Hiểu về các lỗi của quạt
Lỗi quạt là những lỗi phát triển trong quạt công nghiệp và máy thổi: hư hại lưỡi như các vết nứt, xói mòn và tích tụ vật liệu; mất cân bằng do mất vật liệu hoặc tích tụ; sự không ổn định khí động lực như đột ngộ và bão hòa; các vấn đề cấu trúc như lưỡi tuabin lỏng lẻo và trục phanh nứt; và sự hỏng hóc ổ bi và truyền động phổ biến trên tất cả các thiết bị quay. Mỗi cái để lại một đặc trưng rung động đặc trưng, thường được thống trị bởi tần số lưỡi dao đi qua và các họa âm của nó, cùng với dao động mất cân bằng 1× và xung khí động lực tần số thấp. Vì quạt ở khắp nơi trong công nghiệp — HVAC, làm mát quy trình, không khí đốt cháy, vận chuyển vật liệu — những sự cố của chúng ảnh hưởng đến sản xuất, an toàn (thông gió) và hiệu suất năng lượng, điều này làm cho việc nhận biết các khuyết tật cụ thể của quạt và các kỹ thuật được sử dụng để giám sát chúng trở thành một kỹ năng độ tin cậy cốt lõi.
1. Định nghĩa: Khuyết tật Quạt là gì?
Một chiếc quạt là một máy dường như đơn giản — một bánh có lưỡi trên một trục — nhưng nó nằm ở giao điểm của hai thế giới. Giống như mọi cánh quạt nó bị các bệnh cơ học như mất cân bằng, mòn ổ bi và lỏng lẻo; nhưng nó cũng di chuyển một chất lỏng, vì vậy nó phải chịu lực khí động học mà không có máy thuần cơ học nào trải qua. Nghệ thuật chẩn đoán quạt nằm ở việc phân biệt chúng đôi trong phổ, bởi vì cách khắc phục lỗi cơ học (cân bằng, thay thế, siết chặt) hoàn toàn khác với cách khắc phục lỗi khí động lực (thay đổi điểm hoạt động hoặc ống dẫn). Phát hiện khuyết tật sớm cũng quan trọng hơn bình thường: một lưỡi được giải phóng hoặc một trục phanh bị hỏng trên một chiếc quạt lớn có thể thực sự thảm họa.
2. Những khiếm khuyết phổ biến của quạt
2.1 Tổn thương và xói mòn lưỡi
Tích tụ vật liệu
- Gây ra: Bụi, cặn hoặc vật liệu chế biến tích tụ trên lưỡi dao
- Tác dụng: tạo mất cân bằng khối lượng và thay đổi khí động lực.
- Triệu chứng: rung động 1× tăng dần theo thời gian.
- Thường gặp trong: quạt vận chuyển vật liệu và xả thải quy trình.
- Giải pháp: làm sạch định kỳ và lọc phía trước.
Mài mòn và hao mòn
- Gây ra: các hạt mài mòn làm hao mòn bề mặt lưỡi.
- Tác dụng: mất vật liệu tạo mất cân bằng và giảm hiệu suất.
- Mẫu: thường không đối xứng, với cạnh dẫn xói mòn nhanh hơn cạnh sau.
- Phát hiện: dao động 1× tăng lên và giảm công suất.
Ăn mòn
- Tấn công hóa học trên vật liệu lưỡi.
- Tạo ra các lỗ và mất vật liệu.
- Giảm độ bền của lưỡi.
- Có thể phát triển thành các vết nứt và cuối cùng là hỏng hóc lưỡi.
Blade cracks
- Địa điểm: gốc lưỡi (gắn trục phanh), cạnh dẫn và các mối hàn.
- Nguyên nhân: Mệt mỏi, ăn mòn, va đập và dao động.
- Triệu chứng: thay đổi mô hình rung động, đôi khi có thành phần 2× gia tăng.
- Sự nguy hiểm: có thể dẫn đến tách lưỡi hoàn toàn.
Lưỡi bị mất hoặc hỏng
- Sự mất cân bằng nghiêm trọng từ sự sắp xếp lưỡi không đối xứng hiện tại.
- Rung động 1× rất cao.
