Phân tích rung động — Chẩn đoán quang phổ Hướng dẫn
Từ những kiến thức cơ bản về FFT đến chẩn đoán hư hỏng: học cách đọc phổ dao động, tính toán tần số hư hỏng vòng bi, đánh giá mức độ nghiêm trọng theo ISO 10816, và chẩn đoán mất cân bằng, lệch trục, lỏng lẻo, hư hỏng vòng bi và bánh răng — với các công cụ tương tác và Balanset-1A.
Máy tính chẩn đoán tương tác
Các công cụ thiết yếu cho phân tích rung động — tần số lỗi ổ trục, tần số ăn khớp bánh răng, đánh giá mức độ nghiêm trọng và chuyển đổi đơn vị.
Nhận diện lỗi nhanh chóng
Mỗi lỗi cơ khí đều tạo ra một "dấu vân tay" đặc trưng trong phổ dao động.
| Lỗi | Tần số chính | Sóng hài | Phương hướng | Hành vi pha | Đặc điểm phân biệt chính |
|---|---|---|---|---|---|
| mất cân bằng tĩnh | 1× | Thấp / không có | Hướng tâm (H,V) | Cả hai ổ trục đều đồng pha. | Dạng sin thuần 1×. Lực ∝ tốc độ². |
| Mất cân bằng động | 1× | Thấp / không có | Hướng tâm (H,V) | Góc giữa các ổ trục là ~180° | 1× chủ đạo, các ổ trục lệch pha (cặp). |
| Sự lệch song song | 2× (≥ 1×) | 1×, 3× | Xuyên tâm | 180° qua khớp nối | 2× thường > 1×. Rung động hướng kính cao tại khớp nối. |
| Sự lệch góc | 1×, 2× | 3× | Ưu thế trục | 180° qua khớp nối (hướng trục) | Rung động dọc trục cao. Dọc trục ≥ 50% so với hướng xuyên tâm. |
| Độ lỏng của linh kiện | 1×, 2×…10×+ | Nhiều (khoảng 10×) | Xuyên tâm | Thất thường | "Rừng" sóng hài. Có thể xuất hiện sóng hạ hài 0,5×. |
| Sự lỏng lẻo về cấu trúc | 1× hoặc 2× | Rất ít trường hợp trên 2× | Thẳng đứng | Không ổn định | Rung động thẳng đứng mạnh. Phản hồi khi kiểm tra bu lông. |
| Vòng ngoài (BPFO) | BPFO, 2×BPFO… | BPFO bội số | Xuyên tâm | Không áp dụng | Không đồng bộ. Không có dải tần phụ 1×. |
| Vòng trong (BPFI) | BPFI, 2×BPFI… | BPFI đa cấp | Xuyên tâm | Được điều chế ở mức 1× | Các sóng hài BPFI với dải biên ±1×. |
| Phần tử lăn (BSF) | BSF, 2×BSF… | BSF bội số | Xuyên tâm | Không áp dụng | 2×BSF thường > 1×BSF. Không đồng bộ. |
| Lồng (FTF) | FTF ≈ 0,4× | 2×, 3× FTF | Xuyên tâm | Không áp dụng | Thành phần cơ bản < 1×; các hài có thể vượt quá 1×. |
| ăn khớp bánh răng | GMF = N × 1× | 2×, 3× GMF | Hướng tâm + trục | Được điều chế ở mức 1× | GMF có dải bên. N = răng. |
| Điện (động cơ) | Tần số lưới điện gấp 2 lần | — | Xuyên tâm | Giảm xuống khi tắt nguồn | 100/120 Hz. Thử nghiệm rơi tức thì. |
Minh họa phổ FFT tương tác — 17 tình huống hư hỏng
Chọn loại lỗi để xem dạng sóng thời gian đặc trưng và phổ tần số. So sánh các mẫu để xác định nguyên nhân gốc rễ.
Miền thời gian (Dạng sóng)
Phổ tần số (FFT)
Phân tích rung động là gì?
Phân tích rung động Phân tích rung động là quá trình đo lường và diễn giải các dao động cơ học của máy quay để chẩn đoán lỗi mà không cần tháo rời. Sử dụng FFT (Biến đổi Fourier nhanh), tín hiệu rung phức tạp được phân giải thành các thành phần tần số riêng lẻ. Mỗi lỗi tạo ra một "dấu vân tay" phổ đặc trưng: mất cân bằng ở tốc độ 1× RPM, sự không thẳng hàng ở mức 2×, độ lỏng lẻo như nhiều sóng hài, khuyết tật ổ trục ở các tần số không đồng bộ. Balanset-1A Balanset-1A thực hiện cả cân bằng và phân tích phổ trong một thiết bị di động.
