Tóm tắt

Báo cáo này trình bày phân tích toàn diện về các yêu cầu quy định quốc tế đối với điều kiện rung động của thiết bị công nghiệp được quy định trong ISO 10816-1 và các tiêu chuẩn phái sinh của nó. Tài liệu này xem xét sự phát triển của quá trình tiêu chuẩn hóa từ ISO 2372 đến tiêu chuẩn hiện hành ISO 20816, giải thích ý nghĩa vật lý của các thông số được đo lường và mô tả phương pháp đánh giá mức độ nghiêm trọng của điều kiện rung động. Đặc biệt chú trọng đến việc áp dụng thực tế các quy định này thông qua hệ thống cân bằng và chẩn đoán di động Balanset-1A. Báo cáo bao gồm mô tả chi tiết về các đặc tính kỹ thuật của thiết bị, các thuật toán hoạt động của nó ở chế độ đo rung và cân bằng, cũng như các hướng dẫn phương pháp luận để thực hiện các phép đo nhằm đảm bảo tuân thủ các tiêu chí về độ tin cậy và an toàn cho máy móc quay.

Chương 1. Nền tảng lý thuyết của chẩn đoán rung động và sự phát triển của tiêu chuẩn hóa

1.1. Tính chất vật lý của dao động và lựa chọn các thông số đo lường

Dao động, với tư cách là một thông số chẩn đoán, là chỉ số cung cấp thông tin hữu ích nhất về trạng thái động học của một hệ thống cơ khí. Khác với nhiệt độ hoặc áp suất, vốn là các chỉ số tích hợp và thường phản ứng với sự cố với độ trễ, tín hiệu dao động truyền tải thông tin về các lực tác động bên trong cơ chế theo thời gian thực.

Tiêu chuẩn ISO 10816-1, giống như các phiên bản trước đó, dựa trên việc đo tốc độ dao động. Sự lựa chọn này không phải là ngẫu nhiên mà xuất phát từ bản chất năng lượng của hư hỏng. Tốc độ dao động tỷ lệ thuận với năng lượng động học của khối lượng dao động và do đó với ứng suất mỏi phát sinh trong các bộ phận máy móc.

Chẩn đoán rung động sử dụng ba thông số chính, mỗi thông số có phạm vi ứng dụng riêng:

Dao động dịch chuyển (Dịch chuyển): Độ dao động được đo bằng micromet (µm). Thông số này rất quan trọng đối với các máy có tốc độ thấp (dưới 600 vòng/phút) và để đánh giá khoảng hở trong ổ trục trục, nơi cần tránh tiếp xúc giữa rotor và stator. Trong bối cảnh của ISO 10816-1, độ dịch chuyển có ứng dụng hạn chế vì ở tần số cao, ngay cả những độ dịch chuyển nhỏ cũng có thể tạo ra lực phá hủy.

Tốc độ dao động (Tốc độ)Tốc độ điểm bề mặt được đo bằng milimét trên giây (mm/s). Đây là thông số chung cho dải tần số từ 10 đến 1000 Hz, bao phủ các khuyết tật cơ học chính: mất cân bằng, lệch trục và lỏng lẻo. Tiêu chuẩn ISO 10816 sử dụng tốc độ rung động làm tiêu chí đánh giá chính. Tiêu chuẩn quy định giá trị RMS (giá trị trung bình bình phương), thể hiện năng lượng trung bình của rung động.

Tăng tốc rung động (Tăng tốc)Tốc độ thay đổi của vận tốc dao động được đo bằng mét trên giây bình phương (m/s²) hoặc đơn vị g (1 g = 9,81 m/s²). Gia tốc đặc trưng cho lực quán tính và nhạy cảm nhất với các quá trình tần số cao (từ 1000 Hz trở lên), chẳng hạn như các khuyết tật ban đầu của ổ bi, vấn đề ăn khớp bánh răng và sự cố điện trong động cơ.

1.2. Bối cảnh lịch sử: Từ ISO 2372 đến ISO 20816

Để hiểu rõ các yêu cầu hiện tại, cần phân tích sự phát triển lịch sử của chúng. Sự phát triển của các tiêu chuẩn rung động kéo dài hơn năm thập kỷ:

Báo cáo này tập trung vào ISO 10816-1 và ISO 10816-3, vì các tài liệu này là công cụ làm việc chính cho khoảng 90% thiết bị công nghiệp được chẩn đoán bằng các thiết bị di động như Balanset-1A.

