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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s6

1.2.2频率f7

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1118

6.2.4某厂高线线轧机振动故障的诊断2121

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