Nứt trục là gì? Phát hiện và chẩn đoán • Máy cân bằng di động, máy phân tích rung động "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều loại rôto khác Nứt trục là gì? Phát hiện và chẩn đoán • Máy cân bằng di động, máy phân tích rung động "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều loại rôto khác

Nứt trục là gì? Phát hiện và chẩn đoán

Được xuất bản bởi admin trên

Hiểu về vết nứt trục trong máy móc quay

Định nghĩa: Nứt trục là gì?

A vết nứt trục là một vết nứt hoặc gián đoạn trên trục quay phát triển do mỏi, ứng suất tập trung hoặc khuyết tật vật liệu. Các vết nứt thường bắt đầu từ bề mặt và lan vào trong theo hướng vuông góc với hướng ứng suất kéo cực đại. Trong máy móc quay, vết nứt trục cực kỳ nguy hiểm vì chúng có thể tiến triển từ một khuyết tật nhỏ, không thể phát hiện thành gãy trục hoàn toàn chỉ trong vài giờ hoặc vài ngày, có khả năng gây ra hỏng hóc thiết bị nghiêm trọng.

Các vết nứt trục tạo ra các đặc điểm riêng biệt rung động chữ ký, đặc biệt là thành phần đặc trưng 2× (hai lần mỗi vòng quay) xuất hiện khi vết nứt phát triển. Phát hiện sớm thông qua vibration analysis rất quan trọng để ngăn ngừa trục bị hỏng hoàn toàn và các mối nguy hiểm an toàn liên quan.

Nguyên nhân phổ biến gây nứt trục

1. Mệt mỏi do ứng suất tuần hoàn

Nguyên nhân phổ biến nhất, đặc biệt là ở máy móc quay:

  • Mệt mỏi khi uốn cong: Trục quay có độ cứng hoặc tải không đồng đều tạo ra ứng suất uốn tuần hoàn
  • Mệt mỏi xoắn: Mô-men xoắn dao động trong trục truyền động
  • Mệt mỏi chu kỳ cao: Hàng triệu chu kỳ ứng suất tích tụ trong nhiều năm hoạt động
  • Tập trung ứng suất: Rãnh then, lỗ, góc bo tròn và các điểm không liên tục hình học tập trung ứng suất

2. Điều kiện vận hành

  • Quá mức Mất cân bằng: Lực ly tâm cao tạo ra ứng suất uốn
  • Sự không thẳng hàng: Các mômen uốn cong do mất cân bằng làm tăng tốc độ mỏi
  • Hoạt động cộng hưởng: Hoạt động tại hoặc gần tốc độ tới hạn tạo ra độ lệch cao
  • Quá tải: Hoạt động vượt quá giới hạn thiết kế
  • Căng thẳng nhiệt: Chu kỳ làm nóng/làm mát nhanh hoặc sự thay đổi nhiệt độ

3. Lỗi vật liệu và sản xuất

  • Bao gồm vật liệu: Xỉ, lỗ rỗng hoặc vật liệu lạ trong vật liệu trục
  • Xử lý nhiệt không đúng cách: Làm cứng hoặc tôi luyện không đủ
  • Lỗi gia công: Dấu vết của dụng cụ, vết lõm hoặc vết xước tạo ra các điểm tăng ứng suất
  • Rỗ do ăn mòn: Ăn mòn bề mặt tạo ra các vị trí bắt đầu nứt
  • Lo lắng: Tại các giao diện ép vừa khít hoặc rãnh then

4. Sự kiện hoạt động

  • Sự kiện vượt tốc độ: Tốc độ quá nhanh trong trường hợp khẩn cấp hoặc vô tình tạo ra áp lực lớn
  • Xoa bóp mạnh: Tiếp xúc tạo ra nhiệt và tập trung ứng suất cục bộ
  • Tải trọng tác động: Tải đột ngột từ các sự cố trong quá trình hoặc các cú sốc cơ học
  • Sửa chữa trước đây: Hàn hoặc gia công tạo ra ứng suất dư

Triệu chứng rung động của trục bị nứt

Thành phần đặc trưng 2×

Dấu hiệu rung động đặc trưng của một trục nứt là một 2× (hài hòa thứ hai) thành phần:

Tại sao rung động 2× phát triển

  • Một vết nứt mở ra và đóng lại hai lần trong mỗi vòng quay khi trục quay
  • Khi vết nứt bị nén (đáy của vòng quay), độ cứng cao hơn
  • Khi vết nứt ở trạng thái căng (đỉnh quay), vết nứt mở ra, độ cứng giảm
  • Sự thay đổi độ cứng hai lần mỗi vòng quay này tạo ra lực ép gấp 2 lần
  • Biên độ tăng gấp 2 lần khi vết nứt lan rộng và độ cứng không đối xứng tăng lên

Chỉ báo rung bổ sung

  • 1× Thay đổi: Tăng dần độ rung 1x do độ cứng thay đổi và độ cong còn lại
  • Sóng hài bậc cao: Có thể xuất hiện 3×, 4× khi mức độ nứt tăng lên
  • Sự dịch pha: Góc pha thay đổi trong quá trình khởi động/chạy đà hoặc ở các tốc độ khác nhau
  • Hành vi phụ thuộc vào tốc độ: Độ rung có thể thay đổi không tuyến tính theo tốc độ
  • Độ nhạy nhiệt độ: Rung động có thể tương quan với sự giãn nở nhiệt mở/đóng vết nứt

