Tại sao việc theo dõi độ rung lại quan trọng

Rung động của động cơ có thể dẫn đến hư hỏng nghiêm trọng và gây ra thời gian ngừng hoạt động đáng kể cho hệ thống máy móc. Tất cả các động cơ đều có mức độ rung nhỏ. Tuy nhiên, khi các chuyển động ngừng lại hoặc trở nên dữ dội hơn thì cần phải chú ý và tiến hành kiểm tra ngay lập tức. Qua việc kiểm tra độ rung sẽ cho bạn những dấu hiệu cảnh báo về lỗi động cơ. Biết được những gì đang xảy ra bên trong thiết bị sẽ giúp bạn có đủ thời gian để thực hiện các biện pháp khắc phục.

Hiệu suất thiết bị tổng thể của động cơ là một khía cạnh quan trọng trong tất cả các ngành công nghiệp cho các ứng dụng từ máy bơm, máy nén khí và quạt đến băng tải và các quy trình cơ khí. Điều quan trọng là phải ngăn ngừa những hỏng hóc không mong muốn của thiết bị để giảm thời gian ngừng hoạt động. Mặc dù chúng là những phần công nghệ đáng tin cậy nhưng hiệu suất của động cơ có thể giảm khi ở trong môi trường ăn mòn và sử dụng hàng ngày.

Khi hiệu suất của động cơ giảm, hoạt động của động cơ có thể bị trì trệ. Một trong những nguyên nhân điển hình nhất khiến động cơ bị mòn liên quan đến rung động, thường xảy ra do sự mất cân bằng trong động cơ. Trong khi nhiều người nhầm lẫn rung động với tiếng ồn thì tiếng ồn là sản phẩm phụ của chuyển động, rung động và tiếng ồn là hai thứ khác nhau. Khi động cơ hoạt động ở điều kiện vận hành tiêu chuẩn, 1 kHz là ranh giới giữa độ rung và tiếng ồn. Độ rung tương đương với số đo từ một kHz trở xuống, trong khi bất cứ giá trị nào cao hơn đều là tiếng ồn.

Vì rung động có thể gây hư hỏng động cơ điện nên điều cần thiết là bạn phải xác định ngay nguồn rung và khắc phục sự cố.

Đôi khi, biên độ rung tổng thể thấp hơn so với các thiết bị khác. Có nghĩa là, các xung hình thành do khiếm khuyết bên trong không được phát hiện hoặc không được coi là một sửa đổi nghiêm trọng.

Việc xác định xem một rung động có đáng kể hay không liên quan đến việc nó thường tạo ra các vấn đề theo thời gian như thế nào chứ không phải là mối đe dọa tức thời. Các biến động sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của máy ở các giai đoạn sau, do đó việc giảm hiệu suất của động cơ không được coi là đáng kể vào thời điểm đó. Nhưng đừng lơ là - việc khắc phục những vấn đề nhỏ ngay bây giờ sẽ có lợi cho doanh nghiệp của bạn để bạn không phải giải quyết những vấn đề lớn hơn sau này.

Các công nghệ tiên tiến, chẳng hạn như các công cụ giám sát và phát hiện, hỗ trợ các ngành hoạt động bằng thiết bị động cơ điện. Hoặc các đơn vị cung cấp dịch vụ sửa chữa động cơ điện như Kỹ Thuật Năng Lượng có thể giúp các kỹ sư của bạn cách ly vấn đề rung và thực hiện các chỉnh sửa cần thiết để động cơ hoạt động ổn định. Kỹ Thuật Năng Lượng cũng có thể xác định các điều kiện bên ngoài gây ra rung động như lắp động cơ không đúng, lắp trục không thẳng hàng và các nhiễu loạn khác từ máy móc được kết nối và các yếu tố bên ngoài.

Cách đo độ rung của động cơ

Các thiết bị để đo rung của động cơ như:

• Thẻ cảm biến
• Máy ghi rung
• Gậy trục
• Máy đo độ rung
• Đầu dò tiệm cận
• Bộ ghi dữ liệu rung
• Gia tốc kế
• Hệ thống đo độ rung

Bạn có thể dựa vào các thiết bị này để có các phép đo và dữ liệu chính xác nhằm xác định mức độ rung động cơ quá mức. Tuy nhiên, các phép tính khác nhau yêu cầu các công cụ cụ thể để đảm bảo kết quả đọc chính xác.

