目录
1.1故障诊断: ........................................................................................................................................ 4 1.2故障诊断的任务 .............................................................................................................................. 4 1.3振动的利用 ...................................................................................................................................... 4 1.4机械振动产生的原因: .................................................................................................................... 5 1.5振动的概念： .................................................................................................................................. 5 1.6每一振动参量都具有三个基本要素： .......................................................................................... 5 1.7机械振动的分类 .............................................................................................................................. 5 1.8机械振动定义： .............................................................................................................................. 9 1.9简谐运动： ...................................................................................................................................... 9 2.1传感器............................................................................................................................................ 10 2.2压电材料： .................................................................................................................................... 11 2.3电涡流式位移传感器 ..................................................................................................................... 11 2.4磁电式速度传感器 ........................................................................................................................ 11 2.5惯性式速度传感器 ........................................................................................................................ 12 2.6压电式加速度传感器 .................................................................................................................... 12 2.7电涡流位移传感器（非接触） .................................................................................................... 12 2.8振动的测试: .................................................................................................................................. 12 2.9常用的传感器有： ........................................................................................................................ 12 2.10振幅测量： .................................................................................................................................. 13 2.11振动检测系统的组成 .................................................................................................................. 13 2.12加速度传感器使用注意事项： .................................................................................................. 14 2.13测振系统的定度和校准 .............................................................................................................. 14 2.14测试系统的一般功能: ................................................................................................................ 14 2.15数据分析与处理的基本要求： .................................................................................................. 15 2.16传感器的灵敏度 .......................................................................................................................... 15 2.17最常用的振动测量 ...................................................................................................................... 15 2.18传感器的测量量程范围 .............................................................................................................. 15 2.19电压输出型压电加速度传感器的测量范围 .............................................................................. 15 2.20测试系统的调试 .......................................................................................................................... 15 3.1何谓旋转机械： ............................................................................................................................. 16 3.2旋转机械典型故障分析： ............................................................................................................ 16 3.3有、无量纲的统计特征值 ............................................................................................................ 16 3.4旋转机械的振动按转子系统在坐标平面内发生的振动形式分为如下三种： ......................... 16 3.5转子平衡时的基本特性： ............................................................................................................ 17 3.6转子振动的基本特性： ................................................................................................................ 17 3.7多跨转子轴系 ................................................................................................................................. 17 3.8转子振动的基本特性： ................................................................................................................ 17 3.9转子不平衡故障的频谱特征： .................................................................................................... 17
1
3.10故障特征： .................................................................................................................................. 17 3.11转子不平衡故障的诊断： .......................................................................................................... 17 3.12转子不对中的类型 ....................................................................................................................... 18 3.13造成不对中的原因: .................................................................................................................... 18 3.14转子不对中的故障特征: .............................................................................................................. 18 3.15转子不对中的故障特征: ............................................................................................................ 18 3.16轴心轨迹： .................................................................................................................................. 18 3.17诊断方法: .................................................................................................................................... 18 4.1滚动轴承故障诊断概述 ................................................................................................................ 19 4.2轴承结构： .................................................................................................................................... 