设备健康监测与故障诊断(本科教材)

第1章绪论

1.1设备健康监测与故障诊断的定义1

1.2设备健康监测与故障诊断技术的主要内容2

1.2.1设备健康监测与故障诊断的技术体系2

1.2.2健康监测与故障诊断技术的分类2

1.2.3健康监测与故障诊断的实施过程4

1.2.4健康监测与故障诊断系统的组成5

1.3设备健康监测与故障诊断技术的发展与应用6

1.3.1健康监测与故障诊断的发展历史、现状6

1.3.2健康监测与故障诊断技术的应用7



第2章设备健康监测与故障诊断的理论基础

2.1故障诊断的理论基础9

2.1.1故障的定义和分类9

2.1.2故障机理10

2.1.3形成故障的外部因素12

2.1.4故障发生的规律14

2.1.5设备状态及其演变14

2.1.6故障迹象及其特征参量16

2.2信号处理和分析基础知识17

2.2.1信号的定义及分类17

2.2.2信号的幅值域描述及分析21

2.2.3信号的时域描述及分析25

2.2.4信号的频域分析28

2.2.5信号采集与处理30



第3章设备健康监测与诊断实施技术

3.1振动监测与诊断技术38

3.1.1机械振动的分类38

3.1.2振动测试传感器40

3.1.3振动监测及标准47

3.2温度监测与诊断技术47

3.2.1热电偶及热电阻接触式测温48

3.2.2红外测温技术48

3.3油污染监测与诊断技术51

3.3.1油样分析技术的基本原理51

3.3.2油样分析技术51

3.4无损检测技术55

3.4.1超声检测55

3.4.2射线检测56

3.4.3磁粉检测56

3.4.4渗透检测57

3.4.5涡流检测57

3.5综合诊断技术58



第4章典型零部件的健康监测与诊断

4.1滚动轴承的健康监测与诊断59

4.1.1滚动轴承基本结构及其分类59

4.1.2滚动轴承的主要损伤类型60

4.1.3滚动轴承的振动机理及特征61

4.1.4滚动轴承的振动监测63

4.1.5滚动轴承的其他监测与故障诊断方法64

4.1.6案例分析65

4.2齿轮箱健康监测与诊断66

4.2.1齿轮箱的分类及基本结构66

4.2.2齿轮箱中零部件常见的损伤形式66

4.2.3齿轮箱振动分析方法68

4.2.4齿轮箱典型故障振动特征70

4.2.5齿轮箱故障诊断方法74

4.2.6案例分析75



第5章旋转设备健康监测与诊断

5.1旋转设备振动监测与诊断基础79

5.1.1旋转设备振动分类79

5.1.2旋转设备振动特征参量80

5.1.3旋转设备振动监测82

5.1.4振动监测标准84

5.1.5旋转设备振动故障常用分析方法84

5.2转子动力学基础87

5.2.1转子临界转速87

5.2.2转子放大因子89

5.3转子不平衡故障机理与诊断91

5.3.1不平衡的故障机理91

5.3.2不平衡的分类91

5.3.3不平衡的故障特征及诊断92

5.3.4转子不平衡的故障原因分析及维修措施93

5.3.5转子不平衡的后果及转子平衡94

5.3.6案例分析95

5.4不对中故障机理与诊断99

5.4.1不对中的分类99

5.4.2不对中的故障机理99

5.4.3不对中的故障特征及诊断100

5.4.4转子不对中故障原因与维修措施101

5.4.5案例分析101

5.5弯曲故障机理与诊断104

5.5.1弯曲的分类104

5.5.2弯曲的故障机理104

5.5.3弯曲的故障特征及诊断104

5.5.4转子弯曲的故障原因与维修措施105

5.6偏心故障机理与诊断105

5.6.1偏心的故障机理与分类105

5.6.2偏心的故障特征105

5.6.3案例分析106

5.7松动故障的机理与诊断107

5.7.1松动故障分类108

5.7.2松动的故障机理及振动特征108

5.7.3支撑系统松动的故障原因与维修措施109

5.7.4案例分析110

5.8动静碰摩故障的机理与诊断112

5.8.1动静碰摩的振动机理112

5.8.2动静碰摩的故障特征与诊断113

5.8.3动静碰摩的故障原因与维修措施113

5.8.4案例分析113

5.9油膜轴承油膜涡动和振荡的机理与诊断115

5.9.1动压轴承工作原理116

5.9.2油膜涡动机理116

5.9.3半速涡动与油膜振荡117

5.9.4油膜涡动与油膜振荡的特征119

5.9.5油膜涡动与油膜振荡的诊断119

5.9.6油膜振荡的危害及维修措施119

5.9.7案例分析120

5.10旋转失速与喘振122

5.10.1旋转失速与喘振的机理122

5.10.2旋转失速与喘振的特征及诊断依据123

5.10.3旋转失速与喘振的危害124

5.10.4旋转失速与喘振产生的原因及维修措施124

5.10.5案例分析124



第6章在线监测与智能诊断

6.1在线监测技术127

6.1.1在线监测技术概述127

6.1.2在线监测系统的组成及功能127

6.1.3典型在线监测系统简介128

6.2专家系统及智能诊断132

6.2.1专家系统及其在故障诊断中的应用132

6.2.2设备故障的神经网络诊断技术135

6.2.3设备故障的模糊诊断技术140

6.2.4设备故障的灰色诊断技术142

6.2.5设备故障的支持向量机技术143



参考文献