.1数字信号处理 30

2.5.2振动信号的时域分析 31

2.5.3振动信号的频域分析 35

2.5.4几种常用的频谱处理技术 37

2.6振动的诊断与监测 38

2.6.1诊断与监测系统的任务 38

2.6.2诊断与监测系统的组成 39

2.6.3故障诊断的程序 41

2.6.4旋转机械故障诊断技术理论基础 45

第3章 旋转机械的振动故障监测与诊断 46

3.1转子的振动故障 46

3.1.1转子不平衡 46

3.1.2转子与联轴器不对中 48

3.2转轴的振动故障 52

3.2.1转轴弯曲 52

3.2.2转轴横向裂纹 56

3.3其他原因引起的振动故障 56

3.3.1连接松动 56

3.3.2油膜涡动及振荡 58

3.3.3碰磨 61

3.3.4喘振 63

第4章 滚动轴承振动故障监测与诊断 68

4.1滚动轴承振动故障监测与诊断概述 68

4.1.1滚动轴承 68

4.1.2滚动轴承的失效形式 69

4.1.3振动机理 69

4.1.4信号特征 70

4.1.5滚动轴承的振动测量与简易诊断 72

4.1.6滚动轴承振动信号的简易诊断 73

4.2高炉无料钟炉顶齿轮箱旋转大齿轮轴承故障分析 74

4.2.1高炉炉顶齿轮箱基本参数 74

4.2.2振动数据分析 75

4.2.3事故分析 77

4.2.4分析结论 78

4.3电动机滚动轴承异常振动噪声的分析及处理 78

4.3.1电动机轴承异常振动噪声的识别 78

4.3.2电动机轴承异常振动噪声形成的原因 79

4.3.3电动机轴承异常振动噪声的消除措施 79

4.4轴承状态监测与诊断系统 80

4.4.1系统诊断原理 80

4.4.2系统硬件结构及功能 81

4.4.3系统软件 82

4.4.4系统的应用 82

第5章 齿轮箱振动故障监测与诊断 84

5.1齿轮箱的失效原因与振动诊断 84

5.1.1齿轮箱的失效形式和原因 84

5.1.2齿轮箱振动诊断分析方法 85

5.1.3齿轮箱振动诊断实例 85

5.1.4小结 86

5.2丰收180-3变速箱齿轮副振动性能分析 86

5.2.1试验设备 87

5.2.2齿轮副振动分析 87

5.2.3试验数据处理分析 87

5.2.4小结 88

5.3船用齿轮箱的振动分析 89

5.3.1理论基础 89

5.3.2有限元模型的建立 89

5.3.3三种支撑方式振动特性分析 90

5.3.4小结 91

5.4基于小波包分析的减速器故障诊断 91

5.4.1小波包变换 91

5.4.2计算机仿真 92

5.4.3实例分析 92

5.4.4小结 95

5.5齿轮箱中滚动轴承的故障诊断与分析 95

5.5.1振动检测技术在齿轮箱中应用的特点 95

5.5.2齿轮箱中滚动轴承故障的特点 95

5.5.3齿轮箱中滚动轴承故障诊断的难点 96

5.5.4齿轮箱中滚动轴承故障诊断实例 96

5.5.5齿轮箱中滚动轴承故障诊断经验 100

下篇 机械设备振动故障监测与诊断 102

第6章 轧机振动故障监测与诊断 102

6.1轧机振动故障监测与诊断方法 102

6.1.1轧机常见振动故障 102

6.1.2轧机故障的测试与分析 104

6.1.3轧机在线监测系统 107

6.1.4轧机故障在线监测与诊断系统的其他部分 110

6.2轧机振动故障监测与诊断典型实例 113

6.2.1某冷轧厂五机架轧机振动故障的诊断 113

6.2.2某厂高线轧机增速箱振动故障的诊断 116

6.2.3某厂高速线轧机振动故障的诊断1 118

6.2.4某厂高线线轧机振动故障的诊断2 121

6.2.5轧机轧制薄板时异常振动测试与分析 124

第7章 汽轮发电机组振动故障的监测与诊断 132

7.1概述 132

7.1.1振动过大时引起的危害 132

7.1.2查找振动原因的几种试验 132

7.2 100MW机组高中压转子振动问题的分析与处理 134

7.2.1振动测量 134

7.2.2测试过程 135

7.2.3振动故障特征分析 136

7.2.4振动故障确诊试验 137

7.2.5小结 137

7.3 12MW汽轮发电机组轴系振动原因分析 137

7.3.1系统概况 137

7.3.2轴系及振动情况 137

