Ứng dụng card NI-Myrio-1900 để giám sát và phân tích rung động cho các thiết bị công nghiệp

26 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 59, Kỳ 1 (2018) 26-31 
Ứng dụng card NI-Myrio - 1900 để giám sát và phân tích rung 
động cho các thiết bị công nghiệp 
Đặng Văn Chí1, *, Thái Hải Âu1, Hà Văn Thủy1, Lê Ngọc Dùng2 
1Khoa Cơ điện, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam 
2Phòng thanh tra và đảm bảo chất lượng giáo dục, Trường Đại học Công nghệ Đồng Nai, Việt Nam 
THÔNG TIN BÀI BÁO 
TÓM TẮT 
Quá trình: 
Nhận bài 15/6/2017 
Chấp nhận 20/7/2017 
Đăng on line 28/2/2018 
 Bài báo đề xuất nghiên cứu ứng dụng Card NI-MyRIO-1900 để thực hiện việc 
đo và giám sát độ rung cho các máy móc, các thiết bị trong sản xuất công 
nghiệp. Nhóm tác giả đã nghiên cứu cơ sở lý thuyết, thông số kỹ thuật và các 
đặc tính làm việc card-NI-MyRIO-1900, từ đó đề xuất thuật toán đo và giám 
sát độ rung cho thiết bị công nghiệp. Các thông tin về độ rung của thiết bị 
được thu thập bởi card NI MyRIO-1900, giám sát bởi phần mềm LabVIEW. 
Kết quả đo được ghi lại trên cơ sở dữ liệu Excel. Sử dụng phép biến đổi 
Fourier nhanh (FFT) trong Matlab để xử lý tín hiệu rung động. Biểu đồ rung 
dạng phổ Spectrum được sử dụng vào việc phân tích rung động cho các máy 
móc thiết bị đang làm việc và vận hành trong sản xuất công nghiệp. Với việc 
đo, giám sát và phân tích rung động có thể xác định được cách thức, mức độ 
hư hỏng của thiết bị. Đây là giải pháp mang lại hiệu quả nhất về chi phí, lợi 
ích và kinh tế, đồng thời kéo dài được tối đa về tuổi thọ, thời gian làm việc 
cho các thiết bị trong sản xuất công nghiệp. 
©2018 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm. 
Từkhóa: 
Đo độ rung thiết bị công 
nghiệp 
Phân tích rung động 
Card NI-MyRIO-1900 
LabVIEW-softwere 
1. Mở đầu 
Hiện nay trong các Nhà máy, xí nghiệp công 
nghiệp đang vận hành với một số lượng rất lớn các 
thiết bị máy móc với nhiều hình thức chuyển 
động: chuyển động quay, chuyển động tịnh 
tiếnTất cả các thiết bị này trong quá trình hoạt 
động đều tạo ra độ rung và tiếng ồn theo các mức 
độ khác nhau. Có rất nhiều nguyên nhân khác 
nhau gây ra rung động cho máy móc và thiết bị 
công nghiệp (Nguyễn Thanh Sơn, 2010): 
+ Các lực tác động lặp đi, lặp lại: 
- Sự mất bằng động: do chứa một điểm nặng 
dẫn đến khi quay xuất hiện một lực tác động lặp 
lại trên máy, hoặc do mật độ vật liệu phân bố 
không đều, sự thay đổi kích cỡ bu lông, cánh mô tơ 
không đều. 
- Sự mất đồng tâm của trục: sàn bệ máy không 
phẳng, lắp máy sai, sự giãn nở nhiệt 
- Sự mài mòn: Vòng bi, bánh răng, dây đai, bôi 
trơn, khuyết tậttrong quá trình sản xuất, do quá 
tải 
+ Do lỏng cơ khí (looseness): 
Lỏng các chi tiết, khe hở của vòng bi, lỏng bu 
lông máy, lắp ghép, sự ăn mòn kết cấu kim loại 
+ Sự cộng hưởng: 
Việc nghiên cứu ứng dụng card NI-MyRIO- 
1900 để đo độ rung và ứng dụng phần mềm 
Matlab để phân tích rung động sẽ thu được nhiều
_____________________ 
*Tác giả liên hệ 
E-mail: dangvanchi@humg. edu. vn 
 Đặng Văn Chí và nnk. /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (1), 26-31 27 
 lợi ích cho doanh nghiệp. Trên cơ sở biểu đồ dạng 
phổ rung động, sẽ biết được tình hình sức khỏe 
cúa máy, sử dụng thông tin này để theo dõi các vấn 
đề hư hỏng có thể đang tiến triển, từ đó có thể có 
những phương án sửa chữa, khắc phục những vấn 
đề đó khi nó vẫn đang tiến triển. 
Vì vậy có thể ngăn ngừa được những hư hỏng 
xảy ra trong quá trình vận hành, nhờ vậy mà tiết 
kiệm được thời gian, chi phí, mang lại nhiều lợi ích 
đáng kể cả về phương diện kỹ thuật và kinh tế 
trong sản xuất công nghiệp. 
2. Card NI-MyRIO-1900 và kỹ thuật đo rung 
động cho các thiết bị công nghiệp 
2. 1. Card_NI–MyRIO-1900 (http: // www. ni. 
com/myrio/) 
Card NI myRIO-1900 (Hình 1) là một thiết bị 
có cấu trúc giống với các thiết bị khác của National 
Instruments (NI) dùng trong công nghiệp với hiệu 
năng Realtime, có khả năng cấu hình lại các chân 
In/Out. Với thiết kế nhỏ gọn, khả năng chạy độc 
lập thích hợp cho các dự án nghiên cứu triển khai 
ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: cơ điện tử, điều 
khiển, tự động hóa và các hệ thống nhúng. 
Các thông số kỹ thuật cơ bản 
Khả năng lập trình FPGA & Real-time, tích 
hợp kết nối không dây Wireless, Led, nút nhấn, gia 
tốc kế, digital - analog In/Out, 5/3, 3V. Vi xử lý 
ARM Cortex-A9 & Xilinx. FPGA; PWM 100kHz, 
Ngõ vào Encoder 100kHz. Lập trình bằng 
LabVIEW và C/C++; Cổng USB, AI 12 bit. 
Trong đó: 1- NI myRIO-1900; 2- Cổng mở 
rộng của myRIO(MXP); 3- Nguồn; 4- Cáp USB _PC 
; 5- Cáp chủ USB; 6- Đèn LED; 7- Terminal (MSP); 
8- Line cho âm thanh In/Out. 
2. 2. Kỹ thuật đo rung động với NI–MyRIO-
1900 
2. 2. 1. Cảm biến gia tốc kế 
Một trong những thuận lợi khi dùng Card NI-
MyRIO-1900 để đo độ rung cho các thiết bị đang 
làm việc trong công nghiệp là nhà sản xuất và cung 
cấp thiết bị NI đã tích hợp sẵn cảm biến gia tốc 
accelerometer vào bên trong NI-MyRIO. 
Accelerometer là một cảm biến gia tốc, tạo ra tín 
hiệu điện tỉ lệ với gia tốc của thành phần rung 
động. Tín hiệu gia tốc được tạo ra bởi một gia tốc 
kế gắn bên trong NI-MyRIO và lần lượt chuyển đổi 
tín hiệu thành một tín hiệu vận tốc(Lê Văn Doanh 
và nnk. , 2001). 
Lắp đặt và gắn cảm biến gia tốc kế: hầu hết các 
thiết bị trong công nghiệp như các mô tơ bơm, 
máy nén, quạt, băng tải, hộp số đều có các cơ cấu 
quay. Tất cả đều có các ổ bi để đỡ toàn bộ khối 
lượng các bộ phận quay của thiết bị và chịu các lực 
tổ hợp của chuyển động quay và rung động. Vì vậy 
đo độ rung được lấy ở vị trí ổ đỡ và đây là nơi xuất 
hiện và phát triển các hiện tượng hư hỏng. Khi 
đóngười ta gắn bệ đỡ của Card MyRIO tại đúng vị 
trí ổ đỡ đó. 
2. 2. 2. Thu thập dữ liệu rung động 
Để phân tích và chẩn đoán được chính xác độ 
rung trên các thiết bị, vấn đề là cần phải xác định 
Hình 1. Card_NI myRIO-1900. 
28 Đặng Văn Chí và nnk. /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (1), 26-31 
được số lượng dữ liệu cần lấy mẫu và khoảng thời 
gian thu thập mẫu. 
Có ba thông số quan trọng cần lưu ý trong quá 
trình phân tích và khảo sát: 
- Tần số cực đại: Fmax 
- Số đường phổ: Spectral lines 
- Dữ liệu chồng lấp: Overlap percentage. 
Khi Fmax càng cao thì giới hạn tần số trong 
spectrum càng lớn và lượng thông tin thu được 
trong spectrum cũng nhiều hơn. Dữ liệu hiển thị 
lên biểu đồ được ở tần số rung động cao. 
Khi đó tần số đo hay tốc độ thu dữ liệu cũng 
phải càng cao, vì vậy tốc độ đo cũng nhanh lên. 
Khi càng nhiều Spectral line cho một 
Spectrum thì sẽ nhận được càng nhiều thông tin 
hơn (tức là chất lượng dữ liệu cao hơn). Giá 
trịFmax càng lớn thì số đường phổ cũng càng phải 
lớn để tăng độ chi tiết của biểu đồ rung động dạng 
phổ và tránh mất thông tin. 
Dữ liệu thu thập được sẽ qua một quá trình 
chuyển đổi dữ liệu thành một biểu đồ 
dạngSpectrum thông qua quá trình xử lý FFT(Fast 
Fourier Transform). 
3. Thực nghiệm đo độ rung máy khoan bàn 
Q&S và khoan xoay cầu CБШ-250И 
3. 1. Sơ đồ nguyên lý 
Sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ 
thuật đã tạo ra những thiết bị đo chuyên dụng, các 
card đo lường đa năng có độ chính xác cao, khả 
năng ghép nối máy tính. 
Kết hợp với các phần mềm SCADA có khả 
năng điều khiển giám sát thu thập dữ liệu đáp ứng 
được hầu hết các yêu cầu thực tế. 
Với mục tiêu nắm bắt kịp thời xu thế phát 
triển chung trong kỹ thuật đo, chủ động trong 
công nghệ, phục vụ công tác đào tạo thực hành, 
nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ. 
Các tác giả đã đề xuất sơ đồ nguyên lý thực nghiệm 
đo (Đặng Văn Chí, 2016) và phân tích độ rung trên 
máy khoan bàn Q&S và máy khoan xoay cầu CБШ-
250И (Hình 2). 
3. 2. Mô hình thực nghiệm 
Các tác giả đã xây dựng mô hình thực 
nghiệmtự động xác định độ rung 3 chiều trên máy 
khoan bàn Q&S trong phòng thí nghiệm (Hình 3). 
Bên cạnh đó các tác giả cũng đã đo và khảo sát 
độ rung cho máy khoan xoay cầu CБШ-250И trên 
công trường khai thác của Công ty CP Than Cao 
Sơn. (Ernest O. Doebelin, 2003). 
3. 3. Kết quả giám sát đo độ rung 
Hình 2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo và phân tích độ rung cho máy điện quay. 
Hình 3. Mô hình thực nghiệm đo độ rung cho máy 
khoan Q&S trong phòng thì nghiệm. 
 Đặng Văn Chí và nnk. /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (1), 26-31 29 
Chương trình thu thập dữ liệu và giao diện 
giám sát độ rung được phát triển bởi phần mềm 
LabVIEW, trong đó Hình 4 là giám sát độ rung cho 
máy khoan bàn Q&S và Hình 5 là giám sát độ rung 
cho máy khoan xoay cầu CБШ-250И tại 
mẫu103951-104974. 
3. 4. Lưu trữ các số liệu đo 
Các dữ liệu đo về độ rung được tự động ghi lại 
dưới dạng cơ sở dữ liệu excel để phục vụ cho công 
tác nghiên cứu, phân tích và xử lý tín hiệu sau này. 
(Hình 6). 
3. 5. Ứng dụng Fourier nhanh (FFT) để xử lý 
dữ liệu và phân tích rung động 
Biểu đồ dạng sóng waveform thu được khi đo 
độ rung 3 chiều trên máy khoan CБШ-250И thể 
hiện vận tốc (mức độ rung của cần khoan) thay đổi 
theo thời gian, Hình 7, 8, 9. 
Dữ liệu thu thập quá trình đo độ rung tạo ra 
một spectrum, qua xử lý FFT (Fast Fourier 
Transform). FFT là một quá trình xử lý và chuyển 
đổi dữ liệu từ miền thời gian sang miền tần số 
dưới dạng biểu đồ spectrum(Nguyễn Quang 
Dũng, 2013a). Đo rung động có nhiều Spectrum, 
sau đó lấy một spectrum trung bình. Spectrum 
trung bình sẽ biểu diễn cách thức rung động tốt 
hơn do phép xử lý trung bình làm tối thiểu các ảnh 
hưởng của các thay đổi ngẫu nhiên và các xung 
nhiễu trong rung động. 
Hướng rung động được gắn trên thiết bị của 
nhà sản xuất quy ước như Hình 10. 
Biểu đồ dạng phổ spectrum qua xử lý FFT từ 
các waveform, xem các Hình 11, 12, 13 biểu diễn 
các tần số ở một thành phần rung động cần khoan 
với các biên độ ở tần số đó. 
Phân tích kết quả 
- FFT trục X: phổ tần <10rad/s có biên độ lớn 
=0, 5m/s2, nhỏ hơn nhiều so với tốc độ quay động 
cơ khoan. Khi phổ tần >10rad/s thì biên độ dao 
động nhỏ. 
-FFT trục Y: rung theo phương hướng kính 
với nhiều các thành phần sóng hài 1x, 2x, 3x, 
4xPhổ tần này được sinh ra là do sự lỏng lẻo các 
chi tiết về cơ khí, khe hở, ổ đỡ bi, bánh công 
táctạo ra các lực động học từ rôto. 
- FFT trục Z: rung chủ yếu theo phương 
hướng trục ở phổ tần max = 80rad/s = 13Hz, 
(≈750vg/ph). Biên độ rung cao tại 1xRPM, 
đượccho là phổ tần tiêu biểu do dây đai mòn, bị 
lỏng lẻo và puli không thẳng hàng. 
4. Kết luận 
Việc nghiên cứu ứng dụng Card NI-MyRIO, 
phần mềm LabVIEW để giám sát và phân tích độ 
rung cho các thiết bị trong công nghiệp đã đáp ứng 
được các yêu cầu kỹ thuật và mục tiêu đặt ra. 
Hình 4. Giám sát độ rung máy khoan bàn Q&S. 
Hình 5. Giao diện giám sát độ rung máy khoan 
xoay cầu CБШ-250И. 
Hình 6. Lưu số liệu về độ rung máy khoan CБШ-
250И. 
30 Đặng Văn Chí và nnk. /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (1), 26-31 
Các tác giả đã thực hiện việc đo trên máy 
khoan bàn Q&S và trên máy khoan xoay cầu CБШ-
250И. 
Giao diện giám sát độ rung bằng LabVIEW 
trên máy tính với các tính năng kết nối giám sát 
trực tuyến, truyền nhận dữ liệu không dây bằng 
sóng Wifi. Khả năng lưu trữ các số liệu đo trên 
thiết bị đã đáp ứng được các yêu cầu của hệ thống 
giám sát độ rung cho các thiết bị công nghiệp. 
Từ các dữ liệu đo thu thập được, các tác giả đã 
sử dụng công cụ FFT trong phần mềm Matlab để 
thực hiện việc chuyển đổi từ biểu đồ dạng sóng 
waveform sang biểu đồ dạng phổ spectrum. 
Các spectrum cho thấy các tần số mà ở đó xảy 
ra sự rung động nên nó là một công cụ phân tích 
rung động rất hữu ích. Bằng việc phân tích các tần 
số riêng của một thành phần máy đang rung động 
cũng như các biên độ tương ứng với mỗi tần số đó 
có thể tìm ra mối quan hệ giữa nguyên nhân gây 
ra rung động và tình trạng của máy. 
Từ các kết quả nghiên cứu bước đầu này, 
nhóm tác giả sẽ tiếp tục phát triển và nâng cấp 
phần mềm theo hướng hệ thống có thể tự động 
phân tích, đánh giá và chẩn đoán tức thời tình 
trạng hoạt động của thiết bị. Từ đó có thể đưa ra 
những cảnh báo cần thiết nhằm ngăn chặn các sự 
cố có thể xảy ra, đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao 
trong thực tế vận hành thiết bị trong công nghiệp. 
Hình 7. Biểu đồ dạng sóng waveform - X_axis. 
Hình 8. Biểu đồ dạng sóng waveform - Y_axis. 
Hình 9. Biểu đồ sóng waveform - Z_axis. 
Hình 10. Hướng rung theo 3 trục X-Y-Z. 
Hình 11. Biểu đồ phổ spectrum - X_axis. 
Hình 12. Biểu đồ dạng phổ spectrum - Y_axis. 
Hình 13. Biểu đồ dạng phổ Spectrum - Z_axis. 
 Đặng Văn Chí và nnk. /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (1), 26-31 31 
Tài liệu tham khảo 
Đặng Văn Chí, 2016. Nghiên cứu xây dựng đặc tính 
động cơ không đồng bộ dựa trên nền hệ thống 
nhúng. Mã số T16-03. Đề tài nghiên cứu khoa 
học cấp cơ sở - 2016. 21-26. 
Ernest O. Doebelin, 2003. Measurement System: 
Application and design. Mc Graw Hill. 
http: //www. ni. com/myrio/. 
Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn 
Hòa, Đào Văn Tân, 2001. Các bộ cảm biến trong 
kỹ thuật đo lường và điều khiển. Nhà xuất bản 
Khoa học Kỹ thuật. 
Nguyễn Quang Dũng, 2013a. Nghiên cứu rung 
động và biện pháp giảm rung động trong nền 
do khai thác hệ thống tàu điện ngầm. Luận án 
tiến sỹ kỹ thuật, chuyên ngành KT xây dựng 
công trình đặc biệt. Học viện KTQS - 2013. 
Nguyễn Quang Dũng, 2013b. Ứng dụng phương 
pháp phổ biên độ Fourier xác định tần số dao 
động riêng của nền đất, Tạp chí Khoa học và Kỹ 
thuật Học viện Kỹ thuật Quân sự, chuyên san 
tuyển tập công trình Hội nghị khoa học các nhà 
nghiên cứu trẻ, số 154/04-2013. 
Nguyễn Thanh Sơn, 2010. Giáo trình chẩn đoán 
rung động máy. Vinamain. com, 04-10. 
Wolfgang Georgi, Ergun Metin, 2006. Einfuehrung 
in LabVIEW 2. , aktualisierte Auflage; 
Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag. 
ABSTRACT 
Application of NI-MyRIO-1900 card to monitor and analyze 
vibration for the industrial equipment 
Chi Van Dang 1, Au Hai Thai 1, Thuy Van Ha 1, Dung Ngoc Le 2 
1 Faculty of Electro - Mechanics, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam. 
2 Inspection and Quality Assurance, Dong Nai University of Technology, Vietnam. 
This article proposes the application of the NI-MyRIO-1900 Card to perform vibration measurement 
and monitoring for industrial equipment. The authors have studied the theory, specifications and 
performance characteristics of the card-NI-MyRIO-1900, proposed measuring algorithms and vibration 
monitoring for industrial equipment. The vibration of the device is collected by NI MyRIO-1900 card, 
monitored by LabVIEW software. Measurement results are recorded on the Excel database. Use Fast 
Fourier Transform (FFT) in Matlab for Vibration Signal Processing. Chart vibration spectrum is used for 
vibration analysis of machines and equipment in industrial production. Vibration monitoring and analysis 
can determine how equipment is damaged. This is a most effective solutions and economic cost, improve 
longevity, working time for equipment in industrial production.