Hiểu về rung động khởi động trong máy móc quay
Định nghĩa: Rung khởi động là gì?
Rung khởi động đề cập đến rung động đặc điểm và hành vi của máy móc quay trong giai đoạn tăng tốc từ trạng thái nghỉ đến tốc độ vận hành bình thường. Điều này bao gồm cả dự kiến rung động thoáng qua khi máy đi qua tốc độ tới hạn và bất kỳ hiện tượng rung động bất thường nào có thể xảy ra cụ thể trong giai đoạn khởi động, chẳng hạn như cung nhiệt, sự bất ổn định của ổ trục hoặc sự lún cơ học.
Việc hiểu và theo dõi độ rung khi khởi động là rất quan trọng để máy móc vận hành an toàn, vì nhiều vấn đề liên quan đến độ rung biểu hiện rõ nhất trong quá trình khởi động và giai đoạn khởi động tạm thời có thể là giai đoạn vận hành gây căng thẳng về mặt cơ học nhất.
Đặc điểm rung động khởi động điển hình
Tiến trình rung khởi động bình thường
Trong một máy hoạt động bình thường, rung động khi khởi động sẽ theo một mô hình có thể dự đoán được:
Giai đoạn đầu (Tốc độ 0-20%)
- Độ rung rất thấp từ mất cân bằng (lực tỉ lệ thuận với tốc độ²)
- Bất kỳ rung động đáng kể nào cũng chỉ ra các vấn đề về cơ học hoặc cung nhiệt
- Rung động lăn chậm cung cấp cơ sở cho tình trạng cơ học
Tăng tốc qua tốc độ tới hạn
- Biên độ rung động tăng lên khi mỗi tốc độ tới hạn được tiếp cận
- Biên độ cực đại ở tốc độ tới hạn (cộng hưởng)
- Giảm nhanh khi tốc độ tiếp tục vượt quá tốc độ tới hạn
- 180° giai đoạn chuyển qua mỗi tốc độ quan trọng
- Nhiều đỉnh nếu có nhiều tốc độ tới hạn tồn tại dưới tốc độ vận hành
Tiếp cận tốc độ vận hành
- Độ rung ổn định ở mức ổn định
- Chủ yếu là thành phần 1× từ sự mất cân bằng còn lại
- Sự ổn định nhiệt có thể gây ra những thay đổi dần dần trong 30-60 phút đầu tiên
Các vấn đề rung khởi động phổ biến
1. Cung nhiệt
Cung nhiệt là vấn đề rung động thường gặp nhất khi khởi động:
- Triệu chứng: Độ rung cao khi tăng tốc ban đầu, giảm dần khi máy nóng lên
- Gây ra: Gia nhiệt không đối xứng tạo ra độ cong trục tạm thời
- Tính thường xuyên: 1× đồng bộ
- Hành vi: Cao ngay cả ở tốc độ lăn chậm; giảm khi đạt trạng thái cân bằng nhiệt
- Giải pháp: Quy trình khởi động mở rộng, vận hành bánh răng quay
2. Rung động tốc độ tới hạn quá mức
- Triệu chứng: Độ rung cực đại đạt đỉnh khi vượt qua tốc độ tới hạn
- Nguyên nhân: Nghèo giảm chấn, mất cân bằng cao, hoạt động quá gần tốc độ tới hạn
- Rủi ro: Có khả năng gây hư hỏng ổ trục, phớt trong mỗi lần khởi động
- Giải pháp: Cải thiện khả năng cân bằng, tăng tốc độ tăng tốc qua các vùng quan trọng, tăng khả năng giảm chấn
3. Cọ xát khi tăng tốc
- Triệu chứng: Rung động đột ngột và các thành phần không đồng bộ
- Gây ra: Khoảng cách không đủ, rung động tốc độ tới hạn quá mức gây ra tiếp xúc
- Rủi ro: Hư hỏng do nhiệt, phá hủy phớt
- Giải pháp: Kiểm tra khoảng cách, cải thiện sự cân bằng, tăng tốc chậm hơn
4. Vòng bi mất ổn định trong quá trình khởi động
- Triệu chứng: Rung động không đồng bộ phát triển trong quá trình tăng tốc
- Gây ra: Vòng bi chưa đạt đến nhiệt độ hoạt động và độ cứng/giảm chấn tối ưu
- Hành vi: Có thể biến mất khi ổ trục ấm lên
- Giải pháp: Khởi động kéo dài ở tốc độ trung bình trước khi tăng tốc hoàn toàn
Thiết kế quy trình khởi động
Tối ưu hóa tốc độ tăng tốc
Tốc độ tăng tốc phải được điều chỉnh theo đặc điểm của máy:
