Giáo trình Chẩn đoán rung động máy - Chương 2: Chẩn đoán hư hỏng bằng phân tích rung động

Nội dung text: Giáo trình Chẩn đoán rung động máy - Chương 2: Chẩn đoán hư hỏng bằng phân tích rung động

1. BẢO TRÌ CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Vinamain.com  -  -  GIÁO TRÌNH: CHẨN ĐOÁN RUNG ĐỘNG MÁY Vũng Tàu 08-2010
2. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com CHƯƠNG 2: CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG BẰNG PHÂN TÍCH RUNG ĐỘNG 2.1 Giới thiệu Tất cả các thiết bị động đều tạo ra rung động hay tín hiệu mà phản ánh tình trạng làm việc của nó. Điều này có liên quan tới tốc độ, kiểu làm việc chuyển động quay, chuyển động tịnh tiến hay tuyến tính. Phân tích rung động có khả năng áp dụng cho tất cả các thiết bị cơ khí, thường là các thiết bị có tốc độ quay trên 600 vòng/phút. Phân tích rung động là công cụ hữu ích cho bảo trì dự đoán, chẩn đoán hư hỏng và nhiều tác dụng khác. Có nhiều kỹ thuật bảo trì dự đoán được sử dụng để theo dõi và phân tích các hệ thống thiết bị, máy móc quan trọng trong một nhà máy. Những kỹ thuật này bao gồm phân tích rung động, siêu âm, đồ thị nhiệt, phân tích mài mòn, bôi trơn, theo dõi quá trình, kiểm tra bằng mắt và các kỹ thuật phân tích không phá hủy. Trong các kỹ thuật này, phân tích rung động là một kỹ thuật bảo trì dự đoán hiệu quả nhất được sử dụng trong các chương trình quản lý bảo trì. Bảo trì dự đoán trở thành bộ phận đồng nhất việc theo dõi các đặc tính rung động của các thiết bị động để theo dõi các hư hỏng phát sinh ngay từ ban đầu và chặn đứng các hư hỏng phát triển tới nguy hiểm. Tuy nhiên, phân tích rung động không cung cấp các dữ liệu yêu cầu để phân tích thiết bị điện, các khu vực mất nhiệt, tình trạng dầu bôi trơn và các thông số khác để giúp đánh giá hư hỏng trong một chương trình bảo trì. Một chương trình bảo trì dự đoán nhà máy toàn bộ phải bao gồm nhiều kỹ thuật, mỗi cái được thiết kế để xác định một vấn đề riêng cho thiết bị của nhà máy. 2.2 Các dữ liệu phụ cần thiết cho việc chẩn đoán máy Để có thể chẩn đoán máy tìm ra nguyên nhân gốc rễ để có các biện pháp khắc phục kịp thời đòi hỏi cần phải có các dữ liệu tổng hợp về thiết bị. Sự chẩn đoán chính xác và hiệu quả cao phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của các kỹ sư chẩn đoán. Một kỹ sư chẩn đoán giỏi là người biết mổ sẻ và phân tích các dữ liệu mà họ có được, cho nên các dữ liệu càng đầy đủ thì việc chẩn đoán sẽ nhanh và chính xác hơn. Dưới đây là các dữ liệu cơ bản cần chuẩn bị tốt: Dữ liệu về máy: - Loại bearing, khe hở bearing bao nhiêu. - Đường kính trục - Số cấp, số cánh trên một cấp - Tải của máy - Loại dầu bôi trơn, thành phần bôi trơn và kiểu bôi trơn. - Ví trí gắn cảm biến - Các thông số vận hành trên DCS - Các thông số công nghệ: thành phần khí - Nhật ký vận hành - Nhật ký và hồ sơ sửa chữa và bảo dưỡng máy - Các tài liệu, sổ tay vận hành và bảo dưỡng - Bản vẽ lắp của máy - Các bản vẽ mặt cắt các cụm chi tiết - Nhiệt độ, độ ẩm môi trường
3. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com 2.3. Kỹ thuật phân tích chẩn đoán rung động máy Để chẩn đoán thành công và xử lý sự cố của máy móc, các phân tích độ rung phải đảm bảo chính xác và chất lượng dữ liệu thu thập phải có tính lặp lại và có một sự hiểu biết chi tiết về thiết kế của máy và động lực vận hành để giải thích một cách chính xác các dạng hư hỏng và các triệu chứng điển hình. Các trường hợp rung động do nguyên nhân thủy lực & khí động lực học  Rung động cao tại tần số Blade Pass & Vane Pass Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Máy bơm
4. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Blade Pass Frequency (BPF) = (số cánh của bánh công tác) x (số vòng quay/phút). Đây là tần số vốn có trong máy bơm, quạt và máy nén và thông thường nó không gây ra vấn đề gì. Tuy nhiên, với BPF biên độ lớn (và các sóng hài) có thể được tạo ra trong bơm nếu khoảng cách giữa các cánh quay và rãnh khuếch tán cố định không giữ bằng nhau ở tất cả các đường vòng tròn xung quanh. Hơn nữa, BPF (hoặc sóng hài), đôi khi trùng với với một tần số tự nhiên của hệ thống làm rung động cao. BPF cao có thể được tạo ra nếu vòng Wear ring cọ xát trên trục hoặc nếu hư mối hàn các rãnh khuếch tán. Ngoài ra, BPF cao có thể do hệ thống ống bị uốn cong đột ngột, vật cản trở mà nhiễu loạn dòng chảy, hoặc nếu rôto máy bơm hoặc quạt được định vị không đồng tâm với vỏ máy.  Rung cao do dòng chảy rối Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Dòng chảy rối thường xảy ra trong các quạt gió do sự biến đổi áp suất hoặc vận tốc của không khí đi qua quạt hoặc đường ống kết nối. Điều này làm gián đoạn dòng chảy gây ra nhiễu loạn, lúc đó sẽ tạo ra rung động ngẫu nhiên tần số thấp, thường trong khoảng 20-2000 CPM.  Rung cao do xâm thực Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu
5. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Hiện tượng xâm thực (khí thực) thường tạo ra ngẫu nhiên, năng lượng dải tần rộng cao hơn mà đôi khi xếp chồng với sóng hài tần số BPF. Bình thường nguyên nhân là do áp lực hút không đủ (vì thiếu lưu chất). Xâm thực có thể khá phá hoại các bộ phận trong bơm. Đặc biệt là có thể xói mòn các cánh của bánh công tác. Khi xảy ra xâm thực, ta thường nghe âm thanh như có "sỏi" đi qua bơm. Các trường hợp do sự mất cân bằng khối lượng  Sự mất cân bằng lực Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Quan hệ về pha Sự mất cân bằng lực sẽ cùng pha và ổn định. Biên độ rung do sự mất cân bằng sẽ tăng bằng bình phương tốc độ (nếu rung tại tần số 3X thì biên độ rung động cao hơn 9 lần). Biên độ rung tại tần số 1x RPM luôn luôn hiện diện và thường cao nhất trong biểu đồ dạng phổ. Có thể được sửa chữa bằng cách chỉ đặt một khối nặng cân bằng tại một mặt phẳng ở trọng tâm của Rôto.  Sự mất cân bằng ngẫu lực (couple unbalance) Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Quan hệ về pha
6. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Rung động có sự lệch pha 180o trên cùng một trục. Rung động tần số 1x luôn hiện diện thông thường cao nhất trong biểu đồ phổ. Biên độ thay đổi với bình phương tốc độ gia tăng. Có thể rung cao theo cả hai phương dọc trục và hướng kính. Khi hiệu chỉnh đòi hỏi phải đặt khối nặng cân bằng tại ít nhất 2 mặt phẳng. Lưu ý rằng nên duy trì sự lệch pha xấp xỉ 180o giữa gối trong và ngoài (theo cả hai phương đo dọc trục và hướng kính).  Sự mất cân bằng ở Rotor công xôn Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Quan hệ về pha Sự mất cân bằng ở Rotor công xôn gây ra rung động cao tại tần số 1X ở cả hai phương hướng kính và dọc trục. Số đo dọc trục có thể không ổn định. Rotor công xôn thường có sự mất cân bằng lực và ngẫu lực, vì vậy cần loại trừ hai nguyên nhân này.  Rotor bị lệch tâm Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Quan hệ về pha
7. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Sự lệch tâm xảy ra khi tâm quay lệch khỏi đường tâm hình học của một puli, bánh răng, gối đỡ, phần ứng motor, v.v Rung động lớn nhất tại tần số 1X của thành phần lệch tâm theo chiều vuông góc với hai đường tâm rotor. So sánh pha của số đo theo phương ngang và dọc trục thường lệch nhau 0o hoặc 180o. Nếu cố gắng cân bằng động lại cho một rotor lệch tâm sẽ giúp giảm rung động theo 1 chiều nhưng sẽ làm gia tăng độ rung theo một chiều hướng kính (phụ thuộc vào lượng lệch tâm).  Cong trục - Bent Shaft Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Mối quan hệ về pha Vấn đề cong trục gây ra rung cao theo phương dọc trục với lượng lệch pha khoảng 180o trên cùng một bộ phận máy. Rung cao thường ở tần số 1X nếu vị trí cong gần tâm trục, nhưng nếu cong gần khớp nối thì rung cao ở tần số 2X. (Cẩn thận khi tính toán đối với phương của của cảm biến đo khi đo dọc trục nếu đặt ngược chiều đầu dò đo). Các trường hợp rung động tần số biến thiên (Beat Vibration)  Rung động do cộng hưởng Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu
8. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Một Tần số biến thiên là kết quả của hai tần số gần nhau đi vào và ra khỏi sự đồng bộ hóa với nhau. Dải Phổ thông thường sẽ hiển thị một đỉnh có xung lên và xuống. Khi bạn phóng to vào đỉnh này (quang phổ dưới), nó thực sự cho thấy hai đỉnh gần nhau. Sự khác biệt ở hai đỉnh này (F2 - F1) là tần số biến thiên mà chính nó xuất hiện trong dải phổ tần số. Tần số biến thiên không thường thấy trong các phép đo có mức giới hạn tần số bình thường vì nó vốn đã tần số thấp. Thông thường, giới hạn tần số từ khoảng 5-100 CPM. Rung động max sẽ cho kết quả khi biểu đồ dạng sóng của một tần số (F1) trung pha với tần số khác (F2). Rung động min xảy ra khi sóng của hai tần số lệch pha 180 °.  Rotor bị chà xát Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Quan hệ về pha Dạng 'A' Rotor bị chà xát tạo ra phổ tần số tương tự như lỏng cơ khí khi các bộ phận quay cọ xát với các bộ phận tĩnh. Sự cọ xát có thể từng điểm hoặc cả vòng quay. Thông thường
9. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com tạo ra một loạt các tần số, thường kích thích một hoặc nhiều tần số cộng hưởng. Thông thường kích thích phần số nguyên tần số hòa âm dưới của tốc độ quay (1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1 / n), tùy thuộc vào vị trí của tần số tự nhiên rotor. Rotor bị chà xát có thể kích thích nhiều tần số cao hơn. Nó có thể rất nghiêm trọng và trong thời gian ngắn có thể gây ra tiếp xúc trục với bề mặt bạc babit, nhưng ít nghiêm trọng hơn khi trục cọ xát với bộ phận làm kín, một cánh khuyấ cọ thành bồn, hoặc nắp bao che khớp nối cọ với trục. Rung động đối với loại bạc trượt (Sleeve Bearing) Các vấn đề do mài mòn hoặc khe hở Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Sau giai đoạn bạc trượt bị mòn thường cho thấy bằng sự hiện diện của toàn bộ dãy tần số sóng hài theo tốc độ quay (lên đến 10 hoặc 20). Bạc trượt thường cho phép biên độ phương đứng cao so với phương ngang. Khe hở bạc trượt quá lớn có thể gây ra sự mất cân bằng nhỏ và / hoặc sự lệch tâm sẽ gây ra rung động cao, rung sẽ thấp hơn nếu khe hở nằm trong tiêu chuẩn. Hiện tượng màng dầu xoáy cuộn không ổn định (Oil Whirl) Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Shaft Diagram Hiện tượng này xảy ra ở tần số 0.42 - 0.48 x RPM và thường khá dữ dội. Cần lưu ý nếu biên độ rung vượt quá 50% khe hở bạc. Oil whirl là hiện tượng màng dầu bị dao đọng do kích thích do sự vận hành nằm ngoài điều kiện vận hành bình thường (góc độ và tỉ số lệch tâm) gây ra nêm dầu đẩy trục lăn xoay trong lỗ bạc. Lực không ổn định theo chiều quay gây ra sự xoáy cuộn. Hiện tượng này vốn sẵn không ổn định một khi
10. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com nó làm tăng lực ly tâm mà làm tăng lực xoáy cuộn. Khi đó làm cho dầu mất đi khả năng nâng trục hoặc mất sự ổn định khi tần số xoáy cuộn trùng với tần số tự nhiên của rô to. Sự thay đổi độ nhớt hay áp suất và dự ứng lực bên ngoài có thể ảnh hưởng tới vấn đề này.  Hiện tượng Oil Whip Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Một biểu đồ các dải phổ rung động cho thấy Oil Whirl chuyển thành Oil Whip khi tốc độ trục đạt hai lần tốc độ cộng hưởng. Oil Whip có thể xảy ra khi một máy vận hành tại hoặc trên tần số cộng hưởng 2X của rô to. Khi đó, hiện tượng xoáy cuộn sẽ chuyển sang hiện tượng whip và có thể gây ra rng quá mức và nêm dầu mất đi khả năng nâng đỡ trục. Các hư hỏng ở bánh răng  Biểu đồ phổ bánh răng bình thường Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Biểu đồ phổ bình thường cho thấy hiện diện tần số rung 1x and 2x RPM, cùng với tần số Gear Mesh (GMF). GMF thường sẽ có tần số dải biên ở xung quanh nó lien quan tới tốc độ trục lắp bánh răng.
11. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com  Mài mòn các răng của bánh răng Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu  Tải tác động trên răng Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu  Sự lệch tâm và độ rơ của bánh răng Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu  Cặp bánh răng lệch tâm Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu
12. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com  Răng bị nứt hay vỡ Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu  Các vấn đề dao động của răng Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Hiện tượng cộng hưởng  Cộng hưởng Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Quan hệ về pha
13. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Cộng hưởng xảy ra khi một tần số lực trùng với tần số tự nhiên của một hệ thống, và có thể gây ra sự khuếch đại biên độ mà có thể dẫn đến hư hỏng sớm hoặc phá hủy đột ngột. Đây có thể là tần số tự nhiên của rô to nhưng thường có thể bắt nguồn từ một bệ máy, nền móng, hộp số hoặc thậm chí dây đai. Nếu một rotor ở tại hoặc gần với tần số cộng hưởng, nó sẽ hầu như không thể cân bằng do sự dịch chuyển pha khi nó đi qua tốc độ cộng hưởng (góc pha 90 ° ở tốc độ cộng hưởng; góc pha gần 180 ° khi nó đi qua khỏi). Thường đòi hỏi phải thay đổi tần số tự nhiên. Tần số tự nhiên không thay đổi với một sự thay đổi về tốc độ, điều này sẽ giúp tạo điều kiện xác định của chúng.  Mất đồng tâm trục Sự lệch góc Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Quan hệ về pha Sự lệch góc chi tiết được biểu hiện bởi sự rung động cao theo phương hướng trục, lệch pha 180 ° ở hai vị trí đo như hình vẽ. Thông thường sẽ có độ rung cao theo phương hướng trục ở cả 1x và 2x RPM. Tuy nhiên, cũng có lúc bất thường biên độ cao hơn hẳn tại tần số 1x, 2x hay 3x. Những triệu chứng này cũng có thể cho biết có vấn đề với khớp nối.  Lệch theo phương song song với đường chuẩn Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Quan hệ về pha Lệch theo phương song song với đường chuẩn có triệu chứng rung động tương tự như sai lệch góc, nhưng là rung động hướng kính cao, lệch pha 180o ở 2 vị trí đo như hình
14. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com trên. 2x thường lớn hơn 1x, nhưng chiều cao của nó so với 1x thường được quyết định bởi loại khớp nối và kết cấu. Khi có lệch góc hoặc lệch hướng kính trở nên khắc nghiệt, nó có thể tạo ra các đỉnh biên độ cao ở các sóng hài nhiều hơn (4x - 8x) hoặc thậm chí một một dải sóng hài tần số cao tương tự như tình trạng rung do lỏng cơ học. Kết cấu khớp nối sẽ thường ảnh hưởng rất nhiều đến hình dạng của biểu đồ phổ khi lệch tâm nghiêm trọng.  Vòng bi không thẳng hàng Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Quan hệ về pha Khi các vòng bi không thẳng hàng sẽ tạo ra rung động phương hướng trục đáng kể. Sẽ gây ra chuyển động xoắn với khoảng góc pha 180 ° chuyển đổi từ trên xuống dưới hoặc hai bên được đo theo hướng trục của cùng một gối đỡ. Những nỗ lực cân chỉnh đồng tâm khớp nối hoặc cân bằng rotor cũng không giảm bớt được vấn đề này. Vòng bi phải được tháo ra và lắp ráp lại chính xác. Sự lỏng các chi tiết cơ khí  Sự lỏng cơ học Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Quan hệ về pha Type 'A' Type 'B'
15. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Type 'C' Sự lỏng cơ khí cho thấy qua biểu đồ phổ loại A, B hoặc C. Loại 'A' là do lỏng kết cấu, sự yếu của các chân máy hay bệ máy hoặc phẩm chất xấu của vữa xi măng, lỏng bu lông giữ ở chân và biến dạng của khung máy hay bệ máy (tức là chân kênh). Phân tích pha có thể cho thấy lệch pha khoảng 180 ° giữa các vị trí đo theo phương đứng trên chân máy và bệ máy. Loại 'B' thường gây ra bởi bu lông gối đỡ lỏng, vết nứt trong cơ cấu khung hoặc bệ gối. Loại 'C' là bình thường được gây ra bởi chế độ lắp ghép không phù giữa các bộ phận khi đó sẽ gây ra nhiều sóng hài do đáp ứng không tuyến tính của các chi tiết lỏng tạo ra các lực động học từ rô to. Loại 'C' thường được gây ra bởi hở lưng gối bạc đỡ, khe hở quá lớn trong một ổ bạc trượt hoặc ổ lăn hoặc lỏng bánh công tác với trục. Pha ở loại C thường không ổn định và rất khác nhau giữa các lần đo, đặc biệt nếu thay đổi vị trí đo trên trục ở lần khởi động kế tiếp. Lỏng cơ khí thường có tính định hướng cao và có thể gây ra số đo khác nhau đáng chú ý nếu bạn so sánh các số đo ở các lần thay đổi góc đo 30 ° lần lượt theo hướng kính vòng tròn xung quanh một gối đỡ. Cũng lưu ý rằng chùng thường sẽ gây sóng hài bậc lẻ tại 1/2x rpm hoặc 1/3 rpm (0,5 x, 1.5x, 2.5x, v.v ) Các hư hỏng ở dây đai truyền động Dây đai mòn, lỏng hoặc không thẳng hàng Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu
16. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Các tần số dây đai là dưới RPM của động cơ điện hoặc máy dẫn động. Khi đai mòn, lỏng hoặc không ăn khớp, nó thường gây ra 3-4 lần tần số dây đai. Thông thường tần số đai 2x là đỉnh cao hơn cả. Biên độ thường không ổn định, đôi khi tạo xung với tốc độ quay của máy dẫn động hoặc máy được dẫn động. Đối với đai dẫn động trục cam, sự mài mòn hoặc puli không thẳng hàng, biên độ sẽ cao tại tần số đai. Puli hoặc dây đai không thẳng hàng Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Sự không thẳng hàng của hai puli tạo độ rung cao tại 1x RPM, rung chủ yếu theo chiều hướng trục. Tỷ lệ biên độ của máy dẫn động tới máy được dẫn phụ thuộc vào nơi lấy dữ liệu cũng như sự liên hệ giữa khối lượng và độ cứng bệ máy. Thông thường với puli không thẳng hàng, rung động theo phương dọc trục sẽ cao nhất. Puli lệch tâm Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu
17. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Puli lệch tâm hoặc không cân bằng gây ra rung động cao tại 1x RPM. Biên độ rung bình thường cao nhất ngay tại vị trí đai, và cả vị trí gối đỡ phía dẫn và không dẫn động. Có thể cân bằng puli lệch tâm bằng cách gắn 1 con long đền lên bu lông khóa ren. Tuy nhiên, ngay cả khi đã cân bằng, lệch tâm của puli vẫn sẽ gây ra rung động và gây ứng suất phá hủy mỏi cho đai. Hiện tượng cộng hưởng dây đai Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Cộng hưởng dây đai có thể gây ra biên độ cao nếu tần số dây đai tự nhiên nên xảy ra gần với hoặc trùng với tốc độ động cơ điện hoặc máy dẫn động. Tần số tự nhiên dây đai có thể thay đổi được bằng cách thay đổi sức căng đai hoặc có chiều dài đai. Có thể phát hiện sức căng quá mức và xả bớt trong lúc đo ứng lực trên puli hoặc vòng bi. Hư hỏng về điện  Stator lệch tâm, lõi thép stato bị lỏng hoặc bị ngắn mạch Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu
18. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Các hư hỏng của Stator tạo ra rung động cao tần số 2x tần số lưới (2FL). Stator lệch tâm sẽ làm khe hở không khí không đồng đều rotor và Stator mà tạo ra rung động định hướng. Khe hở không khí chênh lệch không được vượt quá 5% đối với động cơ cảm ứng và 10% cho các động cơ đồng bộ. Chân bệ máy kênh và biến dạng có thể gây ra Stator không đồng tâm. Các lá thép Stator ngắn mạch gây không đồng đều, gia nhiệt cục bộ có thể phát triển theo thời gian hoạt động.  Khe hở không khí không đồng tâm Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Rotor lệch tâm tạo ra một khe hở không khí giữa rotor và Stator biến thiên sẽ tạo ra xung rung động (thông thường giữa (2FL) và gần với tốc độ hài hòa). Rotor lệch tâm tạo ra (2FL) bao quanh bởi các tần số cực Pole Pass frequency (FP) cũng như tần số biên FP sidebands khoảng tốc độ chạy FP xuất hiện bản thân ở tần số thấp (Pole Pass frequency = Tần số trượt x # Poles). Các giá trị phổ biến của FP dao động từ khoảng 20-120 CPM (0,30-2,0 Hz)  Rotor hư hỏng Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu
19. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Thanh dẫn rotor bị nứt vỡ hoặc vòng bị ngắn mạch, kết nối không tốt giữa các thanh dẫn và các lá thép, hoặc các lá thép kỹ thuật của rotor bị ngắn mạch sẽ tạo ra rung động tại tần số 1x với dải tần số biên là tần số cực (FP). Ngoài ra, nứt các thanh dẫn rotor thường sẽ tạo ra FP sidebands xung quanh, các sóng hài tần số 3X, 4X và 5X. Lỏng thanh dẫn rotor khi xuất hiện tần số 2x tần số lưới (2FL) xung quanh tần số thanh dẫn rotor (Rotor Bar Pass Frequency RBPF) hoặc các sóng hài của nó (RBPF = Số lượng các thanh dẫn x RPM). Thông thường sẽ gây ra mức độ cao tại 2x RBPF với biên độ nhỏ ở 1x RBPF. Các vấn đề về pha Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Hư hỏng về pha do mất kết nối đứt hoặc bị hỏng có thể gây ra rung động quá mức ở tần số lưới 2x (2FL) sẽ có tần số biên xung quanh nó ở 1/3 tần số lưới (1/3 FL). Mức rung động tại (2FL) có thể vượt quá 25 mm / s (1in /s). Điều này sẽ gây ra hư hỏng nếu lỗi kết nối chỉ thỉnh thoảng xảy ra và không định kỳ. Động cơ điện đồng bộ
20. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Lỏng cuộn dây Stator trong động cơ đồng bộ sẽ tạo ra rung động khá cao tại tần số Coil Pass (CPF) bằng số lượng các cuộn dây Stator x RPM (# cuộn dây Stator = số cực x # cuộn dây/ số cực). Tần số CPF sẽ được bao quanh bởi dải tần số biên 1x RPM. Các hư hỏng của động cơ điện một chiều Biểu đồ dạng phổ tiêu biểu Hư hỏng ở động cơ DC có thể được phát hiện khi biên độ rung cao động cao hơn biên độ bình thường như Tần số cháy của bộ chỉnh lưu bán dẫn SCR (Silicon Controlled Rectifiers) (6FL) và sóng hài. Những hư hỏng này bao gồm các cuộn dây từ trường bị hỏng, SCR hư và kết nối lỏng lẻo. Các vấn đề khác bao gồm cả cầu chì lỏng hay bị nổ và card điều khiển bị ngắn mạch có thể gây ra biên độ đỉnh cao ở 1x đến 5x tần số lưới từ (3.600 - 18.000 CPM).
21. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com PHỤ LỤC 1: KẾT HỢP PHÂN TÍCH RUNG ĐỘNG VÀ PHÂN TÍCH DẦU TRONG CHƯƠNG TRÌNH BẢO TRÌ DỰA TRÊN TÌNH TRẠNG THIẾT BỊ Lâu nay người ta đã nhận ra rằng, bảo trì dựa trên tình trạng thiết bị (condition-based maitenance) là phương pháp mang lại hiệu quả nhất, nhất là hiệu quả về chi phí, trong việc tối đa tuổi thọ của các máy công nghiệp. Phân tích rung động và phân tích mảnh vụn kim loại do mài mòn lẫn trong dầu bôi trơn là hai thành phần chủ yếu của bất cứ chương trình theo dõi tình trạng thiết bị thành công và có thể được sử dụng như là công cụ bảo trì dự đoán và bảo trì tiên phong để xác định sự mài mòn và chẩn đoán các hư hỏng xảy ra bên trong máy. Khi các kỹ thuật này được tiến hành độc lập thì chỉ một phần trong các lỗi hư hỏng của máy được chẩn đoán. Tuy nhiên các kinh nghiệm thực tế đã chỉ ra rằng sự kết hợp của hai kỹ thuật này lại trong một chương trình theo dõi tình trạng thiết bị sẽ cung cấp các lượng thông tin lớn hơn và đáng tin cậy hơn, mang lại lợi ích đáng kể về kinh tế cho sản xuất công nghiệp. Phân tích rung động nói riêng đang ngày càng trở thành phổ biến như là một quy trình bảo trì dự đoán và như là một công cụ hỗ trợ ra các quyết định bảo trì máy. Như là một quy tắc chung, máy khi hư hỏng sẽ có các dạng cảnh báo mà cho thấy bởi một mức rung động tăng cao. Bằng việc đo và phân tích rung động máy, có thể xác định được cách thức và mức độ hư hỏng và từ đó có thể dự đoán các hư hỏng của máy. Tín hiệu rung động tổng overall từ một máy được tổng hợp từ nhiều thành phần và kết cấu máy được kết nối với nhau. Tuy nhiên các hư hỏng máy tạo ra đặc tính rung động ở các tần số khác nhau mà có liên hệ đến các tình trạng hư hỏng xác định. Bằng việc phân tích biểu đồ dạng phổ spectrum và biểu đồ quan hệ của tần số theo thời gian và sử dụng các kỹ thuật xử lý tín hiệu thì có thể xác định được các tần số khi hư hỏng và tần số tự nhiên hay tần số riêng của các thành phần kết cấu máy khác nhau. Thu thập dữ liệu rung động máy Biểu đồ rung động dạng phổ spectrum và dạng sóng waveform hữu ích trong chẩn đoán hư hỏng máy So với phân tích rung động, phân tích dầu và hạt bẩn có những thuận lợi đáng kể khi mà nó cung cấp trực tiếp và sớm các thông tin về các kiểu mài mòn và tình trạng của máy. Trên thực tế, nhiều trường hợp đã chứng minh phân tích dầu là một công cụ hàng đầu cho biết tình trạng mài mòn bên trong máy. Ngoài ra phân tích dầu có thuận lợi trong việc theo dõi tình trạng của các máy tốc độ thấp (dưới 5 vòng/phút), mà thường cho khó hoặc không thể áp dụng kỹ thuật phân tích rung động. Tuy nhiên, kỹ thuật
22. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com phân tích mảnh vụn kim loại do mài mòn trong dầu không thể hoàn toàn hiệu quả trong tất cả các kiểu hư hỏng của các cơ cấu cơ khí. Chính vì lý do đó mà cả hai kỹ thuật phân tích dầu và phân tích rung động đều cần thiết và là thành phần sống còn của một chương trình bảo trì hiệu quả. Cả hai kỹ thuật phân tích hạt vun kim loại trong chất bôi trơn và phân tích rung động được tổ hợp với nhau liên quan đến các yêu cầu phân tích của chúng và đòi hỏi của người có chuyên môn và kinh nghiệm. Các chuyên gia trong hai lĩnh vực phân tích này thường tách biệt thành hai mảng. Do đó sự kết hợp hiệu quả của hai kỹ thuật theo dõi tình trạng có thể là thách thức trong môi trường làm việc, đặc biệt là trong nghành công nghiệp như khoan thăm dò ngoài biển, khai thác mỏ và các nghành khác. Trong những năm gần đây, các nghiên cứu hướng tới mục tiêu này đã đang được tiến hành nhưng kết quả còn rất hạn chế. Tuy nhiên, những thuận lợi của sự cải tiến công nghệ, bao gồm kỹ thuật phân tích máy tính tiến bộ và trí tuệ nhân tạo đã tạo ra sự lạc quan về triển vọng của vượt qua khó khăn để phát triển một phương pháp thống nhất mới trong theo dõi tình trạng máy.
23. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com PHỤ LỤC 2: PHẦN MỀM QUẢN LÝ GIÁM SÁT MÁY SYSTEM1- GIẢI PHÁP QUẢN LÝ TÌNH TRẠNG MÁY QUAY System 1 - Giải pháp cho quản lý giám sát cho các loại máy quay trọng yếu trong một nhà máy: turbine, máy phát, máy nén, bơm cấp nước lò hơi, bơm nước làm mát, v.v. Hệ thống giám sát liên tục và bảo vệ thiết bị của Bently Nevada đã được cài đặt và sử dụng nhiều nhất trên thế giới, giải pháp giám sát và bảo vệ tối ưu của Bently Nevada đã trở thành một phần thiết yếu của chiến lược quản lý tài sản là các thiết bị quay quan trọng trong các nhà máy điện, dầu khí, hoá dầu, giàn khoan như turbine, bơm cấp nước lò hơi, bơm cấp nước làm mát Bently Nevada đã mở đầu trong một ngành công nghiệp còn mới mẻ bằng thiết bị giám sát và bảo vệ thiết bị trực tuyến với sản phẩm được giới thiệu đầu tiên là máy thăm dò vào những năm đầu thập kỷ 60. Từ đó, Bently Nevada đã trở thành nhà tiên phong trong các ngành công nghiệp với việc mở rộng sản xuất những công cụ công nghệ cao, phần mềm và các dịch vụ khác nhằm cung cấp các thông tin về thiết bị và các tài sản khác để đảm bảo nhà máy hoạt động liên tục và hiệu quả. Có thể nói rằng Bently Nevada không có đối thủ cạnh tranh về chất lượng và luôn được coi là hãng dẫn đầu không chỉ ở số lượng hệ thống bảo vệ thiết bị đã được thiết lập trên toàn thế giới mà còn trong tất cả các sản phẩm và dịch vụ khác. Những giải pháp của Bently Nevada luôn đem lại sự an toàn, hiệu quả, các thiết bị đáng tin cậy, và hơn thế Bently Nevada luôn làm hài lòng khách hàng với những lợi ích kinh tế mà họ mong muốn. Là một thành viên của tập đoàn GE Power Systems, Bently Nevada đang nâng cao chất lượng phục vụ với việc thực hiện theo các phương pháp và công cụ "Six sigma" của GE. Bently Nevada 3500 series- Hệ thống giám sát bảo vệ máy
24. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Bently Nevada 3500 series - Là hệ thống giám sát bảo vệ cho các máy quay (là hệ thống phần cứng). Hệ thống bảo vệ 3500 - Hiện đang chiếm thị phần khoảng hơn 85% trên toàn thế giới và khoảng 98% tại thị trường Việt Nam trong hai ngành công nghiệp điện và dầu khí. Các máy quay trọng yếu nhất trong nhà máy như máy nén khí, tuốc bin, máy phát điện bắt buộc phải dùng hệ thống bảo vệ vì các máy này khi có sự cố sẽ ảnh hưởng nghiệm trọng nhất tới hoạt động của nhà máy. Thông qua hệ thống đầu dò độ rung gắn trên các máy quay để đo đầy đủ các thông số quan trọng nhất như: đo khoảng cách, đo gia tốc, đo áp xuất, đô độ nhớt, thì thông tin chuyển về hệ thống bảo vệ 3500 để giám sát tình trạng máy đạt được độ chuẩn xác cao nhất. Các thông số được cài đặt ban đầu chỉ ra rằng khi nào máy quay rung cao hoặc vượt qúa mức cho phép để hệ thống đưa ra các cảnh báo hay thông qua Hệ Thống Điều Khiển Phân Tán -DCS của nhà máy để thực hiện lệnh dừng máy. Lịch sử của hãng Bently Nevada Bently Nevada là một tên dài tổ hợp của các dịch vụ và đo lường theo dõi tình trạng, đặc biệt là hầu hết các Sensors, hệ thống, các dịch vụ chẩn đoán và giám sát rung động các máy móc thiết bị . Các dịch vụ chủ yếu là dành cho việc đánh giá các tình trạng cơ khí của các các thiết bị máy móc được thường thấy trong các ngành công nghiệp như: dầu khí & sản xuất, chế biến hydrocarbon, máy phát điện, bột giấy & giấy, nước và xử lý nước thải, khai khoáng. Bently Nevada đã được một tập đoàn tư nhân Hoa Kỳ thành lập và hoạt động từ giữa 1961 đến 2002, là thời gian mà họ đi tiên phong trong sản xuất cảm biến không tiếp xúc (hay cảm biến tiệm cận) bằng nguyên lý dòng điện xoáy (cảm ứng điện), một cảm biến mà tạo nên cuộc cách mạng hóa trong việc cho phép đo rung động ở tốc độ cao ở máy tuốcbin bằng cách cho phép các giám sát trực tiếp sự quay của rô-to. Công ty còn thực hiện nghiên cứu đáng kể trong lĩnh vực động lực rôto (rotordynamics), nghiên cứu sâu về các lỗi hư hỏng ở máy móc thiết bị như nứt trục và sự không ổn định dòng chất lỏng. Các nghiên cứu cũng giúp làm hiệu chỉnh các phương trình được sử dụng để mô tả các hành thái rung động trong hệ thống rotordynamic .
25. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Công ty được mua lại bởi GE Energy vào tháng hai năm 2002, và tiếp tục thiết kế, sản xuất, và tiếp thị các sản phẩm và dịch vụ mà vẫn sử dụng tên Bently Nevada.
26. Chẩn đoán rung động máy Biên soạn: KS. Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com PHỤ LỤC 3: THIẾT BỊ PHÂN TÍCH TÌNH TRẠNG MÁY CSI 2130 CỦA EMERSON Các phòng quản lý bảo trì ngày nay đòi hỏi phải ít nhân viên và ngân sách ít hơn so với trước đây. Với điều kiện ít người mà phải giải quyết công việc nhiều hơn, các nhân viên bảo trì không thể có sự cố gắng liên tục để dượt đuổi theo các hư hỏng liên tiếp. Họ cần phải xác định nhanh chóng và chính xác các lỗi hư hỏng để tìm ra các nguyên nhân gốc rễ gây ra hư hỏng máy. Một giải pháp công nghệ hiệu quả phải sử dụng đơn giản, giảm thời gian đào tạo và cung cấp các thông tin nhanh để ưu tiên các hoạt động bảo dưỡng. Emerson đã phát triển thiết bị phân tích sức khỏe của máy CIS 2130 đáp ứng yêu cầu này. The CSI 2130 ngoài việc thu thập dữ liệu mà còn có khả năng sau: • Phân tích rung động nâng cao -Advanced Vibration Analysis • Phân tích kênh chéo - Cross-Channel Analysis • Phân tích dữ liệu tức thời - Transient Analysis • Cân bằng động - Dynamic Balancing • Cân tâm laser • Theo dõi môtơ Ảnh: màn hình giao diện của CSI 2130 của Emerson