Mọi máy quay đều rung. Ở máy khỏe, rung thấp và ổn định — đó là “dấu hiệu vận hành” bình thường. Khi khuyết tật phát triển, rung thay đổi theo các quy luật có thể dự đoán. Bằng cách đo và phân tích những thay đổi này, ta có thể xác định nguyên nhân gốc, dự báo hư hỏng và lập kế hoạch bảo trì trước khi xảy ra sự cố nghiêm trọng. Đây là nền tảng của bảo trì dự đoán.
FFT: Cốt lõi của phân tích phổ
Cảm biến rung (gia tốc kế) chuyển đổi dao động cơ học thành tín hiệu điện. Khi hiển thị theo thời gian, tín hiệu đó là dạng sóng — một đường cong phức tạp, dường như hỗn loạn khi có nhiều lỗi xảy ra. Biến đổi Fourier nhanh (FFT) phân tích tín hiệu phức tạp này thành các thành phần hình sin riêng lẻ, mỗi thành phần có tần số và biên độ riêng.
Hãy hình dung FFT như lăng kính tách ánh sáng trắng thành cầu vồng. Dạng sóng phức tạp là “ánh sáng trắng” — FFT cho thấy các “màu” riêng lẻ (tần số) ẩn bên trong. Kết quả là phổ rung động — công cụ chẩn đoán chính.
Các thông số phổ chính
- Tần số (Trục X, Hz): Tần suất dao động xảy ra. Liên quan trực tiếp đến nguồn gốc. 1× = tốc độ trục. 2× = gấp đôi tốc độ trục.
- Biên độ (trục Y, mm/s RMS): Cường độ rung động ở mỗi tần số. Đỉnh càng cao = năng lượng càng lớn = tình trạng càng nghiêm trọng.
- Sóng hài: Bội số nguyên của số cơ bản: 2× (bậc 2), 3× (bậc 3), 4×, v.v. Sự hiện diện và chiều cao tương đối của chúng mang thông tin chẩn đoán.
- Pha (°): Mối quan hệ về thời gian tại các điểm đo khác nhau. Điều cần thiết để phân biệt sự mất cân bằng (đồng pha) với sự lệch trục (180°).
Đơn vị đo rung động: Độ dịch chuyển, vận tốc, gia tốc
Rung có thể đo dưới ba tham số vật lý khác nhau. Mỗi tham số nhấn mạnh một dải tần khác nhau, nên phù hợp với các nhiệm vụ chẩn đoán khác nhau. Hiểu khi nào dùng tham số nào là nền tảng của phân tích hiệu quả.
📏 Sự dịch chuyển
Đo mức độ dịch chuyển của bề mặt chuyển động. mức độ dịch chuyển của bề mặt chuyển động. Nhấn mạnh tần số thấp — lý tưởng cho máy tốc độ chậm, phân tích quỹ đạo trục và đầu dò tiệm cận trên ổ trượt. 1 mil = 25,4 µm.
📈 Vận tốc
Đo mức độ dịch chuyển của bề mặt chuyển động. Đo tốc độ chuyển động của bề mặt. Bề mặt chuyển động. Thông số tiêu chuẩn. Dùng để giám sát máy móc nói chung theo tiêu chuẩn ISO 10816. Đáp tuyến tần số phẳng giúp phân bổ trọng số như nhau cho hầu hết các loại lỗi. Balanset-1A đo bằng mm/s RMS.
💥 Gia tốc
Đo lường lực lượng của rung. Nhấn mạnh tần số cao — lý tưởng để phát hiện sớm khuyết tật ổ trục, ăn khớp bánh răng và va đập. 1 g = 9,80665 m/s². Dùng cho phân tích đường bao/giải điều chế.
| Tham số | Đơn vị | Dải tần số | Tốt nhất cho | Tiêu chuẩn |
|---|---|---|---|---|
| Sự dịch chuyển | µm đỉnh-đỉnh | 1–100 Hz | Máy móc chậm (< 600 vòng/phút), quỹ đạo trục, đầu dò tiệm cận, ổ trục (tham khảo — Balanset-1A không đo tham số này) | ISO 7919 (rung động trục) |
| Vận tốc | mm/s RMS | 10–1.000 Hz | Giám sát máy móc tổng quát — mất cân bằng, lệch trục, lỏng lẻo. Tham số mặc định. Tham số nguyên bản (và duy nhất) của Balanset-1A. | ISO 10816, ISO 20816 |
| Gia tốc | g hoặc m/s² RMS | 500 Hz – 20 kHz | Các lỗi ổ trục sớm, sự ăn khớp bánh răng, va đập, máy móc tốc độ cao (tham khảo — Balanset-1A không đo tham số này) | ISO 15242 (rung động ổ trục) |
Nếu bạn chỉ có một cảm biến và một thông số để lựa chọn — Chọn vận tốc (mm/s RMS). Nó bao quát phạm vi rộng nhất của các lỗi phổ biến với đáp tuyến phẳng. Balanset-1A dùng vận tốc làm thông số mặc định. Chỉ thêm phép đo gia tốc khi cần phát hiện sớm khuyết tật ổ bi hoặc bánh răng ở tần số cao.
