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曝气设备运行状态直接影响污水处理厂的高效运行及能源消耗量,为弥补曝气机故障诊断研究的匮乏,本文以倒伞型表面曝气机为研究对象,通过对曝气设备振动信号的监测与特征分析,基于分形理论和状态划分故障征兆的思想,探讨了故障发生时曝气设备振动信号的演化特征,并分析了不同采样点数、不同运行模式及不同振动监测方向对故障表征量-分形维数的影响。证实了分形方法可以用于曝气机的故障诊断中,为污水厂关键设备的稳定高效运行提供理论基础。