Luận án Nghiên cứu giám sát rung động trên động cơ diesel tàu biển

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM 
NCS. LẠI HUY THIỆN 
NGHIÊN CỨU GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG 
TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU BIỂN 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
HẢI PHÒNG - 2020 
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM 
NCS. LẠI HUY THIỆN 
NGHIÊN CỨU GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG 
TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU BIỂN 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KĨ THUẬT 
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC MÃ SỐ: 9520116 
CHUYÊN NGÀNH: KHAI THÁC, BẢO TRÌ TÀU THỦY 
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TSKH. Đỗ Đức Lƣu 
HẢI PHÒNG - 2020 
-i- 
LỜI CAM ĐOAN 
Tên tôi là LẠI HUY THIỆN, tác giả của luận án tiến sĩ “Nghiên cứu giám 
sát rung động trên động cơ diesel tàu biển”. Bằng danh dự của mình, tôi xin 
cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, không có phần nội dung 
nào đƣợc sao chép một cách bất hợp pháp từ công trình nghiên cứu của tác giả 
khác. 
Kết quả nghiên cứu, nguồn số liệu trích dẫn, tài liệu tham khảo nêu trong 
luận án hoàn toàn chính xác và trung thực. 
 Hải Phòng, ngày 10 tháng 03 năm 2020 
 Tác giả luận án 
 Lại Huy Thiện 
-ii- 
LỜI CẢM ƠN 
Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Viện Đào tạo Sau 
đại học, Viện Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ hàng hải, Khoa Máy tàu biển 
và Bộ môn Khai thác Máy tàu biển, Phòng Quản trị - Thiết bị, Trƣờng Đại học 
Hàng hải Việt Nam; Công ty TNHH Một thành viên đóng tàu Hồng Hà; Công ty 
TNHH vận tải biển Gia Hoàng và Ban chủ nhiệm Đề tài độc lập công nghệ cấp 
quốc gia mã số: ĐTĐL.CN 14/15, do GS.TS. Lƣơng Công Nhớ - Trƣờng Đại 
học Hàng hải Việt Nam làm Chủ nhiệm, đã tạo mọi điều kiện hết sức thuận lợi 
để tác giả thực hiện và hoàn thành tốt các nội dung của luận án tiến sĩ. 
Tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TSKH. 
Đỗ Đức Lƣu đã tận tình hƣớng dẫn nghiên cứu sinh trong những năm qua để tác 
giả sớm hoàn thành luận án này. 
Mặc dù đã hoàn thành nội dung luận án nhƣng do thời gian và kiến thức, 
cũng nhƣ kinh nghiệm còn hạn chế nên nội dung của luận án sẽ không tránh 
khỏi những thiếu sót. Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy/cô, các nhà khoa 
học và đồng nghiệp đã đóng góp các ý kiến để tôi hoàn chỉnh nội dung luận án 
và có định hƣớng nghiên cứu trong tƣơng lai. 
Cuối cùng, tác giả cũng xin chân thành ngƣời vợ thân yêu, cảm ơn toàn thể 
gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã ủng hộ, động viên, chia sẻ với tôi trong suốt 
thời gian thực hiện luận án. 
 Tác giả luận án 
 NCS. Lại Huy Thiện 
-iii- 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN............................................................................................ i 
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................ii 
MỤC LỤC ..................................................................................................... iii 
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ........................................vi 
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................ viii 
DANH MỤC CÁC HÌNH ...............................................................................ix 
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ 
DIESEL TÀU BIỂN ........................................................................... 7 
 Tổng quan về giám sát rung động ........................................................ 7 1.1.
1.1.1. Các khái niệm cơ bản .......................................................................... 7 
1.1.2. Giám sát rung động trên động cơ diesel tàu biển ..................................14 
 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nƣớc.................................15 1.2.
 Tình hình nghiên cứu trên thế giới ......................................................15 1.2.1.
 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam .....................................................17 1.2.2.
 Đặt bài toán nghiên cứu ......................................................................21 1.3.
1.3.1. Đo, thu thập các tín hiệu dao động ......................................................23 
1.3.2. Xử lý các tín hiệu dao động cho giám sát rung động ............................24 
1.3.3. Xây dựng các đại lƣợng và đặc tính giới hạn dao động ........................25 
1.3.4. Bài toán ra quyết định giám sát rung động ...........................................26 
1.3.5. Nội dung cơ bản cần giải quyết trong đề tài luận án .............................26 
1.4. Kết luận chƣơng 1 ..............................................................................28 
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG TRÊN ĐỘNG 
CƠ DIESEL TÀU BIỂN ....................................................................29 
2.1. Sơ đồ nguyên lý cho giám sát rung động trên MDE .............................29 
2.1.1. Sơ đồ chức năng nhiệm vụ GSRĐ trên động cơ diesel tàu biển ............31 
2.1.2. Sơ đồ chức năng mô phỏng GSRĐ trên động cơ diesel tàu biển ...........34 
2.2. Mô hình toán các đặc tính giới hạn dao động đƣợc giám sát .................35 
 Giới hạn dao động dọc .......................................................................35 2.2.1.
