Cân bằng quạt hút: Hướng dẫn thực hành

Điều gì thực sự xảy ra khi quạt bị mất cân bằng?

Một cánh quạt quay với tốc độ 1.450 vòng/phút sẽ hoàn thành khoảng 24 vòng mỗi giây. Nếu có thêm chỉ 15 gram khối lượng ở một phía, lực ly tâm tạo ra sẽ tác động lên ổ trục hàng nghìn lần mỗi phút. Lực này không giữ nguyên nhỏ mà tăng theo bình phương tốc độ. Tăng gấp đôi tốc độ quay, lực tăng gấp bốn lần.

Những tác động này không phải là trừu tượng. Đây là những gì xảy ra trong thực tế:

Ngoài các vấn đề về ổ trục và năng lượng, sự mất cân bằng còn gây áp lực lên các vòng đệm trục, làm lỏng các mối nối ống dẫn và làm mỏi cấu trúc đỡ. Đối với các thiết bị đặt trên mái nhà, độ rung có thể truyền xuống sàn nhà và gây ra tiếng ồn khó chịu ở hai tầng bên dưới.

Nguồn gốc của sự mất cân bằng

Sự mất cân bằng của quạt không tự nhiên mà có. Nó có những nguyên nhân cụ thể, có thể xác định được — và hiểu chúng giúp bạn dự đoán quạt nào sẽ cần được chú ý tiếp theo.

Dung sai sản xuất. Không có cánh quạt nào xuất xưởng với độ cân bằng hoàn hảo. Hầu hết được cân bằng ở mức G16 hoặc G6.3 khi mới xuất xưởng — mức này chấp nhận được để vận chuyển, nhưng không phải lúc nào cũng phù hợp với tốc độ hoạt động khi lắp đặt. Những chiếc quạt được đánh giá "đủ tốt" khi xuất xưởng vẫn có thể rung lắc đáng kể khi hoạt động ở tốc độ vòng quay tối đa trong vỏ máy.

Bụi bẩn và sự tích tụ. Đây là nguyên nhân phổ biến nhất gây mất cân bằng. Quạt hút mùi nhà bếp tích tụ dầu mỡ. Quạt công nghiệp tích tụ các hạt bụi. Ngay cả các hệ thống HVAC "sạch" cũng tích tụ bụi không đều trên bề mặt cánh quạt sau nhiều tháng hoạt động. Một lớp bụi 20 gam trên một trong tám cánh quạt cũng đủ để đẩy độ rung vượt quá giới hạn cho phép.

Sự ăn mòn và xói mòn. Quạt trần phải chịu tác động của mưa, không khí mặn (ở các khu vực ven biển) và sự thay đổi nhiệt độ. Lớp phủ trên cánh quạt bị xuống cấp không đều. Kim loại bị mỏng đi ở một số chỗ. Sự phân bố khối lượng thay đổi dần dần — thay đổi diễn ra từ từ đến mức không dễ nhận thấy cho đến khi ổ bi bắt đầu hỏng.

Hư hỏng nhẹ. Một vết xước nhỏ do vật lạ. Đầu lưỡi dao bị cong trong quá trình lắp đặt hoặc bảo dưỡng. Tia lửa hàn từ công việc sửa chữa gần đó. Những sự bất đối xứng nhỏ này tạo ra các lực tích tụ nhanh chóng.

Lịch sử sửa chữa. Một lưỡi dao được nắn thẳng, một đoạn được hàn lại, một bộ phận được thay thế bằng một bộ phận hơi khác — bất kỳ điều nào trong số này đều có thể làm thay đổi sự phân bố khối lượng đủ để cần phải cân bằng lại.

