现代造纸机械状态监测与故障诊断（第三版）

　　第三版除了在一些内容更新外，由于机械设备及其附属设施运行过程振动的多样性和复杂性，考虑到一个胜任的造纸机械状态监测工程师必须具备较深厚的基础理论知识体系外，还必须有十分丰富的现场分析评判工程经验，所以，第三版增加了*后一章专门将许多年现场积累的制浆造纸机械状态监测与故障诊断的案例进行归类介绍剖析，为学生、科研和工程技术人员提供理论联系实际的内容。为便于学习，第三版还在有关章节后增加了学习思考题。本书以现代造纸机械为背景，比较简明、系统、实用性地介绍了机械状态监测与故障诊断技术及其在造纸机械领域应用的起源、发展；基于振动分析的工程信号采集、特征提取与分析处理的基础理论原理；与造纸机械密切相关的基本机械的故障类型、产生机理、振动参量表现特征以及故障监诊方法，并以实际案例加以讨论工程应用。同时，对在造纸机械监诊中常用的温度、油样和超声方法加以了讨论。此外，就造纸机械监诊过程的典型故障诊断系统、智能诊断与状态评估、远程监测诊断系统以及故障诊断标准（振动与噪声）等做了介绍。根据教学用途的特点，在内容安排上以相关技术原理为主，并紧密结合现代造纸机械中典型的应用，体现出行业特点，有独立的系统性和完整性。希望通过本教材第三版的推出，能进一步促进高校的教学和科研，进一步推动我国造纸工业在造纸机械状态监测和故障诊断技术方面的知识普及和应用推广。

　　中国造纸学会理事，江苏省造纸学会理事长，江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室主任，制浆造纸工程学科带头人。1998年被遴选为*批江苏省“333高层次人才工程”优秀人才培养对象；2007年遴选为江苏省“333高层次人才工程”*批中青年科学技术带头人培养对象。

第一章　总 论
第一节　机械故障诊断学的起源与发展
一、大机器生产对设备管理的必然要求
二、机械状态监测与故障诊断的产生
三、机械故障诊断学的提出
四、机械故障诊断技术的发展
五、推广机械监诊技术应用的意义
六、机械状态监测与故障诊断在我国的进展
第二节　造纸机械状态监测与故障诊断学
一、造纸机械特征与开展状态监测与故障诊断的必要性
二、造纸机械状态监测与故障诊断的国内外进展
三、造纸机械监诊学的定义
四、主要研究内容和机械故障诊断方法
五、造纸机械状态监测与故障诊断的过程
六、造纸机状态监测部位的主要分布
第三节 我国造纸机械监诊技术应用发展趋势
一、今后商业化应用需求
二、未来技术研究方向与发展和应用趋势
思考题

第二章　造纸机械诊断信号处理理论基础
第一节 故障信号的采集与处理系统
一、基本概念
二、信号分类
三、信号采集与处理的相关学科
四、信号转换与传感器
五、信号的采集
六、信号处理及其分类
七、监测与诊断系统的工作过程与步骤
第二节 故障诊断的预测技术
一、预测的基本原理
二、预测的分类
三、预测的特点
四、预测的步骤
五、设备监诊中常用的几种预测技术
第三节　信号处理的时域分析
一、幅值域
二、时差域
三、平衡随机过程与非平稳随机过程
四、各态历经过程
第四节　信号处理的频域分析
一、周期信号的傅里叶级数展开式
二、非周期信号的傅里叶级数展开式
三、频域内的能量谱密度函数
四、巴什瓦（Parseval）定理
五、卷积定理
第五节 数字信号的处理分析
一、数字信号处理的基本流程
二、常用信号分析函数间的关系
三、采样与采样定理
四、混叠误差
五、截断与泄漏
六、加窗处理
七、量化与量化误差
第六节 快速傅里叶变换（FFT）
一、离散傅立叶变换（DFT）
二、快速傅立叶变换（FFT）
三、基于傅立叶变换的补充分析
第七节 基于振动分析的故障诊断基本原理
一、基于振动分析的故障诊断
二、振动故障监测与诊断的任务
三、基于振动分析的故障诊断本质
四、振动故障诊断的程序
思考题

