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目录 1

1　概论 1

1.1　设备故障诊断的目的和意义 1

1.1.1　设备故障诊断的含义和特性 1

1.1.2　设备故障诊断技术的应用与发展 4

1.1.3　设备故障诊断技术与维修方式的关系 6

1.2　设备故障的类型和状态监测技术 8

1.2.1　设备故障的类型及其可能原因 8

1.2.2　设备故障诊断的功能和环节 12

1.2.3　状态监测的技术和方法 13

1.3　设备故障状态的识别方法 17

1.3.1　信息比较诊断法 17

1.3.2　参数变化诊断法 18

1.3.3　模拟试验诊断法 18

1.3.4　函数诊断法 18

1.3.5　故障树分析诊断法 19

1.3.6　模糊诊断法 21

1.3.7　神经网络诊断法 23

1.3.8　结论 25

参考文献 26

2　故障诊断的信号处理方法 27

2.1　信号处理基础知识 27

2.1.1　信号的定义和分类 27

2.1.2　信号的时域分析 30

2.1.3　信号的频域分析 35

2.2.1　振动监测的基本参数 42

2.2　旋转机械常用的振动信号处理图形 42

2.2.2　轴心轨迹 43

2.2.3　转子振型 45

2.2.4　轴颈涡动中心位置 45

2.2.5　波特图（Bode plots） 46

2.2.6　极坐标图（奈奎斯特图） 47

2.2.7　三维坐标图 48

2.2.8　阶比谱分析 49

2.2.9　全息谱技术 50

2.3.1　短时傅里叶变换 53

2.3　信号的时频分析 53

2.3.2　小波分析的基本原理 55

2.3.3　多分辨分析和小波包分析 58

2.3.4　小波分析的应用 59

参考文献 61

3.1　转子不平衡故障诊断 63

3.1.1　转子不平衡概念 63

3　旋转机械故障诊断 63

3.1.2　临界转速对不平衡振动的影响 64

3.1.3　转子不平衡振动的故障特征 67

3.1.4　不平衡振动的故障原因和防治措施 68

3.1.5　定向振动与不平衡振动故障的鉴别 80

3.2　转子不对中故障诊断 82

3.2.1　转子不对中故障的特征 83

3.2.2　联轴节不对中的振动频率 84

3.2.3　不对中故障的监测方法 90

3.2.4　故障诊断实例 93

3.3　滑动轴承故障诊断 95

3.3.1　滑动轴承工作原理 95

3.3.2　滑动轴承常见故障的原因和防治措施 97

3.3.3　高速滑动轴承不稳定故障的特征和防治措施 99

3.3.4　结构共振产生的轴承工作不稳定 118

3.3.5　转子轴承电流故障诊断 120

3.4　转子摩擦故障诊断 125

3.4.1　干摩擦故障的机理和特征 125

3.4.2　转子内摩擦引起失稳的机理 133

3.5　浮动环密封故障诊断 136

3.5.1　浮动环密封故障的机理和特征 136

3.5.2　故障诊断实例 138

3.6　叶片式机器中流体激振故障诊断 141

3.6.1　非接触式密封中的流体激振故障 141

3.6.2　叶片式机器中的气流不稳定故障 150

3.6.3　流体冲击和声学共振故障 161

3.7　高速旋转机械不稳定自激振动故障的分析方法 169

3.7.1　亚异步不稳定振动的特性 170

3.7.2　诱发亚异步不稳定振动的因素及其分析方法 171

3.7.3　转子稳定性评判 173

3.7.4　故障诊断实例 174

参考文献 180

4　往复式压缩机的故障分析和管道振动 184

4.1　往复式压缩机的故障类型与故障原因 184

4.1.1　压缩机热力参数异常及其故障原因 184

4.1.2　压缩机主要零部件的机械故障 189

4.1.3　压缩机故障振动 197

4.2　示功图及阀片运动规律的测量与故障分析 205

4.2.1　压缩机示功图显示的故障 205

4.2.2　阀片运动规律曲线图 207

4.3　压缩机的气流压力脉动与管道振动 210

4.3.1　气流压力脉动引起的故障分析 210

4.3.2　管道压力脉动的防治措施 225

4.3.3　管道的机械共振及其防治措施 238

参考文献 242

5　齿轮故障诊断 243

5.1　齿轮常见故障 243

5.1.1　齿的断裂 243

5.1.2　齿的磨损 244

5.1.3　齿面疲劳（点蚀、剥落） 244

5.1.4　齿面擦伤和划痕 245

5.2　齿轮故障振动的诊断 246

5.2.1　齿轮传动的动态激励 246

5.2.2　齿轮故障的特征信息 249

5.2.3　齿轮故障的诊断方法 257

5.3　齿轮故障噪声的诊断 265

参考文献 267

6　滚动轴承故障诊断 269

6.1　滚动轴承的故障形式与故障原因 269

6.1.1　轴承转速n＜1r/min时，轴承的损坏形式 269

6.1.2　轴承转速n＞10r/min时，轴承损伤的主要形式 269

6.2　滚动轴承故障的检测方法 272

6.3.1　引起滚动轴承振动的原因和特征频率 273

6.3　滚动轴承故障振动的诊断 273

6.3.2　滚动轴承缺陷产生的间隔频率 279

6.3.3　滚动轴承故障振动的诊断方法 282

参考文献 299

7　无损检测技术在设备诊断中的应用 301

7.1　油样分析技术在设备诊断中的应用 301

7.1.1　概述 301

7.1.2　油样的光谱分析技术 301

7.1.3　润滑油的铁谱分析技术 305

7.1.4　应用实例 310

7.1.5　应用光谱、铁谱分析应注意的问题 313

7.2　声发射检测技术在设备诊断中的应用 314

7.2.1　声发射检测的基本原理 315

7.2.2　声发射信号的表征参数 315

7.2.3　声发射检测仪器 318

7.2.4　声发射检测的研究及应用领域 319

7.2.5　声发射检测实例 320

参考文献 326

8　现代智能诊断技术的应用 327

8.1　故障诊断专家系统 327

8.1.1　专家系统概述 327

8.1.2　诊断知识的表示 329

8.1.3　诊断推理与控制策略 332

8.1.4　诊断知识的获取 342

8.1.5　诊断专家系统应用实例 344

8.2.2　隶属函数 349

8.2.1　模糊集合的基本概念 349

8.2　模糊数学在故障诊断中的应用 349

8.2.3　模糊诊断矩阵 353

8.2.4　故障诊断的模糊聚类分析 355

8.2.5　模糊理论在汽轮发电机故障诊断中的应用 358

8.3　神经网络在故障诊断中的应用 362

8.3.1　神经网络的基本组成 362

8.3.2　前馈神经网络 365

8.3.3　BP神经网络在旋转机械故障诊断中的应用 366

参考文献 368