Kỹ thuật đo lường với Balanset-1A
Balanset-1A đo vận tốc rung, mm/s RMS (0,2–80 mm/s). Dải đo: 5–1.000 Hz; cảm biến phẳng trong phạm vi ±10% đến khoảng 550 Hz, với bù suy giảm chỉ trên màn hình ở phía trên tần số đó. Phổ trên màn hình (thiết lập “Spectrum, Hz”) mở rộng đến 8 kHz — đây là dải hiển thị, không phải tuyên bố về độ chính xác đo. Không có chế độ độ dịch chuyển hoặc gia tốc, cũng không có đường bao/giải điều chế — các phần về gia tốc, phân tích đường bao và xâm thực dưới đây chỉ là tài liệu tham khảo.
Vị trí đặt cảm biến
Chất lượng chẩn đoán phụ thuộc hoàn toàn vào chất lượng đo lường. Lực rung được truyền qua các ổ trục, do đó các cảm biến phải được gắn trên vỏ ổ trục — càng gần ổ trục càng tốt, trên cấu trúc chịu tải (không phải trên nắp hoặc cánh tản nhiệt).
- Chuẩn bị bề mặt: Bề mặt sạch sẽ, phẳng, không có mảnh sơn bong tróc. Đế từ tính phải nằm khít.
- Hướng tâm ngang (H): Vuông góc với trục, mặt phẳng ngang. Thường có biên độ cao nhất.
- Hướng thẳng đứng xuyên tâm (V): Vuông góc với trục, mặt phẳng thẳng đứng.
- Dọc trục (A): Song song với trục. Rất quan trọng để phát hiện sự lệch trục.
Balanset-1A có 2 kênh. Để chẩn đoán, hãy gắn cả hai cảm biến lên cùng một ổ trục — một cảm biến hướng kính, một cảm biến dọc trục. Cách này cho phổ hướng kính + dọc trục đồng thời, giúp phát hiện lệch trục ngay lập tức.
Các chế độ chẩn đoán của Balanset-1A
- F8 — Biểu đồ → thẻ “F5-Spectrum (Hz)”: Hiển thị toàn bộ phổ FFT. Đây là chế độ chẩn đoán chính. Các thẻ Biểu đồ khác — F2-Overall, F3-1x, F4-Harmonics (1x..Nx) và F6-Orbit — lần lượt hiển thị rung tổng thể, theo dõi 1×, dạng hài và quỹ đạo trục.
- F5 — Máy đo rung: Đánh giá nhanh. So sánh V1s (tổng RMS) với V1o (1×). Nếu V1s ≈ V1o → mất cân bằng. Nếu V1s ≫ V1o → các lỗi khác.
- F6 — Báo cáo: Kho lưu trữ phép đo và báo cáo HTML — dùng để lưu các đường cơ sở.
- F9 — Kiểm tra theo tuyến: Các tuyến đo có hướng dẫn với vùng xu hướng theo ISO 10816-1 — dùng cho các đợt giám sát định kỳ.
Trước khi cân bằng, hãy so sánh V1s với V1o. Nếu V1s ≫ V1o (ví dụ: 8 so với 2 mm/s), thì hầu hết độ rung KHÔNG phải do mất cân bằng. Việc cân bằng sẽ không giải quyết được vấn đề — hãy kiểm tra toàn bộ phổ dao động.
