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

ợc thƣờng dùng các cảm biến gia tốc. Từ đó, 
để tiện lợi cho quá trình giám sát và giảm thiểu quá trình tính, xử lý tín hiệu dao 
động phức tạp, chứa nhiễu, luận án đã nghiên cứu xây dựng cơ sở toán cho biến 
đổi các đặc tính giới hạn từ dạng vận tốc sang dạng gia tốc. 
 Tín hiệu dao động cho phép (mức A và B) đều đƣợc đƣa ra dƣới dạng bảng 
theo từng tần số f, Hz (trung bình qua lọc 1/3-octave), đơn vị biên độ RMS 
mm/s. Mô hình toán cho từng điều hòa đƣợc viết dƣới dạng sau: 
 LAV(f)=A cos(2πft);LBV(f)=B cos(2πft);
 v.f vf (2.56) 
2 LAV: Level Axial Vibration - Mức độ dao động dọc A (cho phép), động cơ mới xuất xƣởng. 
3 LBV: Level Axial Vibration - Mức độ dao động dọc B (cho phép), còn an toàn, song cần theo dõi. 
 -55- 
 Theo định nghĩa: đạo hàm vận tốc cho giá trị gia tốc. Ta có: 
 LAA(f)=2πfAv.f cos(2πft-π/2);LBA(f)=2πfB v.f cos(2πft-π/2);
 LAA(f)=Aa.f cos(2πft-π/2);LBA(f)=B a.f cos(2πft-π/2);
 A 2πfA ;B 2πfB
 a.f v.f a.f v.f (2.57) 
 Trên cơ sở mô hình trên, chúng ta xây dựng thuật toán tự động tính biên độ 
và pha của các điều hòa ứng với từng tần số điều hòa f (Hz) hay (rad/s). Thuật 
toán trên dễ dàng đƣợc triển khai cho lập trình tự động xây dựng các đặc tính 
giới hạn tại hai mức A và B cho các dạng dao động ngang và dao động dọc 
tƣơng ứng trong LabView. 
2.7. Cơ sở công nghệ cho giám sát dao động trên động cơ diesel tàu biển 
 Sơ đồ nguyên lý thiết bị giám sát dao động trên động cơ diesel tàu biển đã 
đƣợc đƣa ra tại Hình 2.2, gồm khối các đầu đo, khối DAQ, CPU và màn hình 
hiển thị, loa tích hợp. 
 Về nguyên lý cấu tạo hệ thống đo, GSRĐ gồm khối cảm biến - sensors (S), 
chia là 02 loại cảm biến: đo rung động trên bề mặt chi tiết tĩnh (không chuyển 
động) và loại thứ hai dùng tem biến dạng đo biến dạng trên bề mặt trục quay. 
Ngoài ra, cần 01 sensor đánh dấu pha: điểm chết trên, điểm chết dƣới, cũng nhƣ 
nếu có thể xác định vận tốc quay trục khuỷu để đảm bảo quá trình trích mẫu đủ 
và chính xác. 
 Khối thứ hai - bộ chuyển đổi tƣơng tự - số (Analog Digital Convertor, 
ADC) nhiều kênh. Công nghệ điện tử hiện đại đã tích hợp thành các bộ thu thập 
dữ liệu DAQ (Data Acquisition) đa kênh. Nhƣ vậy, ta cần xác định số kênh cần 
đo đồng thời để phân tích, xây dựng hệ thống với các bộ DAQ tƣơng ứng. 
 Với các dạng tín hiệu đo dao động thẳng có thể gộp thành một nhóm, sử 
dụng chung một cDAQ (Chasis DAQ, khung DAQ, hộp chứa DAQ). Nhóm tín 
hiệu biến dạng cần thiết kế một cDAQ khác, phù hợp với dạng tín hiệu biến 
dạng, micro. 
