Nghiên cứu giám sát dao động trên động cơ tua bin khí tàu thủy

BỘ GIÁODỤC VÀĐÀOTẠO TRƯỜNGĐẠIHỌCNHATRANG LƯUMINHHẢI NGHIÊNCỨUGIÁMSÁTDAO ĐỘNG TRÊNĐỘNGCƠTUABINKHÍ TÀUTHỦY LUẬNÁNTIẾN SĨ KHÁNHHỊA -2021 LƯUMINHHẢI NGHIÊNCỨUGIÁMSÁTDAO ĐỘNG TRÊNĐỘNGCƠTUABINKHÍ TÀUTHỦY Chun ngành đào tạo: Kỹ thuật Cơ khí động lựcMãsố:9 520116 LUẬNÁNTIẾN SĨ NGƯỜIHƯỚNGDẪNKHOAHỌC: PGS.TSKH.ĐỗĐứcLưu TS.PhùngMinhLộc Phản biện 1: GS TS Chu Văn ĐạtPhản biện 2: GS TS Lê Anh TuấnPhảnbiện3:PGS.TS.LêHữuSơn KHÁNHHỊA -2021 LỜICAMĐOAN Tơi LƯU MINH HẢI, tác giả luận án tiến sĩ “Nghiên cứu giám sát dao độngtrênđộngcơtuabinkhítàuthuỷ”.Tơixincamđoanbằngdanhdựcủamình,cơngtrìnhkhoahọc nàylàdobảnthântơithựchiện,khơngsaochépmộtcáchbấthợpphápbấtkỳnộidungnàotừ cáckếtquảnghiêncứucủatácgiảkhác Kết nghiên cứu, nguồn số liệu trích dẫn, tài liệu dùng cho đề tài luận ánnàylàtrungthực,chínhxác Khánh Hồ, ngày tháng 10năm 2021 Tácgiả Lưu Minh Hải LỜICẢMƠN Trong trình nghiên cứu viết luận án tiến sĩ này, tác giả nhận giúpđỡ, tạo nhiều điều kiện thuận lợi từ sở đào tạo Quân chủng Hải quân Tác giảxinchânthànhcảmơnTrườngĐạihọcNhaTrang(BanGiámhiệu,KhoaKỹthuậtgiaothơng,Khoa Sauđạihọc,BộmơnĐộnglực);TrườngĐạihọcHànghảiViệtNam(ViệnNghiên cứu KH & CN Hàng hải, BanchủnhiệmĐềtàicấpquốcgiamãsố:ĐTĐL.CN14/15);QnchủngHảiqn(KhoaCơđiện-HọcviệnHảiqn,Lữđồn162, PhịngKỹthuậtVùng4Hảiqn) Trong suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận án, tác giả Thầy:PGS TSKH Đỗ Đức Lưu TS Phùng Minh Lộc hướng dẫn tận tình Nghiên cứu sinhxinthểhiệnsựbiếtơnsâusắcvàlịngkínhtrọngtớihaiThầy Tácgiảchânthànhcảmơnsựđộngviên,ủnghộ,chiasẻtừngườithânvàgiađình,cácđồngc hí,đồngđộivàđồngnghiệp Nộidungcủabảnluậnánnàyđãhồnthành,tuynhiênsẽcịnnhữngthiếusótdokinhnghiệm, kiếnthức,cũngnhưthờigiancủanghiêncứusinhcịnhạnchế.Nghiêncứusinhxincảmơnsựđónggópcủ aQthầy,cơ,cácnhàkhoahọcvàđồngnghiệpđểbảnluậnánnàyđượchồnchỉnhhơn Tác giả luận ánNCS.LưuMinhHải MỤCLỤC LỜICAMĐOAN i LỜICẢMƠN ii MỤCLỤC iii DANHMỤCKÝHIỆUVÀCÁCCHỮVIẾTTẮT vi DANHMỤCCÁCBẢNG viii DANHMỤCCÁCHÌNH ix MỞĐẦU