Phân tích pha — Yếu tố phân biệt chẩn đoán
Tần số cho biết điều gì đang rung; pha cho biết rung động diễn ra như thế nào. Hai lỗi có thể tạo phổ giống hệt nhau (đều do 1× chi phối) — chỉ phân tích pha mới phân biệt được. Pha là quan hệ góc giữa rung tại các điểm đo khác nhau, tính bằng độ (0°–360°).
| Mối quan hệ pha | Điểm đo | Chẩn đoán | Giải thích |
|---|---|---|---|
| 0° (cùng pha) | Ổ trục 1 ↔ ổ trục 2 (hướng tâm) | mất cân bằng tĩnh | Cả hai gối đỡ cùng chuyển động đồng pha — một điểm nặng duy nhất ở giữa rôto. Hiệu chỉnh một mặt phẳng. |
| ~180° (ngược pha) | Ổ trục 1 ↔ ổ trục 2 (hướng tâm) | Mất cân bằng động (ngẫu lực) | Các ổ trục lắc lư ngược chiều nhau — hai điểm nặng ở hai mặt phẳng khác nhau tạo ra một ngẫu lực lắc. Cần hiệu chỉnh trên hai mặt phẳng. |
| ~90° | Ngang ↔ Dọc (cùng ổ trục) | Mất cân bằng (bất kỳ loại nào) | Trạng thái bình thường khi mất cân bằng là vectơ lực quay cùng với trục, tạo ra góc ~90° giữa H và V tại cùng một điểm. |
| ~180° | Qua khớp nối (hướng tâm) | Sự lệch song song | Lực khớp nối đẩy các trục ra xa nhau theo hướng xuyên tâm ngược chiều. Góc 180° quanh khớp nối với biên độ 2× cao là đặc điểm nhận dạng. |
| ~180° | Qua khớp nối (hướng trục) | Sự lệch góc | Các trục luân phiên đẩy/kéo theo chiều trục. Pha dọc trục lệch 180° qua khớp nối cùng với thành phần 1× và 2× cao là dấu hiệu khẳng định. |
| 0° | Qua khớp nối (hướng trục) | Không phải lệch tâm | Cả hai phía đều di chuyển theo cùng một hướng trục — có thể là do giãn nở nhiệt, biến dạng đường ống hoặc chân đế yếu. Không phải do lệch góc. |
| Thất thường / không ổn định | Bất kỳ điểm nhất quán nào | Độ lỏng cơ học | Các chỉ số pha dao động ngẫu nhiên giữa các lần đo — đặc trưng của các tác động trong các khớp lỏng lẻo. Pha không ổn định = độ lỏng lẻo. |
| Trôi dạt chậm rãi | Bất kỳ điểm đo nào, theo thời gian | Hiệu ứng cộng hưởng hoặc hiệu ứng nhiệt | Sự thay đổi pha dần dần trong quá trình khởi động cho thấy độ cứng cấu trúc thay đổi theo nhiệt độ (lệch tâm nhiệt). |
| Nhất quán, không phải 0/180° | Ổ trục 1 ↔ Ổ trục 2 | Mất cân bằng tĩnh kết hợp với mất cân bằng mô-men cặp đôi | Pha nằm giữa 0° và 180° biểu thị sự kết hợp giữa các thành phần tĩnh và thành phần ngẫu lực (couple) — đòi hỏi phải cân bằng trên hai mặt phẳng. |
Balanset-1A hiển thị pha tại 1× (số đọc F1° ở chế độ máy đo rung), dùng máy đo tốc độ làm mốc. Để so sánh pha giữa hai gối đỡ, hãy đo từng gối theo cùng hướng (ví dụ phương ngang) với máy đo tốc độ dùng cùng một dấu chuẩn. Hiệu số các số đọc pha cho biết loại lỗi. Không cần phần mềm đặc biệt — chỉ cần lấy hai số đọc trừ nhau.
Lỗi 1: Mất cân bằng
Gây ra: Tâm khối lượng lệch khỏi trục quay. Do dung sai chế tạo, cặn bám tích tụ, xói mòn, cánh gãy hoặc mất quả cân.
Phổ: Đỉnh chủ đạo đúng tại 1× RPM. Hài rất thấp. Rung hướng kính. Mất cân bằng lực lượng tăng theo tốc độ²; biên độ rung tăng theo tốc độ, với quan hệ chính xác phụ thuộc vào mức độ gần cộng hưởng. Pha ổn định và lặp lại được.
Mất cân bằng tĩnh (một mặt phẳng)
Tín hiệu đỉnh cực đại 1×, dạng sóng hình sin. Cả hai ổ trục cùng pha. Hiệu chỉnh một mặt phẳng duy nhất.
Mất cân bằng động (Hai mặt phẳng / Cặp lực)
Cũng là thành phần 1× chiếm ưu thế, nhưng các ổ trục lệch pha khoảng 180°. Cần hiệu chỉnh trên hai mặt phẳng.
Hoạt động: Trình diễn cân bằng rôto Với Balanset-1A. Dung sai cấp G theo Tiêu chuẩn ISO 1940-1.
Lỗi 2: Trục bị lệch
Gây ra: Đường tâm của các trục ghép nối không trùng nhau. Chúng có thể song song (lệch tâm) hoặc nghiêng (góc), thường là cả hai.
