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文檔簡介

1、TPM系列故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測TPM系列故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測在設(shè)備運(yùn)行中或在基本不拆卸的情況下,通過各種手段,掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),判定產(chǎn)生故障的部位和原因,并預(yù)測、預(yù)報設(shè)備未來的狀態(tài)。什么是狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷? 是防止事故和計劃外停機(jī)的有效手段。是設(shè)備維修的發(fā)展方向。在設(shè)備運(yùn)行中或在基本不拆卸的情況下,通過各種手段,掌握設(shè)備運(yùn)簡易診斷和精密診斷狀態(tài)監(jiān)測(簡易診斷) 內(nèi)容:識別有無故障明確故障嚴(yán)重程度作出故障趨勢分析由設(shè)備維修人員在現(xiàn)場進(jìn)行故障診斷(精密診斷) 內(nèi)容:確定故障部位確定故障原因提出維修建議由設(shè)備診斷人員在現(xiàn)場或中心進(jìn)行簡易診斷和精密診斷狀態(tài)監(jiān)測(簡易診斷)故障診斷(精密診斷)狀態(tài)監(jiān)測和故

2、障診斷的過程檢測縮小故障范圍狀態(tài)判別搜集征兆定期檢測故障定位原因分析維修決策趨勢分析正常參數(shù)開始尚可正常不可異常狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的過程檢測縮小故障范圍狀態(tài)判別搜集征兆定期狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的作用監(jiān)測與保護(hù) 監(jiān)測機(jī)器工作狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)故障及時報警,并隔離故障。 分析與診斷 判斷故障性質(zhì)、程度和部位。分析故障原因。 處理與預(yù)防 給出消除故障的措施。防止發(fā)生同類故障。狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的作用監(jiān)測與保護(hù)設(shè)備維修制度的發(fā)展事后維修,故障維修 (Break down)設(shè)備壞了后才去修理。定期維修,預(yù)防維修 (Preventive)定期地檢查和大修。預(yù)測維修,視情維修 (Predictive)周期的監(jiān)測,必要

3、時才去維修。設(shè)備維修制度的發(fā)展事后維修,故障維修 (Break dow事后維修體制設(shè)備運(yùn)行到壞了再進(jìn)行修理。不需要安排計劃。對一些設(shè)備,更換比修理更便宜。意外停機(jī)引起生產(chǎn)損失??赡芤鹪O(shè)備的二次損壞,甚至災(zāi)難性事故。庫存?zhèn)浼顿Y多。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn) 定義事后維修體制設(shè)備運(yùn)行到壞了再進(jìn)行修理。 定義定期維修體制按預(yù)訂的時間間隔或檢修周期,對設(shè)備作維修、調(diào)整和更換備件。機(jī)器壽命較長。減少意外停機(jī)。備件庫存較少。意外停機(jī)引起生產(chǎn)損失。過剩維修導(dǎo)致維修費(fèi)用增加。過剩維修引起人為維修故障。定義優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)定期維修體制按預(yù)訂的時間間隔或檢修周期,對設(shè)備作維修、調(diào)整和預(yù)測維修體制有計劃地對設(shè)備作檢查和測試,以確定其健康

4、狀態(tài),必要時才進(jìn)行維修。減少非計劃停機(jī)損失。維修時間間隔可以延長。維修費(fèi)用大為減少。備件庫存最小。需要初始投資。需學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。定義優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)預(yù)測維修體制有計劃地對設(shè)備作檢查和測試,以確定其健康狀態(tài),必不同制度的維修成本的比較不同制度的維修成本的比較先進(jìn)維修制度的作用 保證機(jī)器精度,提高產(chǎn)品質(zhì)量 減少意外停車引起的生產(chǎn)損失 防止事故,杜絕災(zāi)難性故障 減少維修時間和維修費(fèi)用(人力和財力) 改善環(huán)境,改善企業(yè)形象 投資獲得最大和最長遠(yuǎn)的回報先進(jìn)維修制度的作用 保證機(jī)器精度,提高產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測和診斷的各種手段 振動:適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、軸承、齒輪等。 溫度(紅外):適用于工業(yè)爐窯、熱力機(jī)械、電機(jī)、電