2.7.1. Sơ đồ nguyên lý biến đổi thông tin GSR tr n động cơ diesel tàu biển 
 Trên Hình 2.15 thể hiện nguyên lý dòng thông tin trong giám sát chẩn đoán 
rung động MDE, ta thấy các điểm “mốc” dạng tín hiệu sau đây: 
 -56- 
 Mốc 1 - Tín hiệu trạng thái rung vật lý của đối tƣợng đo. Tại điểm đo có 
thể là dao động gia tốc, vận tốc, chuyển vị hay pha đánh dấu thời điểm đo, vận 
tốc quay của trục. Tín hiệu này đƣợc các cảm biến cảm nhận trạng thái của đối 
tƣợng và chuyển đổi thành tín hiệu điện theo nguyên lý hoạt động của cảm biến. 
 Hình 2.15. Sơ đồ nguyên lý biến đổi dòng thông tin trong giám sát rung động 
 Mốc 2 - Đầu ra của cảm biến đƣa vào bộ thu thập dữ liệu DAQ. Thông 
thƣờng các tín hiệu dạng điện là tín hiệu tƣơng tự, đƣợc “băm” theo nguyên lý 
hoạt động của bộ biến đổi tƣơng tự - số, đƣợc tích hợp về mặt kết cấu trong bộ 
DAQ. Trong DAQ có thể dùng một số bộ lọc ban đầu, tín hiệu đƣợc khuyếch đại 
ban đầu để đầu ra là tín hiệu điện có dải làm việc biến thiên trong một phạm vi 
phù hợp. 
 Mốc 3 - Tín hiệu ra từ DAQ tƣơng ứng, có dạng tín hiệu số, phù hợp với 
tín hiệu vào máy tính, đƣợc đƣa tới bộ xử lý trung tâm trong máy tính (CPU). 
 -57- 
Tại đây, tín hiệu dao động từ dạng số, có chứa nhiễu đƣợc lọc nhiễu, đƣợc biến 
đổi về các dạng tín hiệu có ích khác, đƣợc gọi là dấu hiệu chẩn đoán (DHCĐ, 
DS - diagnostic sign). Dạng tín hiệu sẽ có dạng cuối cùng phù hợp theo mục tiêu 
của bài toán GSRĐ . 
 Mốc 4 - Dạng tín hiệu đã đƣợc xử lý và có dạng phù hợp với kết quả ra 
quyết định giám sát. Tín hiệu đƣợc biểu diễn dƣới dạng đồ thị, dƣới dạng đèn 
báo động, dƣới dạng số chỉ báo, hay dƣới dạng dòng thông tin (dòng ký tự) về 
trạng thái rung động đã đƣợc ra quyết định sau cùng trong GSRĐ. 
 Mốc 5 - Dạng tín hiệu đƣa ra dƣới dạng báo cáo kỹ thuật (REPORT) hay in 
ấn (PRINT). Tín hiệu đƣợc lƣu lại dƣới dạng file cơ sở dữ liệu phù hợp (excel/ 
pdf, tdms, lv,). 
2.7.2. Cơ sở công nghệ lựa chọn bộ cảm biến 
 - Sensor (cảm biến) dao động ngang: Hiện nay trên 
thị trƣờng có rất nhiều dạng sensor: Sensor gia tốc, sensor 
chuyển vị, sensor vận tốc của các hãng nổi tiếng trên thế 
giới nhƣ: Sensor của hãng MMF (Đức), sensor ACC768A 
Omega (Hoa Kỳ) [57], sensor IMI của hãng NI (Hoa Kỳ) 
[50], Showa (Nhật Bản) [58], Omron (Nhật Bản) [59], 
Kyowa (Nhật Bản) [60] Trong công trình nghiên cứu 
của luận án, để phù hợp với bộ bộ góp dữ liệu và loại tín hiệu vật lý thu đƣợc 
nhằm tiến hành xử lý tín hiệu, luận án lựa chọn cảm biến đo rung động gia tốc 
Accelerators IMI của hãng NI (Hoa Kỳ). Các đặc tính của loại cảm biến IMI 
đƣợc chỉ ra trong phụ lục PL5. 