Rung động trục và vỏ

Nếu rung động bắt nguồn từ khung động cơ, hãy phân tích dữ liệu rung động của vỏ. Nếu sự cố bắt nguồn từ rôto, hãy thu thập thông tin rung động của trục. Cả hai đều sử dụng các công cụ đo lường khác nhau. Cái đầu tiên sử dụng gia tốc kế, và cái sau sử dụng đầu dò tiệm cận hoặc thanh trục.

Đầu dò tiệm cận xác định dữ liệu rung động của trục dựa trên điểm tham chiếu, trong khi thanh trục liên quan đến việc đặt một gia tốc kế cầm tay gắn vào thanh dựa vào bề mặt quay của trục. Đảm bảo sử dụng tham chiếu khi tính toán mức độ rung của vỏ.

Tính toán hướng đo chính xác

Khi xem xét độ rung của vỏ, nó yêu cầu đo theo ba mặt phẳng - trục, ngang và dọc, trong khi độ rung của trục yêu cầu hai hướng - cách nhau 90 độ ở một đầu của động cơ. Nếu động cơ hiện có sẵn các đầu dò tiệm cận, hãy đặt chúng ở góc 45 độ ở cả hai bên so với tâm thẳng đứng phía trên.

Bạn có thể đo độ rung theo nhiều cách như tính toán đơn vị dịch chuyển, vận tốc hoặc gia tốc. Dữ liệu dịch chuyển làm nổi bật tần số thấp. Thông tin vận tốc nhấn mạnh như nhau đến tất cả các tần số và chi tiết gia tốc làm nổi bật các tần số cao. Dao động của trục đi đôi với các bộ chuyển vị trong khi dao động của vỏ sử dụng vận tốc.

Xác định ảnh hưởng của các điều kiện vận hành khác nhau

Khi kỹ thuật viên thu được dữ liệu rung, hãy lưu ý rằng các yếu tố khác như tiếng ồn, điều chế biên độ và tín hiệu kết hợp có thể ảnh hưởng đến thông tin. Sau khi bạn tính toán dữ liệu của mình, hãy tìm hiểu xem điều kiện vận hành nào khiến độ rung của động cơ tăng, giảm hoặc giữ nguyên. Các cài đặt khác nhau có thể ảnh hưởng đến mức độ rung. Một máy được ghép nối, có tải, ổn định và có điện áp đầy đủ phải là biến số được điều khiển của bạn trong điều kiện thường xuyên. Các điều kiện hoạt động có thể đo lường được có thể tách biệt các biến cụ thể bao gồm:

Điện áp ghép, không tải và đầy đủ: Có thể loại bỏ hầu hết các rung động liên quan đến tải.

Điện áp không ghép nối, không tải và đầy đủ: Loại bỏ ảnh hưởng của khớp nối và tải cơ học, cách ly hệ thống cơ sở khỏi các tính toán.

Điện áp không ghép nối, không tải và giảm: Giảm tác động của áo chui đầu từ tính, có thể giảm 25% điện áp khi nhờ đến cửa hàng dịch vụ. Nếu bạn có động cơ được kết nối Y-Delta, kết nối “Y” có điện áp 57 phần trăm so với kết nối “D”. So sánh độ rung của cả hai kết nối sẽ minh họa độ nhạy điện áp của động cơ.

Không ghép nối, không tải và giảm tốc độ: Hiển thị các vấn đề về cộng hưởng hoặc tốc độ nghiêm trọng trong hệ thống động cơ.

Nguyên nhân chính gây rung động cơ điện

Tất cả đều tập trung vào sự hiểu biết rằng một tình trạng hoặc sự kết hợp của nhiều yếu tố có thể dẫn đến rung động cơ - và không phải lúc nào cũng dễ dàng tìm ra thủ phạm. Điều này đặc biệt đúng vì những bất thường có thể phát sinh từ các thiết bị bổ sung chứ không chỉ xuất phát từ chính thiết bị đó. Các nguyên nhân chính gây rung động cơ bao gồm nhưng không giới hạn ở sự mất cân bằng điện tử hoặc cơ khí, bánh răng bị lỗi, vòng bi bị hỏng, nền móng lỏng lẻo, hao mòn hoặc lệch trục.

