Luận án tiến sĩ giám sát dao động trên động cơ tua bin khí tàu thủy của NCS Lưu Minh Hải - Trường Đại học Nha Trang

"Luận án tiến sĩ nghiên cứu phương pháp giám sát dao động trên động cơ tua bin khí tàu thủy. Đề xuất giải pháp cải tiến hiệu suất ổn định và giảm thiểu sự cố."

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án tiến sĩ

Năm xuất bản

Số trang

137

Thời gian đọc

21 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

40 Point

Tổng quan nhanh

Chủ đề:
1. Tổng quan giám sát dao động động cơ tua bin khí tàu thủy
Số trang:
137 trang
Trường:
Trường Đại học Nha Trang
Chuyên ngành:
Kỹ thuật Cơ khí động lực
Tác giả:
Năm:

Tóm tắt nội dung luận án

I. Tổng quan giám sát dao động động cơ tua bin khí tàu thủy

Giám sát dao động tuabin khí đóng vai trò sống còn trong vận hành kỹ thuật tàu thủy. Động cơ tuabin khí hoạt động ở dải tốc độ quay rất cao. Môi trường nhiệt độ và áp suất buồng đốt luôn khắc nghiệt. Sự gia tăng rung động động cơ tàu thủy thường báo trước các biến dạng cơ khí nguy hiểm. Hệ thống giám sát rung động liên tục giúp phát hiện sớm các dị thường hoạt động. Công nghệ này ngăn chặn kịp thời các sự cố phá hủy cụm rotor hoặc vỡ cánh tua bin. Luận án tiến sĩ tại Trường Đại học Nha Trang tập trung nghiên cứu toàn diện vấn đề này. Mục tiêu chính nhằm xây dựng cơ sở khoa học và giải pháp kỹ thuật giám sát dao động cho động cơ tua bin khí tàu thủy tại Việt Nam. Kết quả nghiên cứu góp phần bảo đảm hệ số sẵn sàng chiến đấu cho các tàu quân sự hiện đại. Phương pháp theo dõi tình trạng theo rung động thay thế dần hình thức bảo dưỡng định kỳ truyền thống.

1.1. Nguyên nhân phát sinh rung động động cơ tàu thủy

Hiện tượng rung động động cơ tàu thủy bắt nguồn từ nhiều yếu tố cơ học và khí động lực học. Quá trình cháy không đồng đều trong buồng đốt sinh ra lực kích động tuần hoàn. Dòng khí phụt không đối xứng tác động trực tiếp lên cánh tuabin. Ngoài ra, sự hao mòn cơ học sau thời gian dài vận hành tạo ra các khe hở ổ đỡ. Các khuyết tật chế tạo và lắp ráp cũng là nguyên nhân gây rung động nghiêm trọng. Rotor quay ở tốc độ hàng chục nghìn vòng mỗi phút sẽ khuếch đại lực ly tâm do khối lượng phân bố lệch tâm. Rung động truyền từ trục qua gối đỡ và tác động trực tiếp lên vỏ máy cùng bệ đỡ động cơ. Việc phân loại chính xác từng nguồn kích động là bước đầu tiên để chẩn đoán kỹ thuật tua bin khí hàng hải hiệu quả.

1.2. Tiêu chuẩn và quy chuẩn giám sát dao động quốc tế

Hệ thống quy chuẩn kỹ thuật quốc tế đưa ra các giới hạn rung động nghiêm ngặt cho động cơ tua bin khí. Tiêu chuẩn ISO 10816-4 và ISO 7919-4 quy định cụ thể mức rung động cho phép trên thân vỏ và độ rung tương đối của trục quay. Các quy chuẩn phân chia tình trạng máy thành bốn vùng trạng thái rõ rệt. Vùng A dành cho máy mới lắp đặt hoặc sau đại tu. Vùng B là vùng hoạt động bình thường không giới hạn thời gian. Vùng C cảnh báo máy có dấu hiệu suy thoái và cần theo dõi sát sao. Vùng D là ngưỡng nguy hiểm bắt buộc phải dừng máy để sửa chữa khẩn cấp. Đăng kiểm hàng hải quốc tế và hải quân các nước áp dụng tiêu chuẩn này để xây dựng quy trình giám sát dao động tuabin khí chuẩn xác.