 - Strain gauge (SG) tem biến dạng: Việc lựa chọn 
kiểu loại tem biến dạng cho phù hợp với cấu hình chung 
của hệ thống là một là công việc phức tạp nhƣ lựa chọn 
loại cầu 1/4 (1/4 bridge); cầu 1/2 (1/2 bridge) hay full 
bridge, điện trở, bù nhiệt, vật liệu Trên thị trƣờng có nhiều loại SG: Kyowa 
[60], Showa [58] - Nhật BảnTrong nghiên cứu, luận án lựa chọn SG hãng 
 -58- 
Showa - Nhật Bản, đo biến dạng xoắn bề mặt theo cầu 1/2, còn biến dạng dọc 
(kéo nén) - dùng cầu 1/4. Các tính chất cơ bản đƣợc chỉ ra trong phụ lục PL5. 
 - Sensor pha: luận án lựa chọn sensor pha dạng quang hãng Omron (Nhật 
Bản) [59]. Các đặc tính của thể hiện trong phụ lục PL5. 
2.7.3. Cơ sở công nghệ lựa chọn bộ góp dữ liệu DAQ 
 DAQ và cDAQ cho tem biến dạng công nghệ của NI (Hoa Kỳ). 
 Lựa chọn DAQ 9237 - dùng đo biến dạng, 
loại DSUB 4 kênh, 24 bit, 50k S/s/ch, nhiệt độ 
hoạt động - 40 đến 70 0C; có bù nhiệt và khả 
năng tƣơng thích với tem dán loại: cầu 1/2, 1/4 
cũng nhƣ đầy đủ (full bridge). DAQ này đặt 
trong khung cDAQ 9191 hình bên, là 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 tƣơng tự 
khác nhau. 
 DAQ và cDAQ của NI cho các sensors dao động thẳng và pha. 
 Lựa chọn DAQ 9234 - Bộ thu thập các tín hiệu 
âm thanh và dao động 4 kênh, tốc 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 
nhƣ gia tốc kế, máy đo tốc độ và khoảng cách đầu dò. 
NI - 9234 đặt trong khung cDAQ9184 [12]. Chi tiết 
trong phụ lục PL5. 
2.7.4. Cơ sở công nghệ lựa chọn CPU và thiết bị ngoại vi 
 CPU: là bộ xử lý trung tâm, có thể là một PC hoặc một Laptop, hoặc một 
máy tính công nghiệp, có cấu hình đủ mạnh để thực hiện đo, hiển thị nhanh kết 
quả đo, dữ liệu đo, hiển thị kết quả xử lý rung động cho GSRĐ, lƣu trữ và hiển 
thị kết quả GSRĐ đã xử lý cuối cùng, lƣu trữ kết quả giám sát, báo cáo và in ấn, 
có tính năng nhận wifi 802.11. Cấu hình máy càng mạnh thì khả năng xử lý dữ 
 -59- 
liệu càng nhanh và lƣu trữ đƣợc dung lƣợng lớn tạo thuận lợi trong quá trình thu 
thập, xử lý và phân tích dữ liệu. 
 Để thực hiện điều này, các máy tính xách tay hiện nay cùng với các thiết bị 
đo kèm nhƣ máy in, loa đều thỏa mãn đƣợc yêu cầu cấu hình cần thiết. 
 Công trình luận án lựa chọn cấu hình cho CPU và các thiết bị ngoại vi 
trong tổ hợp MMMVS trên MDE nhƣ sau: Máy tính xách tay Laptop; Máy in 
(printer); Loa (speaker). 
2.7.5. Cơ sở công nghệ lập trình trên phần mềm LabView và MatLab 
 LabView (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) là 
một phần mềm máy tính đƣợc phát triển bởi công ty National Instruments, Hoa 
kỳ. LabView còn đƣợc biết đến nhƣ là một ngôn ngữ lập trình với khái niệm 
hoàn toàn khác so với các ngôn ngữ lập trình truyền thống nhƣ ngôn ngữ 
C, Pascal. Bằng cách diễn đạt cú pháp thông qua các hình ảnh trực quan trong 
môi trƣờng soạn thảo, LabView còn đƣợc gọi với tên khác là lập trình G (viết tắt 
của Graphical, nghĩa là đồ họa). 
 LabView đƣợc dùng nhiều trong các phòng thí nghiệm, lĩnh vực khoa học 
kỹ thuật nhƣ tự động hóa, điều khiển, điện tử, cơ điện tử, hàng không, ... Hiện 
tại ngoài phiên bản LabView cho các hệ điều hành Windows, Linux, Hãng NI đã 
phát triển các mô đun LabView cho máy hỗ trợ cá nhân (PDA). Các chức năng 
chính của LabView có thể tóm tắt nhƣ sau: 
 Thu thập tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi nhƣ cảm biến nhiệt độ, hình ảnh 
từ webcam, vận tốc của động cơ,... 