19 4.3滚动体类型 .................................................................................................................................... 19 4.4轴承基本代号、参数名称 ............................................................................................................ 19 4.5滚动轴承的主要故障形式与原因如下： .................................................................................... 20 4.6滚动轴承的振动机理与信号特征 ................................................................................................ 20 4.7滚动轴承的特征频率 .................................................................................................................... 21 4.8传感器和感应频率段的选择 ........................................................................................................ 21 4.9轴承故障信号分布的频段传感器和感应频率段的选择 ............................................................ 21 4.10信号拾取方式： .......................................................................................................................... 21 4.11滚动轴承故障信号分析方法 ...................................................................................................... 22 4.12 轴承故障诊断平台软件设计 ..................................................................................................... 22 4.13波形分析相关知识 ...................................................................................................................... 22 5.1齿轮箱故障原因和分类 ................................................................................................................ 22 5.2齿轮啮合的特征频率 .................................................................................................................... 23 5.3诊断小结 ........................................................................................................................................ 24 5.4小波的发展历史 ............................................................................................................................ 24 5.5小波定义 ........................................................................................................................................ 25 5.6CWT的变换过程 .............................................................................................................................. 25 5.7CWT小结 .......................................................................................................................................... 25 5.8小波包分解树 ................................................................................................................................ 26 5.9小波理论基础-二代小波 ............................................................................................................... 26 5.10实现 .............................................................................................................................................. 26 第6章无损检测技术在设备故障诊断中的应用 ............................................................................... 27 6.1 油样分析技术 ............................................................................................................................... 27 6.2油样的光谱分析技术 .................................................................................................................... 27 6.3光谱分析的磨损界限 .................................................................................................................... 27 6.4油样的铁谱分析技术 .................................................................................................................... 27 6.5铁谱分析仪的工作原理 ................................................................................................................ 28 6.6直读式铁谱仪 ................................................................................................................................ 28 6.7分析式铁谱仪 ................................................................................................................................ 28 6.8对铁谱片进行定性分析的方法主要有： .................................................................................... 28 6.9应用光谱、铁谱分析应注意的问题 ............................................................................................. 29
2
6.10 声发射检测原理及特点 .............................................................................................................. 29 6.11红外无损检测 .............................................................................................................................. 30 7.1风机故障概述 ................................................................................................................................. 32 7.2齿轮箱故障 .................................................................................................................................... 33 7.3齿轮箱油泵过载 ............................................................................................................................. 33 7.4齿轮箱油封老化 ............................................................................................................................. 33 7.5风力发电机组齿轮油温度过高 ..................................................................................................... 33 7.6齿轮油位低 ..................................................................................................................................... 34 7.7齿轮油压力低 ................................................................................................................................. 34 7.8风机不能自行启动 ......................................................................................................................... 34 7.9叶轮主要故障 ................................................................................................................................. 34 7.10风轮转动时发出异常声响 .......................................................................................................... 34 7.11风速达到额定风速以上，但风轮达不到额定转速，发电机不能输出额定电压 .................. 35 7.12调向不灵或不能调向 .................................................................................................................. 35 7.13风轮转动而发电机不发电（无电压） ...................................................................................... 35 7.14叶片动不平衡引起的振动故障 .................................................................................................. 35 7.15盐雾的危害 ................................................................................................................................... 