1.3. Thực trạng giám sát dao động tuabin khí tại Việt Nam

Động cơ tua bin khí là trái tim của nhiều loại tàu quân sự và tàu chuyên dụng tại Việt Nam. Các dòng động cơ như DR76 hoặc tổ hợp M15E vận hành trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm đặc thù. Độ ẩm cao và nồng độ muối biển đẩy nhanh quá trình ăn mòn cánh tuabin và cụm trục. Tuy nhiên, công tác theo dõi kỹ thuật trước đây chủ yếu phụ thuộc vào chuyên gia nước ngoài và đo kiểm định kỳ rời rạc. Nghiên cứu của Trường Đại học Nha Trang đã giải quyết bài toán làm chủ công nghệ giám sát dao động tuabin khí nội địa. Giải pháp này cho phép đơn vị kỹ thuật chủ động đánh giá độ an toàn của hệ thống động lực, nâng cao năng lực sẵn sàng cơ động của tàu thực tế.

II. Động lực học rotor và mô hình giám sát rung động tua bin

Nghiên cứu động lực học rotor tuabin là nền tảng cốt lõi để xây dựng mô hình dao động chính xác. Động cơ tuabin khí có kết cấu trục nhiều tầng với độ cứng phân bố phi tuyến. Trục rotor chịu tác động đồng thời của lực ly tâm, lực khí động và mô men xoắn truyền động. Các dao động của hệ thống gồm dao động uốn ngang, dao động dọc trục và dao động xoắn. Giữa các dạng dao động luôn tồn tại sự liên kết tương hỗ phức tạp. Việc mô hình hóa toán học cho phép xác định chính xác các tần số dao động riêng và tốc độ quay tới hạn. Từ mô hình này, thuật toán giám sát rung động có thể dự báo các vùng nguy hiểm khi động cơ thay đổi tải hoặc tăng tốc.

2.1. Mô hình động lực học rotor tuabin nhiều gối đỡ

Mô hình động lực học rotor tuabin được thiết lập trên cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp lý thuyết dầm đàn hồi Timoshenko. Trục rotor chia thành nhiều đoạn phần tử với các đặc tính hình học và khối lượng tương đương. Gối đỡ thủy động hoặc ổ lăn được mô hình hóa bằng các ma trận độ cứng và ma trận cản nhớt phi đối xứng. Khi rotor quay, lực nâng màng dầu bôi trơn thay đổi theo vận tốc góc và tải trọng trục. Phương trình vi phân dao động ngang mô tả quỹ đạo tâm trục trong không gian ba chiều. Mô hình động học phản ánh chính xác đáp ứng biên độ dao động tại các điểm nút gối đỡ khi chịu kích động lực ly tâm bất đối xứng.

2.2. Phân tích liên hợp dao động uốn dọc và xoắn

Trong động cơ tua bin khí tàu thủy, dao động uốn ngang luôn ghép nối chặt chẽ với dao động dọc và dao động xoắn. Khi tải trọng chân vịt thay đổi đột ngột do sóng biển, mô men xoắn trên trục truyền động biến thiên mạnh. Biến thiên mô men này kích hoạt các dao động xoắn tự do và cưỡng bức trên toàn tuyến trục. Lực đẩy dọc trục từ tầng cánh tuabin cũng truyền trực tiếp vào ổ đỡ chặn và gây ra dao động dọc thân máy. Rung động từ hệ trục sau đó truyền qua các gối đỡ và bệ máy xuống kết cấu thân vỏ tàu. Việc phân tích liên hợp các dạng dao động giúp loại bỏ hiện tượng cộng hưởng nguy hiểm, bảo vệ kết cấu cơ khí bền vững.

III. Kỹ thuật xử lý tín hiệu và phân tích phổ dao động FFT

Xử lý tín hiệu dao động là khâu trung gian then chốt trong chuỗi giám sát tình trạng máy tàu thủy. Tín hiệu rung động thô từ máy luôn chứa nhiều thành phần nhiễu phức tạp từ buồng đốt, hộp số và bơm dầu phụ trợ. Kỹ thuật số hóa và phân tích phổ dao động FFT biến đổi tín hiệu miền thời gian sang miền tần số rõ ràng. Phổ tần số bộc lộ các đỉnh biên độ tương ứng với từng tần số kích thích đặc trưng. Phân tích này cho phép cô lập chính xác nguồn gốc gây rung động cơ học. Sự kết hợp giữa bộ lọc số hiện đại và thuật toán hồi quy giúp nâng cao độ tin cậy của dữ liệu đo, hỗ trợ chẩn đoán chính xác.

3.1. Thu thập dữ liệu bằng cảm biến gia tốc đo rung

Thiết bị cảm biến gia tốc đo rung áp điện được bố trí tại các vị trí xung yếu trên vỏ động cơ và gối đỡ ổ trục. Cảm biến biến đổi trực tiếp lực quán tính thành tín hiệu điện tích với dải tần số đáp ứng rộng từ vài Hz đến hàng chục kHz. Tín hiệu gia tốc sau đó được lấy tích phân số để chuyển đổi thành đại lượng vận tốc rung và chuyển vị rung động. Vận tốc rung phản ánh chính xác năng lượng phá hủy kết cấu ở dải tần trung bình. Chuyển vị rung thể hiện ứng suất uốn trục ở tần số thấp. Việc lựa chọn vị trí và hướng lắp đặt cảm biến gia tốc đo rung quyết định trực tiếp đến độ nhạy và chất lượng dữ liệu đo.