7.3.3轴瓦振动测量及分析 138

7.3.4轴振分析及处理 139

7.4 125MW机组轴振超标诊断与处理 140

7.4.1 1号汽轮发电机组轴系结构 140

7.4.2 2号轴振异常的发生与发展过程 140

7.4.3 1号机大修时2号轴振处理方案 141

7.4.4 1号机大修后轴振变化情况 143

7.4.5 2号轴振的进一步处理 143

7.4.6小结 144

7.5 135MW汽轮发电机组振动与现场安装关系分析 144

7.5.1机组特点 144

7.5.2汽轮机安装特点 145

7.5.3机组产生振动的原因 145

7.5.4采取的措施 145

7.5.5小结 147

7.6 210MW汽轮发电机组振动分析与处理 147

7.6.1概述 147

7.6.2机组概况 148

7.6.3机组振动情况 148

7.6.4振动原因分析 148

7.6.5异常振动的处理 149

7.6.6小结 149

7.7 360MW汽轮机组不平衡振动分析 150

7.7.1 360MW汽轮机组概况 150

7.7.2机组振动故障问题 150

7.7.3机组振动常见原因分析 151

7.7.4振动问题分析 151

7.7.5小结 152

7.8 300MW汽轮机组振动原因诊断和处理 152

7.8.1机组情况概述 152

7.8.2机组冲转情况 152

7.8.3机组的处理方案 154

7.8.4处理后的效果及振动分析 157

7.8.5小结 158

7.9 600MW机组11号瓦振动故障诊断和消除 158

7.9.1概述 158

7.9.2振动特征的描述和分析 159

7.9.3分析诊断结果 162

7.9.4消振措施 162

7.9.5消振结果 162

7.9.6小结 163

7.10 600MW机组轴系振动故障诊断及处理 163

7.10.1轴系结构及测点布置 163

7.10.2轴系振动故障诊断及处理方法 164

7.10.3轴系振动故障诊断及处理 165

7.10.4小结 167

7.11凝汽器真空变化对机组振动的影响分析 167

7.11.1机组概述 167

7.11.2事件经过 167

7.11.3原因分析 168

7.11.4振动机理 169

7.11.5小结 170

第8章 发动机振动故障监测与诊断 172

8.1基于振动的柴油机转速测量 172

8.1.1基础研究 172

8.1.2系统开发 173

8.1.3应用实例 174

8.2车用柴油机振动信号的去噪声处理 175

8.2.1柴油机实测振动信号EMD法 175

8.2.2柴油机振动信号EMD处理实例 177

8.2.3小结 178

8.3往复机械磨损故障的振动油液复合诊断法 179

8.3.1振动分析与油液分析复合的层次 179

8.3.2振动与油液信息复合的原理 179

8.3.3振动与油液信息复合的计算式 180

8.3.4应用实例 180

8.4旋转冲压发动机冲压转子振动模态分析 182

8.4.1冲压转子的有限元模型 183

8.4.2冲压转子有限元模型的建立 183

8.4.3模态计算结果分析 184

8.4.4小结 184

8.5基于小波消噪的柴油机缸盖振动信号分析 184

8.5.1小波消噪的基本原理及方法 185

8.5.2柴油机振动信号的降噪分析 185

8.5.3小结 187

8.6船舶柴油机拉缸故障振动诊断 187

8.6.1柴油机拉缸故障的表现和传统诊断方法 187

8.6.2拉缸故障的振动诊断技术 188

8.6.3小结 191

8.7航空发动机整机振动分析 191

8.7.1发动机转子异常振动的频谱特征 191

8.7.2某型发动机整机振动数据与故障识别 191

8.8烟气轮机转子不平衡故障的诊断 195

8.8.1烟气轮机转子不平衡故障征兆 195

8.8.2工程信号特性分析 195

8.8.3烟气轮机转子不平衡故障诊断实例 196

8.9油膜涡动引起烟气轮机振动的分析 200

8.9.1机组概况 201

8.9.2机组振动情况及分析 201

8.9.3临时措施及结果 203

8.9.4其他措施 203

8.9.5小结 204

8.10合成气压缩机汽轮机故障分析及改造 204