- Mô hình tần số thông qua lưỡi bất thường.
- Ngay lập tức tắt máy và cần sửa chữa.
2.2 Mất cân bằng
Vấn đề rung động quạt phổ biến nhất:
- Nguồn: tích tụ, ăn mòn, dung sai sản xuất và hư hỏng lưỡi.
- Chữ ký: 1× synchronous rung động.
- Sửa lỗi: cân bằng trường thường có hiệu quả.
- Định kỳ: nếu nó tiếp tục xuất hiện, nguyên nhân gốc rễ (ăn mòn hoặc nguồn tích tụ) phải được giải quyết, chứ không chỉ triệu chứng.
2.3 Những bất ổn về khí động học
Quầy hàng
- Luồng khí tách khỏi bề mặt lưỡi ở các điều kiện ngoài thiết kế.
- Dòng chảy ngẫu nhiên, hỗn loạn tạo rung động dải rộng.
- Hiệu suất và hiệu năng giảm.
- Phổ biến ở tốc độ dòng chảy thấp hoặc điện trở đầu vào cao.
Sóng dâng
- Đảo chiều dòng chảy định kỳ trên toàn hệ thống.
- Tần số rất thấp (dưới 5 Hz) nhưng dao động cực kỳ mạnh.
- Có thể làm hư hại quạt và ống dẫn khí.
- Thường yêu cầu sửa đổi hệ thống để loại bỏ.
2.4 Các vấn đề cấu trúc và cơ học
- Loose blades: các vít hoặc mối hàn bị hỏng, tạo ra nhiều họa tần.
- Hub bị nứt: hư hỏng cấu trúc hub — có khả năng thảm họa.
- Worn shaft: để cho bánh quạt dịch chuyển, tạo ra chạy ra ngoài.
- Cộng hưởng vỏ máy: vỏ hoặc ống dẫn khí cộng hưởng ở BPF hoặc một trong các sóng hài của nó, một hình thức cộng hưởng cấu trúc.
2.5 Các vấn đề ổ trục và ổ
- Vấn đề truyền động băng — hao mòn, sự không thẳng hàng, căng độ không chính xác.
- Hỏng ổ trục, đặc biệt phổ biến trong môi trường bẩn hoặc nóng.
- Các vấn đề khớp như không căn chỉnh và mòn.
- Các lỗi động cơ làm gián đoạn hoạt động của quạt.
3. Đặc Điểm Dao Động
Tần số vỡ cánh (BPF)
Tần số cụ thể của quạt:
- Tính toán: BPF = số lá quạt × RPM / 60.
- Ví dụ: quạt 12 lá ở 1.200 RPM cho BPF là 240 Hz.
- Biên độ bình thường: phụ thuộc vào loại quạt — quạt trục chạy cao hơn các quạt ly tâm.
- BPF tăng cao: chỉ ra hư hỏng lá, vấn đề khoảng cách hoặc các vấn đề khí động.
- Sóng hài: 2×BPF và 3×BPF cho thấy vấn đề lá hoặc cộng hưởng.
Phép tính nhanh có thể thực hiện bằng tay, nhưng một máy tính tần số vỡ cánh loại bỏ mọi nghi ngờ về đỉnh phổ nào là BPF và đỉnh nào là một hài hòa của tốc độ chạy.
Mất cân bằng (1×)
- Thành phần biên độ cao nhất phổ biến.
- Tăng lên với sự tích tụ hoặc xói mòn.
- Có thể hiệu chỉnh bằng cân bằng.
- Có thể tái diễn nếu nguyên nhân cơ bản không được giải quyết.
Dao động khí động
- Quầy hàng: một sự gia tăng dải rộng với những biến động ngẫu nhiên.
- Sóng dâng: dao động 1–5 Hz cực kỳ mạnh.
- Sự nhiễu loạn: dải rộng và tần số thấp, khoảng 10–100 Hz — xem hiện tượng nhiễu loạn dòng chảy.
4. Các Cân Nhắc Riêng Cho Quạt
Các loại quạt và các mẫu khiếm khuyết của chúng
Quạt ly tâm
- Mất cân bằng là vấn đề phổ biến nhất.