3.2. Phương pháp phân tích phổ dao động FFT chuyên sâu

Thuật toán phân tích phổ dao động FFT phân rã tín hiệu đo thành chuỗi các sóng hình sin đơn lẻ. Trên biểu đồ phổ biên độ - tần số, các đỉnh năng lượng xuất hiện tại các bội số của tần số quay trục. Tần số cơ bản 1X đại diện cho tốc độ quay danh định của rotor. Các hài bậc cao 2X, 3X và nX phản ánh mức độ phi tuyến của liên kết cơ khí và tình trạng khe hở ổ đỡ. Ngoài ra, các vạch phổ tần số biên cho thấy sự tương tác điều biến giữa các thành phần cơ học khác nhau. Phân tích phổ dao động FFT giúp người vận hành nhận diện chính xác các bất thường ngay từ khi mức rung tổng thể chưa vượt ngưỡng cho phép.

3.3. Xử lý tín hiệu dao động và mô hình hồi quy đa biến

Quy trình xử lý tín hiệu dao động đòi hỏi các bộ lọc thông dải để triệt tiêu nhiễu nền và tín hiệu rác từ nguồn điện máy phát. Sau bước tiền xử lý, dữ liệu dao động được đánh giá độ tin cậy thông qua các tiêu chí thống kê toán học. Mô hình hồi quy đa biến thiết lập mối quan hệ hàm số giữa biên độ rung, tốc độ vòng quay và công suất phát của động cơ. Mô hình này chuẩn hóa dữ liệu đo về cùng một chế độ làm việc danh định. Nhờ đó, thuật toán loại bỏ hoàn toàn các sai lệch do biến thiên tải trọng ngoài, tạo tiền đề vững chắc cho việc đưa ra quyết định chẩn đoán kỹ thuật tự động.

IV. Chẩn đoán mất cân bằng rotor và lệch trục động cơ tàu

Mô phỏng số trên động cơ tuabin khí DR76 cung cấp bức tranh chi tiết về các khuyết tật cơ khí phổ biến. Mất cân bằng rotor và lệch trục động cơ tàu thủy là hai nguyên nhân chiếm hơn 70% tổng số sự cố rung động nghiêm trọng. Chương trình mô phỏng tái hiện chính xác động học rotor khi xuất hiện khối lượng mất cân bằng hoặc sai lệch đường tâm trục. Kết quả mô phỏng giúp xác định các thông số dao động giới hạn mà không cần thử nghiệm phá hủy trên máy thật. Dữ liệu mô phỏng đóng vai trò là tập dữ liệu mẫu để huấn luyện và kiểm chứng hệ thống giám sát rung động trên tàu thực tế.

4.1. Đặc trưng phổ của hiện tượng mất cân bằng rotor

Hiện tượng mất cân bằng rotor phát sinh do sự sai lệch giữa trục quán tính chính và trục quay hình học của rotor. Nguyên nhân thường do mòn không đều của cánh tuabin, bám cặn carbon hoặc biến dạng nhiệt sau thời gian vận hành dài. Biểu hiện đặc trưng nhất của mất cân bằng rotor là đỉnh phổ rung động biên độ cao nổi trội tại đúng tần số quay cơ bản 1X. Quỹ đạo tâm trục trên mặt phẳng pha có dạng hình elip tròn đều. Dựa trên kết quả mô phỏng, kỹ thuật cân bằng động trên máy cân bằng hoặc cân bằng động tại hiện trường được triển khai. Phương pháp này xác định chính xác góc pha và khối lượng đối trọng cần bổ sung để triệt tiêu lực ly tâm kích động.

4.2. Nhận dạng khuyết tật lệch trục động cơ tàu thủy

Hiện tượng lệch trục động cơ tàu thủy xảy ra khi đường tâm của trục tuabin khí không đồng trục với trục hộp số hoặc máy phát. Sự lệch trục gồm lệch tâm song song, lệch góc hoặc lệch trục hỗn hợp. Hiện tượng này sinh ra ứng suất uốn chu kỳ lớn lên khớp nối mềm và các ổ đỡ liền kề. Dấu hiệu nhận biết điển hình trên phổ tần số là sự xuất hiện vạch phổ biên độ cao tại tần số 2X và 1X, kèm theo mức dao động dọc trục tăng vọt. Rung động do lệch trục tạo ra lực hướng kính cưỡng bức phá hủy gioăng phớt làm kín và làm nóng gối trục nhanh chóng. Việc chẩn đoán sớm ngăn ngừa nguy cơ gãy trục truyền động chính.