Lệch song song (hướng tâm)
Biên độ 1× và 2× cao theo hướng xuyên tâm. 2× thường ≥ 1×. Độ lệch pha 180° qua khớp nối.
Sai lệch góc — Hướng tâm
Cả 1× và 2× đều có ở phương hướng kính — một trong hai có thể trội, nên chỉ phổ hướng kính chưa đủ kết luận. Phép đo dọc trục sẽ quyết định.
Sai lệch góc — Hướng trục
Rung dọc trục ≥ 50% rung hướng kính, thường do 1× chi phối với 2× và 3× tăng cao. Pha lệch 180° qua khớp nối theo phương dọc trục. Đây là phép đo phân biệt then chốt.
Hoạt động: Việc cân bằng sẽ KHÔNG giúp ích. Hãy dừng máy và thực hiện căn chỉnh trục. Kiểm tra lại độ rung sau đó.
Lỗi 3: Độ lỏng cơ học
Gây ra: Mất độ cứng vững của kết cấu - bu lông lỏng, vết nứt trên móng, ổ đỡ bị mòn, khe hở quá lớn.
Độ lỏng của linh kiện
""Rừng" sóng hài — 1×, 2×, 3×, 4×… lên đến 10×+ với biên độ giảm dần. Có thể xuất hiện sóng hạ hài 0,5×.
Độ lỏng lẻo của cấu trúc
Tần số chủ đạo là 1× và/hoặc 2×. Ít sóng hài bậc cao hơn. Dao động thẳng đứng mạnh.
Hoạt động: Kiểm tra và siết chặt các bu lông lắp đặt. Kiểm tra nền móng. Luôn kiểm tra độ lỏng. trước Cân bằng.
Lỗi 4: Hư hỏng ổ bi lăn
Gây ra: Hiện tượng rỗ, bong tróc, mài mòn trên rãnh lăn, các chi tiết lăn hoặc lồng bi.
BPFI = (n/2)(1 + Bd/Pd·cos α) · fs
BSF = (Pd/2Bd)(1 − (Bd/Pd·cos α)²) · fs
FTF = ½(1 − Bd/Pd·cos α) · fs
Lỗi vòng ngoài (BPFO)
Một loạt các đỉnh tại BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO… Không có dải biên 1× (vòng tĩnh). Lỗi ổ trục phổ biến nhất.
Lỗi vòng trong (BPFI)
Các sóng hài BPFI với dải biên ±1× (vòng quay, điều chế vùng tải). Mẫu dải biên là yếu tố nhận dạng chính.
Lỗi phần tử lăn (BSF)
Sóng hài BSF. Thường có tần số 2×BSF chiếm ưu thế. Không đồng bộ. Thường đi kèm với hư hỏng vòng lăn.
Lỗi vành giữ (FTF)
Thành phần cơ bản dưới đồng bộ (FTF ≈ 0,4× tốc độ trục); các hài của nó có thể vượt quá 1×. Tần số thấp. Thường đi kèm hư hỏng ổ trục khác.
Giai đoạn 1 — Dưới bề mặt: Vùng siêu âm/phát xạ âm học (khoảng 20–60 kHz). Không thấy trên FFT tiêu chuẩn. Có thể phát hiện qua năng lượng xung hoặc phân tích đường bao.
Giai đoạn 2 — Khuyết tật sớm: Các va đập kích thích tần số riêng của ổ trục (khoảng 500–2000 Hz); các tần số khuyết tật rời rạc (BPFO, BPFI) xuất hiện biên độ thấp về cuối giai đoạn này. Balanset-1A thu nhận tin cậy các tần số khuyết tật rời rạc (hàng chục đến hàng trăm Hz) từ cuối Giai đoạn 2 trở đi.
Giai đoạn 3 — Đã tiến triển: Nhiều sóng hài. Các dải biên xuất hiện. Mức nhiễu nền tăng lên.
Giai đoạn 4 — Hư hỏng nghiêm trọng: Nhiễu băng thông rộng. Tần số của ổ trục có thể bị lẫn vào nhiễu. Cần thay thế gấp.
Phân tích đường bao (Giải điều chế) — Phát hiện lỗi ổ trục sớm
Phân tích phổ FFT tiêu chuẩn phát hiện khuyết tật ổ trục từ cuối Giai đoạn 2 trở đi. Trước đó, các va đập ổ trục quá yếu — và có tần số quá cao — để vượt nền nhiễu. Phân tích đường bao (còn được gọi là giải điều chế hoặc phát hiện tần số cao, HFD) mở rộng khả năng phát hiện đến các giai đoạn sớm hơn nhiều.