Các loại quạt và đặc điểm cân bằng của chúng

Quy trình cơ bản là giống nhau đối với tất cả các loại quạt, nhưng điểm truy cập, vị trí đặt cảm biến và các kiểu mất cân bằng điển hình sẽ khác nhau tùy theo loại. Dưới đây là những điều bạn cần lưu ý:

Khi nào nên cân bằng (và khi nào không nên)

Khoảng thời gian khuyến nghị

Ngưỡng kích hoạt

Đừng chờ xem lịch trình nếu bất kỳ điều nào sau đây xuất hiện:

Tốc độ rung vượt quá 4,5 mm/s (RMS) — điều này vượt mức khởi động tại hiện trường theo ISO 14694 cho quạt hạng BV-3 trên gối đỡ cứng; với các quạt lớn hơn trên gối đỡ cứng được đánh giá theo ISO 10816-3, điều đó cũng có nghĩa là vượt ra khỏi Vùng B, vùng vận hành dài hạn không hạn chế. Ở mức này, tuổi thọ ổ trục đã bị rút ngắn. Tiếng ồn định kỳ phát ra từ quạt — không phải tiếng ồn dòng chảy đều đặn, mà là tiếng đập hoặc tiếng vo ve theo nhịp độ vòng quay động cơ. Hiện tượng rung lắc hoặc lệch trục có thể nhìn thấy được. — thường có nghĩa là sự mất cân bằng rất nghiêm trọng. Giảm lưu lượng gió đột ngột — Cánh quạt rung lắc không thể lưu thông không khí hiệu quả.

Quy trình cân bằng — Từng bước một

Quy trình này sử dụng phương pháp trọng lượng thử nghiệm với hiệu chỉnh hai mặt phẳng. Nó hoạt động với mọi loại quạt hút, từ loại nhỏ dùng trong phòng tắm đến loại ly tâm công nghiệp cỡ lớn. Toàn bộ quy trình — từ việc đặt cảm biến đến kiểm tra — mất từ 30 đến 60 phút cho một công việc thông thường.

Bạn sẽ cần: Balanset-1A (hoặc thiết bị cân bằng 2 kênh tương đương), máy tính xách tay, quả cân thử, quả cân hiệu chỉnh, dụng cụ cơ bản.

Báo cáo hiện trường: Công việc trên mái nhà ở nhiệt độ -6°C

Lý thuyết là một chuyện; làm việc trên mái nhà giữa mùa đông lại là chuyện khác.

Mùa đông năm ngoái, chúng tôi nhận được cuộc gọi về một tòa nhà chung cư cao tầng ở Bắc Âu — bốn quạt thông gió trên mái nhà, tất cả đều rung lắc đủ mạnh khiến cư dân ở hai tầng trên cùng phải khiếu nại. Người quản lý tòa nhà đã thay thế một bộ vòng bi trong năm đó. Ba tháng sau, hiện tượng rung lắc lại tái diễn.

Vấn đề không nằm ở ổ bi. Vấn đề là ở các rôto — mỗi rôto đều bị đóng băng và bám cặn muối không đều do nhiều tháng tiếp xúc với môi trường. Ổ bi là nạn nhân, chứ không phải nguyên nhân.

Chúng tôi lắp đặt Balanset-1A trên thiết bị đầu tiên lúc 7 giờ sáng. Nhiệt độ không khí: −6°C, gió thổi đều trên mái nhà. Các giá đỡ từ tính bám chắc vào vỏ thiết bị mà không gặp vấn đề gì. Máy đo tốc độ nhận diện được băng phản quang từ khoảng cách 40 cm — không có vấn đề gì về căn chỉnh mặc dù có gió.

Thiết bị có độ rung cao nhất đo được là 6,8 mm/s — nằm trong vùng "không chấp nhận được" theo ISO 10816-3. Sau khi vệ sinh cánh quạt và hiệu chỉnh hai mặt phẳng tiêu chuẩn, độ rung giảm còn 1,8 mm/s. Cả bốn quạt được bảo trì xong vào buổi trưa. Chi phí dịch vụ thấp hơn nhiều so với việc phải thay hai hoặc ba ổ bi trong năm tới.

Pin laptop là thách thức chính — nhiệt độ thấp làm hao pin rất nhanh. Chúng tôi luôn để laptop trong túi giữ nhiệt giữa các lần chạy thử. Bản thân thiết bị Balanset-1A hoạt động tốt trong điều kiện lạnh.

Quả cân tạm thời và quả cân hiệu chỉnh cố định

Các quả cân thử nghiệm chỉ mang tính tạm thời — chúng chỉ được sử dụng trong quá trình hiệu chuẩn. Không nên để chúng trên rôto quá lâu. Chúng không được cố định để chịu được sự quay liên tục trong thời gian dài.