V. Chẩn đoán kỹ thuật tua bin khí hàng hải qua rung động

Hệ thống chẩn đoán kỹ thuật tua bin khí hàng hải hiện đại tích hợp mô hình đo lường, xử lý dữ liệu và thuật toán tự động ra quyết định. Giám sát liên tục giúp phát hiện sớm các hư hỏng ổ trục tuabin khí và biến dạng cánh tầng nén. Giải pháp kỹ thuật này chuyển đổi phương thức vận hành tàu từ sửa chữa thụ động sang bảo dưỡng dự đoán theo tình trạng thực tế. Nhờ đó, chi phí bảo trì giảm đáng kể trong khi tuổi thọ động cơ được kéo dài. Mô hình chẩn đoán xây dựng trong luận án đã chứng minh tính khả thi cao khi ứng dụng trực tiếp trên hệ thống động lực tàu hải quân Việt Nam.

5.1. Dấu hiệu hư hỏng ổ trục tuabin khí và gối đỡ

Hư hỏng ổ trục tuabin khí thường bắt đầu từ các vết rạn nứt tế vi, mỏi bề mặt con lăn hoặc mòn rãnh lăn. Khi các phần tử ổ lăn quay qua vị trí khuyết tật, chúng tạo ra các xung va đập cơ học ngắn có năng lượng cao. Các xung va đập này kích thích dao động riêng của ổ đỡ ở dải tần số siêu âm. Bằng phương pháp giải điều chế biên độ và phân tích phổ bao envelope, các tần số khuyết tật đặc trưng được nhận diện rõ nét. Đó là tần số hỏng rãnh ngoài BPFO, rãnh trong BPFI và con lăn BSF. Việc phát hiện sớm hiện tượng hư hỏng ổ trục tuabin khí ngăn chặn sự cố bó kẹt trục nghiêm trọng giữa biển.

5.2. Thuật toán ra quyết định giám sát và cảnh báo sớm

Thuật toán ra quyết định giám sát hoạt động theo cơ chế đa tầng dựa trên ma trận rủi ro và các ngưỡng tiêu chuẩn ISO. Khi tín hiệu rung động vượt ngưỡng cảnh báo, hệ thống tự động kích hoạt chế độ ghi dữ liệu độ phân giải cao và phân tích phổ tức thời. Thuật toán so sánh các thông số đo với cơ sở dữ liệu mẫu để định danh loại khuyết tật cơ khí và mức độ nguy hiểm. Báo cáo chẩn đoán hiển thị trực quan khuyến nghị vận hành, từ giảm tải vòng quay cho đến lệnh dừng máy khẩn cấp. Mô hình ra quyết định này nâng cao độ an toàn kỹ thuật cho tàu thuyền trong mọi hải trình tác chiến.

