Thermal Bow là gì? Uốn trục cảm ứng nhiệt • Máy cân bằng di động, máy phân tích độ rung "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 Thermal Bow là gì? Uốn trục cảm ứng nhiệt • Máy cân bằng di động, máy phân tích độ rung "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

Uốn trục bằng nhiệt là gì?

Được xuất bản bởi admin trên

Hiểu về cung nhiệt trong máy móc quay

Định nghĩa: Thermal Bow là gì?

Cung nhiệt (còn gọi là cung nóng, uốn nhiệt hoặc cung trục do nhiệt độ) là độ cong tạm thời phát triển trong cánh quạt Trục bị cong do sự phân bố nhiệt độ không đều quanh chu vi trục. Khi một bên của trục nóng hơn bên đối diện, sự giãn nở nhiệt sẽ khiến bên nóng dài ra, buộc trục phải uốn cong thành hình cong với bên nóng nằm ở phía lồi (ngoài) của đường cong.

Không giống như vĩnh viễn trục cung Do hư hỏng cơ học, hiện tượng cong vênh nhiệt có thể đảo ngược—nó biến mất khi trục trở lại nhiệt độ đồng đều. Tuy nhiên, cong vênh nhiệt tạo ra rung động trong thời gian khởi động và hạ nhiệt và có thể gây tổn thương vĩnh viễn nếu tình trạng này xảy ra thường xuyên hoặc nghiêm trọng.

Cơ chế vật lý

Chênh lệch giãn nở nhiệt

Nguyên lý vật lý đằng sau cung nhiệt rất đơn giản:

  • Kim loại nở ra khi được nung nóng (hệ số nở ra vì nhiệt thường là 10-15 µm/m/°C đối với thép)
  • Nếu nhiệt độ đồng đều xung quanh chu vi, sự giãn nở là đối xứng (trục dài ra nhưng vẫn thẳng)
  • Nếu một bên nóng hơn, bên đó sẽ nở ra nhiều hơn bên lạnh hơn
  • Sự giãn nở khác biệt gây ra độ cong
  • Độ lớn của cung tỷ lệ thuận với chênh lệch nhiệt độ và chiều dài trục

Chênh lệch nhiệt độ điển hình

  • Chênh lệch nhiệt độ 10-20°C trên đường kính có thể tạo ra độ cong có thể đo được
  • Ở các tua bin lớn, sự chênh lệch 30-50°C có thể gây ra rung động nghiêm trọng
  • Hiệu ứng tích tụ dọc theo chiều dài cán—cán càng dài càng dễ bị tổn thương

Nguyên nhân phổ biến gây ra hiện tượng cong vênh do nhiệt

1. Điều kiện khởi động (Phổ biến nhất)

  • Sưởi ấm không đối xứng: Hơi nước nóng, khí hoặc chất lỏng xử lý tiếp xúc với đỉnh trục trong khi đáy vẫn mát hơn
  • Sưởi ấm bức xạ: Nhiệt từ vỏ nóng hoặc đường ống làm nóng phần trên của trục
  • Ma sát ổ trục: Một ổ trục chạy nóng hơn những ổ trục khác làm nóng phần trục cục bộ
  • Khởi động nhanh: Thời gian khởi động không đủ cho phép sự phát triển của các mức nhiệt độ

2. Điều kiện tắt máy (Sụt áp nhiệt)

  • Tắt máy nóng: Trục ngừng quay khi vẫn còn nóng
  • Độ võng do trọng lực: Nhiệt độ tăng lên, khiến phần trên của trục ngang nguội nhanh hơn phần dưới
  • Cung võng nhiệt: Mặt dưới nóng lâu hơn, trục cong xuống dưới
  • Giai đoạn quan trọng: Vài giờ đầu tiên sau khi tắt máy

3. Nguyên nhân vận hành

  • Cọ xát giữa rotor và stato: Ma sát từ tiếp xúc tạo ra nhiệt cục bộ mạnh
  • Làm mát không đều: Luồng khí làm mát không đối xứng hoặc phun nước
  • Hệ thống sưởi năng lượng mặt trời: Thiết bị ngoài trời có một mặt tiếp xúc với ánh nắng mặt trời
  • Quá trình đảo lộn: Sự thay đổi nhiệt độ đột ngột trong chất lỏng làm việc