Đặc điểm Khởi động/Thoái lui

  • Thành phần 2× cho thấy hành vi bất thường trong quá trình chuyển tiếp
  • Có thể hiển thị hai đỉnh trong Biểu đồ Bode (ở 1/2 tốc độ tới hạn)
  • Sự thay đổi pha của thành phần 1× có thể khác với phản ứng mất cân bằng bình thường

Phương pháp phát hiện

Giám sát rung động

Phân tích xu hướng

  • Theo dõi tỷ lệ 2X/1X theo thời gian
  • Sự gia tăng dần dần biên độ 2 lần là dấu hiệu cảnh báo
  • Tỷ lệ 2X/1X > 0,5 yêu cầu điều tra
  • Những thay đổi đột ngột trong mô hình rung động đáng ngờ

Phân tích quang phổ

  • Thường xuyên FFT phân tích cho thấy sóng hài
  • So sánh quang phổ hiện tại với quang phổ cơ sở lịch sử
  • Theo dõi sự xuất hiện hoặc tăng trưởng của đỉnh 2x

Phân tích tạm thời

  • Khu vực thác nước trong quá trình khởi động/chạy thử
  • Biểu đồ Bode hiển thị biên độ và pha so với tốc độ
  • Hành vi bất thường ở các đoạn đường có tốc độ quan trọng

Phương pháp không rung

1. Kiểm tra hạt từ tính (MPI)

  • Phát hiện vết nứt bề mặt và gần bề mặt
  • Yêu cầu bề mặt trục có thể tiếp cận được
  • Độ tin cậy cao để phát hiện vết nứt
  • Một phần của kiểm tra bảo trì thường xuyên

2. Kiểm tra siêu âm (UT)

  • Phát hiện các vết nứt bên trong và bề mặt
  • Có thể tìm thấy vết nứt trước khi chúng tạo ra các triệu chứng rung động
  • Yêu cầu thiết bị chuyên dụng và nhân viên được đào tạo
  • Được đề xuất cho các trục quan trọng

3. Kiểm tra chất thẩm thấu thuốc nhuộm

  • Phương pháp đơn giản để phát hiện vết nứt bề mặt
  • Yêu cầu vệ sinh và chuẩn bị bề mặt
  • Hữu ích cho các khu vực có thể tiếp cận trong thời gian mất điện

4. Kiểm tra dòng điện xoáy

  • Phát hiện vết nứt bề mặt không tiếp xúc
  • Tốt cho việc kiểm tra tự động
  • Có hiệu quả trên các vật liệu không từ tính và từ tính

Phản hồi và hành động khắc phục

Hành động ngay lập tức khi phát hiện

  1. Tăng tần suất giám sát: Từ hàng tháng đến hàng tuần hoặc hàng ngày
  2. Giảm mức độ nghiêm trọng khi vận hành: Giảm tốc độ hoặc tải nếu có thể
  3. Kế hoạch đóng cửa: Lên lịch sửa chữa hoặc thay thế sớm nhất có thể
  4. Thực hiện NDE: Xác nhận sự hiện diện của vết nứt và đánh giá mức độ nghiêm trọng
  5. Đánh giá rủi ro: Xác định xem việc tiếp tục hoạt động có an toàn không

Giải pháp dài hạn

  • Thay thế trục: Giải pháp đáng tin cậy nhất cho các vết nứt đã được xác nhận
  • Sửa chữa (Trường hợp giới hạn): Một số vết nứt có thể được loại bỏ bằng cách gia công và hàn lại (yêu cầu đánh giá của chuyên gia)
  • Phân tích nguyên nhân gốc rễ: Xác định nguyên nhân vết nứt phát triển để ngăn ngừa tái phát
  • Sửa đổi thiết kế: Xử lý các điểm tập trung ứng suất, cải thiện lựa chọn vật liệu, điều chỉnh các điều kiện vận hành

Chiến lược phòng ngừa

Giai đoạn thiết kế

  • Loại bỏ các góc nhọn và tập trung ứng suất
  • Sử dụng bán kính fillet rộng rãi khi thay đổi đường kính
  • Chỉ định vật liệu phù hợp với mức độ căng thẳng và môi trường
  • Thực hiện phân tích ứng suất phần tử hữu hạn
  • Áp dụng các phương pháp xử lý bề mặt (bắn bi, thấm nitơ) để cải thiện khả năng chống mỏi

Giai đoạn vận hành

  • Duy trì tốt cân bằng chất lượng để giảm thiểu ứng suất uốn tuần hoàn
  • Đảm bảo căn chỉnh chính xác
  • Tránh vận hành ở tốc độ quan trọng
  • Ngăn chặn các sự kiện quá tốc độ
  • Kiểm soát ứng suất nhiệt thông qua quá trình khởi động/làm mát thích hợp

Giai đoạn bảo trì

  • Kiểm tra thường xuyên bằng các phương pháp NDE phù hợp
  • Chương trình theo dõi rung động để phát hiện sớm các triệu chứng
  • Cân bằng định kỳ để giảm thiểu ứng suất mỏi
  • Phòng chống ăn mòn và bảo trì lớp phủ

Nứt trục là một trong những hư hỏng tiềm ẩn nghiêm trọng nhất trong máy móc quay. Sự kết hợp giữa giám sát rung động (để phát hiện các đặc tính gấp 2 lần) và kiểm tra không phá hủy định kỳ mang lại chiến lược tốt nhất để phát hiện sớm vết nứt, cho phép bảo trì theo kế hoạch trước khi xảy ra hư hỏng nghiêm trọng.

← Quay lại Mục lục chính

Categories:
WhatsApp