第三章　造纸机械转动件的监测与诊断
第一节 造纸机械转动件故障概况
一、转子系统、转子振动与转子故障间关系
二、旋转机械故障振动故障的分类
第二节 转动件监测与诊断原理
一、转轴组件故障信号常用分析方法
二、转子不平衡
三、轴系不对中
四、转子裂纹
五、油膜涡动与油膜振荡
六、转子碰摩
第三节造纸机械转动件的监诊应用
一、造纸机压榨辊监诊应用实例
　二、造纸机张紧辊监诊应用实例
第四节造纸机械转动件的动平衡技术
一、转子静力不平衡及动力不平衡的概念
二、转子平衡方法的类型及其选择
三、现场平衡法的基本原理
四、现场平衡的方法和步骤
思考题

第四章　滚动轴承系的监测与诊断
第一节 概　述
一、基本情况
二、滚动轴承的故障失效的主要形式
第二节 滚动轴承的振动诊断
一、滚动轴承的振动机理
二、滚动轴承动态信号的拾取
三、滚动轴承的振动故障识别
第三节　造纸机械滚动轴承监诊应用
一、轴承损坏的阶段性
二、轴承振动变化特点
三、软压光机热辊轴承监诊实例
四、纸机中心压榨辊轴承监诊实例
五、烘缸轴承监诊实例
第四节　电动机及其轴承监诊
一、电动机故障特点与测点布置
二、电流冲蚀现象与轴承损坏
　三、真空压榨辊交流变频传动电机监诊
第五节　其他监测方法
一、接触电阻法
二、光纤监测技术
第六节 滚动轴承的振动测量及其标准
一、滚动轴承的振动测量
二、滚动轴承振动评判标准
三、滚动轴承的振动监诊系统
思考题

第五章　齿轮箱系的监测与诊断
第一节　概　述
一、齿轮系传动与造纸机械状态
二、齿轮故障
三、齿轮故障诊断方法与比较
第二节　齿轮的常见故障
一、齿轮故障分类
二、齿轮故障具体形式
第三节　齿轮的振动机理
一、齿轮的基本振动分析
二、齿轮振动信号的调制原理
三、齿轮振动信号的其它成分
第四节　齿轮故障诊断方法
一、功率谱（频谱）分析
二、倒频谱分析
三、时域同步平均
四、时域分析法
第五节　造纸机械齿轮箱监诊应用
一、齿轮箱监诊共性问题
二、测点选择与安装
三、真空泵齿轮箱监诊实例
思考题

第六章　逻辑诊断与机械故障树分析
第一节　逻辑诊断基本问题
一、逻辑代数的基本概念
二、变量间逻辑关系与逻辑运算
三、故障诊断中的基本逻辑问题
第二节　故障树分析法概述
一、故障树分析起源与发展
二、故障树分析法基本概念
三、故障树分析法的过程
四、故障树分析法的优点
五、故障树分析法缺陷
六、故障树分析的步骤
七、故障树分析法中采用的符号
第三节　故障树的建造
一、故障树建立的主要价值
二、建立故障树的主要步骤
三、建立故障树注意事项
四、故障树与结构函数
五、故障树的化简
第四节　故障树的定性分析
一、割集与最小割集
二、路集和最小路集
三、最小割集算法
四、最小路集算法
第五节　故障树的定量分析
一、事件和与事件积的概率计算公式
二、用最小割集结构函数求顶事件发生概率
三、事件重要计算
思考题

第七章　造纸机械监诊系统简介
第一节　概 述
第二节　监诊系统类型
一、监诊系统现状
二、监诊系统分类
第三节　监诊系统的组成
一、基本构成
二、发展趋势
第四节　定期监诊系统
一、数据采集器
二、软件功能及工作方式
第五节　连续监诊系统
一、单机系统
二、分布式集散系统
三、造纸机在线监诊系统介绍
第六节　故障诊断专家系统
一、专家系统概述
二、专家系统分类
三、专家系统的理想模型
四、专家系统的基本结构
思考题