 Giới hạn dao động ngang ....................................................................36 2.2.2.
 Giới hạn dao động xoắn......................................................................37 2.2.3.
2.3. Cơ sở toán học cho đo và xử lý tín hiệu dao động ................................37 
-iv- 
 Cơ sở khoa học về trích mẫu đo ..........................................................37 2.3.1.
 Mô hình xử lý tín hiệu dao động .........................................................38 2.3.2.
 Cơ sở toán học ra quyết định giám sát dao động trên MDE ..................41 2.3.3.
 Cơ sở toán học chuyển đổi dạng tín hiệu .............................................41 2.3.4.
2.4. Cơ sở toán học cho mô phỏng giám sát dao động xoắn hệ trục diesel máy 
chính lai chân vịt tàu biển áp dụng cho hệ trục tàu KN 375 ..................43 
 Sơ đồ nguyên lý mô phỏng giám sát DĐX hệ trục tàu KN 375 .............43 2.4.1.
 Cơ sở lý thuyết...................................................................................44 2.4.2.
 Đánh giá độ tin cậy của dữ liệu vào [47] .............................................49 2.4.3.
2.5. Cơ sở toán học cho mô phỏng giám sát dao động dọc hệ trục diesel máy 
chính lai chân vịt ................................................................................50 
 Nguyên lý mô phỏng giám sát dao động dọc hệ trục diesel tàu biển ở 2.5.1.
trạng thái rung động tại thời điểm giám sát ..........................................50 
 Cơ sở khoa học cho mô phỏng giám sát dao động dọc tại gối đỡ chặn ..51 2.5.2.
2.6. Mô hình đặc tính dao động giới hạn quy đổi từ vận tốc sang gia tốc .....55 
2.7. Cơ sở công nghệ cho giám sát dao động trên động cơ diesel tàu biển....56 
 Sơ đồ nguyên lý biến đổi thông tin GSRĐ trên động cơ diesel tàu biển 56 2.7.1.
 Cơ sở công nghệ lựa chọn bộ cảm biến ...............................................58 2.7.2.
 Cơ sở công nghệ lựa chọn bộ góp dữ liệu DAQ ...................................59 2.7.3.
 Cơ sở công nghệ lựa chọn CPU và thiết bị ngoại vi .............................59 2.7.4.
 Cơ sở công nghệ lập trình trên phần mềm LabView và MatLab............60 2.7.5.
2.8. Kết luận chƣơng 2 ..............................................................................61 
CHƢƠNG 3. MÔ PHỎNG GIÁM SÁT DAO ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ 
DIESEL TÀU BIỂN ..........................................................................62 
3.1. Mô phỏng tín hiệu dao động đo trên động cơ diesel tàu biển và hệ trục 
chính diesel tàu biển lai chân vịt .........................................................62 
 Tín hiệu dao động xoắn đo trên trục trung gian hệ trục chính động cơ 3.1.1.
diesel lai chân vịt ...............................................................................63 
 Mô phỏng các tín hiệu dạng dao động dọc, dao động ngang .................68 3.1.2.
3.2. Mô phỏng các đặc tính giới hạn, đặc tính cho phép đối với dao động 
xoắn, dao động dọc và dao động ngang ...............................................69 
3.2.1. Đặc tính dao động xoắn cho phép .......................................................69 
3.2.2. Đặc tính dao động dọc cho phép tại gối đỡ chặn ..................................73 
3.2.3. Đặc tính dao động ngang cho phép theo Quy phạm RMR ....................74 
3.3. Mô phỏng xử lý tín hiệu cho giám sát dao động trên MDE ...................75 
-v- 
 Xử lý tín hiệu dao động xoắn ..............................................................75 3.3.1.
 Mô phỏng xử lý tín hiệu dao động ngang và dọc trên động cơ diesel và 3.3.2.
hệ trục chính tàu biển .........................................................................83 
3.4. Mô phỏng ra quyết định giám rung động hệ trục diesel lai chân vịt.......94 
3.5. Kết luận chƣơng 3 ..............................................................................99 
CHƢƠNG 4. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG 
GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU BIỂN .. 101 
4.1. Chế tạo hệ thống giám sát rung động trên động cơ diesel tàu biển ...... 101 
 Yêu cầu kỹ thuật .............................................................................. 101 4.1.1.
 Sơ đồ cấu trúc hệ thống đo, giám sát đa kênh dùng cho MDE ............ 102 4.1.2.
 Các thành phần cơ bản trong hệ thống đo, GSRĐ đa kênh.................. 104 4.1.3.
 Chế tạo các kênh đo ......................................................................... 106 4.1.4.
 Đồng bộ hóa dữ liệu và tích hợp hệ thống ......................................... 107 4.1.5.
 Hiệu chỉnh thiết bị............................................................................ 107 4.1.6.
 Hiệu chuẩn thiết bị ........................................................................... 107 4.1.7.
4.2. Kết quả thực nghiệm đo, giám sát rung động tại phòng thí nghiệm ..... 108 
 Hệ thống đo, giám sát rung động trong phòng thí nghiệm .................. 108 4.2.1.