Vùng tăng tốc chậm
- Lần lăn đầu tiên (tốc độ 0-10%): Rất chậm để phát hiện các vấn đề về nhiệt hoặc cơ học
- Dưới đây là điều quan trọng đầu tiên: Tốc độ vừa phải để làm nóng nhiệt
- Trên hết là những lời phê bình: Có thể tăng tốc nhanh hơn để đạt tốc độ vận hành
Khu vực đi qua nhanh
- Phạm vi tốc độ quan trọng: Tăng tốc nhanh (±15-20% xung quanh mỗi tốc độ quan trọng)
- Tỷ lệ điển hình: 2-5 lần tốc độ tăng tốc bình thường
- Mục đích: Giảm thiểu thời gian cộng hưởng, hạn chế sự tích tụ biên độ rung động
Điểm giữ
- Tốc độ ngâm nhiệt: Giữ ở mức 30%, 50%, 70% cho các tua bin lớn
- Khoảng thời gian: 10-30 phút cho mỗi lần giữ
- Mục đích: Cho phép ổn định nhiệt, giảm sự chênh lệch nhiệt độ
- Kiểm tra độ rung: Xác minh độ rung chấp nhận được trước khi tiến hành
Tiêu chí giám sát và chấp nhận
Giám sát thời gian thực
Trong quá trình khởi động, hãy theo dõi:
- Mức độ rung động tổng thể: Không được vượt quá giới hạn báo động ở bất kỳ tốc độ nào
- Nhiệt độ ổ trục: Tăng dần dần có thể chấp nhận được; tăng nhanh cho thấy có vấn đề
- Theo dõi tốc độ: Xác nhận máy tăng tốc mượt mà
- Góc pha: Theo dõi những thay đổi bất ngờ chỉ ra các vấn đề về cơ học
Tiêu chí chấp nhận
- Tốc độ quan trọng đạt đỉnh: Nên phù hợp với dự đoán ±10-15%
- Biên độ đỉnh: Không được vượt quá giới hạn thiết kế (thường được xác định trong thông số kỹ thuật của thiết bị)
- Rung động trạng thái ổn định: Sẽ đạt mức chấp nhận được sau khi ổn định nhiệt
- Khả năng lặp lại: Các công ty khởi nghiệp liên tiếp phải thể hiện hành vi nhất quán
Khắc phục sự cố rung khởi động bất thường
Độ rung ban đầu cao
Nguyên nhân có thể xảy ra:
- Cầu nhiệt từ hoạt động trước hoặc tắt máy
- Cung cơ khí hoặc trục cong
- Các vấn đề về vòng bi (mòn, lệch)
- Sự lỏng lẻo hoặc khiếm khuyết về mặt cơ học
Rung động tăng lên trong quá trình khởi động
Nguyên nhân có thể xảy ra:
- Phát triển cung nhiệt từ quá trình gia nhiệt không đối xứng
- Sự tăng trưởng nhiệt ảnh hưởng đến sự liên kết
- Khe hở ổ trục thay đổi theo nhiệt độ
- Sự giãn nở nhiệt đóng các khe hở dẫn đến ma sát
Rung động thất thường trong quá trình tăng tốc
Nguyên nhân có thể xảy ra:
- Cọ xát hoặc tiếp xúc không liên tục
- Các thành phần lỏng lẻo lắng xuống hoặc dịch chuyển
- Các vấn đề về ghép nối
- Hành vi ổ trục thay đổi
Tài liệu và dữ liệu cơ sở
Vận hành ban đầu
Thiết lập chữ ký rung động khởi động cơ sở:
- Ghi lại dữ liệu chạy đà hoàn chỉnh
- Phát ra Biểu đồ Bode and các lô đất thác nước
- Ghi lại tất cả các tốc độ quan trọng và biên độ đỉnh
- Lưu trữ để tham khảo cho việc so sánh sau này
So sánh định kỳ
- So sánh khởi động hiện tại với đường cơ sở
- Tìm kiếm những thay đổi ở các vị trí tốc độ quan trọng (chỉ ra những thay đổi về mặt cơ học)
- Theo dõi những thay đổi về biên độ đỉnh (chỉ ra sự mất cân bằng hoặc thay đổi giảm chấn)
- Giám sát các thành phần rung động mới không có trong đường cơ sở
Phân tích rung động khởi động cung cấp góc nhìn tổng quan về tình trạng máy móc, bổ sung cho việc giám sát trạng thái ổn định. Nhiều vấn đề phát sinh thường bộc lộ rõ ràng nhất trong quá trình khởi động, khiến việc theo dõi xu hướng rung động khởi động trở thành một công cụ bảo trì dự đoán hữu ích cho các thiết bị quay quan trọng.