Chương 2. Phân tích chi tiết về phương pháp luận ISO 10816-1

2.1. Phạm vi và Giới hạn

ISO 10816-1 áp dụng cho các phép đo rung động được thực hiện trên các bộ phận không quay của máy móc (vỏ ổ trục, chân đế, khung đỡ). Tiêu chuẩn này không áp dụng cho rung động do tiếng ồn âm thanh gây ra và không bao gồm các máy móc có chuyển động往復 (được quy định trong ISO 10816-6), những máy móc này tạo ra các lực quán tính đặc thù do nguyên lý hoạt động của chúng.

Một khía cạnh quan trọng là tiêu chuẩn quy định các phép đo tại chỗ — trong điều kiện vận hành thực tế, không chỉ trên bệ thử nghiệm. Điều này có nghĩa là các giới hạn tính đến ảnh hưởng của nền móng thực tế, các kết nối ống dẫn và điều kiện tải trọng vận hành.

2.2. Phân loại thiết bị

Một yếu tố quan trọng của phương pháp này là việc phân loại tất cả các máy móc thành các nhóm. Việc áp dụng giới hạn của Nhóm IV cho một máy thuộc Nhóm I có thể khiến kỹ sư bỏ qua một tình trạng nguy hiểm, trong khi ngược lại có thể dẫn đến việc tắt máy không cần thiết đối với thiết bị hoạt động bình thường.

Bảng 2.1. Phân loại máy theo ISO 10816-1

Vấn đề xác định loại nền móng (cứng so với mềm)

Tiêu chuẩn định nghĩa một nền móng là cứng nếu tần số tự nhiên đầu tiên của hệ thống "máy - nền móng" nằm trên tần số kích thích chính (tần số quay). Một nền móng được coi là linh hoạt nếu tần số tự nhiên của nó nằm dưới tần số quay.

Trong thực tế, điều này có nghĩa là:

• Một máy được cố định bằng bu lông vào sàn nhà xưởng bê tông lớn thường thuộc loại có nền móng cứng.
• Máy móc được lắp đặt trên các bộ giảm chấn rung (lò xo, đệm cao su) hoặc trên khung thép nhẹ (ví dụ: kết cấu tầng trên) thuộc loại có nền móng linh hoạt.
• Cùng một máy vật lý có thể thay đổi lớp nếu được di chuyển từ một nền tảng này sang nền tảng khác — điều này rất quan trọng cần nhớ khi di dời thiết bị.

2.3. Khu vực đánh giá rung động

Thay vì đánh giá theo kiểu "tốt/xấu" đơn giản, tiêu chuẩn này cung cấp một thang đo bốn vùng hỗ trợ bảo trì dựa trên tình trạng:

2.4. Giới hạn giá trị rung động

Bảng dưới đây tóm tắt các giá trị giới hạn của vận tốc dao động RMS (mm/s) theo Phụ lục B của ISO 10816-1. Các giá trị này là giá trị thực nghiệm và được sử dụng làm hướng dẫn nếu không có thông số kỹ thuật của nhà sản xuất.

Bảng 2.2. Giá trị giới hạn vùng (Phụ lục B của ISO 10816-1)

So sánh trực quan: Ranh giới vùng theo loại máy

Giải thích phân tích. Xem xét giá trị 4,5 mm/s. Đối với máy móc nhỏ (Lớp I), đây là giới hạn của điều kiện khẩn cấp (C/D), yêu cầu tắt máy. Đối với máy móc trung bình (Lớp II), đây là giữa vùng "cần chú ý". Đối với máy móc lớn trên nền móng cứng (Lớp III), đây chỉ là giới hạn giữa vùng "đạt yêu cầu" và "không đạt yêu cầu". Đối với máy móc trên nền móng linh hoạt (Lớp IV), đây là mức rung động hoạt động bình thường (Vùng B). Sự tiến triển này cho thấy rủi ro khi sử dụng giới hạn chung mà không có phân loại phù hợp.

2.5. Hai tiêu chí đánh giá: Giá trị tuyệt đối so với sự thay đổi tương đối

ISO 10816-1 quy định hai tiêu chí đánh giá độc lập cần được áp dụng đồng thời:

Tiêu chí I — Độ lớn dao động: Tốc độ dao động RMS băng thông rộng tuyệt đối so với giới hạn vùng. Đây là tiêu chí chính được mô tả trong các bảng trên.