 Mô hình đối tƣợng phục vụ thực nghiệm đo, giám sát ........................ 108 4.2.2.
 Kết quả thực nghiệm ........................................................................ 112 4.2.3.
4.3. Kết quả thực nghiệm đo, GSRĐ trên động cơ diesel tàu biển.............. 116 
4.3.1. Hệ thống đo, giám sát rung động trên tàu biển ................................... 117 
4.3.2. Kết quả đo và lƣu trữ dữ liệu dao động trong thử nghiệm đƣờng dài ... 119 
4.3.3. Đọc, xử lý, giám sát rung động trong thử nghiệm trên tàu KN 375 ..... 120 
4.4. Kết luận chƣơng 4 ............................................................................ 125 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 126 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG BỐ KẾT QUẢ 
NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ......................................... 128 
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................ 130 
PHỤ LỤC ................................................................................................... 135 
-vi- 
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU 
Chữ viết tắt Giải thích 
ABS 
Đăng kiểm Hoa Kỳ 
ADC Analog Digital Convertor: Bộ chuyển đổi tƣơng tự - số 
BD Block Diagram: Giao diện lập trình 
CĐRĐ Chẩn đoán rung động 
CSCN Cơ sở công nghệ 
CSDL Cơ sở dữ liệu 
DAQ Data Acquisition: Bộ góp dữ liệu 
DĐD Dao động dọc (Axial Vibrations, AVs) 
DĐN Dao động ngang (Laterial Vibrations, LVs) 
DĐX Dao động xoắn (Tosional Vibrations, TVs) 
D-G Diesel - Generator: Tổ hợp diesel - máy phát điện 
DNV Det Norsk Veritas: Đăng kiểm Đức 
FFT Fast Fourier Transformation: Biến đổi Fourier nhanh 
FP 
FTV 
Font Panel: Giao diện chính 
Free Torsional Vibrations: Dao động xoắn tự do 
GS Giám sát 
GSDĐ Giám sát dao động 
GSRĐ Giám sát rung động 
ICE 
ISO 
Internal Combustion Engine: Động cơ đốt trong 
International System Organization: Tổ chức tiêu chuẩn quốc 
tế 
MDE Marine Diesel Engine: Động cơ diesel tàu biển 
DME Diesel Main Engine: Động cơ diesel máy chính 
ME Main Engine: Động cơ máy chính 
MHVL 
MHH 
Mô hình vật lý 
Mô hình hóa 
MMMVS Multi-Channel Measurement and Monitoring Vibration 
System: Hệ thống đo và giám sát rung động đa kênh 
MMX Mô men xoắn 
MPP Main Propulsion Plant: Hệ trục chính lai chân vịt 
NI National Instruments 
-vii- 
NKK Nippon Kaiji Kyokai: Đăng kiểm Nhật Bản 
LR Lloyds Register: Đăng kiểm Anh 
LA 
LB 
LALV 
LAAV 
PAV 
PTP 
PTV 
Level A: Mức A 
Level B: Mức B 
Level A Laterial Vibrations: Mức độ dao động ngang A 
Level A Axial Vibrations: Mức độ dao động dọc A 
Permit Axial Vibrations: Mức dao động cho phép 
Permitted Torsional Pressure: Ứng suất xoắn cho phép 
Permitted Torsional Vibrations: Dao động xoắn cho phép 
Peak-to-peak Hai lần biên độ 
PTN Phòng thí nghiệm 
PTTK Phân tích thiết kế 
QCVN Quy chuẩn Việt Nam 
REF. Reference: Tham chiếu 
RMR Russian Maritime Register of Shipping: Đăng kiểm Hàng hải 
Liên bang Nga 
RMS Root Mean Square: Căn bậc hai bình phƣơng trung bình 
RT Real Time: Thời gian thực 
SVT Sound and Vibration Toolkit: Gói phần mềm phân tích âm 
thanh và rung động 
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 
TREND Xu hƣớng phát triển mức động rung động 
TTG Trục trung gian (Intermediate Shaft, IMS) 
TVC Torsional Vibration Calculation: Bảng tính đao động xoắn 
ƢSXCP Ứng suất xoắn cho phép 
VI Vitual Instruments: Thiết bị ảo 
VR Đăng kiểm Việt Nam 
-viii- 
DANH MỤC CÁC BẢNG 
 Vị trí đo các dao động cho GSRĐ theo các Quy phạm Đăng kiểm Bảng 1.1.
RMR, DNV, ABS, VR, NKK [1],[27],[28],[31],[33]. .....................24 
 Số lƣợng kênh đo và điểm đo dao động ngang theo RMR và DNV ...24 Bảng 1.2.