第八章　润滑油系的监诊
第一节　油样分析方法与应用
一、磁塞检查法
二、颗粒计数器方法
三、油样光谱分析法
四、油样铁谱分析法
第二节 油样光谱分析法
一、光谱分析法的物理原理
二、原子吸收分光光度计的工作原理
三、原子发射光谱法的工作原理
四、油样光谱法的发展应用概况
第三节 油样铁谱分析法
一、分析式铁谱仪的组成及工作原理
二、分析式铁谱仪的定性及定量分析
三、直读式铁谱仪的组成及工作原理
第四节 油样常规的判别标准
一、机械零部件磨损曲线
二、油样诊断的判别标准
三、油样常规理化分析
思考题

第九章　温度测量与设备监诊
第一节 温度与温度测量
一、温度测量的基本原理
二、温度测量方法
三、温度计的分类
第二节 红外监测基本原理
一、红外线
二、红外线辐射的基本定理
三、红外辐射基本定理
四、红外线辐射在大气中的传输
第三节 红外探测器
一、红外探测器的类型及工作原理
二、红外探测器的性能和特点
第四节 红外测温仪表
一、红外测温仪表的分类及工作原理
二、红外测温在设备诊断中的应用
第五节 红外热成像系统
一、红外热成像系统分类
二、光机扫描像仪的工作原理
三、红外热电视的工作原理
四、红外成像技术在设备诊断上应用
第六节 造纸机械的温度诊断
一、红外温度诊断
二、温度诊断对象及诊断方法
三、造纸机械的温度诊断的实例
思考题

第十章　超声与声发射监诊法
第一节 超声诊断基本原理
一、声与超声波
二、超声波的特点
三、超声波的类型
四、超声波的传播速度与声阻抗
五、超声波垂射到平界面上的反射和透射
六、超声波倾斜入射到平界面上的反射和折射
七、超声波的衰减
八、超声声场
第二节 超声波探伤方法
一、脉冲反射法
二、穿透法
三、共振法
第三节 声发射技术
一、声发射机理
二、声发射信号的传输
三、声发射技术的特点
四、声发射技术测量的参数描述
第四节 超声诊断
一、超声波诊断仪
二、超声波探伤的应用
思考题

第十一章　传感器及监诊标准简介
第一节 传感器简介
一、传感器定义
二、传感器命名法及代号
三、传感器的应用
四、传感器的分类
五、传感器的选用
第二节　造纸机械监诊常用的传感器
一、电涡流位移传感器
二、速度传感器
三、压电式加速度传感器
第三节　传感器的安装与使用
一、电涡流位移传感器探头的安装
二、加速度传感器的安装
三、传感器的使用
第四节 相关监诊标准与评价方法
一、振动标准
二、动平衡标准
三、对中标准
四、评价与诊断方法示例
第五节 机械监诊技术的主要理论和方法小结
思考题

第十二章 制浆造纸设备振动监测应用附加案例
第一节 制浆造纸机械常见故障类型
一、制浆机械部分关键机台及其常见故障类型
二、造纸机械部分关键机台及其常见故障类型
三、辅助机械部分关键机台及其常见故障类型
第二节 故障类型与振动频谱的理论对应关系
一、振动频谱的基本组成与特征
二、不平衡故障的振动频谱特征
三、不对中故障的振动频谱特征
四、松动摩擦故障的振动频谱特征
五、轴承故障的振动频谱特征
六、齿轮故障的振动频谱特征
第三节 制浆造纸设备振动频谱分析实际案例
一、石灰窑一次风机故障振动频谱分析案例
二、压力筛电机故障振动频谱分析案例
三、碱回收炉涤气器风机故障振动频谱分析案例
第四节 基频谐波在造纸机械故障诊断频谱分析中的应用案例
一、基频谐波概念及其应用于故障诊断
二、基频谐波用于故障诊断频谱分析中的实际案例
三、基频谐波在故障频谱分析案例中规律小结
第五节 制浆造纸设备非零部件故障振动监测应用案例
一、主动力功率不匹配引起的设备振动监测诊断
二、设备基础刚性不良故障引起的振动监测诊断
三、结构动力共振引起的设备振动监测诊断
思考题

主要参考文献