Tiêu chí II — Thay đổi về rung động: Sự thay đổi đáng kể (tăng hoặc giảm) về mức độ rung động so với mức cơ sở đã thiết lập, bất kể mức độ rung động tuyệt đối có vượt qua ranh giới vùng hay không. Sự thay đổi đột ngột hơn 25% về mức độ rung động có thể cho thấy sự cố đang phát triển, ngay cả khi máy vẫn ở Vùng B. Ngược lại, sự giảm đột ngột có thể cho thấy khớp nối đã hỏng hoặc một bộ phận đã bị gãy.

Chương 3. Tổng quan chi tiết về bộ tiêu chuẩn ISO 10816 / 20816

Tiêu chuẩn ISO 10816 được công bố dưới dạng một loạt các phần, trong đó Phần 1 cung cấp khung tổng quát và các phần tiếp theo quy định các yêu cầu cụ thể cho các loại máy móc khác nhau. Việc xác định phần nào áp dụng cho thiết bị cụ thể của bạn là điều cần thiết để đánh giá chính xác.

Bảng 3.0. Danh sách đầy đủ các phần của ISO 10816 và các phần thay thế tương ứng theo ISO 20816

3.1. Bộ tiêu chuẩn ISO 7919 (Dao động trục) — Nay là một phần của ISO 20816

Trong khi ISO 10816 tập trung hoàn toàn vào rung động của vỏ máy, loạt tiêu chuẩn ISO 7919 song song đã đề cập đến rung động trục được đo bằng các cảm biến khoảng cách không tiếp xúc (cảm biến dòng xoáy). Đối với các thiết bị quay quan trọng như tuabin hơi nước lớn, tuabin khí và máy phát điện, rung động tương đối của trục thường là thông số cung cấp thông tin hữu ích hơn vì nó đo trực tiếp chuyển động của rotor trong khoảng hở của ổ trục.

Việc hợp nhất hai loạt tiêu chuẩn này thành ISO 20816 phản ánh nhận thức hiện đại rằng việc giám sát tình trạng toàn diện của các máy móc quan trọng đòi hỏi cả rung động vỏ máy (để đánh giá kết cấu) và rung động trục (để đánh giá động học rotor).

3.2. Các tiêu chuẩn quốc tế liên quan

ISO 10816 không tồn tại độc lập. Một số tiêu chuẩn liên quan quy định các thông số kỹ thuật của cảm biến, cân bằng chất lượng và phương pháp đo lường:

3.3. Mối quan hệ giữa chất lượng cân bằng theo ISO 1940 và các vùng rung động theo ISO 10816

Một trong những câu hỏi phổ biến nhất trong thực tế là mối quan hệ giữa cấp độ chất lượng cân bằng (giá trị G theo ISO 1940) và các vùng rung động trong ISO 10816. Mặc dù không có công thức toán học chính xác nào liên kết chúng (mối quan hệ phụ thuộc vào độ cứng của ổ trục, khối lượng máy và động học của giá đỡ), nhưng có một mối tương quan chung:

• Độ cân bằng cấp G2.5 (thường gặp ở quạt, bơm, động cơ) thường đạt được vùng A hoặc B trên các máy móc được lắp đặt đúng cách.
• Cấp độ cân bằng G6.3 (máy móc thông dụng) thường đạt cấp độ B, nhưng có thể thuộc cấp độ C đối với các kết cấu cứng, nhẹ.
• Cấp độ cân bằng G16 (thiết bị nông nghiệp, máy nghiền) thường tương ứng với Khu vực C hoặc thấp hơn theo tiêu chuẩn ISO 10816.

Hệ thống Balanset-1A có thể đạt được chất lượng cân bằng G2.5 và tốt hơn, điều này trực tiếp góp phần đáp ứng các yêu cầu của Khu vực A theo tiêu chuẩn ISO 10816.

Chương 4. Đặc điểm của máy móc công nghiệp: ISO 10816-3

Trong khi ISO 10816-1 xác định khung chung, trên thực tế, hầu hết các thiết bị công nghiệp (máy bơm, quạt, máy nén có công suất trên 15 kW) đều tuân theo Phần 3 cụ thể hơn của tiêu chuẩn (ISO 10816-3). Điều quan trọng là phải hiểu sự khác biệt này vì Balanset-1A thường được sử dụng để cân bằng quạt và máy bơm thuộc phạm vi áp dụng của phần này.

4.1. Nhóm máy trong ISO 10816-3

Khác với bốn nhóm trong Phần 1, Phần 3 chia các máy móc thành hai nhóm chính:

Nhóm 1: Máy móc có công suất định mức trên 300 kW, hoặc máy điện có chiều cao trục lớn hơn 315 mm, hoạt động ở tốc độ từ 120 vòng/phút đến 15.000 vòng/phút.