• Mất cân bằng: Sự mất cân bằng giống như một điểm có trọng lượng trong bộ phận quay của động cơ. Khi trọng lượng không cân bằng di chuyển quanh trục, các dao động bắt đầu xuất hiện và lực ly tâm xuất hiện. Lực ly tâm là sự phân bổ trọng lượng không đồng đều hướng ra ngoài. Sự mất cân bằng có thể do các lỗi cơ học như sai sót trong quá trình đúc, lỗi gia công hoặc các vấn đề liên quan đến bảo trì như cánh quạt bị bẩn hoặc thiếu quả cân cân bằng. Khi tốc độ động cơ tăng lên, sự mất cân bằng cũng bắt đầu làm giảm tuổi thọ của động cơ và vòng bi.
• Bánh răng lệch trục: Các bánh răng động cơ thường tạo ra rung động do chúng ăn khớp với nhau nhưng không phải theo nghĩa tiêu cực cho đến khi chúng bị lệch trục. Khi các răng bánh răng bắt đầu mất tiếp xúc hoặc bị gãy và mòn, chúng có thể mài vào nhau, gây ra rung động nguy hiểm. Dây dẫn giòn cũng có thể gây ra tia lửa điện ở các vòng thu dòng hoặc cổ góp.
• Trục trặc về vòng bi: Vòng bi lỏng là khởi đầu của các trục trặc động cơ khác. Khi vòng bi bắt đầu lỏng ra, độ rung có thể lan sang các bộ phận khác. Nếu không bôi trơn vòng bi thích hợp, các chi tiết sẽ bị mòn nhanh chóng. Sự dao động thậm chí có thể tạo ra các vết lõm trên mương ổ trục, thường là ở khoảng cách giữa con lăn hoặc bi.
• Nền móng lỏng lẻo: Khi động cơ được gắn lỏng lẻo vào các giá đỡ của nó, nó sẽ tạo điều kiện cho các rung động gây ra nhiều hư hỏng hơn cho vòng bi. Việc lắp không đúng cách có thể gây hao mòn trên các giá đỡ và các bộ phận động cơ khác. Nếu không có ai kiểm tra nền của bu lông, hư hỏng cơ học đối với lớp cách điện của động cơ có thể xảy ra, dẫn đến xói mòn, bong tróc hoặc gãy vật liệu.
• Hao mòn: Sự mài mòn chung trên con lăn hoặc vòng bi, bánh răng hoặc đai truyền động của động cơ gây ra rung động. Khi vòng đua vòng bi lăn bị lún, vòng bi có thể tạo ra chuyển động mỗi khi nó di chuyển qua khu vực bị rỗ. Răng bánh răng bị sứt mẻ hoặc dây đai truyền động bị phong hóa cũng có thể tạo ra rung động.
• Độ lệch của móng: Khi trục của máy không được căn chỉnh, có hai điều có thể xảy ra. Độ lệch góc xảy ra khi trục và bơm trên động cơ không song song. Độ lệch song song là khi các trục song song nhưng không thẳng hàng. Hoặc có thể phát triển theo thời gian hoặc là kết quả của việc lắp ráp không đúng cách. Nếu tình trạng lệch trục xảy ra theo thời gian, có thể là do các bộ phận dịch chuyển, lắp ráp lại bị lỗi hoặc giãn nở nhiệt, gây ra rung động hướng tâm hoặc trục.

Xin lưu ý rằng rung động cũng có thể đến từ các nguồn bên ngoài cho dù đó là động cơ, máy móc hoặc bộ phận khác kết nối với thiết bị của bạn. Mặc dù rung động có thể xuất phát từ các yếu tố bên ngoài, nhưng hãy luôn siêng năng kiểm tra các nguồn rung động bên trong.

Cách khắc phục sự cố rung

Việc xác định nguyên nhân gây rung động cơ và các vấn đề tiềm ẩn khác có thể rất tẻ nhạt nhưng không phải là không thể. Mặc dù một số quy trình dựa vào các dạng công nghệ và chương trình tiên tiến để xác định giải pháp, doanh nghiệp của bạn có thể dựa vào các kỹ thuật đơn giản để phát hiện rung động và tiến hành sửa chữa.