5、器等。 聲音:適用于壓力容器、往復(fù)機(jī)械、軸承、齒輪等。 油液 :適用于齒輪箱、設(shè)備潤滑系統(tǒng)、電力變壓器等。 表面:適用于設(shè)備關(guān)鍵零部件表面檢查和管道內(nèi)孔檢查等。 工況參數(shù):適用于流程工業(yè)和生產(chǎn)線上的主要設(shè)備等。 壓力:適用于液壓系統(tǒng)、流體機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)和液力耦合器等。 電氣:適用于電機(jī)、電器、輸變電設(shè)備、電工儀表等。 強(qiáng)度:適用于工程結(jié)構(gòu)、起重機(jī)械、鍛壓機(jī)械等。 無損檢測:采用物理化學(xué)方法,用于關(guān)鍵零部件的故障檢測。監(jiān)測和診斷的各種手段 振動:適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、軸儀器分類:便攜式測振表溫度檢測儀(熱紅外成像儀)數(shù)據(jù)采集器(測量電流、電壓、頻率等一種或綜合性儀表)表盤式的監(jiān)測系統(tǒng)計算機(jī)化監(jiān)

6、測系統(tǒng)監(jiān)測和診斷儀器的分類和選用儀器分類:監(jiān)測和診斷儀器的分類和選用典型的表盤式監(jiān)測系統(tǒng)典型的表盤式監(jiān)測系統(tǒng)典型的表盤式監(jiān)測系統(tǒng)前置器雙通道軸位表推力瓦溫表鍵相信號雙通道軸振表徑向瓦溫表鍵相傳感器90度布置的兩渦流傳感器推力瓦溫傳感器徑向瓦溫傳感器軸向位置傳感器報警信號輸出典型的表盤式監(jiān)測系統(tǒng)前置器雙通道軸位表推力瓦溫表鍵相信號雙通汽輪發(fā)電機(jī)組的監(jiān)測系統(tǒng)框圖下位機(jī)分析處理聯(lián)網(wǎng)顯示存貯人機(jī)對話通訊適調(diào)放大適調(diào)放大限幅整形光電隔離光電隔離光電隔離同步采樣采樣上位機(jī)振動信號(快變)溫度、壓力信號(慢變)鍵相信號汽輪發(fā)電機(jī)組的監(jiān)測系統(tǒng)框圖下位機(jī)分析處理聯(lián)網(wǎng)顯示存貯人機(jī)對話設(shè)備故障診斷技術(shù)的含義在設(shè)備運(yùn)

7、行中或基本不拆卸全部設(shè)備的情況下,掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),判定產(chǎn)生故障的部位和原因,并預(yù)測預(yù)報未來狀態(tài)的技術(shù)。是防止事故的有效措施,也是設(shè)備維修的重要依據(jù)。應(yīng)用設(shè)備故障診斷技術(shù)的目的:采用設(shè)備故障診斷技術(shù),至少可以達(dá)到以下目的: 保證設(shè)備安全,防止突發(fā)事故; 保證設(shè)備精度,提高產(chǎn)品質(zhì)量; 實(shí)施狀態(tài)維修,節(jié)約維修費(fèi)用; 避免設(shè)備事故造成的環(huán)境污染; 提高企業(yè)設(shè)備的現(xiàn)代化管理水平,給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。應(yīng)用設(shè)備故障診斷技術(shù)的目的:振動診斷的基本知識 振動是物體運(yùn)動的一種形式,通常是指物體經(jīng)過其平衡位置而往復(fù)變化的過程。 振動有時對人類是有害的,但有時人們可以利用振動來為我們服務(wù)。