Mục lục chi tiết luận án

LỜI CAM ĐOAN
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU
1. TỔNG QUAN VỀ GIÁM SÁT DAO ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ TÀU THUỶ
1.1. Tổng quan về giám sát dao động
1.2. Thuật ngữ và khái niệm cơ bản
1.3. Các công trình khoa học trong nước và quốc tế liên quan đề tài luận án
1.4. Giám sát dao động trên động cơ tua bin khí tàu thuỷ
1.4.1. Nguyên nhân gây ra dao động trên động cơ tua bin khí tàu thuỷ
1.4.2. Quy định về GSDĐ trên ĐCTBK tàu thuỷ của các cơ quan chức năng
1.4.3. Giám sát dao động trên động cơ tua bin khí tàu thuỷ tại Việt Nam
1.5. Xây dựng bài toán cho nghiên cứu
1.6. Kết luận chương 1
2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIÁM SÁT DAO ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ TÀU THUỶ
2.1. Mô hình động lực học dao động của động cơ tua bin khí tàu thuỷ
2.1.1. Mô hình động học của ĐCTBK tàu thuỷ
2.1.2. Dạng dao động cơ bản của động cơ tua bin khí tàu thuỷ
2.1.3. Mô hình dao động của động cơ tua bin khí tàu thuỷ
2.1.3.1. Mô hình dao động ngang
2.1.3.2. Mô hình DĐD của ĐCTBK tàu thuỷ
2.1.3.3. Mô hình dao động xoắn trên hệ trục ĐCTBK tàu thuỷ
2.1.4. Mô hình dao động bệ máy của động cơ tua bin khí tàu thuỷ
2.2. Cơ sở đo và biến đổi tín hiệu dao động
2.2.1. Tín hiệu dao động của máy
2.2.2. Đo và lưu trữ các tín hiệu dao động
2.2.3. Một số vấn đề chính cho xử lý tín hiệu dao động
2.2.4. Quan hệ giữa chuyển vị, gia tốc và vận tốc dao động
2.3. Cơ sở giám sát dao động trên động cơ tua bin khí tàu thuỷ
2.3.1. Cơ sở lý thuyết về GSDĐ trên ĐCTBK tàu thuỷ
2.3.2. Cơ sở pháp quy (tiêu chuẩn) cho GSDĐ của ĐCTBK tàu thuỷ
2.3.3. Cơ sở công nghệ và truyền tin cho giám sát dao động trên ĐCTBK tàu thuỷ
2.4. Mô hình toán các đặc tính giới hạn dao động cho ĐCTBK tàu thuỷ
2.5. Mô hình thuật toán mô phỏng GSDĐ trên ĐCTBK tàu thuỷ
2.6. Mô hình hóa dao động và CBĐ rô to ĐCTBK tàu thuỷ đặt nằm ngang trên MCBĐ
2.6.1. Đánh giá độ tin cậy của dữ liệu đo (mô phỏng) và xây dựng mô hình hồi quy
2.6.1.1. Đánh giá độ tin cậy của tín hiệu
2.6.1.2. Tổng hợp mô hình hồi quy và đánh giá độ tin cậy của mô hình
2.6.2. Mô hình hồi quy đa biến đánh giá kết quả của mô phỏng cân bằng động
2.7. Kết luận chương 2
3. MÔ PHỎNG GIÁM SÁT DAO ĐỘNG NGANG TRÊN ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ TÀU THUỶ DR76
3.1. Mô phỏng dao động của ĐCTBK tàu thuỷ
3.1.1. Thông số kỹ thuật ĐCTBK tàu thuỷ
3.1.2. Thuật toán chung mô phỏng dao động các phần tử chính của động cơ tua bin khí tàu thuỷ
3.2. Mô phỏng dao động ngang của ĐCTBK tàu thuỷ
3.2.1. Mô phỏng DĐN đa điều hòa trên ĐCTBK tàu thuỷ
3.2.2. Mô phỏng CBĐ rô to ĐCTBK tàu thuỷ trên máy CBĐ
3.2.2.1. Mô phỏng dao động trên các gối đỡ của máy cân bằng động
3.2.2.2. Mô phỏng CBĐ rô to đặt trên máy cân bằng động
3.2.3. Đánh giá độ tin cậy của phần mềm mô phỏng cân bằng động
3.3. Mô phỏng chẩn đoán MCB bằng mô hình hồi quy [60]
3.4. Mô phỏng giám sát dao động trên động cơ tua bin khí tàu thuỷ
3.4.1. Mô phỏng dao động cho phép trên động cơ tua bin khí tàu thủy
3.4.2. Mô phỏng ra quyết định GSDĐ cho ĐCTBK tại từng tần số
3.4.3. Mô phỏng GSDĐ cho ĐCTBK trên tàu thực
3.5. Kết luận chương 3
4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM GIÁM SÁT DAO ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ TÀU THUỶ
4.1. Hệ thống đo, giám sát dao động trên ĐCTBK tàu thuỷ
4.1.1. Yêu cầu kỹ thuật
4.1.2. Kế hoạch thực nghiệm
4.1.3. Sơ đồ khối hệ thống đa kênh đo, GSDD cho ĐCTBK tàu thuỷ
4.1.4. Lựa chọn cấu hình hệ thống GSDĐ trên ĐCTBK tàu thuỷ
4.1.5. Bố trí thiết bị GSDĐ tại các bệ đỡ ĐCTBK DR76 trên tàu 375
4.2. Kết quả thực nghiệm đo, GSDĐ trên ĐCTBK tàu thuỷ
4.2.1. Kết quả đo và lưu trữ dữ liệu dao động trong thử nghiệm
4.2.2. Giám sát dao động ngoại tuyến trong thử nghiệm trên tàu 375
4.2.3. Phân tích kết quả
4.3. Kết luận chương 4
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án tiến sĩ nghiên cứu giám sát dao động trên động cơ tua bin khí tàu thủy

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (137 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG LƯU MINH HẢI NGHIÊN CỨU GIÁM SÁT DAO ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ TÀU THỦY LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHÁNH HÒA - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG LƯU MINH HẢI NGHIÊN CỨU GIÁM SÁT DAO ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ TÀU THỦY Chuyên ngành đào tạo: Kỹ thuật Cơ khí động lực Mã số: 9 52 01 16 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Phùng Minh Lộc Phản biện 1: GS. Chu Văn Đạt Phản biện 2: GS. Lê Anh Tuấn Phản biện 3: PGS.