Bảng 2.1. Số liệu đầu vào để xác định hàm hồi quy g1(f) ...............................36 
Bảng 2.2. Số liệu đầu vào để xác định hàm hồi quy g2(f) ...............................36 
Bảng 2.3. Tiêu chuẩn dao động quy đổi tuyến tính tại tần số f, Hz..................40 
Bảng 3.1. Kết quả mô phỏng xử lý tín hiệu đa hài trong miền thời gian thực, 
AR = 0%...25% ............................................................................78 
Bảng 3.2. Kết quả mô phỏng tính biên độ cho các điều hòa (FFT) với nhiễu Ar 
=15% ...........................................................................................81 
Bảng 3.3. Kết quả mô phỏng pha ban đầu (rad) cho các điều hòa (FFT) với 
nhiễu Ar =15% .............................................................................82 
Bảng 4.1. Các thành phần cơ bản của MHVL-1 ........................................... 110 
-ix- 
DANH MỤC CÁC HÌNH 
 Các dấu hiệu cảnh báo tình trạng kỹ thuật của máy [50] .................. 7 Hình 1.1.
 Mức rung động đối với máy rô to [12] ............................................ 8 Hình 1.2.
 Sơ ...  Tiêu chuẩn rung động cho gối đỡ chặn theo Quy phạm Đăng kiểm 
Hàng hải Liên bang Nga, phiên bản 2014 
Hình PL.1.2. Tiêu chuẩn rung động cho gối đỡ chặn 
 -------- giới hạn mức A; giới hạn mức B 
Bảng PL.1.8. Tiêu chuẩn rung động cho gối chặn tại tần số trung bình 1/3-
octave 
PL/10 
PHỤ LỤC 2 
MÔ PHỎNG XỬ LÝ TÍN HIỆU RUNG ĐỘNG 
1. Đặc tính Giới hạn mức A và B theo tiêu chuẩn Quy phạm Hàng hải 
Liên bang Nga RMR, phiên bản 2014 
Hình PL 2.1. Tiêu chuẩn rung động vận tốc (mm/s) giới hạn mức A và mức 
B theo tần số trung bình 1/3-octave 
Hình PL 2.2. Mô hình hồi quy tiêu chuẩn rung động vận tốc (mm/s) giới hạn 
mức A theo tần số trung bình 1/3-octave cho hàm g1(f) 
PL/11 
Hình PL 2.3. Mô hình hồi quy tiêu chuẩn rung động vận tốc (mm/s) giới hạn 
mức A theo tần số trung bình 1/3 octave cho hàm g2(f) 
2. Mô h nh toán các đặc tính giới hạn dao động ngang 
- Véc tơ tần số trung bình 1/3-octave: 
f = [1.6 2 2.5 3.2 4 5 6.3 8 10 12.5 16 20 25 31.5 
40 50 63 80 100 125 160]; 
% kích thước của véc tơ f là: size(f) = (1, 21); 
- Véc tơ giới hạn mức A ta ký hiệu là LA, giới hạn mức B: LB. Các chữ số 1 
đến 4 cho các trường hợp hành trình piston của động cơ tương ứng S, cm. 
% Khi S < 30 (cm); 
% LALV1= [4 4 4 4 4 4.5 5.6 7.1 8.9 11 14 16 16 16 
16 16 12.5 10 8 6.3 5]; 
LALV1= [4*ones(1,5) 4.5 5.6 7.1 8.9 11 14 
16*ones(1,5) 12.5 10 8 6.3 5]; 
LBLV1=[5.6*ones(1,5) 6.3 8.0 10 12.5 16 20 
22*ones(1,5)]; 
LBLV1=[LBLV1 18 14 11 8.9 7.1]; 
% Khi S nằm trong đoạn 30 - 70 (cm); 
% LALV2= [4 4 4 4 4 4.5 5.6 7.1 8.9 11 14 16 16 16 
16 16 12.5 10 8 6.3 5]; 
PL/12 
 LALV2= [4*ones(1,5) 4.5 5.6 7.1 8.9 11 14 
16*ones(1,5) 12.5 10 8 6.3 5]; 
LBLV2=[5.6*ones(1,4) 6.3 8.0 10 12.5 16 20 
22*ones(1,5)]; 
LBLV2=[LBLV2 18 14 11 8.9 7.1 5.6]; 
% Khi S nằm trong đoạn 71 - 140 (cm); 
LALV3=[ 4 4 4 4.5 5.6 7.1 8.9 11 14 16 16 16 16 16 
12.5 10 8 6.3 5 4 3.2]; 
LBLV3=[5.6 5.6 5.6 6.3 8.0 10 12.5 16 20 22 22 22 
22 22]; 
LBLV3=[LBLV3 18 14 11 8.9 7.1 5.6 4.5]; 
% Khi S nằm trong đoạn 141 - 240 (cm); 
LALV4=[ 4 4 4.6 5.6 7.1 8.9 11 14 16 16 16 16 16 ]; 
LALV4=[LALV4 12.5 10.0 8.0 6.3 5.0 4.0 3.2 2.5]; 
LBLV4=[5.6 5.6 6.3 8.0 10 12.5 16 20 22 22 22 22 
22]; 
LBLV4=[LBLV4 18 14 11 8.9 7.1 5.6 4.5 3.6]; 
% Khi S lớn hơn 240 (cm); 
LALV5=[4 4.5 5.6 7.1 8.9 11 14 16 16 16 16 16]; 
LALV5=[LALV5 12.5 10 8 6.3 5 4 3.2 2.5 2]; 
LBLV5=[5.6 6.3 8.0 10 12.5 16 20 22 22 22 22 22]; 
LBLV5=[LBLV5 18 14 11 8.9 7.1 5.6 4.5 3.6 1.8]; 
3. Mô phỏng tín hiệu đa hài 
Đoạn code viết trong m.file được thể hiện: 
% Doan chuong trinh mo phong tin hieu da hai 
A=[10 5 3]; gamma=[0 0 pi/6]; n=120; % rpm; 
w0=pi*n/30; w=[1 2 3]*w0; 
% Tinh tan so w(rad/s) 
T=60/n;N=512; % Chia 1 chu ky thanh 512 mau 
t=(1:N)*(T/N); V=zeros(1,N); 
for k=1:N 
 V(k)=0; 
for j=1:3 
 V(k)=V(k)+A(j)*sin(w(j)*t(k)+gamma(j)); 
end 
end 
PL/13 
Vn=V+1.5*rand(1,N); 
% Ve do thi 
plot(t,V,'b',t,Vn,'-r ', 'linewidth',2);grid; 
ylabel(' V ') 
xlabel(['Time (s) ']); 
ylim([-20,20]); 
legend('VS','VS+Noise');ni2=N-3-1; 
title(['Vibro-signal and VS with noise:','Arand=1.5 ']) 
4. Mô phỏng trong MALAB - lập trình trong m.file tín hiệu đo rung 
% nhập V0k , ω, γk . 