CHƯƠNG1.TỔNGQUANVỀGIÁMSÁTDAOĐỘNGTRÊNĐỘNGCƠTUABINKHÍTÀU THUỶ 1.1 Tổng quanvềgiámsátdaođộng 1.1.1 Thuậtngữvàkháiniệmcơbản 1.1.2 Cáccơngtrìnhkhoahọctrongnướcvàquốctếliênquanđềtàiluậnán 1.2 Giám sátdaođộng trênđộngcơtuabinkhítàuthuỷ 13 1.2.1 Nguyênnhângâyradaođộngtrênđộngcơtuabinkhítàuthuỷ 13 1.2.2 Quy địnhvềGSDĐtrênĐCTBKtàuthuỷcủacáccơquanchứcnăng 14 1.2.3 Giámsátdaođộngtrênđộngcơtuabin khítàuthuỷtạiViệtNam .14 1.3 Xâydựng bàitoánchonghiêncứu 15 1.4 Kếtluậnchương 17 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIÁM SÁT DAO ĐỘNGTRÊN ĐỘNG CƠ TUABINKHÍTÀUTHUỶ 18 2.1 Mơhìnhđộnglựchọcdaođộngcủađộngcơtuabinkhítàuthuỷ 18 2.1.1 Mơ hìnhđộnghọc củaĐCTBKtàuthuỷ .18 2.1.2 Dạngdaođộngcơbảncủađộngcơ tuabinkhítàu thuỷ 20 2.2 Mơhìnhdaođộng độngcơtuabinkhí tàuthuỷ 20 2.2.1 Mơ hìnhdaođộngngang .20 2.2.2 Mơ hìnhDĐDcủaĐCTBKtàuthuỷ .25 2.2.3 Mơ hìnhdaođộngxoắntrênhệtrụcĐCTBKtàuthuỷ 26 2.2.4 Mơ hìnhdaođộngbệmáycủađộngcơtuabinkhítàuthuỷ 28 2.3 Cơsởđovàbiếnđổitínhiệudaođộng 29 2.3.1 Tín hiệudaođộngcủa máy 29 2.3.2 Đo vàlưutrữ cáctínhiệudaođộng 31 2.3.3 Một sốvấnđềchínhchoxử lýtínhiệu daođộng .32 2.3.4 Quanhệgiữachuyểnvị,giatốcvàvậntốcdaođộng 35 2.4 Cơsởgiám sátdaođộngtrênđộngcơtua binkhítàu thuỷ 37 2.4.1 Cơ sởlýthuyếtvềGSDĐtrênĐCTBKtàuthuỷ 37 2.4.2 Cơ sởphápquy(tiêuchuẩn)choGSDĐcủaĐCTBKtàuthuỷ 40 2.4.3 Cơ sởcôngnghệvàtruyềntinchogiámsátdaođộngtrênĐCTBKtàuthuỷ 46 2.4.4 Mơ hìnhtốncácđặctínhgiớihạn daođộngchoĐCTBK tàuthuỷ 50 2.4.5 Mơ hìnhthuậttốnmơphỏngGSDĐtrênĐCTBKtàuthuỷ .53 2.4.6 Mơh ì n h h ó a d a o đ ộ n g v C B Đ r ô t o Đ C T B K t u t h u ỷ đ ặ t n ằ m n g a n g t r ê n MCBĐ 53 2.5 Đánhgiáđộtincậycủadữliệuđo(mơphỏng)vàxâydựngmơhìnhhồiquy 56 2.5.1 Đánhgiáđộtincậycủatínhiệu 56 2.5.2 Tổnghợp mơhìnhhồiquy đánhgiáđộtincậycủamơhình 57 2.5.3 Mơ hìnhhồiquy đabiếnđánhgiákết quảcủamơ phỏngcânbằngđộng 59 2.6 Kếtluậnchương2 60 Chương3.MƠPHỎNGGIÁMSÁTDAOĐỘNGNGANGTRÊNĐỘNGCƠTUABI NKHÍTÀUTHUỶ DR76 62 3.1 MôphỏngdaođộngcủaĐCTBKtàu thuỷ 62 3.1.1 ThôngsốkỹthuậtĐCTBKtàuthuỷ .62 3.1.2 Thuậttốnchungmơphỏngdaođộngcácphầntửchínhcủađộngcơ tuabinkhítàuthuỷ 64 3.1.3 Mô daođộngngangcủaĐCTBKtàuthuỷ 65 3.2 MơphỏngDĐNđađiềuhịatrênĐCTBKtàuthuỷ 70 3.3 MôphỏngCBĐrô toĐCTBKtàuthuỷtrênmáyCBĐ 76 3.3.1 Mô daođộngtrêncácgốiđỡcủamáycânbằngđộng .76 3.3.2 Mô CBĐ rôtođặttrênmáycân bằngđộng 78 3.3.3 Đánhgiáđộtincậycủa phần mềmmôphỏngcânbằngđộng 82 3.3.4 Mơ phỏngchẩn đốnMCBbằng mơhìnhhồiquy [60] 83 3.4 Mơphỏnggiámsátdaođộngtrênđộngcơtuabin khítàuthuỷ 85 3.4.1 Mơ daođộngchophéptrênđộng cơtuabin khítàu thủy 85 3.4.2 Mô phỏngraquyếtđịnhGSDĐchoĐCTBKtạitừngtầnsố .86 3.4.3 Mô GSDĐchoĐCTBKtrêntàuthực 86 3.5 Kếtluậnchương 88 Chương4.NGHIÊNCỨUTHỰCNGHIỆMGIÁMSÁTDAOĐỘNGTRÊNĐỘNGCƠT UABINKHÍTÀUTHUỶ 89 4.1 Hệthốngđo,giám sátdaođộngtrênĐCTBKtàuthuỷ 89 4.1.1 Yêucầukỹthuật 89 4.1.2 Kếhoạchthựcnghiệm 90 4.1.3 Sơ đồkhốihệthốngđakênhđo,GSDDchoĐCTBKtàuthuỷ 91 4.1.4 LựachọncấuhìnhhệthốngGSDĐtrênĐCTBK tàuthuỷ 92 4.1.5 Bốtríthiết bịGSDĐtạicácbệđỡĐCTBKDR76 trêntàu375 94 4.2 Kếtquảthựcnghiệmđo,GSDĐtrênĐCTBKtàuthuỷ 95 4.2.1 Kết quảđovàlưutrữ dữliệudaođộngtrongthử nghiệm 95 4.2.2 Giámsátdaođộngngoạituyếntrongthửnghiệmtrêntàu375 99 4.3 Phântíchkếtquả 105 4.4 Kếtluậnchương4 105 KẾTLUẬNCHUNGVÀKIẾN NGHỊ .106 DANHMỤCCƠNGTRÌNHKHOAHỌCCỦATÁC GIẢĐÃCƠNGBỐ 108 TÀILIỆU THAMKHẢO 110 PHỤLỤC 119 DANHMỤC KÝHIỆUVÀCÁCCHỮVIẾT TẮT Chữviếttắt ABS ADC BĐ CĐDĐ CSCN CSKH DAQ,cDAQ ĐCTBK DĐD DĐN DĐX DNV-GL EU FFT FP GSDĐ HS MDE MMQTKL MN MNCA MNTA MP MSVMM NCS NI NK PeaktoPeak QCVN REF RMR Giảithích Đăngkiểm củaHoaKỳ Bộchuyểnđổitươngtựsangsố Buồngđốt Chẩnđốnbằngtínhiệudaođộng Cơsởcơngnghệ Cơsởkhoahọc Bộthugópdữliệu,khung(chasis)củaDAQ ĐộngcơTuabinkhí Daođộngdọc Daođộngngang Daođộngxoắn Quyphạm Đăngkiểm DNV-GL[57,58] Đơnvịkỹ thuật,Engineeringunit PhântíchnhanhFourie Frontpanel,giaodiệnchính(codetrongLabview) Giámsátdaođộng Hộpsố MarineDieselEngine–Độngcơdieseltàubiển Mơmenqntính khối lượng Máynén Máynéncaốp Máynénthấpáp Mơphỏng(tiếngAnh:Simulation) Multi-ChannelS y s t e m f o r M e a s u r e m e n t a n d V i b r o Monitoring– HệthốngđakênhđovàGSDĐdaođộng