Nhóm 2Máy có công suất định mức từ 15 kW đến 300 kW, hoặc máy điện có chiều cao trục từ 160 mm đến 315 mm, hoạt động ở tốc độ từ 120 vòng/phút đến 15.000 vòng/phút.

4.2. Giới hạn rung động trong ISO 10816-3

Giới hạn phụ thuộc vào loại nền móng (Cứng / Mềm), định nghĩa này vẫn giữ nguyên như trong Phần 1.

Bảng 4.1. Giới hạn rung động theo ISO 10816-3 (RMS, mm/s)

Tổng hợp dữ liệu. So sánh bảng ISO 10816-1 và ISO 10816-3 cho thấy ISO 10816-3 áp đặt các yêu cầu nghiêm ngặt hơn đối với máy móc công suất trung bình (Nhóm 2) trên nền móng cứng. Giới hạn của Khu vực D được đặt ở 4,5 mm/s, trùng khớp với giới hạn cho Lớp I trong Phần 1. Điều này xác nhận xu hướng áp dụng các giới hạn nghiêm ngặt hơn cho thiết bị hiện đại, nhanh hơn và nhẹ hơn. Khi sử dụng Balanset-1A để chẩn đoán quạt 45 kW trên sàn bê tông, bạn nên tập trung vào cột "Nhóm 2 / Cứng" của bảng này, nơi sự chuyển đổi sang vùng khẩn cấp xảy ra tại 4,5 mm/s.

4.3. Yêu cầu bổ sung của ISO 10816-3

ISO 10816-3 bổ sung các quy định quan trọng ngoài giới hạn vùng cơ bản:

• Kiểm thử chấp nhận: Đối với các máy móc mới lắp đặt hoặc đã được sửa chữa, độ rung nên nằm trong Khu vực A. Nếu độ rung nằm trong Khu vực B, nên tiến hành điều tra để xác định nguyên nhân.
• Cảnh báo hoạt động: Tiêu chuẩn khuyến nghị thiết lập hai mức cảnh báo — CẢNH BÁO (thường ở ranh giới B/C) và NGUY HIỂM (ở ranh giới C/D). Các mức cảnh báo này có thể được triển khai trong các hệ thống giám sát liên tục.
• Điều kiện tạm thời: Tiêu chuẩn thừa nhận rằng trong quá trình khởi động và tắt máy, rung động có thể tạm thời vượt quá giới hạn trạng thái ổn định, đặc biệt khi đi qua các tốc độ quan trọng (cộng hưởng).
• Máy ghép đôi: Đối với thiết bị kết hợp (ví dụ: bộ máy động cơ-bơm), mỗi máy nên được đánh giá riêng lẻ dựa trên các giới hạn phù hợp với phân loại nhóm của nó.

Chương 5. Kiến trúc phần cứng của hệ thống Balanset-1A

Để đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn ISO 10816/20816, bạn cần một thiết bị có khả năng cung cấp các đo lường chính xác và lặp lại, đồng thời phù hợp với các dải tần số yêu cầu. Hệ thống Balanset-1A do Vibromera phát triển là một giải pháp tích hợp kết hợp các chức năng của một máy phân tích rung động hai kênh và một thiết bị cân bằng trường.

5.1. Kênh đo lường và cảm biến

Hệ thống Balanset-1A có hai kênh đo rung động độc lập (X1 và X2), cho phép thực hiện đo đồng thời tại hai điểm hoặc trên hai mặt phẳng.

Loại cảm biến. Hệ thống sử dụng cảm biến gia tốc (cảm biến rung đo gia tốc). Đây là tiêu chuẩn công nghiệp hiện đại vì cảm biến gia tốc cung cấp độ tin cậy cao, dải tần số rộng và độ tuyến tính tốt.

Tích hợp tín hiệu. Vì ISO 10816 yêu cầu đánh giá tốc độ rung (mm/s), tín hiệu từ các cảm biến gia tốc được tích hợp trong phần cứng hoặc phần mềm. Đây là một bước xử lý tín hiệu quan trọng, và chất lượng của bộ chuyển đổi analog-to-digital (ADC) đóng vai trò then chốt.

Dải đo. Công cụ đo tốc độ rung (RMS) trong khoảng từ 0,05 đến 100 mm/s. Khoảng này bao phủ hoàn toàn tất cả các vùng đánh giá theo tiêu chuẩn ISO 10816 (từ Vùng A 45 mm/s cho các máy móc lớn nhất).