Triệu chứng và phát hiện

Đặc điểm rung động

Cung nhiệt tạo ra các kiểu rung động đặc biệt:

  • Tính thường xuyên: Tốc độ chạy nhanh gấp 1 lần (rung động đồng bộ)
  • Thời gian: Cao trong quá trình khởi động, giảm khi đạt trạng thái cân bằng nhiệt
  • Thay đổi pha: Góc pha có thể thay đổi khi cung phát triển và giải quyết
  • Rung động chậm: Độ rung cao ngay cả ở tốc độ rất thấp (không giống như mất cân bằng)
  • Vẻ bề ngoài: Tương tự như mất cân bằng nhưng phụ thuộc vào nhiệt độ

Phân biệt cung nhiệt với mất cân bằng

Đặc điểm Mất cân bằng Cung nhiệt
Tính thường xuyên 1× tốc độ chạy 1× tốc độ chạy
Độ nhạy nhiệt độ Tương đối ổn định Cao trong quá trình khởi động/hạ nhiệt
Lăn chậm (50-200 vòng/phút) Biên độ rất thấp Biên độ cao
Pha so với Nhiệt độ Không thay đổi Thay đổi khi cung phát triển
Sự kiên trì Luôn luôn không đổi Tạm thời, giải quyết ở trạng thái cân bằng nhiệt
Phản ứng với sự cân bằng Giảm rung động Cải thiện tối thiểu hoặc không cải thiện

Xét nghiệm chẩn đoán

1. Kiểm tra độ rung lăn chậm

  • Quay trục ở tốc độ vận hành 5-10%
  • Đo độ rung và chạy ra ngoài
  • Độ rung lăn chậm cao cho thấy độ cong do nhiệt hoặc cơ học, không phải mất cân bằng

2. Theo dõi nhiệt độ

  • Theo dõi nhiệt độ trục hoặc ổ trục trong quá trình khởi động
  • Đo nhiệt độ tại nhiều vị trí xung quanh chu vi ổ trục
  • Tương quan sự thay đổi độ rung với sự thay đổi nhiệt độ

3. Xu hướng rung động khởi nghiệp

  • Biểu đồ biên độ rung động so với thời gian trong quá trình khởi động
  • Cung nhiệt: ban đầu cao, giảm dần khi đạt đến trạng thái cân bằng
  • Mất cân bằng: tăng theo tốc độ, không phụ thuộc vào nhiệt độ

Chiến lược phòng ngừa

Quy trình vận hành

1. Quy trình khởi động đúng cách

  • Nhiệt độ tăng dần: Cho phép trục nóng đều
  • Thời gian khởi động kéo dài: Tua bin lớn có thể cần 2-4 giờ
  • Theo dõi nhiệt độ: Nhiệt độ ổ trục và vỏ bánh xích
  • Giám sát rung động: Theo dõi trong quá trình khởi động, trì hoãn việc tăng tốc độ nếu độ rung cao

2. Vận hành bánh răng quay

  • Đối với tua-bin lớn, vận hành bánh răng quay (quay chậm, ~3-10 vòng/phút) trong quá trình khởi động và làm mát
  • Quay liên tục ngăn ngừa hiện tượng cong nhiệt bằng cách phân phối nhiệt đều
  • Tiêu chuẩn công nghiệp cho tua bin hơi nước > 50 MW
  • Có thể vận hành bánh răng quay trong 8-24 giờ trong quá trình làm mát

3. Quy trình tắt máy

  • Thời gian hồi chiêu dần dần: Giảm tải và nhiệt độ từ từ trước khi tắt máy
  • Bánh răng quay mở rộng: Giữ cho rôto quay khi nó nguội đi
  • Tránh tắt máy đột ngột: Dừng khẩn cấp khiến trục nóng và dễ bị võng mũi

Các biện pháp thiết kế

  • Cách nhiệt: Vỏ cách nhiệt để duy trì nhiệt độ đồng đều
  • Áo khoác sưởi ấm: Bộ gia nhiệt bên ngoài để làm ấm trước đồng đều
  • Thoát nước: Ngăn chặn sự tích tụ ngưng tụ nóng ở đáy trục
  • Thông gió: Đảm bảo luồng không khí làm mát đối xứng