Cách thức hoạt động
Khi một phần tử lăn va chạm với một khuyết tật, nó tạo ra một xung tác động ngắn kích thích các cộng hưởng cấu trúc tần số cao (thường là 5–20 kHz). Các cộng hưởng này "rung" trong thời gian ngắn sau mỗi lần va chạm. Phân tích bao sóng hoạt động theo ba bước:
- Bộ lọc thông dải: Phân lập dải tần cộng hưởng cao (ví dụ: 5–15 kHz) nơi các xung va đập cộng hưởng.
- Chỉnh lưu và bao đường: Trích xuất mẫu điều biến biên độ — "đường bao" theo sau các đỉnh của tín hiệu rung.
- Biến đổi Fourier nhanh (FFT) của đường bao: Áp dụng phép biến đổi Fourier nhanh (FFT) cho tín hiệu bao. Kết quả hiển thị tốc độ lặp lại số lần va chạm — tương đương với tần suất lỗi ổ trục (BPFO, BPFI, BSF, FTF).
Trong phổ tín hiệu thô, một tác động yếu tại BPFO có thể tạo ra biên độ 0,1 mm/s — gần như không thể nhận thấy giữa tiếng ồn máy móc 2 mm/s. Nhưng cùng một tác động đó lại kích thích cộng hưởng ở tần số 8 kHz, nơi không có nguồn rung động nào khác. Sau khi giải điều chế, mẫu lặp lại của BPFO hiện lên rõ ràng trên nền tín hiệu sạch.
Các tham số liên quan
- Năng lượng đột biến (SE): Đo lường tổng thể năng lượng va chạm tần số cao. Giá trị xu hướng vô hướng. Thích hợp cho việc sàng lọc "đạt/không đạt".
- gSE / HFD / PeakVue: Tên gọi riêng của nhà cung cấp cho các tham số được suy ra từ bao hình. Tất cả đều dựa trên cùng một nguyên tắc.
- Gia tốc bao trùm: Balanset-1A đo vận tốc (mm/s). Để phân tích đường bao đầy đủ, lý tưởng là dùng máy phân tích chuyên dụng có đầu vào gia tốc và khả năng lọc thông dải. Tuy nhiên, FFT của Balanset-1A vẫn có thể phát hiện hiệu quả các tần số khuyết tật ổ trục rời rạc trong phổ vận tốc tiêu chuẩn từ cuối Giai đoạn 2 trở đi.
Hoạt động: Kiểm tra độ bôi trơn. Lên kế hoạch thay thế bạc đạn. Tăng tần suất kiểm tra.
Lỗi 5: Hỏng bánh răng
Gây ra: Răng bị mòn, rỗ hoặc gãy. Độ lệch tâm của bánh răng. GMF = số răng × tốc độ quay trục / 60.
Độ lệch tâm bánh răng
GMF với các dải biên ở ±1× tốc độ trục. Thành phần 1× của bánh răng cũng có thể tăng cao.
Mòn/Hư hỏng răng bánh răng
Nhiều sóng hài GMF với các dải biên dày đặc. Mức độ nghiêm trọng được theo dõi bằng số lượng và biên độ dải biên.
Hoạt động: Kiểm tra dầu hộp số xem có cặn kim loại không. Lên lịch kiểm tra. Theo dõi xu hướng dải tần phụ GMF.
Lỗi 6: Lỗi điện (động cơ)
Các sự cố điện từ tạo ra rung động tại Tần số đường dây gấp 2 lần (100 Hz trên lưới 50 Hz, 120 Hz trên lưới 60 Hz). Thử nghiệm quan trọng: rung động biến mất. ngay lập tức Khi mất điện, các lỗi cơ khí suy giảm dần dần.
- Độ lệch tâm stato: Tần số gấp 2 lần tần số đường dây, biên độ ổn định.
- Các lỗi thanh rôto: Các dải biên quanh tốc độ chạy 1×, cách nhau theo tần số vượt cực (độ trượt × số cực — thường 0,5–2 Hz, vì vậy cần độ phân giải tần số mịn để tách chúng). Cũng có thể xuất hiện tần số qua thanh rôto (số thanh × tốc độ trục) với các dải biên ở 2× tần số lưới.
- Chân mềm: Độ rung thay đổi khi nới lỏng các chân đế của từng động cơ.
Lỗi 7: Sự cố hệ thống truyền động bằng dây đai
Gây ra: Dây đai bị mòn, lệch hoặc căng không đúng cách. Hệ thống truyền động bằng dây đai tạo ra rung động tại... tần số truyền đai, thường là tần số dưới đồng bộ (dưới 1 lần tốc độ trục) vì dây đai dài hơn chu vi ròng rọc.