% nhập Mh là số các điều hòa. 
% nhập véc tơ V0 và pha gamma, gamma-radian. 
V0 = [V0(1), V0(2),,V0(Mh)]; 
Gamma = [gamma(1), gamma(2),, gamma(M)]; 
% nhập @ hay vòng quay n; 
% nhập n, Arand 
ω = pi*n/30; T = 2*pi/ω; N = 258; dt = T/N; t 
=(1:N)*dt; 
for m = 1:N 
for k = 1:M 
ωk = ω*k; 
V(k,m)=V0(k)*sin(ωk*t(m)+gamma(k)); 
end 
end 
Vn=V+Arand*rand(1,N); 
%Đồ thị tín hiệu Vn; 
5. Mô phỏng lọc tín hiệu 
%% Vi du 2-1, m.file cho bo loc truot trung binh, 
x = 15*rand(150,1); 
% Tín hiệu ngẫu nhiên: 1 cột 150 phần tử, Ar=15. 
y = sin(x) + 0.5*(rand(size(x))-0.5); 
% Tạo tín hiệu y ngẫu nhiên 
y(ceil(length(x)*rand(2,1))) = 3; 
 yy1 = smooth(x,y,0.1,'loess'); 
PL/14 
 yy2 = smooth(x,y,0.1,'rloess'); 
% Vẽ đồ thị từ dữ liệu ban đầu và dữ liệu đã được 
lọc 
[xx,ind] = sort(x); 
subplot(2,1,1); plot(xx,y(ind),'b.',xx,yy1(ind),'r-') 
set(gca,'YLim',[-1.5 3.5]) 
legend('Original Data','Smoothed Data Using 
''loess''',... 
'Location','NW') 
subplot(2,1,2); plot(xx,y(ind),'b.',xx,yy2(ind),'r-') 
set(gca,'YLim',[-1.5 3.5]) 
legend('Original Data','Smoothed Data Using 
''rloess''',... 
'Location','NW') 
%% Ví dụ 2-2, m.file loc tin hieu , 
Fs = 1000; % Sampling frequency 
T = 1/Fs; % Sample time 
L = 1000; % Length of signal 
t = (0:L-1)*T; % Time vector 
% Sum of a 50 Hz sinusoid and a 120 Hz sinusoid 
x = 10*sin(2*pi*50*t) + 0.1*randn(size(t)); 
y = x + 2*randn(size(t)); % Sinusoids plus 
noise 
 yy1 = smooth(x,y,0.1,'loess'); 
 yy2 = smooth(x,y,0.1,'rloess'); 
% Vẽ đồ thị từ dữ liệu ban đầu và dữ liệu đã được 
lọc 
tt=t(1:50); x1=x(1;50); y1=yy1(1:50); y2=yy2(1:50); 
plot(tt,x,'b.',tt,y1,'r-'); grid; 
legend('Original Data','Smoothed Data Using 
''loess''',... 
'Location','NW') 
plot(tt,x,'b.',tt,y2,'r-') 
legend('Original Data','Smoothed Data Using 
''rloess''',... 
'Location','NW'); grid. 
PL/15 
6. Mô phỏng số thực hiện trong MatLab, lập tr nh dƣới dạng m.file để 
giải nghiệm cơ hệ dao động một bậc tự do nhƣ sau: 
% Giai nghiem co he dao dong -1 bac tu do 
% Vibration_1Freedom.m 
% Nhap bien do phuc luc cuong buc Z0; w(rad/s) - 
tan so cuong buc 
% Z=Z10*exp(iwt)+Z20*exp(-iwt); 
H1=w0^2-w^2+2*1i*csi*w;H2=w0^2-w^2-2*1i*csi*w; 
Y1=Z10/H1;Y2=Z20/H2; 
Y=Y1+Y2; 
Biendo=abs(Y); 
tta=angle(Y); 
%Dua ra nghiem Bien do va pha (A, tt) 
7. Tách tín hiệu 
* Tách 06 tín hiệu dao động gia tốc cùng 1 tín hiệu pha. 