Bắt đầu bằng cách đặt câu hỏi mà lực lượng lao động của bạn có thể trả lời trong giây lát. Nếu động cơ vẫn tiếp tục rung, hãy chuyển sang quy trình khắc phục sự cố để xác định giá đỡ, bệ đỡ, tốc độ tới hạn của rôto, tần số tự nhiên và trục động cơ cũng như hiệu suất của nửa khớp nối.

Nếu khung động cơ rung hơn 25% so với động cơ, điều đó có thể liên quan đến đế động cơ yếu. Nếu tình trạng rung vẫn còn sau khi hỏi 10 câu hỏi trên, hãy tiến hành phân tích khắc phục sự cố rung để tìm ra nguyên nhân chính xác.

Các hành động cần thực hiện để khắc phục hiện tượng rung động cơ

Bước đầu tiên là cô lập nguyên nhân gây rung. Bằng cách sử dụng các công cụ phân tích rung động cùng với phần mềm tiên tiến để phát hiện sự mất cân bằng cơ và điện của động cơ, căn chỉnh không đúng và các yếu tố khác để khắc phục sự cố rung sớm hơn. Nhưng ngay cả khi các kỹ sư cân bằng lại động cơ, sự mất cân bằng dư vẫn tồn tại. Các nhà sản xuất thường cân bằng máy ở cấp độ bình thường, nhưng họ cũng có thể xây dựng các loại giảm bớt và đặc biệt khi thích hợp.

Khắc phục sự cố khi lắp động cơ

Việc lắp động cơ có thể có nhiều ảnh hưởng đến độ rung hơn người ta nghĩ. Dưới đây là một quy trình nhanh chóng để làm theo cách loại bỏ nhiều khả năng khác nhau để tìm ra nguồn rung:

• Kiểm tra việc lắp trục động cơ: Đảm bảo động cơ được cân bằng, căn chỉnh và gắn chặt vào đế của nó. Việc lắp không đúng cách có thể dẫn đến rung lắc nguy hiểm. Căn chỉnh không đúng cách cũng có thể tạo ra tải cơ học không cần thiết và tăng thêm lên động cơ dẫn đến tăng mức sử dụng năng lượng và giảm tuổi thọ. Nếu việc lắp đặt không đồng đều, hãy sử dụng các miếng chêm để san bằng nó và sử dụng các bu lông chặt và chắc chắn, có kích thước chính xác và mô-men xoắn phù hợp. Có trục bị lệch không? Chỉnh sửa bằng công cụ căn chỉnh laser để có độ chính xác tốt nhất.
• Ngắt kết nối động cơ: Nếu không có vấn đề gì về việc lắp không đều cũng như trục không đều thì hãy ngắt kết nối động cơ. Nếu nó chạy trơn tru, công nhân có thể kết luận nguồn bị lỗi nằm ở thiết bị được dẫn động. Cách ly động cơ khỏi nguồn truyền động bằng cách sử dụng các bộ phận hấp thụ rung động như khớp nối đàn hồi.
• Tắt nguồn: Nếu vẫn tiếp tục rung sau khi rút động cơ ra khỏi tải dẫn động, hãy tắt nguồn điện. Việc cắt điện có thể khiến máy ngừng rung. Nếu vậy thì vấn đề nằm ở sự mất cân bằng động cơ điện. Nếu các xung vẫn tiếp tục khi máy ngừng hoạt động thì có thể xảy ra sự mất cân bằng cơ học.

Sự mất cân bằng điện thường liên quan đến các bộ phận động cơ bị lỗi như vòng, cuộn dây rôto và stato - hoặc thậm chí là lực hút từ không đều giữa stato và rôto. Với lực hút không đều, trục động cơ bắt đầu lệch khi quay, tạo thành sự mất cân bằng cơ học.

Khắc phục sự cố nền tảng máy

Việc lắp đặt và nền tảng của động cơ tương quan với mức độ rung hiện tại. Đế của thiết bị có thể đóng một vai trò quan trọng đối với mức độ rung của thiết bị và đi đôi với công việc lắp đặt. Cố gắng triển khai một đế lớn và cứng vì nó ít hoạt động hơn — nghĩa là nó có thể giảm bất kỳ rung động nền nào và giảm thiểu chuyển động tổng thể của hệ thống so với tùy chọn yếu.

