機械系統(tǒng)工況監(jiān)測與故障診斷

前言

　　機械系統(tǒng)的安全、可靠、高效、低耗和環(huán)境友好地運行，是企業(yè)提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)生產(chǎn)安全的重要保證。實時采集機械系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息，從而分析和判斷機械系統(tǒng)運行狀態(tài)的優(yōu)劣，為機械系統(tǒng)的維修決策提供技術(shù)支持，可達到最佳的運行經(jīng)濟性之目的。工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)是實現(xiàn)這一目的的重要技術(shù)手段?！　〗陙恚r監(jiān)測與故障診斷技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展。在診斷方法和理論方面，人們不斷吸收人工智能、信息工程、系統(tǒng)控制等方面的成果，用于改善和提升工況監(jiān)測與故障診斷的精度和可靠性；在診斷儀器和手段方面，監(jiān)測手段的在線式、智能型、數(shù)字化等特征曰趨發(fā)展；在工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的應(yīng)用方面，監(jiān)測系統(tǒng)的集成化、分布式、網(wǎng)絡(luò)型等特點尤為明顯……。隨著工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的發(fā)展，使之已成為未來機械工程師不可或缺的知識和能力。因此，在高等院校的相關(guān)專業(yè)開設(shè)機械系統(tǒng)工況監(jiān)測與故障診斷這一課程，對于培養(yǎng)高級專門人才具有重要的戰(zhàn)略意義?！　∪珪?2章，由三部分組成。第一部分包括第1章緒論，第2章故障及其基本概念和第3章工況監(jiān)測與故障診斷的基本知識三章。主要介紹了工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的基本概念、定義、作用與發(fā)展趨勢；同時，討論了故障及其基本概念等內(nèi)容。第二部分包括第4章性能參數(shù)監(jiān)測，第5章振動監(jiān)測技術(shù)，第6章油液監(jiān)測技術(shù)，第7章無損檢測技術(shù)和第8章狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動獲取與管理五章。主要介紹了當(dāng)前應(yīng)用于工業(yè)界的常用監(jiān)測與診斷儀器的原理、種類、特點等內(nèi)容。第三部分包括第9章液壓系統(tǒng)的故障分析與診斷，第10章船舶動力機械的遠程監(jiān)測與診斷，第11章卷揚系統(tǒng)的監(jiān)測與診斷和第12章機車柴油機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷四章。這些內(nèi)容是編者在工況監(jiān)測與故障診斷的科研實踐中，總結(jié)與提煉的工況監(jiān)測與故障診斷的案例。

內(nèi)容概要

　　《機械系統(tǒng)工況監(jiān)測與故障診斷》系統(tǒng)地介紹了機械系統(tǒng)的工況監(jiān)測與故障診斷的方法、理論、儀器及其應(yīng)用。全書共分12章，主要內(nèi)容包括故障及其基本概念；工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的基本知識及其常用的性能參數(shù)；振動、油液、無損檢測等方法；工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在液壓系統(tǒng)、船舶動力機械、卷揚系統(tǒng)和機車柴油機等典型機械系統(tǒng)中的應(yīng)用?！　」r監(jiān)測與故障診斷是工業(yè)界十分關(guān)注的技術(shù)，旨在提高機械系統(tǒng)安全、可靠、高效、低耗和環(huán)境友好地運行。這一技術(shù)內(nèi)容豐富。涉及多個學(xué)科的知識，是近年來發(fā)展迅速的研究領(lǐng)域。《機械系統(tǒng)工況監(jiān)測與故障診斷》內(nèi)容取材新穎。系統(tǒng)深入。注重理論聯(lián)系實際。《機械系統(tǒng)工況監(jiān)測與故障診斷》可作為機械工程及自動化、機械設(shè)計制造及其自動化、熱能與動力工程、能源動力工程及自動化、物流工程、油氣儲運工程、輪機工程等專業(yè)的高年級本科生教材和相關(guān)專業(yè)研究生課程的參考書.也可以作為從事設(shè)備維修、機務(wù)管理和生產(chǎn)質(zhì)量控制等研究人員和工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