 Giao tiếp với các thiết bị ngoại vi thông qua nhiều chuẩn giao tiếp qua các 
cổng giao tiếp: RS232, RS485, USB, PCI, Ethernet. Đo và xử lý các tín hiệu thu 
nhận đƣợc để phục vụ các mục đích nghiên cứu hay mục đích của hệ thống mà 
ngƣời lập trình mong muốn. Xây dựng các giao diện ngƣời dùng một cách 
nhanh chóng và thẩm mỹ hơn nhiều so với các ngôn ngữ khác nhƣ Visual Basic, 
MatLab,.. 
 -60- 
 Phần mềm nền LabView đƣợc tích hợp với các mô đun xử lý tín hiệu dao 
động và âm thanh (Sound and Vibration Toolkit, SVT), mô đun xử lý báo cáo 
(Report toolkit) cùng với nhiều thiết bị ảo (Virtual Instruments, VI) của chính 
bản thân LabView. 
 MatLab là phần mềm có khả năng xử lý toán học mạnh, đƣợc lập trình 
trong m.file. Những kết quả này có thể đƣợc chuyển thể nhanh và hầu nhƣ 
không thay đổi cấu trúc lệnh sang LabView với mô đun Matscript tƣơng ứng 
trong LabView. 
2.8. Kết luận chƣơng 2 
 Chƣơng 2 đã giải quyết đƣợc các vấn đề chính sau: 
 - Đƣa ra đƣợc mô hình chức năng GSRĐ trên MDE, mô hình chức năng 
mô phỏng các đặc tính giới hạn dao động đƣợc giám sát. 
 - Đề xuất mô hình giới hạn dạng dao động ngang và dao động dọc tƣơng 
đƣơng trên cơ sở các tiêu chuẩn Quy phạm RMR trong miền tần số, 1/3-octave, 
RMS với dao động gia tốc (Mục 2.6). Đây là mô hình xác định nên độ tin cậy 
cao, giống nhƣ độ tin cậy đƣa ra từ các tiêu chuẩn gốc, và rất thuận tiện cho quá 
trình ra quyết định giám sát dao động. Từ đó quá trình giám sát dao động dọc và 
ngang bớt đƣợc các bƣớc trung gian chuyển đổi từ dao động gia tốc sang vận 
tốc. Do vậy, thuật toán triển khai giám sát rung động dựa trên cơ sở phƣơng 
pháp cải tiến này sẽ nhanh và có độ chính xác, độ tin cậy cao hơn so với phƣơng 
pháp nêu trong mục 2.5. 
 - Đƣa ra đƣợc cơ sở toán học cho đo và xử lý tín hiệu dao động, cho mô 
phỏng giám sát dao động xoắn hệ trục diesel máy chính lai chân vịt tàu biển áp 
dụng cho tàu KN 375, cho mô phỏng giám sát dao động dọc hệ trục diesel máy 
chính lai chân vịt tàu biển. 
 - Đƣa ra cơ sở lựa chọn công nghệ phần cứng và phần mềm cho giám sát 
rung động trên động cơ diesel tàu biển. 
 -61- 
 Chƣơng 3. MÔ PHỎNG GIÁM SÁT DAO ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ 
 DIESEL TÀU BIỂN 
 Nhƣ đã phân tích tại chƣơng 1 tổng quan về giám sát rung động cũng nhƣ 
chƣơng 2 đã xây dựng cơ sở lý thuyết cho giám sát rung động, ta nhận thấy bài 
toán ứng dụng giám sát dao động cần tự động đo, xử lý tín hiệu và ra quyết định 
về trạng thái dao động của đối tƣợng trên cơ sở dữ liệu tham chiếu từng dạng 
dao động đƣợc xét. Giám sát rung động đƣợc xét cụ thể cho từng dạng dao động 
tƣơng ứng và chỉ có kết quả khi có thiết bị đo và giám sát dạng dao động đó. 