Lê Hữu Sơn KHÁNH HÒA - 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi là LƯU MINH HẢI, tác giả luận án tiến sĩ “Nghiên cứu giám sát dao động trên động cơ tua bin khí tàu thuỷ”. Tôi xin cam đoan bằng danh dự của mình, công trình khoa học này là do bản thân tôi thực hiện, không sao chép một cách bất hợp pháp bất kỳ nội dung nào từ các kết quả nghiên cứu của tác giả khác. Kết quả nghiên cứu, nguồn số liệu trích dẫn, tài liệu được dùng cho đề tài luận án này là trung thực, chính xác. Khánh Hoà, ngày tháng 10 năm 2021 Tác giả Lưu Minh Hải ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu và viết luận án tiến sĩ này, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ, tạo nhiều điều kiện thuận lợi từ các cơ sở đào tạo và Quân chủng Hải quân.

Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Nha Trang (Ban Giám hiệu, Khoa Kỹ thuật giao thông, Khoa Sau đại học, Bộ môn Động lực); Trường Đại học Hàng hải Việt Nam (Viện Nghiên cứu KH & CN Hàng hải, Ban chủ nhiệm Đề tài cấp quốc gia mã số: ĐTĐL.CN 14/15); Quân chủng Hải quân (Khoa Cơ điện-Học viện Hải quân, Lữ đoàn 162, Phòng Kỹ thuật Vùng 4 Hải quân). Trong suốt quá trình nghiên cứu hoàn thành luận án, tác giả đã được các Thầy: PGS TSKH Đỗ Đức Lưu và TS Phùng Minh Lộc hướng dẫn tận tình. Nghiên cứu sinh xin thể hiện sự biết ơn sâu sắc và lòng kính trọng tới hai Thầy. Tác giả chân thành cảm ơn sự động viên, ủng hộ, chia sẻ từ người thân và gia đình, các đồng chí, đồng đội và đồng nghiệp.

Nội dung của bản luận án này đã hoàn thành, tuy nhiên sẽ còn những thiếu sót do kinh nghiệm, kiến thức, cũng như thời gian của nghiên cứu sinh còn hạn chế. Nghiên cứu sinh xin cảm ơn sự đóng góp của Quý thầy, cô, các nhà khoa học và đồng nghiệp để bản luận án này được hoàn chỉnh hơn. Tác giả luận án NCS. Lưu Minh Hải iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.

ii MỤC LỤC.iii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT.vi DANH MỤC CÁC BẢNG.viii DANH MỤC CÁC HÌNH.ix MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN VỀ GIÁM SÁT DAO ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ TÀU THUỶ. Tổng quan về giám sát dao động. Thuật ngữ và khái niệm cơ bản.

Các công trình khoa học trong nước và quốc tế liên quan đề tài luận án. Giám sát dao động trên động cơ tua bin khí tàu thuỷ. Nguyên nhân gây ra dao động trên động cơ tua bin khí tàu thuỷ. Quy định về GSDĐ trên ĐCTBK tàu thuỷ của các cơ quan chức năng.

Giám sát dao động trên động cơ tua bin khí tàu thuỷ tại Việt Nam. Xây dựng bài toán cho nghiên cứu. Kết luận chương 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIÁM SÁT DAO ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ TÀU THUỶ.

Mô hình động lực học dao động của động cơ tua bin khí tàu thuỷ. Mô hình động học của ĐCTBK tàu thuỷ. Dạng dao động cơ bản của động cơ tua bin khí tàu thuỷ. Mô hình dao động của động cơ tua bin khí tàu thuỷ.

Mô hình dao động ngang. Mô hình DĐD của ĐCTBK tàu thuỷ. Mô hình dao động xoắn trên hệ trục ĐCTBK tàu thuỷ. Mô hình dao động bệ máy của động cơ tua bin khí tàu thuỷ.

Cơ sở đo và biến đổi tín hiệu dao động. Tín hiệu dao động của máy. Đo và lưu trữ các tín hiệu dao động. Một số vấn đề chính cho xử lý tín hiệu dao động.

Quan hệ giữa chuyển vị, gia tốc và vận tốc dao động. Cơ sở giám sát dao động trên động cơ tua bin khí tàu thuỷ. Cơ sở lý thuyết về GSDĐ trên ĐCTBK tàu thuỷ. Cơ sở pháp quy (tiêu chuẩn) cho GSDĐ của ĐCTBK tàu thuỷ.

Cơ sở công nghệ và truyền tin cho giám sát dao động trên ĐCTBK tàu thuỷ. Mô hình toán các đặc tính giới hạn dao động cho ĐCTBK tàu thuỷ. Mô hình thuật toán mô phỏng GSDĐ trên ĐCTBK tàu thuỷ. Mô hình hóa dao động và CBĐ rô to ĐCTBK tàu thuỷ đặt nằm ngang trên MCBĐ.