1 概論1.1 設(shè)備管理及其作用1.2 工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的基本概念1.3 工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀1.4 開展工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)研究的意義1.5 工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢2 故障及其基本概念2.1 故障的概念與分類2.1.1 故障的概念2.1.2 機械系統(tǒng)故障的外因2.1.3 故障的分類2.2 故障規(guī)律——典型故障率曲線2.2.1 早期故障期2.2.2 偶發(fā)故障期2.2.3 嚴重故障期2.3 故障模式2.4 故障機理2.5 機械系統(tǒng)故障狀態(tài)標準2.5.1 損傷程度的極限值2.5.2 輸出系數(shù)的極限值2.5.3 整機的極限狀態(tài)2.5.4 經(jīng)濟損失的極限值3 工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的技術(shù)知識3.1 機械系統(tǒng)工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的定義3.2 工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的基本內(nèi)容與結(jié)構(gòu)體系3.3 工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的區(qū)別和聯(lián)系3.4 工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的分類3.4.1 按診斷對象的類別分類3.4.2 按診斷方法（或稱技術(shù)）分類3.4.3 按診斷的目的、要求和條件的不同分類3.5 工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的特征3.6 工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的性能評價3.6.1 機械系統(tǒng)工況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的效能3.6.2 機械系統(tǒng)工況監(jiān)測與故障診斷手段的一般特性3.7 工況監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計3.7.1 系統(tǒng)分析3.7.2 監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)4 性能參數(shù)監(jiān)測4.1 概述4.2 監(jiān)測參數(shù)的選擇4.2.1 監(jiān)測參數(shù)的分類4.2.2 選擇監(jiān)測參數(shù)的要求4.2.3 監(jiān)測參數(shù)的確定方法4.3 溫度監(jiān)測4.3.1 溫度監(jiān)測基礎(chǔ)4.3.2 接觸式溫度測量4.3.3 非接觸式溫度測量4.4 壓力監(jiān)測4.4.1 壓力監(jiān)測基礎(chǔ)4.4.2 測壓儀表4.5 流量測量4.5.1 流量監(jiān)測基礎(chǔ)4.5.2 差壓式流量計4.5.3 容積式流量計4.5.4 其他流量計5 振動監(jiān)測技術(shù)5.1 機械振動基礎(chǔ)5.1.1 振動的分類及其特點5.1.2 振動參量5.2 振動測試系統(tǒng)5.2.1 常用振動傳感器原理5.2.2 壓電式加速度傳感器測量系統(tǒng)5.2.3 電渦流式傳感器測量系統(tǒng)5.3 振動信號的分析與處理基礎(chǔ)5.3.1 信號的時域統(tǒng)計分析5.3.2 信號的幅值分析5.3.3 信號的頻譜分析5.4 振動監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用5.4.1 不對中故障機理與診斷5.4.2 轉(zhuǎn)子彎曲的故障機理與診斷5.4.3 轉(zhuǎn)子不平衡的故障機理與診斷5.4.4 齒輪故障機理與特征5.4.5 滾動軸承故障機理及其特征6 油液監(jiān)測技術(shù)6.1 概述6.2 取樣6.2.1 取樣時刻6.2.2 取樣點6.2.3 取樣周期6.2.4 取樣方法6.2.5 取樣記錄6.2.6 油樣采集時必須注意的幾個問題6.3 油樣物理化學(xué)指標檢測6.3.1 目的6.3.2 方法6.4 油料分析光譜技術(shù)6.4.1 原理6.4.2 方法與儀器6.5 紅外光譜分析6.5.1 紅外光譜儀及其工作原理6.5.2 紅外光譜油液分析的特點6.5.3 潤滑油紅外光譜分析的常用指標6.5.4 油液紅外光譜分析方法6.6 鐵譜技術(shù)6.6.1 鐵譜技術(shù)及其特點6.6.2 常用鐵譜儀的結(jié)構(gòu)與工作原理6.6.3 鐵譜分析工作程序6.7 油液顆粒計數(shù)技術(shù)6.7.1 自動顆粒計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與原理6.7.2 儀器妁使用方法7 無損檢測技術(shù)7.1 概述7.2 射線檢測7.2.1 射線檢測原理7.2.2 X射線照相法檢測工藝7.3 超聲檢測7.3.1 超聲波檢測方法7.3.2 超聲波檢測設(shè)備7.3.3 超聲檢測的應(yīng)用7.4 磁粉檢測7.4.1 磁粉檢測原理7.4.2 磁粉檢測方法7.4.3 磁粉檢測工藝7.4.4 鑄件的磁粉檢測7.5 滲透檢測7.5.1 滲透檢測原理7.5.2 滲透檢測方法7.5.3 滲透檢測工藝7.5.4 滲透檢測裝置7.5.5 鍛造不銹鋼大閥門體著色滲透檢測7.6 渦流檢測7.6.1 渦流檢測的原理及特點7.6.2 渦流檢測儀的組成7.6.3 渦流檢測方法7.6.4 軋輥裂紋的渦流檢測8 狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動獲取與管理8.1 分析儀器設(shè)備的特征分類8.2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計8.2.1 傳統(tǒng)解決方案8.2.2 基于協(xié)議轉(zhuǎn)換的解決方案8.2.3 兩種方案的比較8.3 串口型儀器的數(shù)據(jù)采集方法8.3.1 儀器通訊協(xié)議8.3.2 軟件流程8.3.3 關(guān)鍵程序8.4 自帶計算機型儀器的數(shù)據(jù)采集方法8.4.工基于文件夾監(jiān)控的數(shù)據(jù)自動獲取8.4.2 基于消息的儀器數(shù)據(jù)自動獲取8.5 儀器數(shù)據(jù)文件格式的解析方法8.5.1 已有的算法8.5.2 基于聚類分析的算法8.6 監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)9 液壓系統(tǒng)的故障分析與診斷9.1 液壓系統(tǒng)故障分析與診斷的概念及其分類9.1.1 液壓傳動和液壓系統(tǒng)的類型和特點9.1.2 液壓系統(tǒng)故障的概念及其分類9.1.3 液壓系統(tǒng)故障診斷的方法9.2 液壓系統(tǒng)共性故障分析與診斷9.2.1 系統(tǒng)噪聲、振動大的故障分析與診斷9.2.2 系統(tǒng)壓力不正常的故障分析與診斷9.2.3 系統(tǒng)動作不正常的故障分析與診斷……10 船舶動力機械的遠程監(jiān)測與診斷11 卷場系統(tǒng)的監(jiān)測與診斷12 機車柴油機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