- Đầu vào có 02 files dữ liệu đo từ 02 bộ DAQ NI 9234 và DAQ NI 
9237. 
- 06 tín hiệu gia tốc và 01 tín hiệu pha được lưu trữ và đọc được đặt 
trong file tương ứng từ DAQ NI 9234. Giả thiết file này có tên Data-Acc-1.lv. 
VI tách file dao động gia tốc có tên: Separate-Acc.VI. 
Cấu trúc VI này có dạng (Icon Input - Output). 
Hình PL 2.4. Cấu trúc VI tách tín hiệu dao động gia tốc 
* Tách 02 tín hiệu biến dạng 
Đầu vào là file dữ liệu biến dạng (strain) đã được lưu và đọc dữ liệu để 
Phase 
Acc6 
Acc2 
Acc1 
Data-Acc1 
Separate-Acc.VI 
(tách tín hiệu 
gia tốc) 
PL/16 
đưa vào xử lý. Ở đây chúng ta cần tách riêng ra từng tín hiệu biến dạng xoắn 
và biến dạng dọc. Sơ đồ nguyên lý VI tách 2 tín hiệu này có dạng: 
Separate-strain.VI 
Hình PL 2.5. Cấu trúcVI tách tín hiệu dao động biến dạng trên trục đo từ hệ 
động lực diesel tàu biển. 
8. Sơ đồ cầu trúc phần mềm (Software - SW) 
Hệ thống phần mềm được chia thành 04 gói (mô đun). 
SWM01 - Đo, xử lý nhanh và hiển thị kết quả dao động đo được trong 
giám sát dao động hiện tại trên DME. 
SWM02 - Đọc, xử lý rung cho giám sát dao động (off-line) trên DME. 
SWM03 - Lưu trữ kết quả đo, xử lý tín hiệu. Báo cáo. In ấn (print). 
SWM04 - Cơ sở dữ liệu tham chiếu. 
Hình PL 2.6. Nguyên lý SWM01 - Mô đun mềm đo, xử lý nhanh rung động 
TV-Strain 
(Strain2) 
Data-strain1 
Separate-Strain.VI 
(tách tín hiệu biến 
dạng) 
AV-Strain 
(Strain1) 
PL/17 
Hình PL 2.7. Nguyên lý SWM02 - Mô đun đọc, xử lý rung cho giám sát dao 
động (off-line) trên DME 
Hình PL 2.8. Nguyên lý SWM04 - Cơ sở dữ liệu tham chiếu. 
PL/18 
Hình PL 2.9. Mối quan hệ giữa các modules mềm trong thực hiện chức năng 
đo và giám sát dao động trên DME 
PL/19 
PHỤ LỤC 3 
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐO GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG TẠI PHÒNG 
THÍ NGHIỆM VIỆN NGHIÊN CỨU KH&CN HÀNG HẢI 
1. Kế hoạch thực nghiệm tại phòng thí nghiệm 
Bảng PL 3.1. Kế hoạch thực nghiệm tại PTN để đo và hiệu chỉnh MMMVS 
STT Nội dung Thời gian 
1 
Chuẩn bị và hiệu chỉnh thiết bị đo 
Lựa chọn cấu hình thiết bị đo cần thiết. 
5 ngày 
2 
Kiểm tra, hiệu chỉnh module phần mềm thu đo: 
- Số người: 2 
+ Người lập trình phần mềm 
+ Người kiểm tra chức năng phần mềm 
- Kiểm tra giao diện chức năng của phần mềm. 
- Lập trình hiệu chỉnh (nếu có). 
- Kiểm thử phần mềm lần 1: Kiểm tra chức năng thuật 
toán và gỡ rối. 
- Hệ thống hóa, tối ưu cấu trúc chương trình. 
- - Kiểm thử phần mềm lần 2: kiểm tra và hiệu chỉnh 
hoàn thiện phần mềm cả về chức năng và giao diện để 
đưa vào sử dụng. 
2 ngày 
3 
Kiểm tra, hiệu chỉnh module phần mềm xử lý dữ liệu: 
- Số người: 2 + Người lập trình phần mềm 
 + Người kiểm tra chức năng phần mềm 
- Chuẩn bị thuật toán xử lý. 
- Thiết kế giao diện chức năng phần mềm. 
- Lập trình. 
- Kiểm thử phần mềm lần 1: Kiểm tra chức năng thuật 
toán và gỡ rối. 
- Hệ thống hóa, tối ưu cấu trúc chương trình. 
- Kiểm thử phần mềm lần 2: kiểm tra và hiệu chỉnh 
hoàn thiện phần mềm cả về chức năng và giao diện để 
đưa vào sử dụng. 