Hậu quả của cung nhiệt

Hiệu ứng tức thì

  • Rung động cao: Có thể đạt mức bình thường gấp 5-10 lần trong quá trình khởi động
  • Tải trọng ổ trục: Mũi không đối xứng làm tăng tải trọng chịu lực
  • Chà xát hải cẩu: Độ lệch trục có thể gây ra tiếp xúc với phớt hoặc các bộ phận cố định
  • Sự chậm trễ khi khởi động: Phải đợi độ rung giảm trước khi tăng tốc độ

Thiệt hại dài hạn

  • Độ mòn của ổ trục: Rung động cao lặp đi lặp lại làm tăng tốc độ hư hỏng của ổ trục
  • Hư hỏng do niêm phong: Việc chà xát liên tục sẽ phá hủy các thành phần của phớt
  • Mệt mỏi: Ứng suất uốn tuần hoàn trong mỗi lần khởi động góp phần gây ra mỏi
  • Bộ vĩnh viễn: Cúi nhiệt nghiêm trọng hoặc lặp đi lặp lại có thể gây ra biến dạng dẻo vĩnh viễn

Sửa chữa và Giảm nhẹ

Dành cho Active Thermal Bow

  • Cho phép thời gian: Chờ cân bằng nhiệt trước khi tăng tốc độ
  • Cuộn chậm: Xoay chậm để phân phối nhiệt nếu có thể
  • Không cố gắng giữ thăng bằng: Việc cân bằng không thể sửa lỗi cung nhiệt và sẽ không hiệu quả
  • Địa chỉ nguồn nhiệt: Xác định và loại bỏ hiện tượng gia nhiệt không đối xứng

Đối với Heat Sag Bow (Sau khi tắt máy)

  • Bánh răng quay: Giữ cho rôto quay chậm trong quá trình làm mát
  • Thời gian cuộn mở rộng: Có thể cần 12-24 giờ vận hành bánh răng quay
  • Theo dõi nhiệt độ: Tiếp tục cho đến khi nhiệt độ trục đồng đều
  • Khởi động lại bị trì hoãn: Nếu cung đã phát triển, hãy đợi cho thẳng tự nhiên trước khi khởi động lại

Những cân nhắc cụ thể theo ngành

Tua bin hơi nước

  • Dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao và rotor lớn
  • Thực hành chuẩn các quy trình khởi động và hạ nhiệt
  • Thiết bị quay bắt buộc đối với các đơn vị > 50 MW
  • Có thể cần 2-4 giờ khởi động, 12-24 giờ nghỉ ngơi với thiết bị quay

Tua bin khí

  • Phản ứng nhiệt nhanh hơn do khối lượng nhỏ hơn
  • Hiện tượng cong vênh nhiệt khi khởi động ít gặp hơn nhưng vẫn có thể xảy ra
  • Việc đốt nóng ở phía đốt cháy có thể tạo ra sự bất đối xứng
  • Chu kỳ khởi động thường nhanh hơn tua bin hơi nước

Động cơ điện và máy phát điện lớn

  • Cung nhiệt từ nhiệt độ cuộn dây rôto hoặc ma sát ổ trục
  • Các công trình lắp đặt ngoài trời có sử dụng năng lượng mặt trời
  • Có thể yêu cầu phải đảo hoặc làm nóng trước khi khởi động

Giám sát và báo động

Các thông số giám sát chính

  • Rung động chậm: Đo ở tốc độ thấp trước khi khởi động bình thường
  • Chênh lệch nhiệt độ ổ trục: So sánh nhiệt độ ở trên cùng và dưới cùng
  • Độ rung so với nhiệt độ: Biểu đồ biên độ rung động so với nhiệt độ ổ trục
  • Góc pha: Theo dõi sự thay đổi pha cho thấy sự phát triển của cung

Tiêu chí báo động

  • Rung chậm > 2 lần kích hoạt báo động cơ bản
  • Chênh lệch nhiệt độ > 15-20°C cho thấy sự mất cân bằng nhiệt
  • Những thay đổi pha nhanh (> 30° trong 10 phút) cho thấy sự phát triển của cung
  • Độ rung tăng lên trong quá trình khởi động thay vì giảm