Các biện pháp hiệu chỉnh cố định sử dụng vật liệu phù hợp với môi trường vận hành:

Chia khối lượng: Khi vị trí tính toán nằm giữa các lưỡi dao (nơi không có gì để hàn), hãy chia khối lượng hiệu chỉnh thành hai khối lượng nhỏ hơn đặt trên các lưỡi dao liền kề. Phần mềm Balanset-1A bao gồm chức năng chia khối lượng cho việc này.

Làm việc trong các không gian hạn chế

Không phải quạt nào cũng được đặt trên mái nhà thoáng đãng. Quạt thông gió dạng ống dẫn, quạt gắn trần và quạt bên trong tủ điều hòa không khí (AHU) đặt ra những thách thức về khả năng tiếp cận, ảnh hưởng đến quy trình làm việc — nhưng không ảnh hưởng đến kết quả.

Khả năng tiếp cận cánh quạt bị hạn chế: Việc lắp đặt các quả cân hiệu chỉnh có thể cần được thực hiện thông qua các tấm cửa kiểm tra hoặc cửa ra vào. Đây là lúc việc biết chính xác góc và khối lượng trước (từ tính toán của phần mềm) giúp tiết kiệm thời gian. Bạn không cần phải đoán mò — bạn biết chính xác vị trí đặt quả cân trước khi mở tấm cửa.

Bố trí cảm biến trong không gian chật hẹp: Đầu cảm biến nhỏ gọn của Balanset-1A có thể lắp đặt vào những không gian nhỏ đến 30 mm giữa vỏ ổ trục và thành ống dẫn. Cáp USB cho phép đặt thiết bị đo và máy tính xách tay bên ngoài vỏ thiết bị trong khi các cảm biến vẫn được gắn trên quạt.

Cho quạt chạy trong quá trình đo: Quạt phải hoạt động ở tốc độ vận hành trong mỗi lần đo độ rung. Đối với hệ thống ống dẫn, hãy đảm bảo các cửa tiếp cận được đóng kín (hoặc hệ thống ống dẫn ở cấu hình hoạt động bình thường) trong suốt quá trình đo — sự thay đổi lưu lượng không khí có thể ảnh hưởng đến kết quả đo độ rung.

Nên làm gì sau khi cân bằng

Cân bằng không phải là một công việc chỉ làm một lần rồi thôi. Nó chỉ là một điểm dữ liệu trong vòng đời của máy móc. Giá trị thực sự đến từ việc bạn làm gì với dữ liệu đó sau này.

Thiết lập một điểm chuẩn. Kết quả đo độ rung "sau khi" sử dụng giờ đây sẽ là giá trị tham chiếu của bạn. Hãy lưu lại. Thiết bị Balanset-1A lưu trữ mọi phép đo kèm theo dấu thời gian, lịch sử hiệu chỉnh và phổ tần số.

Xu hướng theo thời gian. Trong lần bảo dưỡng tiếp theo, hãy nhanh chóng đo độ rung (không cần cân bằng – chỉ cần đo). So sánh với giá trị ban đầu. Nếu độ rung tăng lên 30% trở lên, đã đến lúc cần kiểm tra – có thể do bụi tích tụ, mài mòn cánh quạt hoặc hư hỏng ổ bi.

Hãy sử dụng quang phổ. Màn hình FFT phân biệt giữa hiện tượng mất cân bằng (1× đỉnh RPM), lệch trục (2×), lỗi ổ trục (nội dung tần số cao) và các sự cố điện (sóng hài tần số đường dây). Điều này biến Balanset-1A từ một công cụ cân bằng thành một thiết bị chẩn đoán rung động cơ bản — hữu ích cho việc bảo trì dự đoán mà không cần phần cứng giám sát chuyên dụng.

Thiết bị sử dụng: Balanset-1A

Quy trình được mô tả ở trên sử dụng Balanset-1A hệ thống cân bằng di động Balanset-1A. Dưới đây là các thông số kỹ thuật liên quan đến hoạt động của quạt:

Bộ sản phẩm bao gồm hai cảm biến rung, máy đo tốc độ laser, băng phản quang, giá đỡ từ tính, cân điện tử và phần mềm trên USB. Không cần đăng ký, không có phí bản quyền định kỳ.

Những câu hỏi thường gặp