8.10.1机组问题简介 204

8.10.2机组问题原因分析 205

8.10.3解决方法 206

8.10.4新机组开车情况 206

第9章 风机振动故障监测与诊断 207

9.1风机故障基本原因分类 207

9.2引风机振动故障的诊断与分析 208

9.2.1风机的振动特征 208

9.2.2故障诊断的思路 209

9.2.3风机振动的类型 209

9.2.4风机的振动试验与故障诊断 210

9.2.5振动机理 211

9.2.6小结 211

9.3引风机积灰振动影响因素及吹灰装置应用 212

9.3.1设备概况 212

9.3.2引风机叶片积灰振动的影响因素 212

9.3.3解决引风机积灰振动的途径 213

9.3.4气流吹扫装置在引风机上的具体应用 214

9.3.5应用效果及存在问题 214

9.4故障诊断技术在高炉助燃风机中的应用 215

9.4.1高炉助燃风机的结构、参数及计算 215

9.4.2现场测试及结果 215

9.4.3故障诊断分析及结果验证 217

9.4.4分析结果 218

9.5轴流通风机喘振现象分析及预防措施 218

9.5.1风机喘振现象及原因分析 218

9.5.2喘振的判断与消除措施 219

9.5.3小结 220

9.6动叶可调轴流通风机机械故障原因分析 221

9.6.1概况 221

9.6.2存在的问题 221

9.6.3常见故障原因分析 223

9.6.4预防措施 226

9.7动叶可调轴流通风机失速与喘振的分析及改进 226

9.7.1轴流通风机失速与喘振的关系 226

9.7.2一次风机调试及运行情况 228

9.7.3小结 230

9.8凉水塔风机振动原因分析及对策 231

9.8.1轴流风机的概况及现状 231

9.8.2轴流风机振动的原因分析 232

9.8.3轴流风机振动的解决措施 232

9.8.4效果讨论 233

9.9脱硫风机轴承故障的诊断 233

9.9.1设备主要参数及设备简图 233

9.9.2计算频率 234

9.9.3测试参数选择和测点的布置 234

9.9.4测试结果及分析 234

9.9.5分析诊断 234

9.9.6轴承损坏的分析与研究 235

9.10离心式压缩机喘振问题研究及解决方案 236

9.10.1问题的提出及分析 236

9.10.2对策 236

9.10.3防范措施 237

9.10.4小结 237

9.11大型离心压缩机的喘振试验 238

9.11.1试验过程与方法 239

9.11.2小结 240

9.12离心式空压机电机振动原因分析 240

9.12.1概述 240

9.12.2状态监测数据分析 241

9.12.3检修结果分析 241

9.12.4电动机检修后的回装以及频谱分析 242

9.12.5小结 242

9.13离心式空压机振动故障的诊断与检修 244

9.13.1振动故障的发现与诊断 244

9.13.2故障检修 244

9.13.3检修效果 246

9.14大型空分装置离心式压缩机振动故障分析及处理 246

9.14.1设备基本情况 246

9.14.2振动故障 246

9.14.3故障分析 247

9.14.4故障处理 247

9.14.5讨论 48

9.14.6小结 248

9.15 DH63型空压机振动故障分析及处理 218

9.15.1 DH63型空压机 248

9.15.2振动故障分析 248

9.15.3处理措施 250

9.16冶炼厂动氧车间氧增压机振动测试与分析 251

9.16.1第一级转子振动分析 251

9.16.2第二级转子振动分析 252

9.16.3第三级转子振动分析 253

9.16.4小结 255

9.17炼铁厂风机振动测试分析 255

9.17.1 1#风机振动测试分析 255

9.17.2 2#风机振动测试分析 255

9.17.3 2#烧结风机振动测试分析 257

第10章 泵类设备振动故障监测与诊断 258

10.1泵类设备故障概况 258

10.2离心泵振动的原因及其防范措施 258

10.2.1离心泵产生振动的原因 258

10.2.2离心泵防治振动的措施 258

10.2.3从运转维修上防治泵振动 259