 Mục đích xuyên suốt của luận án là xây dựng thiết bị đo hiện đại, đa kênh; 
đo, giám sát ba dạng dao động đồng thời trên động cơ diesel tàu biển. Thiết bị 
cần xây dựng bao gồm phần cứng, phần mềm, tích hợp (có hiệu chỉnh, hiệu 
chuẩn) giữa chúng, và kiểm nghiệm thực tế. 
 Trong chƣơng này, luận án sẽ triển khai xây dựng một số mô đun phần 
mềm hay thiết bị ảo cơ bản (trong LabView, đƣợc gọi là VI, Vitual Instrument) 
thực hiện các chức năng quan trọng trong phần mềm của thiết bị đo, giám sát 
rung động. Thực tế của việc xây dựng các mô đun phần mềm chính là mô phỏng 
các quá trình biến đổi thông tin (xử lý thông tin) theo mô hình toán, thuật toán 
đã trình bày trong chƣơng 2. Cuối cùng, khi đã xây dựng thành công các phần 
mềm con (mô đun độc lập - Sub.VI) sẽ phục vụ cho việc xây dựng tích hợp VI 
chung, tổng hợp cho GSRĐ đƣợc nhanh chóng, thuận tiện. 
 Nội dung chƣơng này đƣợc triển khai theo các mô đun Sub.VI sau đây: 
 - Mô phỏng tín hiệu dao động xoắn, dao động dọc, dao động ngang; 
 - Mô phỏng đặc tính giới hạn cho phép đối với các dạng dao động xoắn, 
dao động dọc, dao động ngang; 
 - Mô phỏng xử lý tín hiệu dao động xoắn, dao động dọc, dao động ngang; 
 - Mô phỏng ra quyết định giám sát các dạng dao động. 
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- 
3.1.1. Tín hiệu dao động xoắn đo tr n trục trung gian hệ trục chính động cơ 
diesel lai chân vịt 
 Trục trung gian hệ trục chính (MPP, Main Propultion Plant) trên tàu biển 
dùng động cơ diesel hai kỳ, thấp tốc, vòng quay trục trung gian (nIMS) bằng vòng 
quay của động cơ (nE), nIMS = nE (vòng/phút). Việc giám sát dao động xoắn trên 
hệ trục chính thƣờng triển khai theo vị trí thiết bị đo đƣợc lắp đặt trên hệ trục. 
Hiện nay trên thế giới thƣờng dùng thiết bị đo dao động xoắn bằng tem biến 
dạng (SG, strain gauge) dán trên bề mặt trục trung gian, tín hiệu đo đƣợc là đại 
lƣợng biến dạng (strain), có giá trị rất nhỏ (mức micro strain, ký hiệu µε hay 10-
6ε) đƣợc xử lý để đƣa ra ứng suất xoắn trên trục đo  (MPa, MPa = 106 N/m2) 
theo thời gian thực cũng nhƣ trong miền tần số (theo bậc điều hòa). 
 Theo mối quan hệ giữa ứng suất xoắn  ()t và mô men xoắn M(t) cũng nhƣ 
dao động xoắn tại hai đầu đoạn trục đo kk()()tt 1 đƣa ra cho ta phƣơng 
pháp mô phỏng tín hiệu dao động xoắn theo: 
 a) Mô hình toán mô phỏng (tính) dao động xoắn hệ trục 
 Tín hiệu dao động xoắn đo đƣợc trên hệ trục tàu thực, trong điều kiện đo 
thực tế. 
 b) Tín hiệu dao động xoắn xây dựng theo mô hình chuyên gia 
 Với tín hiệu dao động xoắn xây dựng theo phƣơng pháp (a) là kết quả giải 
bài toán tính dao động xoắn trên cơ sở xây dựng mô hình toán cho cơ hệ hệ trục 
chính. Đây là bài toán phức tạp đã đƣợc PGS.TSKH Đỗ Đức Lƣu phát triển, xây 
dựng phần mềm tự động tính dao động xoắn hệ trục, áp dụng cho tàu chở hàng 
tổng hợp tải trọng 34.000 DWT [13]. Phần mềm trên đƣợc hoàn thiện và điều 
chỉnh để tính dao động xoắn trên hệ trục chính tàu biển sử dụng động cơ diesel 4 
kỳ. Theo yêu cầu của Đăng kiểm RMR [27], tín hiệu dao động xoắn cần đo và 
đƣa ra giá trị ứng suất trong miền thời gian và miền tần số. Trong miền thời 
gian, xác định giá trị cực trị 1/2 peak-to-peak. Trong miền tần số cần xác định 
Mh phổ cho hệ trục, Mh = 12 đối với động cơ 2 kỳ và Mh = 25 với động cơ 4 kỳ. 