2 ngày 
4 Thử nghiệm thu đo và lưu trữ dữ liệu rung động tại 5 ngày 
PL/20 
STT Nội dung Thời gian 
PTN của Viện NCKH&CNHH, với các chế độ chạy: 
- Số người: 3 
+ Người vận hành máy chạy theo các chế độ. 
+ Người vận hành thiết bị đo và xử lý. 
+ Người vận hành phụ, lắp đặt. 
- Vận hành thu đo trong chế độ 1. 
- Kiểm tra, xử lý kết quả chế độ 1. 
+ Kết quả tốt: tiến hành chạy thu đo chế độ khác. 
 + Kết quả xấu: hiệu chỉnh lại module phần mềm. 
5 
Xử lý dữ liệu rung động đo được và đưa ra kết quả 
giám sát rung động (1 người): 
- Xử lý dao động xoắn. 
- Xử lý dao động dọc. 
- Xử lý dao động gia tốc. 
5 ngày 
6 
Báo cáo kết quả đo và GSRĐ trong thử nghiệm rung 
động trên hệ động lực D-G 110 kW (1 người). 
5 ngày 
2. Kết quả đo tại phòng thí nghiệm 
Hình PL 3.1. Hình ảnh đo dao động tại PTN của Viện NCKH&CNHH 
PL/21 
Hình PL 3.2. Lưu trữ dữ liệu đo dao động tại PTN của Viện NCKH&CNHH 
Hình PL 3.3. Các kênh tín hiệu và độ lớn của dữ liệu đo 
PL/22 
Hình PL 3.4. Hiển thị các kênh tín hiệu đo gia tốc và pha 
Hình PL 3.5. Hiển thị các kênh tín hiệu đo dao động biến dạng 
PL/23 
PHỤ LỤC 4 
MỘT SỐ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ĐO VÀ GIÁM SÁT RUNG 
ĐỘNG TRÊN HỆ ĐỘNG LỰC CHÍNH ĐỘNG CƠ DIESEL LAI 
CHÂN VỊT TÀU KIỂM NGƢ KN 375 
Hình PL 4.1. Tín hiệu Acc-1 tại N=479 rpm (ME) và và xử lý bậc điều hòa 
Hình PL 4.2. Kết quả xử lý tín hiệu Acc-1 và kết quả giám sát tại N479 rpm 
PL/24 
Hình PL 4.3. Phân tích RT và FFT của Acc-4 tại N479 rpm 
Hình PL 4.4. Kết quả GS rung động: 1/3-octave của Acc-4 tại N479 rpm 
PL/25 
1. Kết quả xử lý tín hiệu dao động xoắn đo trên trục trung gian: 
Hình PL 4.5. Xử lý tín hiệu pha dùng cho dao động xoắn, tại N479 rpm 
Hình PL 4.6. Tại N479 rpm, Micro-StroStrain đo được và xử lý RT, FFT 
PL/26 
Hình PL 4.7. Tại N495 rpm, Tosional Pressure được xử lý và giám sát 
2. Kết quả xử lý tín hiệu dao động dọc đo trên trục trung gian: 
Hình PL 4.8. Xử lý tín hiệu pha dùng cho dao động dọc, tại N479 rpm 
PL/27 
Hình PL 4.9. Tại N479 rpm, đo và xử lý FFT axial microstrain 
Hình PL 4.10. Tại N479 rpm, đo và xử lý FFT axial forces 
PL/28 
PHỤ LỤC 5 
 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA THIẾT BỊ 
1. Cảm biến quang của Hãng Omron, loại E3FA - DP11. 
Cảm biến quang có nguồn điện DC độc lập 
cấp, có các thông số kỹ thuật cơ bản được quảng 
cáo từ nhà chế tạo như sau: 
+ Loại: Thu phát phản xạ gương, phản xạ 
khuếch tán 
+ Nguồn: 10 - 30 VDC ±10% 
+ Khoảng cách phát hiện: 20 m, 15 m 
(Loại thu-phát); 0,1- 4m, 0 – 500 mm (Phản xạ 
gương); 300 m,100 m, 1m (Phản xạ khuếch tán) 
+ Vật phát hiện chuẩn: Vật mờ đục 
+ Chế độ hoạt động: Light On/Dark On 
+ Ngõ ra: NPN/PNP, dòng tải lớn nhất 100 mA 
+ Thời gian đáp ứng: 0.5ms 
+ Điều chỉnh độ nhạy: bằng vít chỉnh 
+ Cấp bảo vệ: IP67 
+ Tiêu chuẩn: IEC, CE, CCC 
2. Bộ thu thập d liệu DAQ 9234 
- Bộ thu thập dữ liệu DAQ NI 9234 của hãng NI, gồm khung (chasis) 
cDAQ 9184 có 04 slot, chứa 02 DAQ 9234 (8 kênh), 24 bit; 
PL/29 
Bộ góp âm thanh và rung 4 kênh, tấc độ lấy mẫu 51,2 kS /s, điện áp ±5 
V, NI - 9234 có thể đo tín hiệu từ cảm biến áp điện tích hợp (IEPE) và cảm 
biến không IEPE như gia tốc kế, máy đo tốc độ và khoảng cách đầu dò. 