8、只要是運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器,都或多或少地發(fā)生振動,因此,振動診斷在各種診斷方法中所占的比例最大,一般可達(dá)60%-70%。按振動頻率分類 機(jī)械振動低頻振動:f 1000 Hz振動診斷的基本知識 振動是物體運(yùn)動的一種形式,振動三要素及其在振動診斷中的應(yīng)用 構(gòu)成一個確定性振動有3個基本要素,即振幅d、頻率f 和相位。 當(dāng)然,振幅不僅用位移,還可以用速度和加速度。要特別說明一個與振動有關(guān)的量就是速度有效值 ,也常被稱為速度均方根值。這是一個經(jīng)常用到的振動測量參數(shù)。目前許多振動標(biāo)準(zhǔn)都是采用振幅作為判別參數(shù),因?yàn)樗钅軌蚍从痴駝拥牧叶取?幅值反映振動的強(qiáng)度,振幅的平方常與物質(zhì)振動的能量成正比,振動診斷標(biāo)準(zhǔn)都是用振幅

9、來表示的。 同樣的振幅其頻率越高,對機(jī)組損壞程度越大,因此不同轉(zhuǎn)速的機(jī)組定義的振動標(biāo)準(zhǔn)值不同。 當(dāng)頻率和頻率一定時,相位的大幅偏移就是故障(異常)的征兆。振動三要素及其在振動診斷中的應(yīng)用 構(gòu)成一個確定性振動現(xiàn)場測試診斷的實(shí)施步驟 診斷步驟概括為準(zhǔn)備工作、診斷實(shí)施和決策驗(yàn)證等3個環(huán)節(jié),具體分為6個步驟來介紹。 一. 了解被診斷的對象了解被診斷的對象是開展現(xiàn)場診斷的第一步。概括起來,對一臺被列為診斷對象的設(shè)備要著重掌握4個方面的內(nèi)容:設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成 1)搞清楚設(shè)備的基本組成部分及其聯(lián)接關(guān)系。一臺完整的設(shè)備一般由三大部分組成,即:原動機(jī)(也叫做輔機(jī),大多數(shù)采用電動機(jī),也有用內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、水輪機(jī))、

10、工作機(jī)(也叫做主機(jī))和傳動系統(tǒng)。 要了解設(shè)備的型號、規(guī)格、性能參數(shù)及聯(lián)接的形式,并記錄在設(shè)備原始檔案資料內(nèi)?,F(xiàn)場測試診斷的實(shí)施步驟 診斷步驟概括為準(zhǔn)備工作原動機(jī)(電動機(jī))傳動系統(tǒng)工作機(jī)(引風(fēng)機(jī))、電動機(jī)滾動軸承、引風(fēng)機(jī)滾動軸承 2) 查明各主要零部件(特別是運(yùn)動零件)的型號、規(guī)格、結(jié)構(gòu)參數(shù)及數(shù)量等,并在結(jié)構(gòu)圖上表明或另予說明。這些零件包括:軸承型式、滾動軸承型號、齒輪的齒數(shù),葉輪的葉片數(shù)、帶輪直徑、聯(lián)軸器型式等。原動機(jī)(電動機(jī)) 2) 查明各主要零部件(特別是2. 機(jī)器的工作原理及運(yùn)行特性 主要了解以下內(nèi)容: 1)各主要零部件的運(yùn)動方式:旋轉(zhuǎn)運(yùn)動還是往復(fù)運(yùn)動; 2)機(jī)器的運(yùn)動特性:平穩(wěn)運(yùn)動還是