5.2. Đặc tính tần số và độ chính xác

Các đặc tính đo lường của Balanset-1A hoàn toàn tuân thủ các yêu cầu của tiêu chuẩn.

Dải tần số. Phiên bản cơ bản của thiết bị hoạt động trong dải tần số 5 Hz – 550 Hz. Giới hạn dưới 5 Hz (300 vòng/phút) thậm chí vượt quá yêu cầu tiêu chuẩn ISO 10816 là 10 Hz và hỗ trợ chẩn đoán cho các máy có tốc độ thấp. Giới hạn trên 550 Hz bao phủ đến hài thứ 11 cho các máy có tần số quay 3000 vòng/phút (50 Hz), đủ để phát hiện mất cân bằng (1×), lệch trục (2×, 3×) và lỏng lẻo. Tùy chọn, dải tần số có thể được mở rộng lên 1000 Hz, bao phủ đầy đủ tất cả các yêu cầu tiêu chuẩn.

Độ chính xác của biên độ. Lỗi đo độ lớn là ±5% so với dải đo toàn phần. Đối với các tác vụ giám sát vận hành, nơi biên giới vùng có thể chênh lệch hàng trăm phần trăm, độ chính xác này là hoàn toàn đủ.

Độ chính xác pha. Công cụ đo góc pha với độ chính xác ±1 độ. Mặc dù góc pha không được quy định bởi ISO 10816, nó vẫn có vai trò quan trọng đối với quy trình cân bằng.

5.3. Kênh đồng hồ đo tốc độ

Bộ kit bao gồm một máy đo tốc độ laser (cảm biến quang học) thực hiện hai chức năng: đo tốc độ quay của rotor (RPM) từ 150 đến 60.000 vòng/phút (trong một số phiên bản lên đến 100.000 vòng/phút), cho phép xác định liệu dao động có đồng bộ với tần số quay (1×) hay không đồng bộ; và tạo ra tín hiệu pha tham chiếu (dấu pha) để tính trung bình đồng bộ và tính toán góc khối lượng điều chỉnh trong quá trình cân bằng.

5.4. Kết nối và Bố trí

Bộ kit tiêu chuẩn bao gồm các dây cảm biến dài 4 mét (tùy chọn 10 mét). Điều này giúp tăng cường an toàn trong quá trình đo đạc tại chỗ. Các dây cảm biến dài cho phép người vận hành duy trì khoảng cách an toàn với các bộ phận quay của máy móc, đáp ứng các yêu cầu an toàn công nghiệp khi làm việc với thiết bị quay.

Bảng 5.1. Thông số kỹ thuật chính của Balanset-1A so với yêu cầu của ISO 10816

Chương 6. Phương pháp đo lường và đánh giá theo tiêu chuẩn ISO 10816 sử dụng Balanset-1A

6.1. Chuẩn bị cho việc đo lường

Xác định máy. Xác định lớp hoặc nhóm máy (theo Chương 2 và 4 của báo cáo này). Ví dụ, một "quạt 45 kW trên bộ cách ly rung động" thuộc Nhóm 2 (ISO 10816-3) với nền móng linh hoạt.

Cài đặt phần mềm. Cài đặt trình điều khiển và phần mềm Balanset-1A từ ổ USB được cung cấp. Kết nối đơn vị giao diện với cổng USB của laptop.

Lắp đặt các cảm biến. Lắp đặt cảm biến trên vỏ ổ trục — không lắp trên các nắp mỏng, tấm chắn hoặc vỏ kim loại mỏng. Sử dụng đế từ tính và đảm bảo nam châm được đặt chắc chắn trên bề mặt sạch, phẳng. Sơn hoặc gỉ sét dưới nam châm hoạt động như một bộ giảm chấn và làm giảm độ chính xác của các đo lường tần số cao. Duy trì độ vuông góc: thực hiện đo lường theo các hướng thẳng đứng (V), ngang (H) và trục (A) tại mỗi ổ trục. Balanset-1A có hai kênh, vì vậy bạn có thể đo V và H đồng thời tại một điểm đỡ.

6.2. Chế độ Vibrometer (F5)

Phần mềm Balanset-1A có chế độ chuyên dụng để đánh giá theo tiêu chuẩn ISO 10816. Chạy chương trình, nhấn phím F5 (hoặc nhấp vào nút "F5 - Vibrometer" trên giao diện), sau đó nhấn phím F9 (Run) để bắt đầu thu thập dữ liệu.