36 8.1 电动机类型特点与测定标准 ........................................................................................................ 36 8.2电机振动的测量与判定标准 ........................................................................................................ 36 8.3电机振动的测定方法 .................................................................................................................... 37 8.4电机的安装要求 ............................................................................................................................ 37 8.5电机在测定时的状态： ................................................................................................................ 37 8.6定子异常产生的电磁振动 ............................................................................................................. 37 8.7气隙不均匀引起的电磁振动 ......................................................................................................... 37 8.7电动机异常振动的诊断检查过程 ................................................................................................ 38 8.8诊断的检测过程 ............................................................................................................................. 38 8.9电动机不能启动可能原因： ........................................................................................................ 38 8.10电动机带负载运行时转速低于额定值，可能原因： .............................................................. 39 8.11电机外壳带电可能原因： ........................................................................................................... 39 8.12轴承过热可能原因： ................................................................................................................... 39 8.13滑环火花过大可能原因： ........................................................................................................... 39 8.14电动机运转时声音不正常可能原因： ...................................................................................... 39 8.15电机温升过高或冒烟可能原因： .............................................................................................. 40 8.16三相异步电动机发生故障 .......................................................................................................... 40 8.17常见的人工智能技术 .................................................................................................................. 40 8.18模拟电路故障诊断中存在的主要难点可以总结为以下四个方面： ...................................... 40 8.19人工神经网络从以下四个方面去模拟人的智能行为 .............................................................. 41 8.20神经网络： .................................................................................................................................. 41 8.21人工神经元 .................................................................................................................................. 41 8.22神经网络在故障诊断中的应用 .................................................................................................. 41 8.23神经网络的基本功能 .................................................................................................................. 42
3
9.1风电变流器系统功能： ................................................................................................................. 42 9.2风电变流器基本原理： ................................................................................................................ 42 9.3电气主接线中采用 ......................................................................................................................... 42 9.4变频器故障 ..................................................................................................................................... 43 9.5轻故障分类与报警:........................................................................................................................ 43 9.6重故障分类与报警:........................................................................................................................ 43 9.7单元欠电压: .................................................................................................................................. 43 9.8单元缺相: ...................................................................................................................................... 43 10.1组态软件通常有以下几方面的功能： ...................................................................................... 43 10.2组态软件主要解决的问题： ...................................................................................................... 44 10.3窗口............................................................................................................................................... 44 10.4工程浏览器 ................................................................................................................................... 44 10.5图形工具箱 ................................................................................................................................... 44 10.6图库管理器 ................................................................................................................................... 45 10.7系统要求--硬件配置 .................................................................................................................. 45 10.8创建简单工程(工程总体概况) ................................................................................................... 45 10.9使用组态软件的一般步骤 ........................................................................................................... 45 10.10选型说明 .................................................................................................................................... 46
1.1故障诊断:
利用各种检查和测试方法，发现系统和设备是否存在故障的过程是故障检测；而进一步确定故障所在大致部位的过程是故障定位。 1.2故障诊断的任务
1.3
振动的利用
琴弦振动；振动沉桩、振动拔桩以及振动捣固等;电子谐振器；振动检测；振动 压路机;振动给料机;振动成型机等。
4
1.4机械振动产生的原因:
根本原因是存在一个或几个力的激励。不同性质的力激起不同类型的振动。一般是在启动或者停止过程中的振动信号是非平稳的。设备在实际运行中，其表现的周期信号往往淹没在随机的振动信号中。若设备故障程度增加，则随机振动的周期成分加强，从而整台设备振动增大。因此，从某种意义讲，设备振动诊断的过程，就是从随机信号中提取周期成分的过程。 1.5振动的概念：
振动是物体运动的一种形式，它是指物体经过平衡位置而往复运动的过程。 振动可用位移、速度、加速度三个参量表征
1 位移：振动物体离开平衡位置的距离。常用（μm）、（mm）作单位。 2 振动速度：振动物体离开平衡位置的快慢，用（mm/s）作单位。
3 振动加速度：物体振动速度的变化率，位移的二阶导数，用g表示。 将振动参数随时间变化的状态画出来，叫振动波形。 1.6每一振动参量都具有三个基本要素： ? 振幅X、频率f、相位ψ。 ? 位移x=Xsin（ωt+φ0） ? φ0-----初始相位，rad。 ? ω----角频率。 1.7机械振动的分类
（1）按诊断的目的和要求分类：a、功能诊断和运行诊断；b、定期诊断和连续监控； c、直接诊断和间接诊断。 （2） 按诊断对象分类
●旋转机械诊断技术：如汽轮发电机组、燃气轮机组、水轮机组、风机及离心泵等。 ●往复机械诊断技术：包括内燃机、往复式压缩机及泵等。
●工程结构诊断技术：如海洋平台、金属结构、框架、桥梁、容器等。
●运载器和装置诊断技术：飞机、火箭、航天器、舰艇、火车、汽车、坦克、火炮、装甲车等。 ●通讯系统诊断技术：如雷达、电子工程等。按振动规律分类主要是根据振动在时间历程内的 变化特征划分。大多数机械设备的振动是周期振动、准周期振动、窄频带随机振动和宽频带随机振动的一种。
一般将机械振动划分为以下几种类型：
5