Dấu hiệu đai phổ biến
- Dây đai bị mòn/hỏng: Đỉnh ở tần số đai (f)đai) và các sóng hài của nó (2×, 3×, 4× fđai). Thành phần cơ bản xuất hiện dưới 1× tốc độ trục — một đỉnh dưới đồng bộ là chỉ báo then chốt; các hài cao hơn có thể vượt quá 1×.
- Sai lệch dây đai: Hiện tượng rung động dọc trục gia tăng ở tốc độ trục gấp 1 và 2 lần. Tương tự như hiện tượng lệch trục nhưng chỉ xảy ra ở máy truyền động bằng dây đai.
- Lực căng không đúng mức: Độ rung cao 1× thay đổi đáng kể khi điều chỉnh độ căng đai. Đai quá căng làm tăng tải trọng ổ trục; đai quá lỏng gây ra hiện tượng va đập và các đỉnh tần số đai.
- Cộng hưởng: Tần số tự nhiên của đai (hiện tượng "rung lắc" của đai) có thể được kích thích nếu hiện tượng cộng hưởng nhịp đai trùng với tốc độ vận hành. Hiện tượng này có thể quan sát được dưới dạng một đỉnh rộng tại tần số tự nhiên của đai.
Hoạt động: Kiểm tra tình trạng dây đai, độ căng và độ thẳng hàng của ròng rọc. Thay thế dây đai bị mòn. Đối với các sự cố tái diễn, hãy kiểm tra độ thẳng hàng của ròng rọc bằng dụng cụ laser hoặc thước thẳng.
Lỗi 8: Hiện tượng xâm thực trong bơm
Gây ra: Các bọt hơi hình thành và vỡ tung dữ dội khi áp suất cục bộ giảm xuống dưới áp suất hơi của chất lỏng — thường là tại đầu hút của bơm. Mỗi lần vỡ bọt tạo ra một tác động nhỏ. Hàng nghìn lần vỡ mỗi giây tạo ra một tiếng ồn băng thông rộng đặc trưng.
Chữ ký quang phổ
- Năng lượng dải rộng: Không giống lỗi cơ học (tạo các đỉnh rời rạc), xâm thực tạo nền nhiễu không đều tăng cao trải trên dải tần rộng — trong biểu đồ dưới đây, từ khoảng 200 Hz đến mép dải hiển thị. Phổ trông như một “gò” hoặc vùng bằng phẳng nâng cao thay vì các đỉnh sắc.
- Ngẫu nhiên, không tuần hoàn: Không có sóng hài, không liên quan đến tốc độ trục. Tiếng ồn nghe giống như "sỏi" hoặc "lách tách" - có thể nghe thấy ngay cả khi không cần dụng cụ đo.
- Hiệu ứng tần số thấp: Hiện tượng xâm thực nghiêm trọng cũng có thể gây ra sự mất ổn định ở mức 1× và tiếng ồn tần số thấp băng rộng do nhiễu loạn dòng chảy.
Hoạt động: Tăng áp suất hút (hạ bơm, mở van hút, giảm tổn thất trong đường ống hút). Kiểm tra NPSH.có sẵn so với NPSHyêu cầu. Nếu có thể, hãy giảm tốc độ bơm. Hiện tượng xâm thực gây ra hư hại do ăn mòn nhanh chóng — đừng bỏ qua.
Lỗi 9: Xoáy dầu & Roi dầu (Ổ trượt)
Gây ra: Mất ổn định màng dầu trong ổ trượt. Nêm màng dầu buộc trục chuyển động theo quỹ đạo trong khe hở ổ trục ở tần số dưới đồng bộ. Hiện tượng này khác khuyết tật ổ lăn và chỉ xảy ra ở ổ trơn/ổ trượt. Hiển thị quỹ đạo trục — thẻ F8 — Biểu đồ → F6-Orbit trên Balanset-1A — là cách kinh điển để quan sát ứng xử ổ trượt.
Dầu xoáy
- Tần số: Khoảng 0,42× đến 0,48× Tốc độ trục (thường được trích dẫn là ~0,43×). Đây là đỉnh dưới đồng bộ theo dõi tốc độ trục — nếu RPM tăng, tần số xoáy tăng tỷ lệ thuận.
- Phổ: Một đỉnh duy nhất ở mức ~0,43× thay đổi theo tốc độ. Biên độ có thể ở mức trung bình.