Phân tích chỉ số:

• RMS (Tổng)Công cụ hiển thị tốc độ rung động RMS tổng thể (V1s, V2s). Đây là giá trị bạn so sánh với giới hạn được liệt kê trong bảng của tiêu chuẩn.
• 1× Dao độngCông cụ này trích xuất biên độ dao động tại tần số quay (thành phần đồng bộ).

Nếu giá trị RMS cao (Khu vực C/D) nhưng thành phần 1× thấp, vấn đề không phải do mất cân bằng. Có thể do hỏng ổ trục, hiện tượng cavitation (đối với bơm) hoặc các vấn đề điện từ. Nếu giá trị RMS gần với giá trị 1× (ví dụ: RMS = 10 mm/s, 1× = 9,8 mm/s), mất cân bằng là nguyên nhân chính và việc cân bằng sẽ giảm rung động khoảng 95%.

6.3. Phân tích phổ (FFT)

Nếu rung động tổng thể vượt quá giới hạn (Khu vực C hoặc D), bạn phải xác định nguyên nhân. Chế độ F5 bao gồm tab Biểu đồ với hiển thị phổ FFT.

• Đỉnh nổi bật tại 1× (tần số quay) cho thấy sự mất cân bằng.
• Đỉnh ở 2×, 3× cho thấy sự lệch tâm hoặc lỏng lẻo.
• Tiếng ồn tần số cao hoặc một dải hài âm cho thấy sự cố của ổ trục lăn.
• Tần số quay của cánh quạt (số cánh × vòng/phút) cho thấy các vấn đề về khí động học trong quạt hoặc các vấn đề về thủy lực trong bơm.
• Tần số dòng điện gấp đôi (100 Hz hoặc 120 Hz) cho thấy sự cố điện trong động cơ (sự lệch tâm của stato, thanh rotor bị gãy).

Balanset-1A cung cấp các biểu đồ trực quan này, biến nó từ một công cụ đo lường tuân thủ đơn giản thành một công cụ chẩn đoán đầy đủ.

6.4. Điểm đo và hướng đo

ISO 10816-1 khuyến nghị đo rung động theo ba hướng vuông góc với nhau tại mỗi vị trí ổ trục. Đối với một máy có hai ổ trục điển hình, điều này có nghĩa là tối đa sáu điểm đo (3 hướng × 2 ổ trục). Trên thực tế, các phép đo quan trọng nhất là:

• Dọc (V): Dễ bị ảnh hưởng nhất bởi sự mất cân bằng. Thường cho kết quả đo cao nhất vì các ổ trục có độ cứng thấp hơn theo hướng thẳng đứng.
• Ngang (H): Dễ bị ảnh hưởng bởi sự lệch tâm và lỏng lẻo. Dao động ngang vượt quá đáng kể so với dao động dọc thường cho thấy có hiện tượng chân mềm hoặc bu lông lỏng.
• Trục (A): Dao động trục tăng cao (hơn 50% dao động bán kính) cho thấy sự lệch trục, trục bị cong hoặc rô-to treo không cân bằng.

Giá trị đo cao nhất trong tất cả các điểm đo và hướng đo thường được sử dụng cho đánh giá theo tiêu chuẩn ISO 10816. Luôn ghi lại tất cả các giá trị đo để phân tích xu hướng.

Chương 7. Cân bằng như một phương pháp điều chỉnh: Ứng dụng thực tiễn của Balanset-1A

Khi chẩn đoán (dựa trên sự ưu thế 1× trong phổ) chỉ ra sự mất cân bằng là nguyên nhân chính dẫn đến việc vượt quá giới hạn ISO 10816, bước tiếp theo là cân bằng. Balanset-1A áp dụng phương pháp hệ số ảnh hưởng (phương pháp ba lần chạy).

7.1. Lý thuyết cân bằng

Sự mất cân bằng xảy ra khi tâm khối lượng của rô-to không trùng khớp với trục quay của nó. Điều này gây ra lực ly tâm. F = m · r · ω² Tạo ra rung động ở tần số quay. Mục tiêu của việc cân bằng là thêm một khối lượng điều chỉnh (trọng lượng) tạo ra một lực có độ lớn bằng và hướng ngược lại với lực mất cân bằng.

7.2. Quy trình cân bằng một mặt phẳng

Sử dụng quy trình này cho các rotor có đường kính nhỏ (quạt, puli, đĩa). Chọn chế độ F2 trong chương trình.

Chạy 0 — Ban đầu: Khởi động rotor, nhấn phím F9. Thiết bị đo lường dao động ban đầu (độ lớn và pha). Ví dụ: 8,5 mm/s tại 120°.

Chạy 1 — Trọng lượng thử nghiệm: Dừng rotor, gắn một vật nặng thử nghiệm có khối lượng đã biết (ví dụ: 10 g) tại một vị trí tùy ý. Khởi động rotor, nhấn F9. Ví dụ: 5,2 mm/s tại 160°.

Tính toán và điều chỉnh: Chương trình tự động tính toán khối lượng và góc của trọng lượng điều chỉnh. Ví dụ, thiết bị có thể hướng dẫn: "Thêm 15 g ở góc 45° so với vị trí trọng lượng thử nghiệm." Chức năng Balanset hỗ trợ trọng lượng chia đôi: nếu không thể đặt trọng lượng tại vị trí đã tính toán, chương trình sẽ chia nó thành hai trọng lượng để lắp đặt, ví dụ như trên cánh quạt.

Chạy 2 — Xác minh: Cài đặt trọng số điều chỉnh đã tính toán (loại bỏ trọng số thử nghiệm nếu cần thiết). Khởi động rotor và xác nhận rằng dao động còn lại đã giảm xuống Khu vực A hoặc B theo tiêu chuẩn ISO 10816 (ví dụ: dưới 2,8 mm/s cho Nhóm 2 / Cứng).

7.3. Cân bằng hai mặt phẳng

Các rotor dài (trục, trống nghiền) yêu cầu cân bằng động trong hai mặt phẳng điều chỉnh. Quy trình tương tự nhưng yêu cầu hai cảm biến rung (X1, X2) và ba lần chạy (Ban đầu, Thử nghiệm trọng lượng trong Mặt phẳng 1, Thử nghiệm trọng lượng trong Mặt phẳng 2). Sử dụng chế độ F3 cho quy trình này.

Chương 8. Các tình huống thực tế và phân tích (Nghiên cứu trường hợp)

Chương 9. Mối quan hệ giữa các thông số dao động: Biến dạng, Tốc độ, Gia tốc

Hiểu rõ mối quan hệ toán học giữa ba thông số dao động là điều quan trọng để chuyển đổi giữa chúng và để hiểu tại sao ISO 10816 đã chọn vận tốc làm đơn vị đo chính.

Đối với chuyển động điều hòa đơn giản ở tần số f (Hz):

• Độ dịch chuyển: D = D₀ · sin(2πft), đo bằng µm (đỉnh hoặc đỉnh đến đỉnh)
• Vận tốc: V = 2πf · D₀ · cos(2πft), được đo bằng mm/s
• Gia tốc: A = (2πf)² · D₀ · sin(2πft), được đo bằng m/s²

Các mối quan hệ chính (cho giá trị đỉnh tại tần số) f):

• V._{đỉnh cao} (mm/s) = π · tần số · đường kính_trang (µm) / 1000
• A_{đỉnh cao} (m/s²) = 2πf · V_{đỉnh cao} (mm/s) / 1000

Điều này giải thích tại sao độ dịch chuyển chiếm ưu thế ở tần số thấp và gia tốc chiếm ưu thế ở tần số cao, trong khi vận tốc cung cấp một biểu diễn tương đối phẳng (không phụ thuộc vào tần số) về mức độ rung động trong phạm vi tốc độ thông thường của máy móc. Giá trị vận tốc không đổi đại diện cho ứng suất không đổi trong kết cấu bất kể tần số — đây là lý do cơ bản tại sao ISO 10816 sử dụng vận tốc.

Bảng 9.1. Ví dụ chuyển đổi thực tế ở tần số 50 Hz (3000 vòng/phút)

Chương 10. Các lỗi đo lường phổ biến và cách tránh chúng

Ngay cả khi sử dụng một thiết bị được hiệu chuẩn đúng cách như Balanset-1A, sai số đo lường vẫn có thể dẫn đến kết luận sai lệch. Dưới đây là những sai lầm phổ biến nhất:

10.1. Lỗi lắp đặt cảm biến

Vấn đề: Cảm biến được lắp đặt trên một tấm chắn, vỏ mỏng hoặc cấu trúc lỏng lẻo thay vì vỏ ổ trục. Điều này gây ra các giá trị đo cao sai lệch do cộng hưởng cấu trúc của vỏ, dẫn đến việc tắt máy không cần thiết.