- BPF thường có biên độ vừa phải.
- Sự tích tụ trên các lá cong ngược chiều là phổ biến.
- Các vấn đề khớp và vòng bi phát sinh từ ô nhiễm quy trình.
Axial fans
- Biên độ BPF cao hơn là bình thường — xem khiếm khuyết quạt trục để biết chi tiết.
- Khoảng cách đầu lá rất quan trọng.
- Các bất ổn định khí động lực học là phổ biến hơn.
- Mệt mỏi cánh quạt là do tác động khí động lực xoay chiều, đôi khi được làm trầm trọng thêm bởi cộng hưởng cánh.
Quạt hút gió (ID)
- Xói mòn nghiêm trọng từ tro bay và các hạt.
- Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến tính chất vật liệu.
- Môi trường hoạt động có tính ăn mòn.
- Yêu cầu cân bằng lại thường xuyên do đó.
5. Chiến lược chẩn đoán
Đánh giá ban đầu
- Đo lường rung động tổng thể tại các ổ trục.
- Run an FFT phân tích để xác định các tần số chính.
- Kiểm tra 1× (mất cân bằng), BPF (vấn đề cánh) và tần số lỗi ổ trục.
- Đánh giá hiệu suất — lưu lượng và áp suất.
- Kiểm tra trực quan nếu quạt có thể tiếp cận được.
Xác định vấn đề
- Cao 1×: mất cân bằng — cân bằng hoặc làm sạch quạt.
- BPF cao: hư hỏng cánh hoặc vấn đề khoảng cách — kiểm tra các cánh.
- Băng thông rộng: sự tạo bọt hoặc ngừng trệ — kiểm tra điểm hoạt động.
- Tần số thấp: surge or tái tuần hoàn — sửa đổi hệ thống.
- Tần số vòng bi: giã ổ trục — thay thế ổ trục.
6. Phòng chống, Bảo trì và Sửa chữa Tại chỗ
cân bằng
- Cân bằng tại chỗ các bánh quạt trong vị trí của chúng thay vì tháo chúng.
- Cân bằng lại sau bất kỳ vệ sinh hoặc sửa chữa cánh nào.
- Sử dụng kiểu kẹp hoặc kiểu bu lông trọng số hiệu chỉnh để điều chỉnh được.
- Ghi chép trọng lượng cân bằng để tham khảo trong tương lai.
Bởi vì hầu hết quạt chạy trong các ổ trục riêng của chúng mà không có máy cân bằng trên trang, đây chính xác là công việc mà bộ phân tích hai kênh di động được thiết kế cho. Cái Balanset-1A đo kích thước 1× biên độ và pha ở tốc độ hoạt động, tính toán hệ số ảnh hưởng từ lần chạy thử, và cho biết kỹ thuật viên khối lượng và góc của trọng lượng cần thêm — sau đó xác minh mất cân bằng còn lại sau khi hiệu chỉnh, tất cả mà không cần tháo rời quạt.
Kiểm tra và làm sạch
- Kiểm tra định kỳ để phát hiện tích tụ, xói mòn và hư hỏng.
- Làm sạch các cánh quạt trong thời gian dừng hoạt động.
- Kiểm tra tính bảo mật của các điểm gắn cánh.
- Tìm các vết nứt, đặc biệt là ở gốc cánh.
Các quy trình vận hành
- Vận hành gần điểm thiết kế bất cứ khi nào có thể.
- Tránh chạy kéo dài ở các cực trị với lưu lượng rất cao hoặc rất thấp.
- Kiểm soát điều kiện lối vào để giảm thiểu rối loạn.
- Áp dụng các lớp phủ bảo vệ cho các ứng dụng xói mòn hoặc ăn mòn.
Các khiếm khuyết của quạt kết hợp các vấn đề cơ học chung của tất cả các thiết bị quay với các vấn đề khí động lực học độc đáo của các máy di chuyển không khí. Chữ ký tần số thông qua cánh, được đọc cùng với các kỹ thuật phân tích rung tiêu chuẩn, giúp giám sát tình trạng quạt hiệu quả và hướng dẫn những quyết định bảo trì hợp lý cho các máy quan trọng này.