11、沖擊性運(yùn)動; 3)轉(zhuǎn)子運(yùn)行速度:低速(1000 Hz),勻速還是變速等等。2. 機(jī)器的工作原理及運(yùn)行特性3. 機(jī)器的工作條件 1)載荷性質(zhì):均載還是沖擊載荷; 2)工作介質(zhì):有無塵埃、顆粒性雜質(zhì)或腐蝕性氣體(液體); 3)周圍環(huán)境:有無嚴(yán)重的干擾(或污染)源存在,如振源,粉塵、熱源等。4.設(shè)備基礎(chǔ)型式及狀況 搞清楚是剛性基礎(chǔ)還是彈性基礎(chǔ)等等。5.主要資料檔案資料 設(shè)備原始檔案資料、設(shè)備檢修資料、設(shè)備故障記錄檔案等。3. 機(jī)器的工作條件4.設(shè)備基礎(chǔ)型式及狀況 二. 確定診斷方案 在此基礎(chǔ)上,接下來就要確定具體的診斷方案。診斷方案應(yīng)包括以下幾方面的內(nèi)容。 1. 選擇測點(diǎn) 測點(diǎn)就是機(jī)器上被測量的部位

12、,它是獲取診斷信息的窗口。診斷方案正確與否關(guān)系到能否所需要的真實(shí)完整的設(shè)備狀態(tài)信息,只有在對診斷對象充分了解的基礎(chǔ)上才能根據(jù)診斷目的恰當(dāng)?shù)剡x擇測點(diǎn),具體要求如下: 二. 確定診斷方案1)對振動反映敏感 所選測點(diǎn)在可能時要盡量靠近振源,避開或減少信號在傳播通道上的界面、空腔或隔離物(如密封填料等)最好讓信號成直線傳播。這樣可以減少信號在傳播途的能量損失。2)適合于診斷目的:測量設(shè)備振動參數(shù),了解設(shè)備運(yùn)行狀況;3)符合安全操作要求 因?yàn)闇y量時,設(shè)備在運(yùn)行,因此需要注意安全問題。4)適合于安置傳感器 有足夠的空間,有良好的接觸,測點(diǎn)部位有足夠的剛度等。1)對振動反映敏感通常,軸承是監(jiān)測振動最理想的部

13、位,因?yàn)檗D(zhuǎn)子上的振動載荷直接作用在軸承上,并通過軸承把機(jī)器和基礎(chǔ)聯(lián)接成一個整體,因此軸承部位的振動信號還反映了基礎(chǔ)的狀況。所以,在無特殊要求的情況下,軸承是首選測點(diǎn)。如果條件不允許,也應(yīng)使測點(diǎn)盡量靠近軸承,以減小測點(diǎn)和軸承之間的機(jī)械阻抗。此外,設(shè)備的地腳、機(jī)殼、缸體、進(jìn)出口管道、閥門、基礎(chǔ)等,也是測振的常設(shè)測點(diǎn)。通常,軸承是監(jiān)測振動最理想的部位,因?yàn)檗D(zhuǎn)子上的振動載荷直接作 有些設(shè)備的振動特征有明顯的方向性,不同方向的振動信號也往往包含著不同的故障信息。即水平方向(H)、垂直方向(V)和軸線方向(A)。 水平垂直軸向一般來說水平振動幅值大于垂直方向幅值,當(dāng)軸承蓋松動時就會出現(xiàn)垂直方向幅值大的現(xiàn)象

14、,并伴隨著高次頻率成份。 有些設(shè)備的振動特征有明顯的方向性,不同方向2. 預(yù)估頻率和振幅 振動測量前,對所測振動信號的頻率范圍和幅值要做基本的預(yù)估,防止漏檢某些可能存在的故障信號而造成誤判或漏診。通??刹扇∫韵聨追N方法: 1)根據(jù)經(jīng)驗(yàn),估計各類常見多發(fā)故障的振動特征頻率和振幅。 2)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能參數(shù)和工作原理計算出某些可能發(fā)生的故障特征頻率。 3) 廣泛搜集診斷知識,掌握一些常用設(shè)備的故障特征頻率和相應(yīng)的振幅大小。 2. 預(yù)估頻率和振幅3. 確定測量參數(shù) 經(jīng)驗(yàn)表明,根據(jù)診斷對象振動信號的頻率特征來選擇參數(shù)。通常的振動測量參數(shù)有加速度、速度和位移。一般按下列原則選用: 低頻振動(1000H

