Các dạng hỏng
Mất cân bằng
Mất cân bằng là nguyên nhân gây ra dao động thường gặp nhất. Hiện tượng này
được đặc trưng bởi sự phân bố khối lượng không đồng đều đối với trục quay. Điều
đó có nghĩa là đường thẳng nối hai điểm tâm của hai ngõng trục không trùng với trục quán tính chính của rotor. Mất cân bằng tạo ra các lực, mô-men tác động tại các vị trí của gối đỡvà kích động dao động tại tần sốfn của trục. Nguyên nhân xuất hiện mất cân bằng là do sự sai lệch hình dáng khi chế tạo, sự không đồng nhất về vật liệu, sự lêch tâm giữa vị trí gối đỡ và thân rotor khi lắp ráp và những nguyên nhân
tương tự. Tuy nhiên hiện tượng mất cân bằng có thể loại trừ nhờ biện pháp cân bằng máy tại chỗ với chếđộ vận hành bình thường [1; 3].
Vềphương diện kỹ thuật giám sát tình trạng thiết bị, sựthay đổi trạng thái mất cân bằng của rotor trong quá trình vận hành mới là điều đáng quan tâm. Sựthay đổi này có nhiều nguyên nhân khác nhau, thí dụnhư các vết nứt tại rotor, lỏng các mối ghép, biến dạng một số chi tiết do tải trọng và tác động của môi trường. Một nguyên
nhân thường xuyên khác là biến dạng của rotor do nhiệt độ không đồng đều tại các vị trí trên thân rotor. Người ta thường gọi hiện tượng này là “mất cân bằng nhiệt”. Các thiết bị như tua-bin nhiệt là đối tượng kỹ thuật khá nhạy cảm với hiện tượng mất cân bằng do nhiệt.
Mất cân bằng gây nên dao động tại tần số quay, nếu tần số này gần với một tần số uốn riêng của trục sẽ tạo ra các dao động tại trục và gối đỡ với biên độ cao hình 1.20a.
Không đồng trục
Một nguyên nhân gây dao động quan trọng khác là vấn đềkhông đồng trục. Một trục đơn có thể bị không đồng trục khi các ổ trục không cùng đường tâm với đường
22
tâm trục. Hai trục quay được nối với nhau bằng khớp nối có thể gặp vấn đề không
đồng tâm ở dạng: lệch hướng kính, lệch góc và kết hợp cả lệch hướng kính và lệch góc (hình 1.19) [1; 3].
Hình 1.19:Đồng trục (a) lệch hướng kính (b) và lệch góc (c)
Việc không đồng trục có thể do các nguyên nhân sau:
- Do thiết bị bị giãn nở nhiệt khi làm việc (thí dụ tua-bin nhiệt). Hầu hết các thiết bị được chỉnh đồng trục khi nguội, khi làm việc và nhiệt độ tăng lên, mức độ
giãn nở nhiệt làm cho thiết bị bị mất đồng trục. - Thiết bịđiều chỉnh đồng tâm không chính xác. - Nền mòng lắp đặt bị không ngang và phẳng.
Việc phân tích dao động do không đồng trục được thực hiện qua phân tích pha
dao động hoặc phổ tần số của tín hiệu vận tố. Do sự lệch trục gây tác động lên rotor hai lần trong một vòng của rotor, các dao động hướng kính sinh ra do không đồng trục sẽ có tần số tại hai lần tần sốquay (điều hòa bậc 2 của tần số quay) hình 1.20b.
Tuy nhiên, đối với trường hợp lệch góc sẽ tạo tần số quay fn và các điều hòa bậc cao của tần số quay.
Cong trục
Hiện tượng cong trục xảy ra khi trục quay quá dài, trục bị cong do tải trọng hoặc do quá trình vận chuyển, lắp đặt hoặc do mô men uốn lớn. Trục cong sẽ gây
tăng tải trọng động lên ổđỡ dẫn tới giảm tuổi thọ hoặc hư hỏng ổđỡ. Việc phân tích b)
23
dao động do cong trục tương tựnhư trường hợp dao động không đồng trục. Biên độ dao động lớn tại tần sốquay và các điều hòa bậc cao [1; 3].
Một số nguyên nhân khác
Ngoài ba nguyên nhân gây ra dao động cơ bản đã nêu ở trên, còn có một số
nguyên nhân khác ít gặp hơn trong quá trình vận hành của thiết bị quay: xoáy dầu và roi dầu, mất ổn định do màng dầu bôi trơn, kích động tham số do độ cứng của gối đỡkhông đồng nhất theo hai phương, cộng hưởng dao động khi mở máy hoặc tắt máy. Vấn đề này được nghiên cứu về cả phương diện lý thuyết và thực nghiệm
và được công bố trong nhiều tài liệu chuyên khảo [1; 3].
Dấu hiệu nhận biết
Mất cân bằng
Hình 1.20:Phổ tần số của tín hiệu dao động đặc trưng cho hiện tượng mất cân bằng (a) và không đồng trục (b)
Phổ tần số thu được từ hệ mất cân bằng có biên độ lớn tại tần số quay fn. Để
phân biệt với trường hợp không đồng trục và cong trục, ta có thể dựa vào đồ thị a)
24
Bode hoặc đồ thị biên độ theo vận tốc. Ngoài ra, điều hòa bậc 2-2fn và bậc 3-3fn có
biên độ thấp hơn tần số quay của trục cũng là một đặc điểm cần lưu ý để phân biệt với trường hợp không đồng trục (hình 1.20a) [1; 2].
Không đồng trục
Khi hệkhông đồng trục, phổ tần số của nó cũng có biên độ lớn tại tần số quay fn
như khi mất cân bằng. Để nhận biết không đồng trục và đánh giá mức độhư hỏng ta dựa vào biên độ của điều hòa bậc 2-2fn.
Cụ thể, nếu biên độ tại 2fn có độ lớn bằng 30 đến 75% so với tại fn khớp nối có khảnăng chịu thêm một thời gian tương đối dài. Khi tỉ số là 75 đến 150%, khớp nối
đang hư hỏng và cần phải giám sát thường xuyên. Khi tỉ sốnày vượt quá 150%, vấn
đềkhông động trục sẽ gây tác hại nghiêm trọng cho khớp nối (hình 1.20b) [1; 2].