10.3大型锅炉给水泵振动原因分析及处理 260

10.3.1水泵振动现象 260

10.3.2解体检查情况 261

10.3.3原因分析 261

10.3.4处理对策 262

10.3.5小结 263

10.4调速给水泵振动故障诊断及处理 263

10.4.1给水泵在启动及运行中的异常现象 264

10.4.2振动故障诊断 264

10.4.3振动故障的处理 267

10.4.4小结 268

10.5干式螺杆真空泵振动监测与故障诊断 268

10.5.1常见故障的振动监测和诊断方法 268

10.5.2实际应用 269

10.5.3小结 273

10.6抽水站立式泵机组振动故障分析及消除 273

10.6.1概述 273

10.6.2机组结构 273

10.6.3故障现象及检修过程 273

10.6.4机组的改造措施 274

10.6.5机组振动原因分析 275

10.6.6小结 276

10.7 HMD-G-32-0250型隔膜泵故障检修及分析 276

10.7.1 工作原理及故障原因分析 276

10.7.2保证隔膜泵正常运行的措施 278

10.7.3小结 278

10.8多级给水泵转子不平衡引起振动原因分析 278

10.8.1振动标准与监测 278

10.8.2振动原因及分析 279

10.8.3实例分析 280

10.8.4小结 280

10.9交流润滑油泵振动故障原因分析及处理 281

10.9.1振动情况及原因分析 281

10.9.2故障处理 283

10.9.3小结 285

10.10循环水泵振动原因分析与处理 285

10.10.1存在问题 285

10.10.2设备检查和问题分析 285

10.10.3问题的处理与解决 287

10.10.4小结 288

10.11输油泵运行振动监测与故障诊断 288

10.11.1输油泵运行状态监测的意义 288

10.11.2离心泵的振动监测与故障诊断 289

10.11.3小结 292

第11章 电机振动故障的监测与诊断 293

11.1基于振动频谱分析的电动机故障诊断 293

11.1.1频谱分析的特点 293

11.1.2现场应用频谱分析法的诊断实例 293

11.1.3小结 295

11.2火电厂引风电动机轴承损坏分析及处理 295

11.2.1设备概况 295

11.2.2故障现象 295

11.2.3故障原因分析 296

11.2.4对策措施 296

11.2.5小结 297

11.3舰用异步电动机振动故障诊断 297

11.3.1概述 297

11.3.2异步电动机典型故障分析 298

11.3.3小结 299

11.4永磁直流电动机振动和噪声分析 299

11.4.1概述 299

11.4.2电磁因素 300

11.4.3机械因素 301

11.4.4小结 304

11.5振动检测仪在电动机状态监测和润滑管理中的应用 304

11.5.1概述 304

11.5.2振动检测仪在电动机的状态监测和故障诊断中的运用 304

11.5.3运用电动机振动加速度高频值指导电动机润滑的管理 305

第12章 机床振动故障监测与诊断 307

12.1高速切削振动的形成及其控制 307

12.1.1概述 307

12.1.2影响高速切削加工振动的主要因素 307

12.1.3控制高速加工振动的基本策略及途径 308

12.1.4小结 310

12.2立式旋转电火花线切割机床振动分析与动平衡试验 310

12.2.1振动的分析 310

12.2.2动平衡试验 311

12.2.3小结 312

12.3木工机床振动薄弱环节的模糊判别方法 313

12.3.1木工机床振动薄弱环节的判别模型 313

12.3.2木工机床振动薄弱环节的模糊综合判别方法 313

12.3.3应用实例 315

12.3.4小结 315

12.4磨削加工中的振动分析 315

12.4.1振动的分类及形成原因分析 315

12.4.2消振措施 316

12.4.3小结 317

12.5铣削系统稳定性判定方法 317

12.5.1铣削过程中的振动 318

12.5.2铣削系统稳定性判定方法 318

12.5.3实例分析及试验验证 319

12.5.4小结 321