15、z) 采用位移。對大多數(shù)機(jī)器來說,最佳診斷參數(shù)是速度,因?yàn)樗欠从痴駝訌?qiáng)度的理想?yún)?shù),國際上許多振動標(biāo)準(zhǔn)都采用速度有效值作為判斷參數(shù),而國內(nèi)一些行業(yè)大多采用位移作為診斷參數(shù)。所以在選擇測量參數(shù)時,還須與所采用的判斷標(biāo)準(zhǔn)使用的參數(shù)相一致,否則判斷狀態(tài)時將無據(jù)可依。3. 確定測量參數(shù)對大多數(shù)機(jī)器來說,最佳診斷參數(shù)是速度,因?yàn)?. 選擇診斷儀器 測振儀器的選擇除了重視質(zhì)量和可靠性外,最主要的還要考慮兩條: 1)儀器的頻率范圍要足夠的寬,要求能記錄下信號內(nèi)所有重要的頻率成分,一般來說要在10-10000Hz或更寬一些。對于預(yù)示故障來說,高頻成分是一個重要信息,機(jī)械早期故障首先在高頻中出現(xiàn),待到低頻段出

16、現(xiàn)異常時,故障已經(jīng)發(fā)生了。所以儀器的頻率范圍要能覆蓋高頻低頻各個頻段。 2)要考慮儀器的動態(tài)范圍。要求測量儀器在一定的頻率范圍內(nèi)能對所有可能出現(xiàn)的振動數(shù)值,從最高到最低均能保證一定的顯示精度。這種能夠保證一定精度的數(shù)值范圍稱為儀器的動態(tài)范圍。對多數(shù)機(jī)械來說,其振動水平通常是隨頻率變化的。 4. 選擇診斷儀器5. 選擇與安裝傳感器 用于測量振動的傳感器有三種類型,一般都是根據(jù)所測量的參數(shù)類型來選用:測量位移采用渦流式位移傳感器,測量速度采用電動式速度傳感器,測量加速度采用壓電式加速度傳感器。在現(xiàn)場主要是使用壓電式加速度傳感器測量軸承的絕對振動。6. 做好其它相關(guān)事項(xiàng)的準(zhǔn)備測量前的準(zhǔn)備工作一定要仔

17、細(xì)。為了防止測量失誤,最好在正式測量前做一次模擬測試,以檢驗(yàn)儀器是否正常,準(zhǔn)備工作是否充分。比如檢查儀器的電量是否充足,這看似小事,但也決不能疏忽,在現(xiàn)場常常發(fā)生因儀器無電而使診斷工作不得不終止的情況。各種記錄表格也要準(zhǔn)備好,真正做到“萬事俱備”。 5. 選擇與安裝傳感器6. 做好其它相關(guān)事項(xiàng)的準(zhǔn)備三. 進(jìn)行振動測量與信號分析 1. 測量系統(tǒng) 目前,有兩種基本的簡易振動診斷系統(tǒng)可用于現(xiàn)場,它們分別代表了 簡易診斷發(fā)展的不同的發(fā)展階段。一種是模擬式測振儀所構(gòu)成的測量系統(tǒng),一種是以數(shù)據(jù)采集器為代表的數(shù)字式測振儀所構(gòu)成的測量系統(tǒng)。 2. 振動測量信號分析 確定了診斷方案以后,根據(jù)診斷目的對設(shè)備進(jìn)行各