Chiến lược khởi nghiệp nâng cao

Gia tốc có kiểm soát

  1. Cuộn chậm ban đầu: Kiểm tra độ rung chấp nhận được ở mức 100-200 vòng/phút
  2. Tăng tốc theo giai đoạn: Tăng lên tốc độ trung gian (ví dụ: 30%, 50%, 70% bình thường) với chế độ giữ
  3. Thời gian ngâm nước nóng: Duy trì tốc độ không đổi trong 15-30 phút ở mỗi giai đoạn
  4. Xác minh độ rung: Ở mỗi giai đoạn, hãy xác nhận độ rung giảm dần trước khi tiếp tục
  5. Theo dõi nhiệt độ: Đảm bảo giảm dần độ dốc nhiệt trong suốt quá trình

Hệ thống khởi động tự động

Hệ thống điều khiển hiện đại có thể tự động hóa việc quản lý nhiệt độ:

  • Chuỗi khởi động có thể lập trình
  • Tự động giữ thời gian nếu vượt quá giới hạn rung động hoặc nhiệt độ
  • Tính toán thời gian thực về cường độ cung nhiệt từ độ rung và nhiệt độ
  • Hồ sơ tốc độ thích ứng dựa trên các điều kiện đo được

Mối quan hệ với các hiện tượng khác

Cung nhiệt so với cung vĩnh cửu

  • Cung nhiệt: Tạm thời, biến mất khi cân bằng nhiệt
  • Cung cố định: Biến dạng dẻo, vẫn giữ nguyên ngay cả khi lạnh
  • Rủi ro: Cúi nhiệt lặp đi lặp lại nghiêm trọng cuối cùng có thể gây ra sự cố định vĩnh viễn

Cung nhiệt và cân bằng

  • Đang cố gắng THĂNG BẰNG trong khi cung nhiệt là vô ích
  • Trọng số hiệu chỉnh được tính toán cho điều kiện cung nhiệt sẽ sai khi đạt đến trạng thái cân bằng
  • Luôn cho phép ổn định nhiệt trước khi cân bằng
  • Cung nhiệt có thể che giấu tình trạng mất cân bằng thực sự

Thực hành phòng ngừa tốt nhất

Dành cho các cài đặt mới

  • Thiết kế hệ thống sưởi ấm và làm mát đối xứng
  • Lắp đặt bánh răng quay cho thiết bị > 100 kW hoặc chiều dài trục > 2 mét
  • Cung cấp hệ thống thoát nước đầy đủ để ngăn ngừa tích tụ chất lỏng nóng
  • Cách nhiệt để giảm thiểu sự truyền nhiệt bức xạ

Đối với thiết bị hiện có

  • Phát triển và tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình khởi động bằng văn bản
  • Người vận hành tàu hỏa về các rủi ro và triệu chứng liên quan đến nhiệt độ mũi tàu
  • Cài đặt giám sát nhiệt độ tại nhiều địa điểm
  • Sử dụng xu hướng rung động trong quá trình khởi động để xác định các vấn đề về nhiệt
  • Ghi lại dữ liệu lịch sử để tối ưu hóa quy trình

Thực hành bảo trì

  • Kiểm tra hoạt động của bánh răng quay trước mỗi lần tắt máy
  • Kiểm tra hiệu chuẩn cảm biến nhiệt độ ổ trục
  • Kiểm tra hệ thống thoát nước xem có bị tắc nghẽn không
  • Xác minh tính toàn vẹn của vật liệu cách điện
  • Kiểm tra và loại bỏ bất kỳ nguồn nhiệt không đối xứng nào

Hiện tượng cong vênh nhiệt, tuy tạm thời và có thể đảo ngược, là một thách thức vận hành đáng kể đối với các máy móc quay lớn. Việc hiểu rõ nguyên nhân, nhận biết các triệu chứng và thực hiện đúng quy trình khởi động và làm mát là rất cần thiết để vận hành đáng tin cậy các tua-bin hơi, tua-bin khí và các thiết bị quay nhiệt độ cao khác.

← Quay lại Mục lục chính

Categories:
WhatsApp