 Tín hiệu dao động xoắn theo phƣơng pháp (b) - dùng từ kết quả đo dao 
 -63- 
động xoắn trên một tàu thực, trong điều kiện cụ thể. Nếu dùng một tín hiệu cụ 
thể đo đƣợc này, ta cũng xác định cực trị 1/2 peak-to-peak trong miền thời gian, 
và các phổ tần cần thiết của tín hiệu này. 
 Tín hiệu dao động xoắn theo phƣơng pháp (c) đƣợc xây dựng từ mô hình 
toán chuyên gia, có chứa thông tin từ mô hình toán cơ thu đƣợc từ (a) cũng nhƣ 
mang đặc điểm của tín hiệu đo thực (b). Dạng tín hiệu mô phỏng này có ƣu điểm 
chung nhất là linh hoạt, mềm dẻo điều khiển đƣợc theo giả định xác lập điều 
kiện biên. 
 Qua phân tích theo yêu cầu của Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ 
thép, cũng nhƣ thực tế đo các tín hiệu dao động xoắn trên tàu thực đƣợc mô hình 
hóa theo phƣơng trình sau đây: 
 Mh
  (t)= Akk cos(kωt+γ ) (3.1) 
 k 1
 Ở đó: A k - biên độ dao động xoắn (ƢSX) tại điều hòa bậc k. 
 2
 γk - pha ban đầu ứng với điều hòa k, rad N/m 
 Ta đƣa phƣơng trình trên về dạng phƣơng trình có các hệ số tƣơng đối 
  ()t A k
  (t ) ; A k , k 1,... M h 
 
   00 
  2
  0 - giá trị ngƣỡng cho phép, N/m . 
 Mh
 Ta thu đƣợc:  (t)= A k cos(kωt+γk ) (3.2) 
 k 1
 Tín hiệu mô phỏng từ phƣơng trình (3.2) rất thuận tiện cho bài toán mô 
phỏng tín hiệu đo dao động xoắn đƣợc thực hiện trên MatLab (m.file) cũng nhƣ 
trên LabView (Mathscript). 
 Tín hiệu mô phỏng theo (c) có chứa nhiễu 
 me()()()t  t  t 
 Mh
 m (tt )  A kk cos(kωt+γ ) ( ) (3.3) 
 k 1
 -64- 
 Bắt đầu 
 Nhập [τ]0; Mh; A=[a(1)a(Mh)]; 
 gamma=[gamma(1)gamma(Mh); 
 Xác định τc(t) theo (3.2) 
 Xác định τm(t) theo (3.4) 
 Hiển thị kết quả τm(t) 
 Lƣu: TPm.lvm 
 Kết thúc 
 Hình 3.1. Lƣu dữ liệu đã mô phỏng vào file TPm.lvm gồm các dữ liệu: 
 ; A, gamma, hai véc tơ 
 Thiết bị ảo mô phỏng dạng tín hiệu dao động xoắn theo mô hình (3.2) và 
(3.5) đƣợc lập trình điều khiển trên giao diện chính (Front Panel), code viết 
trong giao diện lập trình Block Diagram. Tín hiệu nhiễu đƣợc sử dụng câu lệnh 
rand trong Mathscript. Kết quả đƣợc thể hiện trên Hình 3.2 cho tín hiệu 12 điều 
hòa, còn Hình 3.3 cho tín hiệu 25 điều hòa.  m ()t
 -65- 
 Hình 3.2. VI mô phỏng dạng tín hiệu dao động xoắn cho động cơ 2 kỳ 
Hình 3.3. VI mô phỏng dạng tín hiệu dao động xoắn cho động cơ 4 kỳ 
 -66- 
 Trên Hình 3.4, Hình 3.5 (FP và BD) của VI đánh giá độ chính xác của công 
cụ lập trình và biến đổi FFT trong LabView. Kết quả trên Hình 3.4 (bảng bên 
phải) cho thấy độ chính xác rất cao (không có sai khác) giữa véc tơ biên độ vào 
và véc tơ biên độ thu đƣợc sau phép biến đổi FFT tín hiệu từ miền thời gian sang 
miền tần số trong LabView (Mathscripts) đối với véc tơ 25 hài, không có nhiễu 
đặc trƣng cho tín hiệu dao động xoắn trên hệ trục chính dùng MDE bốn kỳ. Kết 
quả cũng tƣơng tự cho véc tơ pha. Khi có nhiễu, sẽ xét tiếp ở mục xử lý tín hiệu. 