　　機械系統(tǒng)是一個復(fù)雜的技術(shù)綜合體。為保證機械系統(tǒng)能有效地應(yīng)用，在研制過程中，必須在可靠性、維修性、安全性、經(jīng)濟性、可生產(chǎn)性和質(zhì)量控制等諸方面加以控制。工業(yè)界為解決機械系統(tǒng)的可靠性問題，應(yīng)用系統(tǒng)工程觀點和優(yōu)化觀點，運用各種手段和技術(shù)，對機械系統(tǒng)從開發(fā)、設(shè)計、制造、安裝調(diào)試到維修使用，實施全過程管理。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)具有明顯的特點：機械系統(tǒng)大型化，生產(chǎn)連續(xù)化，高度自動化。這些特點在提高生產(chǎn)率、降低成本、節(jié)約能源和人力、減少廢品率、保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面，具有巨大的作用。但是，一旦機械系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中發(fā)生故障，哪怕是一個零件或組件的故障，也會迫使生產(chǎn)中斷，甚至導(dǎo)致整個生產(chǎn)線停止運行，停機停工。這不僅會帶來巨大的生產(chǎn)損失，而且往往也會造成重大的災(zāi)難。歷史上先后發(fā)生過多起引起全球很大震動的嚴重事故，例如：　　（1）1979年3月美國三里島核電站由于系統(tǒng)誤判斷和誤操作，導(dǎo)致堆芯嚴重漏損、放射性物質(zhì)釋放，不僅造成幾十億美元的經(jīng)濟損失，而且因公害引起居民示威抗議游行，迫使國會出面干預(yù)調(diào)停?！　。?）1986年4月，前蘇聯(lián)烏克蘭切爾諾貝利核電站發(fā)生爆炸，造成2000多人死亡，幾萬名居民撤離原居民區(qū)，溢出的放射性物質(zhì)，污染了西歐上空，帶來近30億美元的巨大損失，并且還對國際政治關(guān)系產(chǎn)生了影響?！　。?）1986年10月與1988年2月，我國山西和陜西先后發(fā)生兩起20萬千瓦電站機組由于運行失穩(wěn)導(dǎo)致的機組烈振、軸系斷裂、零件飛出毀壞廠房的惡性電站事故?！　。?）1998年9月2日，瑞士航空公司SRlll航班（MD一11／HB-IWF）從紐約飛往日內(nèi)瓦，起飛后機組發(fā)現(xiàn)駕駛艙有煙霧且情況不斷惡化，機組向航空管制中心請求緊急迫降，約10分鐘后，飛機失控以接近垂直角度墜人大西洋。機上乘客及機組人員共229人全部遇難?？针y發(fā)生后，加拿大運輸安全委員會歷時4年，花費超過3000萬美元經(jīng)費展開了一場艱苦而又細致的事故調(diào)查。事故最終調(diào)查顯示由于電線短路引起的火花點燃了聚乙烯隔熱層，再由聚乙烯隔熱層點燃了其他設(shè)備，導(dǎo)致飛機上的儀表設(shè)備相繼失效，飛機最終失去控制墜毀。　?。?）2005年8月27日，發(fā)生在我國山東忻州市忻臺線路段的“八.二七”特大交通事故原因現(xiàn)已查明，肇事車輛機械故障是引發(fā)這場意外災(zāi)難的直接原因。此客車是由于轉(zhuǎn)向器左側(cè)：橫拉桿內(nèi)球頭與球頭座嚴重磨損而分離脫落，造成方向失控。

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