Tuy nhiên, trong một số trường hợp, nền móng lớn có thể không thực hiện được do không gian hoặc ngân sách hạn chế. Nhiều công ty mặc định sử dụng nền không ổn định, nhưng nó có thể dẫn đến các vấn đề về độ rung gia tăng. Nền tảng linh hoạt và chủ động cho phép chuyển động và truyền rung động đến động cơ nhiều hơn. Ngược lại, đế cứng sẽ hạn chế lượng rung động tác động vào máy, làm dừng quá trình truyền động.

Khắc phục sự cố và xác định tốc độ tới hạn của rôto

Nếu có thể xảy ra sự cố với tốc độ tới hạn rôto của động cơ, thì đó thường chỉ là sự cố khi làm việc với động cơ hai hoặc bốn cực. Để xác định tốc độ tới hạn rôto, nhóm của bạn nên tính toán dữ liệu đầu dò trục không tiếp xúc khi có mức biên độ tốc độ trục một lần cao.

Ghi lại các dữ liệu như biên độ rung 1 x RMP cũng như góc pha khi động cơ ở tốc độ không tải tăng lên cho đến khi trục ngừng quay. Việc ghi dữ liệu theo gia số 10 RMP sẽ vẽ biểu đồ dữ liệu đó dưới dạng lưới cực. Tiêu chuẩn công nghiệp là tốc độ tới hạn của rô-to không được nằm trong khoảng 15% tốc độ vận hành đối với động cơ có một cài đặt duy nhất. Ghi lại mức độ rung hiện tại, sau đó tắt nguồn của thiết bị. Nếu nó giảm hoặc dừng, bạn có thể kết luận đó là sự cố về điện.

Khắc phục sự cố tần số tự nhiên

Tần số tự nhiên có thể trở thành vấn đề nếu chúng trùng với tần số cưỡng bức của động cơ. Khi độ rung trong máy ở một trục cao hơn so với trục kia, nó có thể gây ra sự cố. Cách tốt nhất để công ty của bạn tính toán tần số tự nhiên là sử dụng thử nghiệm tác động kênh đôi.

Làm việc với búa mô-đun và bộ chuyển đổi rung, bạn có thể xác định chức năng đáp ứng tần số và dữ liệu pha của động cơ. Dữ liệu pha giúp các kỹ sư xem liệu có tần số tự nhiên hay không bằng cách so sánh biên độ và độ lệch pha.

Khắc phục sự cố trục động cơ và nửa khớp nối

Sự mất cân bằng cơ học trong động cơ có thể xuất phát từ việc cắt chìa khóa không đúng cách trong các trục khớp nối. Việc cài đặt khóa thích hợp sử dụng một phím đầy đủ cho vị trí đặt trung tâm khớp nối và sau đó chuyển sang một nửa phím. Sử dụng phím đầy đủ không bước xuống có thể tạo ra sự mất cân bằng cơ học.

Có vẻ như nguồn gốc rung động là vô tận nhưng việc thực hiện một số kiểm tra quan trọng có thể giảm thiểu rủi ro và tăng độ tin cậy của động cơ. Dành thời gian để khắc phục mọi sự cố vượt mức có thể bảo vệ dây chuyền sản xuất của bạn trong tương lai và duy trì hoạt động của bạn.

Liên hệ dịch vụ xử lý độ rung tại Kỹ Thuật Năng Lượng

Nếu bạn bắt đầu nhận thấy sự rung động trong động cơ điện và các máy móc khác, hãy liên hệ với các kỹ thuật viên của chúng tôi để nhận báo giá. Kỹ Thuật Năng Lượng sẽ đánh giá thiết bị trước khi bắt đầu bảo trì và tiến hành các dịch vụ sửa chữa nhanh chóng để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động của máy móc. Việc nắm bắt các rung động sớm có thể loại bỏ rắc rối trong việc sửa đổi những hư hỏng đáng kể và tốn kém hơn sau này. Liên hệ ngay với chúng tôi qua hotline 0902 477 357 để được tư vấn.