18、項(xiàng)相關(guān)參數(shù)測量。一般來講,如果現(xiàn)場條件允許,每個測點(diǎn)都是測量三個方向的振動值。即水平、垂直和軸向。而且要定點(diǎn)、定時地進(jìn)行測量,以有利于進(jìn)行比較。 3. 數(shù)據(jù)記錄整理 測量數(shù)據(jù)一定要作詳細(xì)記錄。記錄數(shù)據(jù)要有專用的表格,做到規(guī)范化,完整而不遺漏。最好將數(shù)據(jù)分類整理,每個測點(diǎn)按方向整理,用圖形或表格表示,這樣做有利于抓住特征,也便于發(fā)現(xiàn)一些問題。三. 進(jìn)行振動測量與信號分析3. 數(shù)據(jù)記錄整理 四. 實(shí)施狀態(tài)判斷 根據(jù)測量數(shù)據(jù)和信號分析所得到的特征信息,對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)做出判斷。首先,判斷機(jī)器是否處于正常狀態(tài),然后對存在異常的設(shè)備做進(jìn)一步的分析,指出故障的原因,部位和程度。 五. 做出診斷決策 通過測

19、量分析、狀態(tài)識別等幾個程序,搞清楚了設(shè)備的實(shí)際狀態(tài),也就為處理決策創(chuàng)造了良好的條件。這時應(yīng)當(dāng)提出處理意見:或是繼續(xù)運(yùn)行,或是停機(jī)修理。對需要修理的設(shè)備,應(yīng)當(dāng)指出修理的具體內(nèi)容,如待處理的故障部位、所需要更換的零部件等。 四. 實(shí)施狀態(tài)判斷五. 做出診斷決策六.檢查驗(yàn)證 設(shè)備診斷的全過程并不是做出結(jié)論就算完了,最后還有重要的一步,就是必須檢查驗(yàn)證診斷結(jié)論及處理決策的結(jié)果。診斷人員應(yīng)當(dāng)向用戶了解設(shè)備拆機(jī)檢修的詳細(xì)情況及處理后的效果,如果有條件的話最好親臨現(xiàn)場查看,檢查診斷結(jié)論與實(shí)際情況是否相符,這是對整個診斷過程最權(quán)威的總結(jié)。如果相符,既為企業(yè)解決了問題,同時又增加了測試診斷人員對以后工作的信心,

20、要及時地總結(jié)經(jīng)驗(yàn),繼續(xù)努力,爭取在今后的工作中做得更好。否則,也不要?dú)怵H,要竭力分析和找出其中的主要原因,以免在今后的工作中再犯同樣的錯誤,爭取在下一次把工作做扎實(shí)。六.檢查驗(yàn)證一. 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的特點(diǎn) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械 指那些功能是由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動完成的機(jī)械。尤其指那些旋轉(zhuǎn)速度較高的機(jī)械,如電動機(jī)、離心式壓縮機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)、以及離心式鼓風(fēng)機(jī)、離心式水泵、真空泵等,都屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的范圍。在對它們進(jìn)行診斷時,必須注意它的以下幾個特點(diǎn)。 一. 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的特點(diǎn)1. 轉(zhuǎn)子特性 轉(zhuǎn)子組件是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部分,它是由轉(zhuǎn)軸及固裝在其上的各類圓形盤狀零部件所組成。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷主要是監(jiān)測診斷轉(zhuǎn)子的運(yùn)行狀態(tài)。從轉(zhuǎn)子動力學(xué)的角度說,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分為剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子。 剛性轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于其本身第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。 柔性轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于其本身第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。 1. 轉(zhuǎn)子特性 2. 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動的頻率特征 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動信號大多數(shù)是一些周期信號、準(zhǔn)周期信號或平穩(wěn)隨機(jī)信號,旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動故障的特征有一個共同點(diǎn),就是其故障特征頻率都與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有關(guān),等于轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)頻率(簡稱轉(zhuǎn)頻,又稱工 頻)及其倍頻或分頻。 分析振動信號的頻率與轉(zhuǎn)頻的關(guān)系是診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的金鑰匙。2. 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動的頻率特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的來源及主要原因旋轉(zhuǎn)機(jī)械

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