Giải pháp: Luôn lắp đặt trực tiếp lên vỏ ổ trục. Sử dụng phương pháp lắp đặt từ tính trên bề mặt kim loại sạch, phẳng. Đối với bề mặt có lớp sơn dày hơn 0,1 mm, hãy cạo một vùng nhỏ để lộ kim loại.

10.2. Phân loại máy sai

Vấn đề: Áp dụng giới hạn loại I cho máy nén 200 kW (nên thuộc Nhóm 2 theo ISO 10816-3) dẫn đến cảnh báo sớm.

Giải pháp: Luôn xác định công suất, tốc độ và loại móng của máy trước khi chọn tiêu chuẩn và nhóm áp dụng.

10.3. Bỏ qua điều kiện vận hành

Vấn đề: Đo rung động trong quá trình khởi động hoặc khi hoạt động ở tải một phần. Tiêu chuẩn ISO 10816 áp dụng cho chế độ hoạt động ổn định trong điều kiện hoạt động bình thường.

Giải pháp: Cho phép máy đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt và tốc độ/tải hoạt động bình thường trước khi ghi lại các phép đo. Đối với động cơ điện, điều này thường có nghĩa là ít nhất 15 phút hoạt động.

10.4. Tiếng ồn từ cáp và hệ thống điện

Vấn đề: Việc đi dây cảm biến song song với dây nguồn gây ra nhiễu điện từ, dẫn đến các giá trị đo lường bị tăng cao một cách nhân tạo, đặc biệt ở tần số 50/60 Hz và các hài.

Giải pháp: Đặt các dây cáp cảm biến xa khỏi các dây cáp nguồn. Sử dụng dây cáp có lớp bảo vệ nếu có thể. Các dây cáp Balanset-1A được thiết kế có lớp bảo vệ, nhưng việc bố trí đúng cách vẫn rất quan trọng.

10.5. Đo lường tại một điểm

Vấn đề: Chỉ đo một hướng tại một góc và kết luận "máy móc hoạt động bình thường."

Giải pháp: Đo ít nhất hai hướng (V và H) tại mỗi vị trí. Sử dụng giá trị đo cao nhất cho đánh giá theo tiêu chuẩn ISO 10816. Sự chênh lệch đáng kể giữa các hướng có thể chỉ ra các lỗi cụ thể (ví dụ: hướng ngang lớn hơn hướng dọc thường cho thấy sự lỏng lẻo cấu trúc).

Những câu hỏi thường gặp (FAQ)

Conclusion

ISO 10816-1 và Phần 3 chuyên biệt của nó cung cấp cơ sở cơ bản để đảm bảo độ tin cậy của thiết bị công nghiệp. Việc chuyển từ đánh giá chủ quan sang đánh giá định lượng tốc độ rung (RMS, mm/s) cho phép các kỹ sư phân loại tình trạng máy móc một cách khách quan và lập kế hoạch bảo trì dựa trên dữ liệu thực tế thay vì lịch trình tùy ý.

Hệ thống đánh giá bốn vùng (A đến D) cung cấp một ngôn ngữ chung được hiểu rộng rãi để truyền đạt tình trạng máy móc giữa các đội bảo trì, ban quản lý và nhà cung cấp thiết bị. Khi kết hợp với phân tích phổ, phương pháp này không chỉ giúp phát hiện sự cố mà còn xác định nguyên nhân gốc rễ — mất cân bằng, lệch trục, mòn ổ trục, lỏng lẻo và sự cố điện.

Việc triển khai các tiêu chuẩn này bằng hệ thống Balanset-1A đã chứng minh hiệu quả. Thiết bị này cung cấp các đo lường chính xác về mặt đo lường trong dải tần số 5–550 Hz (phủ sóng đầy đủ các yêu cầu tiêu chuẩn cho hầu hết các máy móc) và cung cấp các chức năng cần thiết để xác định nguyên nhân gây rung động cao (phân tích phổ) và loại bỏ chúng (cân bằng).

Đối với các công ty vận hành, việc triển khai giám sát định kỳ dựa trên phương pháp và công cụ ISO 10816 như Balanset-1A là một khoản đầu tư trực tiếp vào việc giảm chi phí vận hành. Khả năng phân biệt Khu vực B với Khu vực C giúp tránh cả việc sửa chữa sớm các máy móc hoạt động bình thường và các sự cố nghiêm trọng do bỏ qua các mức rung động quan trọng.

Kết thúc báo cáo