Đánh giá độ tin cậy của dữ liệu đo (mô phỏng) và xây dựng mô hình hồi quy. Đánh giá độ tin cậy của tín hiệu. Tổng hợp mô hình hồi quy và đánh giá độ tin cậy của mô hình. Mô hình hồi quy đa biến đánh giá kết quả của mô phỏng cân bằng động.

Kết luận chương 2. MÔ PHỎNG GIÁM SÁT DAO ĐỘNG NGANG TRÊN ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ TÀU THUỶ DR76. Mô phỏng dao động của ĐCTBK tàu thuỷ. Thông số kỹ thuật ĐCTBK tàu thuỷ.

Thuật toán chung mô phỏng dao động các phần tử chính của động cơ tua bin khí tàu thuỷ. Mô phỏng dao động ngang của ĐCTBK tàu thuỷ. Mô phỏng DĐN đa điều hòa trên ĐCTBK tàu thuỷ. Mô phỏng CBĐ rô to ĐCTBK tàu thuỷ trên máy CBĐ.

Mô phỏng dao động trên các gối đỡ của máy cân bằng động. Mô phỏng CBĐ rô to đặt trên máy cân bằng động. Đánh giá độ tin cậy của phần mềm mô phỏng cân bằng động. Mô phỏng chẩn đoán MCB bằng mô hình hồi quy [60].

Mô phỏng giám sát dao động trên động cơ tua bin khí tàu thuỷ. Mô phỏng dao động cho phép trên động cơ tua bin khí tàu thủy. Mô phỏng ra quyết định GSDĐ cho ĐCTBK tại từng tần số. Mô phỏng GSDĐ cho ĐCTBK trên tàu thực.

Kết luận chương 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM GIÁM SÁT DAO ĐỘNG TRÊN ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ TÀU THUỶ. Hệ thống đo, giám sát dao động trên ĐCTBK tàu thuỷ. Yêu cầu kỹ thuật.

Kế hoạch thực nghiệm. Sơ đồ khối hệ thống đa kênh đo, GSDD cho ĐCTBK tàu thuỷ. Lựa chọn cấu hình hệ thống GSDĐ trên ĐCTBK tàu thuỷ. Bố trí thiết bị GSDĐ tại các bệ đỡ ĐCTBK DR76 trên tàu 375.

Kết quả thực nghiệm đo, GSDĐ trên ĐCTBK tàu thuỷ. Kết quả đo và lưu trữ dữ liệu dao động trong thử nghiệm. Giám sát dao động ngoại tuyến trong thử nghiệm trên tàu 375. Phân tích kết quả.

Kết luận chương 4. 105 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ.106 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ.108 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 119 vi DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Giải thích ABS Đăng kiểm của Hoa Kỳ ADC Bộ chuyển đổi tương tự sang số BĐ Buồng đốt CĐDĐ Chẩn đoán bằng tín hiệu dao động CSCN Cơ sở công nghệ CSKH Cơ sở khoa học DAQ, cDAQ Bộ thu góp dữ liệu, khung (chasis) của DAQ ĐCTBK Động cơ Tua bin khí DĐD Dao động dọc DĐN Dao động ngang DĐX Dao động xoắn DNV-GL Quy phạm Đăng kiểm DNV-GL [57, 58] EU Đơn vị kỹ thuật, Engineering unit FFT Phân tích nhanh Fourie FP Front panel, giao diện chính (code trong Labview) GSDĐ Giám sát dao động HS Hộp số MDE Marine Diesel Engine – Động cơ diesel tàu biển MMQTKL Mô men quán tính khối lượng MN Máy nén MNCA Máy nén cao áp MNTA Máy nén thấp áp MP Mô phỏng (tiếng Anh: Simulation) MSVMM Multi-Channel System for Measurement and Vibro-Monitoring – Hệ thống đa kênh đo và GSDĐ dao động NCS Nghiên cứu sinh NI National Instruments (Tên hãng chế tạo thiết bị NI của Hoa Kỳ) NK Đăng kiểm Nhật Bản Peak to Peak Khoảng cách từ cực đại trên đến cực đại dưới. QCVN Quy chuẩn Việt Nam REF Tham chiếu (viết tắt của từ Reference) RMR Đăng kiểm Hàng hải Nga vi RMS Căn bình phương trung bình (viết tắt của Root-Mean-Square) RT Thời gian thực (viết tắt từ Real – Time) SVMD Phần mềm giám sát và chẩn đoán dao động (Software for vibration monitoring and diagnostics) SVT Phần mềm ứng dụng của hãng NI dùng cho xử lý âm thanh và dao động (Viết tắt từ: Sound – Vibration –Toolkit) TB Tua bin TBCA Tua bin cao áp TBCV Tua bin chân vịt TBTA Tua bin thấp áp TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam THDĐ Tín hiệu dao động TTDĐ Trạng thái dao động TTKT Trạng thái kỹ thuật VI Mô đun, thiết bị mô phỏng, ảo (viết tắt từ: Visual Instruments) VR Đăng kiểm Việt Nam (Vietnam Register) vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.