NI - 9234 cũng tương thích với các cảm biến TEDS thông minh. NI - 9234 
mang lại một dải động rộng và kết hợp với bộ điều hợp tín hiệu I/E có thể lựa 
chọn phần mềm và điều khiển tín hiệu IEPE. 
3. Bộ thu thập d liệu DAQ 9237 
Bộ thu thập dữ liệu đo biến dạng loại DSUB 4 kênh, 24 bit, 50k S/s/ch, 
nhiệt độ hoạt động -40 đến 70 
0
C; có bù nhiệt và khả năng tương thích với 
tem dán loại: Quarter bridge, Half bridge và Full bridge, gồm khung CDAQ 
9191 là loại thiết bị không dây, Wi-Fi, có thể dùng để lắp ghép với nhiều bộ 
đo khác nhau và có chức năng thu phát nhiều loại tín hiệu/cảm biến vào/ra 
dạng số hoặc tương tự khác nhau; Giao diện kết nối không dây chuẩn 
IEEE802.11b/g (Wi-Fi), mã hóa dữ liệu an toàn 128-bit AES và IEEE 802/11i 
(WPA2); Khả năng truyền tín hiệu 30m trong nhà, 100m khoảng không; Cổng 
Ethernet 10/100BASE-T/X; Tương thích với các loại phần mềm như 
LabView, C/C++, Visual basic 
Cắm 01 slot DAQ NI 9237(DSUB) - tín hiệu vào biến dạng. 
Modem - Tích hợp tín hiệu rung động (Analog từ CDAQ 9184) qua 
đường LAN và tín hiệu biến dạng dạng sóng wifi từ CDAQ 9191. 
Khung (Chasis) cDAQ9191; bộ thu tín hiệu DAQ-9237 
Khung NI cDAQ-9191 là loại thiết bị không dây, Wi-Fi, có thể dùng để 
lắp ghép với nhiều bộ đo khác nhau và có chức năng thu phát nhiều loại tín 
hiệu/cảm biến vào/ra dạng số hoặc tương tư khác nhau. 
+ Khả năng truyền tín hiệu 30m trong nhà, 100m khoảng không 
PL/30 
+ Giao diện kết nối không dây chuẩn IEEE802.11b/g (Wi-Fi), mã hóa 
dữ liệu an toàn 128 - bit AES và IEEE 802/11i (WPA2) 
+ Cổng Ethernet 10/100BASE-T/X 
+ Tương thích với các loại phần mềm như LabView, C/C++, Visual 
basic 
4. Cảm biến (sensor) 
Cảm biến đo rung động gia tốc Accelerators 
loại IMI (Mỹ). 
Đây là sensor dạng Accelerometer chuyên 
dùng để giám sát độ rung của động cơ. Series 640 có 
kiểu thiết kế dạng 2 dây, cấp nguồn theo vòng loop 
và đầu ra 4-20mA chuẩn công nghiệp, phạm vi đo: 
0.0 đến 10 g rms (0.0 đến 98.1 m / s² rms), dải tần số: 
(± 10%) 180 đến 60000 cpm (3 đến 1 kHz) và đặc 
biệt nó đã đạt được các chứng nhận ATEX và CSA, 
cho phép hoạt động trong những khu vực nguy hiểm. 
Thiết bị hoạt động với điện áp nguồn cấp từ 12-30VDC và đầu ra có thể 
kết nối tới các hệ thống mạng thông dụng như PLC, DCS và SCADA.S640 có 
thiết kế chắc chắn, làm từ vật liệu thép chống rỉ với kết cấu nguyên khối. 
Thiết bị đã được kiểm nghiệm về khả năng chống rung và chống cháy nổ hết 
sức nghiêm ngặt. Dây dài 3-6m. Phương pháp gá đặt: Đế nam châm vĩnh cửu. 
5. Tem biến dạng (Strain gauge) 
+ Hãng Showa - Nhật Bản. 
+ Loại Half brigde. Điện trở 350 Ω ± 0.3 %. Chiều dài 2mm. Hệ số GF 
= 2.05 ± 2% 
+ Độ nén nhiệt trên vật liệu thép 11 ppm/ 
0
C (Đối với thép không rỉ 16 
ppm/ 
0
C, đối với nhôm là 23ppm/ 
0
C) 
+ Vật liệu lõi biến dạng là hợp kim Cu-Ni. Vật liệu nền cảm biến là 
polyimide. 
+ Giới hạn nhiệt độ －30 đến＋180 
PL/31 
PHỤ LỤC 6 
 BẢNG TÍNH DAO ĐỘNG XOẮN HỆ TRỤC CHÍNH SERI TÀU K3000 
SỬ DỤNG DME BỐN KỲ YANMAR 6EY26W 
PL/32 
PL/33 
PL/34 
PL/35 
PL/36 
PL/37 
PL/38 
PL/39 
PHỤ LỤC 7 
CÁC GIẤY CHỨNG NHẬN VỀ THIẾT BỊ MMMVS 
PL/40 
PL/41 
PL/42 
PL/43