 Hình 3.4. Front panel VI mô phỏng so sánh đặc tính của tín hiệu 25 điều hòa 
 Hình 3.5. Code VI mô phỏng so sánh các đặc tính của tín hiệu 25 điều hòa 
 -67- 
 Hình 3.6. VI mô phỏng dạng tín hiệu dao động xoắn cho động cơ 4 kỳ 
3.1.2. Mô phỏng các tín hiệu dạng dao động dọc, dao động ngang 
 Phục vụ cho mục đích phân tích tín hiệu sau này do xây dựng phần mềm 
mô phỏng giám sát dao động dọc và dao động ngang, về cơ bản ta có thể xây 
dựng các tín hiệu đa hài, ngẫu nhiên (có nhiễu) theo phƣơng pháp (c) của mục 
trên. Để kiểm tra các thuật toán, ta có thể sử dụng mô hình đa hài (phƣơng trình 
(3.3)) viết cho dao động dọc và dao động ngang, song số lƣợng điều hòa đƣa vào 
nghiên cứu sẽ khác với số lƣợng Mh đã chọn cho dao động xoắn. 
 Ma
 xa = Aak sin(kωt+γak ) (3.6) 
 k 1
 Ml
 xtL(t)= Alk sin(kωt+γ ek ) η( ) (3.7) 
 k 1
 ở đó: Aak , γak , k = 1,Ma - biên độ và pha ban đầu cho mô phỏng dao 
 động dọc điều hòa k. 
 Alr , γlk , k = 1,Ml - biên độ và pha ban đầu cho mô phỏng dao 
 động ngang điều hòa k. 
 Chỉ số a - axial, l - lateral (dọc, ngang). 
 -68- 
 Các VI mô phỏng tín hiệu dao động dọc hoặc ngang đƣợc xây dựng tƣơng 
tự nhƣ VI mô phỏng tín hiệu dao động xoắn. 
 Trong quá trình nghiên cứu mô phỏng, có thể sử dụng các tín hiệu đo đƣợc, 
theo phƣơng án (b) để xây dựng các VI xử lý tín hiệu cho mục đích mô phỏng. 
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 
3.2.1. ặc tính dao động xoắn cho phép 
 3.2.1.1 Mô phỏng số trên LabView ứng suất xoắn cho phép trên trục trung 
gian, trục chân vịt và trục đẩy của hệ trục tàu KN 375 
 Trong phần này, luận án tiến hành mô phỏng số trên LabView để xác định 
các đặc tính ứng suất xoắn cho phép τ =f λ cho trục trung gian, trục chân vịt 
và trục đẩy của hệ trục tàu KN 375 theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ 
thép của Việt Nam. 
 Thiết bị ảo đƣợc xây dựng trên LabView đã giới thiệu trong chƣơng 2 gồm 
lập trình trên giao diện chính (Front Panel, FP) và viết code trên giao diện lập 
trình (Block Diagram, BD). 
 Để xây dựng đặc tínhτ =f λ , ta tiến hành xây dựng thiết bị ảo con 
(Sub.VI) mô phỏng xác định giá trị ứng suất xoắn cho phép ở tại một giá trị  
đƣợc xét,  n/nnor n/750. Trên Hình 3.7 - kết quả thiết bị ảo con tính và hiển 
thị ƢSXCP trên các đoạn t