Nghiêncứusinh NationalInstruments(TênhãngchếtạothiếtbịNIcủaHoaKỳ) ĐăngkiểmNhậtBản Khoảngcáchtừ cựcđạitrênđếncựcđạidưới Quychuẩn ViệtNam Thamchiếu(viếttắtcủatừReference) Đăngkiểm HànghảiNga RMS RT SVMD SVT TB TBCA TBCV TBTA TCVN THDĐ TTDĐ TTKT VI VR Cănbìnhphươngtrung bình(viếttắtcủaRoot-Mean-Square) Thờigian thực(viếttắttừReal–Time) Phầnmềmgiámsátvàchẩnđốndaođộng(Softwareforvibration monitoringanddiagnostics) PhầnmềmứngdụngcủahãngNIdùngchoxửlýâmthanhvàdao động(Viết tắttừ:Sound –Vibration –Toolkit) Tuabin Tuabincao áp Tuabinchânvịt Tuabinthấpáp Tiêuchuẩn ViệtNam Tínhiệudaođộng Trạngtháidaođộng Trạngtháikỹthuật Mơđun,thiếtbịmơphỏng,ảo(viếttắttừ:VisualInstruments) Đăngkiểm ViệtNam(VietnamRegister) DANHMỤC CÁCBẢNG Bảng2.1.Mứcdao độngtheonộisuytuyếntính .35 Bảng 2.2 Các vấn đề khoa học cần giải quyếtcho GSDĐ động tua bin khítàuthuỷ 38 Bảng 2.3 Các vấn đề công nghệ cần giải cho GSDĐtrên động tua bin khí tàuthuỷ 39 Bảng2.4 Chuyểnđổimứcdaođộng chophépđốivớiĐCTBKtàuthuỷ .52 Bảng3.1 TínhnăngkỹthuậtĐCTBKDR76 63 Bảng3.2 ThơngsốkỹthuậtcácthànhphầnchínhcủaĐCTBKDR76 64 Bảng3.3.Tầnsốdaođộngtựdocủacácrơto ĐCTBK DR76 66 Bảng3.4 LựcmấtcânbằngcủacácrôtoĐCTBKDR76 68 Bảng3.5 ThôngsốrôtomáynénthấpápcủaĐCTBKDR76 .78 Bảng3.6.TổnghợpkếtquảđánhgiáđộtincậycủaDBSS 82 Bảng3.7 Kếtquả mơ phỏngtính MCBdùng DBSS 83 Bảng3 M ứ c c h o p h é p đ ố i v i d a o đ ộ n g t r ê n Đ C T B K t u t h u ỷ t h e o d n g g i a t ố c (m/s2) 85 ... tua bin khí tàu thuỷ.Chương2.Cơsởlýthuyếtchogiámsátdaođộngtrênđộngcơtuabinkhítàuthuỷ.Chư ơng3.MơphỏnggiámdaođộngngangtrênđộngcơtuabinkhítàuthuỷDR76.Chương4.Thự cnghiệmgiámsátdaođộngtrên độngcơ... Mơhìnhđộnglựchọcdaođộngcủađộngcơtuabinkhítàuthuỷ 18 2.1.1 Mơ hìnhđộnghọc củaĐCTBKtàuthuỷ .18 2.1.2 Dạngdaođộngcơbảncủađộngcơ tuabinkh? ?tàu thuỷ 20 2.2 Mơhìnhdaođộng độngcơtuabinkhí... Giám sátdaođộng trên? ?ộngcơtuabinkhítàuthuỷ 13 1.2.1 Nguyênnhângâyradaođộngtrênđộngcơtuabinkhítàuthuỷ 13 1.2.2 Quy địnhvềGSD? ?trên? ?CTBKtàuthuỷcủacáccơquanchứcnăng 14 1.2.3 Giámsátdaođộngtrênđộngcơtuabin