Mức dao động theo nội suy tuyến tính. Các vấn đề về khoa học cần giải quyết cho GSDĐ trên động cơ tua bin khí tàu thuỷ. Các vấn đề công nghệ cần giải quyết cho GSDĐ trên động cơ tua bin khí tàu thuỷ. Chuyển đổi mức dao động cho phép đối với ĐCTBK tàu thuỷ.

Tính năng kỹ thuật ĐCTBK DR76. Thông số kỹ thuật các thành phần chính của ĐCTBK DR76. Tần số dao động tự do của các rô to ĐCTBK DR76. Lực mất cân bằng của các rô to ĐCTBK DR76.

Thông số rô to máy nén thấp áp của ĐCTBK DR76. Tổng hợp kết quả đánh giá độ tin cậy của DBSS. Kết quả mô phỏng tính MCB dùng DBSS. Mức cho phép đối với dao động trên ĐCTBK tàu thuỷ theo dạng gia tốc (m/s2).

85 ix DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Sơ đồ khối quá trình GSDĐ trên ĐCTBK tàu thuỷ. Mô hình động học động cơ tua bin khí tàu thuỷ. Sơ đồ động lực học phần máy nén – tua bin.

Sơ đồ động lực học phần tua bin – chân vịt. Mô hình DĐN của các gối đỡ trong cơ hệ máy nén – tua bin. Biểu diễn lực cưỡng bức quy đổi về các gối đỡ. Sơ đồ động lực học DĐD cơ hệ MN –TB – Ổ chặn.

Mô hình DĐX của cơ hệ MN –TB và TBCV-CV. Mô hình dao động trên bệ đỡ của động cơ tua bin khí tàu thuỷ. Biểu diễn dao động theo thời gian (1) và tần số (2) [79]. Các dạng sóng thời gian được đánh dấu với biên độ pk, pk-pk và RMS của dao động [93].

Sơ đồ khối lọc THDĐ theo thời gian. Giám sát mức dao động máy. Dự báo xu hướng dao động của máy. Giá trị khuyến cáo cho chuyển vị lớn nhất của trục là hàm số theo tần số quay của động cơ tua bin khí [72].

Các vùng dao động. Biểu đồ xác định eper theo tốc độ làm việc n và mức cân bằng G [76]. Các điểm đo dao động đối với động cơ tua bin khí [90]. Sơ đồ hệ thống tự động GSDĐ cho ĐCTBK tàu thuỷ.

Nguyên lý dòng thông tin trong GSDĐ trên ĐCTBKTT [15].

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Trích dẫn luận án này

Lưu Minh Hải (2021). Luận án giám sát dao động động cơ tua bin khí tàu thủy - Trường ĐH Nha Trang [Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Nha Trang]. LuanAn.net. https://luanan.net/ky-thuat-co-khi/cong-nghe-vat-lieu/luan-an-giam-sat-dao-dong-dong-co-tua-bin-khi-tau-thuy-truong-dai-hoc-nha-trang

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Luận án giám sát dao động động cơ tua bin khí tàu thủy - Trường ĐH Nha Trang" nghiên cứu về vấn đề gì?

"Luận án tiến sĩ nghiên cứu phương pháp giám sát dao động trên động cơ tua bin khí tàu thủy. Đề xuất giải pháp cải tiến hiệu suất ổn định và giảm thiểu sự cố."

Luận án "Luận án giám sát dao động động cơ tua bin khí tàu thủy - Trường ĐH Nha Trang" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Trường Đại học Nha Trang. Năm bảo vệ: 2021.

Luận án "Luận án giám sát dao động động cơ tua bin khí tàu thủy - Trường ĐH Nha Trang" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Luận án giám sát dao động động cơ tua bin khí tàu thủy - Trường ĐH Nha Trang" thuộc chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí động lực. Danh mục: Công Nghệ Vật Liệu.

Luận án "Luận án giám sát dao động động cơ tua bin khí tàu thủy - Trường ĐH Nha Trang" có bao nhiêu trang?

Luận án "Luận án giám sát dao động động cơ tua bin khí tàu thủy - Trường ĐH Nha Trang" có 137 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Luận án giám sát dao động động cơ tua bin khí tàu thủy - Trường ĐH Nha Trang" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter