Độ ồn và độ rung của động cơ điện trong giới hạn cho phép là bình thường, nhưng khi vượt quá ngưỡng cho phép thì thường do mất cân bằng rotor. Trong trường hợp này, ta cần thực hiện cân bằng động để đưa động cơ trở về trạng thái hoạt động ổn định. Đơn giản nhất, cân bằng động là quá trình điều chỉnh phân bố khối lượng trên rotor (và các chi tiết quay) sao cho tâm quán tính chính trùng với trục quay, nhằm triệt tiêu lực ly tâm lệch tâm sinh ra rung động không mong muốn. Nói cách khác, cân bằng động đảm bảo rằng các bộ phận quay của động cơ (như rotor và trục) có khối lượng phân bổ đồng đều và căn chỉnh đúng trục. Khi đạt trạng thái cân bằng động, rotor quay êm ái, không tạo ra rung động dư thừa hay tiếng ồn lớn, giúp máy móc vận hành bền bỉ và an toàn hơn.

Kỹ thuật viên sẽ gắn cảm biến rung và tiến hành đo đạc trên bộ cánh quay trực thăng trong quá trình cân bằng động. Tương tự, các nhà máy và xưởng sửa chữa sẽ dùng máy móc chuyên dụng để cân bằng rotor động cơ điện, nhằm loại trừ hiện tượng mất cân bằng và giảm rung động, tiếng ồn khi hoạt động. Đặc biệt, đối với động cơ điện công suất lớn hoặc hoạt động ở tốc độ cao, cân bằng động có tác dụng rất quan trọng nhằm đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ thiết bị. Theo định nghĩa trong tiêu chuẩn quốc tế ISO 1925:2001, “sự mất cân bằng” là trạng thái mà rotor sinh ra lực hay rung động truyền đến ổ đỡ do tác động của lực ly tâm. Cân bằng động chính là khắc phục tình trạng đó, giúp tâm khối lượng (Center of Gravity) của rotor trùng với trục quay, loại bỏ hoặc giảm thiểu rung động do lực ly tâm phát sinh.

Định Nghĩa Cân Bằng Động và Mất Cân Bằng

Theo chuẩn mực kỹ thuật, cân bằng động là khái niệm trong kỹ thuật cơ khí để chỉ quá trình hiệu chỉnh khối lượng của vật quay (như rotor động cơ, cánh quạt, bánh đà…) để tâm khối lượng trùng với trục quay. Khi rotor không cân bằng (mất cân bằng), xuất hiện một điểm có khối lượng dư gây ra lực ly tâm F khi quay. Lực ly tâm này không được bù trừ hoàn toàn và dẫn đến rung động. Ví dụ, trong một rotor có một mối lệch tâm, ta có lực ly tâm F kéo vật ra khỏi trục quay và gây dao động trên ổ trục mỗi vòng quay. Nói gọn, cân bằng động được thực hiện bằng cách thêm hoặc bớt trọng lượng trên rotor sao cho lực ly tâm tổng hợp bằng 0 tại trục quay. Mất cân bằng là nguyên nhân sinh ra rung động do lực ly tâm, và cân bằng động là phương pháp khử bỏ các lực này.

Các loại mất cân bằng thường gặp gồm: mất cân bằng tĩnh (cân bằng trên một mặt phẳng duy nhất) và mất cân bằng động (cân bằng trên hai mặt phẳng trở lên, hay còn gọi là mất cân bằng ngẫu lực). Đối với rotor mỏng (như bánh đà nhỏ, quạt cánh mỏng), thường chỉ cần cân bằng tĩnh; nhưng hầu hết rotor động cơ điện có độ dày lớn so với đường kính thì cần cân bằng động (khống chế ở hai mặt quay trở lên) để triệt tiêu lực ly tâm phát sinh khắp thân rôto. Định nghĩa chi tiết cân bằng động được hiểu là cân bằng của rotor ở trạng thái quay, tức xác định và khắc phục sự mất cân bằng khi máy đang hoạt động.

Cân Bằng Động Để Làm Gì? Tác Dụng Của Cân Bằng Động

Vậy cân bằng động có tác dụng gì đối với động cơ điện? Nói một cách cụ thể, cân bằng động được thực hiện để:

• Giảm rung động: Cân bằng động nhằm triệt tiêu lực ly tâm dư thừa nên giảm đáng kể biên độ rung khi rotor quay. Động cơ mất cân bằng sẽ tạo ra rung động lớn, có thể làm hỏng ổ bi, trục và các linh kiện gắn liền; cân bằng chính xác sẽ ngăn ngừa sự cố này và tăng độ bền cho máy.
• Tăng tuổi thọ thiết bị: Rung động dư thừa do mất cân bằng gây mỏi kim loại, làm giảm tuổi thọ ổ bi và trục. Khi cân bằng động tốt, các ổ lăn và trục ít chịu ứng suất mỏi hơn, từ đó kéo dài thời gian sử dụng của động cơ và thiết bị liên quan.
• Hoạt động ổn định, hiệu suất cao: Một động cơ cân bằng sẽ quay êm ái, hiệu suất cơ học ổn định hơn, tiết kiệm năng lượng so với động cơ rung mạnh. Hệ truyền động và cơ cấu phụ trợ cũng hoạt động trơn tru hơn, giảm thiểu sai lệch và tổn thất năng lượng.
• Đảm bảo an toàn: Rung động quá mức không chỉ ảnh hưởng máy móc mà còn gây nguy hiểm cho môi trường xung quanh (lỏng bu lông, gãy kết cấu…). Cân bằng động giúp loại bỏ nguy cơ lệch trục đột ngột và hỏng hóc lớn, đảm bảo vận hành an toàn.
• Giảm chi phí bảo trì và sửa chữa: Khi động cơ ổn định và ít hư hại cơ học, chi phí cho sửa chữa khắc phục lỗi rung sẽ giảm. Việc cân bằng động định kỳ giúp ngăn ngừa hỏng hóc nghiêm trọng, kéo dài chu kỳ bảo dưỡng và giảm thời gian ngưng máy không mong muốn.

Tóm lại, cân bằng động động cơ điện đóng vai trò quan trọng trong bảo trì bảo dưỡng. Nó giúp động cơ hoạt động trơn tru hơn, giảm thiểu hao mòn và hư hại, đồng thời nâng cao tuổi thọ và độ an toàn cho cả hệ thống máy móc.

Xem thêm: https://enertechvn.com/detail/tam-quan-trong-cua-can-bang-dong-dong-co-dien-303.html

Quy Trình Thực Hiện Cân Bằng Động

Cân bằng động là công đoạn kỹ thuật đòi hỏi độ chính xác cao và công cụ chuyên dụng. Quá trình này thường được tiến hành tại xưởng sửa chữa hoặc tại chỗ (cân bằng động tại hiện trường) bằng máy cân bằng động chuyên dụng. Các bước cơ bản khi cân bằng động một động cơ điện bao gồm:

• 1. Kiểm tra và chuẩn bị ban đầu: Trước khi cân bằng, cần tháo rời động cơ và vệ sinh sạch sẽ rotor, loại bỏ bụi bẩn, dầu mỡ dư thừa. Đảm bảo các chi tiết cắt lắp (nếu có) không bị lỏng lẻo. Nước sơn bong tróc, bu lông không chặt có thể ảnh hưởng đến phân bố khối lượng và kết quả cân bằng.
• 2. Đo rung ban đầu: Lắp rotor lên máy cân bằng động, gắn cảm biến đo rung (như cảm biến gia tốc rung) vào giá treo rotor. Quay rotor ở tốc độ vận hành tương đương thực tế và sử dụng phần mềm phân tích rung để xác định độ lệch tâm ban đầu. Máy sẽ báo cáo vị trí và lượng mất cân bằng (U = m·r, tính theo g·mm) của rotor.
• 3. Bổ sung khối lượng điều chỉnh: Dựa vào kết quả đo, kỹ thuật viên sẽ tính toán và thêm (hoặc bớt) khối lượng tại các vị trí thích hợp trên rotor để triệt tiêu lực ly tâm dư. Thông thường, đặt thêm tạ (là các miếng chì hoặc thép nhỏ) vào các lỗ khoan cân bằng trên rotor, hoặc khoan lỗ bớt khối lượng tại vị trí có số dư khối lượng.

Sau đó, kỹ thuật viên sẽ thêm hoặc giảm trọng lượng ở vị trí thích hợp để đưa khối lượng dư về bằng 0. Theo nguyên lý, lượng mất cân bằng U được tính bằng tích của khối lượng dư m và khoảng cách lệch tâm r (tính theo g·mm. Cân bằng động là quá trình điều chỉnh sao cho tổng lực ly tâm F = m·r·ω² do tất cả các khối mâu thuẫn trên rôto triệt tiêu lẫn nhau.

• 4. Kiểm tra sau hiệu chỉnh: Sau khi thêm bớt trọng lượng, quay rotor lần nữa và đo đạc rung động. Kiểm tra xem biên độ rung đã giảm đủ chưa. Nếu vẫn chưa đạt mức cho phép, lặp lại bước gắn khối lượng điều chỉnh hoặc loại bỏ cho đến khi hiệu số rung ≤ tiêu chuẩn yêu cầu.
• 5. Lặp lại quy trình: Quá trình kiểm tra và hiệu chỉnh lặp đi lặp lại cho đến khi đạt được tiêu chuẩn cân bằng đề ra (thường đạt cấp G quy chuẩn). Khi hoàn tất, động cơ được lắp ráp lại nguyên vẹn, đảm bảo tất cả bu lông và linh kiện đều được siết chặt đúng kỹ thuật.

Như vậy, cân bằng động là một chuỗi thao tác tuần tự: vệ sinh – đo ban đầu – thêm/bớt khối lượng – đo lại – lặp lại. Tất cả phải được thực hiện bởi các kỹ thuật viên có kinh nghiệm và dụng cụ chuyên dụng. Máy cân bằng động (balancing machine) ba pha kết hợp với phần mềm phân tích rung động là công cụ chủ yếu trong quy trình, cho phép xác định chính xác cả lượng và vị trí cần hiệu chỉnh. Khi được thực hiện đúng quy trình, cân bằng động đảm bảo rotor đạt chất lượng đặt ra, giúp động cơ hoạt động trơn tru, ổn định.

Tiêu Chuẩn Cân Bằng Động

Để đánh giá mức độ cân bằng, người ta sử dụng tiêu chuẩn ISO 1940-1 (tương đương TCVN 2000-1). Chuẩn này quy định cấp chất lượng cân bằng (G-levels) tùy theo khối lượng và tốc độ quay của rôto. Cấp G càng nhỏ (như G2.5, G1.0) có nghĩa rôto phải được cân bằng càng kỹ lưỡng. Cụ thể, ISO 1940-1:2003 định nghĩa lượng mất cân bằng dư cho phép (permissible residual unbalance) cho mỗi mặt phẳng, tính theo g·mm/kg dựa trên tốc độ quay (RPM) và cấp G. Ví dụ, với rôto 100 kg quay ở 3000 RPM và yêu cầu chất lượng G2.5, lượng mất cân bằng còn lại cho phép Uₚₑᵣ là 8 g·mm/kg. Tính ra, tổng U cho rôto này là 800 g·mm. Nếu rôto nặng hơn, lượng mất cân bằng cho phép sẽ tỉ lệ thuận với khối lượng.

Ngày nay, nhiều máy công nghiệp yêu cầu cấp chất lượng cân bằng cao hơn. Cấp G6.3 từng phổ biến trong quá khứ nhưng hiện nay ít được áp dụng do yêu cầu máy móc hiện đại cao hơn. Thay vào đó, cấp G2.5 (mất cân bằng giới hạn ≤2.5 g·mm/kg) và G1.0 là mục tiêu mới, nhất là với động cơ quay tốc độ cao hay ứng dụng có yêu cầu rung động thấp. Với máy cân bằng động chính xác, các kỹ thuật viên thường đạt hoặc vượt tiêu chuẩn này, đảm bảo độ rung động đo được trong giới hạn khuyến nghị (theo ISO 10816/ISO 20816 nếu tính chuẩn tổng cộng, kết hợp với ISO 1940 cho phần dành cho mất cân bằng riêng lẻ).

Các tiêu chuẩn ISO giúp chúng ta định lượng rõ mức độ cân bằng cần đạt và so sánh theo chuẩn chung. Khi báo cáo kết quả cân bằng động, kỹ thuật viên sẽ cho biết cấp G đạt được sau cân bằng. Ví dụ, đạt G2.5 nghĩa là lượng mất cân bằng sau cân bằng ≤2.5 g·mm cho mỗi kg rôto. Tiêu chuẩn ISO 1940-1 được áp dụng rộng rãi để đảm bảo cân bằng động của các loại máy quay như động cơ điện, quạt công nghiệp, máy nén, turbin… đáp ứng yêu cầu vận hành an toàn và bền bỉ.

Dịch Vụ Cân Bằng Động Chuyên Nghiệp Tại Kỹ Thuật Năng Lượng

Tóm lại, cân bằng động động cơ điện là bước thiết yếu trong bảo trì sửa chữa máy móc công nghiệp hiện đại. Nó giúp giảm rung động, tiếng ồn, hạn chế hao mòn chi tiết, nâng cao tuổi thọ động cơ và an toàn vận hành. Việc thực hiện cân bằng động cần tuân thủ quy trình chuẩn mực và hướng đến các tiêu chuẩn quốc tế ISO 1940-1, đảm bảo hiệu quả tuyệt đối cho thiết bị.

Kỹ Thuật Năng Lượng tự hào là đơn vị có hơn 20 năm kinh nghiệm trong sửa chữa động cơ điện và cân bằng động. Chúng tôi cung cấp dịch vụ cân bằng động chuyên nghiệp, nhanh chóng và chính xác với đội ngũ kỹ thuật viên lành nghề và máy móc hiện đại. Là đối tác tin cậy của nhiều nhà máy lớn, chúng tôi cam kết đem lại cho quý khách dịch vụ cân bằng động động cơ điện chất lượng cao với giá hợp lý. Nếu quý khách cần cân bằng động động cơ điện, vui lòng liên hệ hotline 0902 477 357 để được kiểm tra và xử lý nhanh chóng nhất. Chúng tôi sẽ giúp máy móc của bạn vận hành êm ái, bền bỉ và tiết kiệm chi phí bảo dưỡng trong thời gian dài.

Thông tin liên hệ:

Địa chỉ: Tòa nhà EverRich I, 968 đường 3/2, phường 15, quận 11, TPHCM

Hotline: 0902 477 357

Website: https://enertechvn.com/

Email: contact@enertechvn.com

Facebook: https://www.facebook.com/enertechvn