- Tình trạng: Là tiền thân của hiện tượng "quất dầu". Thường không gây hư hại ngay lập tức nhưng cho thấy sự không ổn định.
Oil whip
- Tần số: Khóa vào tốc độ tới hạn thứ nhất của rôto tần số tự nhiên (tốc độ tới hạn). Không giống như hiện tượng xoáy, nó KHÔNG theo dõi tốc độ trục — tần số vẫn không đổi khi tốc độ quay thay đổi.
- Phổ: Đỉnh lớn dưới tần số đồng bộ tại tốc độ tới hạn đầu tiên của rôto. Biên độ có thể rất cao — gây phá huỷ.
- Tình trạng: Nguy hiểm. Cần hành động ngay lập tức. Có thể dẫn đến hỏng ổ bi và hư hại trục.
Cả hai đều tạo ra các đỉnh dưới mức đồng bộ, nhưng: Dầu xoáy nằm ở khoảng 0,42–0,48× (không phải đúng nửa bậc), trong khi sự lỏng lẻo tạo các đỉnh chính xác tại 0,5×, 1,5×, 2,5× — các phân số nửa bậc chuẩn. Cả hai thay đổi theo tốc độ trục khi nó thay đổi; hiện tượng không không phụ thuộc theo tốc độ là roi dầu, hiện tượng này khóa vào tần số tới hạn thứ nhất của rôto. Xoáy dầu chỉ xuất hiện ở ổ trượt/ổ bạc — nếu máy có ổ lăn, đó không thể là xoáy dầu.
Hoạt động: Đối với hiện tượng xoáy dầu: kiểm tra khe hở ổ trục, độ nhớt của dầu và tải trọng. Tăng tải trọng ổ trục hoặc thay đổi độ nhớt của dầu. Đối với hiện tượng quất dầu: giảm tốc độ ngay lập tức dưới ngưỡng tới hạn. Hãy tham khảo ý kiến chuyên gia về động lực học rôto.
Mức độ nghiêm trọng rung ISO 10816 — Bảng phân loại
ISO 10816-1 (phần chung của bộ ISO 10816, đã được ISO 20816 thay thế nhưng vẫn được viện dẫn rộng rãi) xác định các vùng mức độ rung cho bốn lớp máy. Rung được đo bằng vận tốc mm/s RMS trên vỏ gối đỡ. Bảng dưới đây cho tất cả ranh giới vùng của cả bốn lớp — dùng để tham khảo nhanh khi đánh giá phép đo. Lưu ý ISO 10816-3 (nay là ISO 20816-3), áp dụng cho máy công nghiệp trên 15 kW chạy 120–15.000 RPM, sử dụng sơ đồ khác: hai nhóm máy với các lớp gối cứng hoặc mềm, thay vì Lớp I–IV trình bày ở đây.
| Lớp máy | Khu A Tốt |
Khu B Có thể chấp nhận được |
Khu C Cảnh báo |
Khu D Nguy hiểm |
|---|---|---|---|---|
| Lớp I Máy móc nhỏ ≤ 15 kW (máy bơm, quạt, máy nén) |
≤ 0,71 | 0,71 – 1,8 | 1,8 – 4,5 | > 4,5 |
| Lớp II Máy cỡ trung bình 15–75 kW (không có nền tảng đặc biệt) |
≤ 1,12 | 1,12 – 2,8 | 2,8 – 7,1 | > 7.1 |
| Lớp III Máy móc công suất lớn > 75 kW (nền cứng) |
≤ 1,8 | 1,8 – 4,5 | 4,5 – 11,2 | > 11,2 |
| Lớp IV Máy móc công suất lớn > 75 kW (nền móng linh hoạt, ví dụ như khung thép) |
≤ 2,8 | 2,8 – 7,1 | 7,1 – 18 | > 18 |
Bước 1: Xác định loại máy của bạn dựa trên công suất và loại nền móng.
Bước 2: Đo vận tốc rung tổng thể (mm/s RMS) trên mỗi vỏ ổ trục theo hướng xuyên tâm.
Bước 3: Tìm vùng. Khu A = Mới được đưa vào sử dụng hoặc xuất sắc. Khu B = Hoạt động lâu dài không hạn chế. Khu C = Chỉ chấp nhận được trong thời gian giới hạn — bảo trì theo lịch trình. Khu D = Có hư hỏng xảy ra — hãy dừng máy càng sớm càng tốt.
Nhớ: Xu hướng quan trọng hơn giá trị tuyệt đối. Một máy chạy ở 2,4 mm/s (Vùng B của Lớp II) mà trước đây ở 1,2 mm/s đã tăng gấp đôi — cần điều tra nguyên nhân dù vẫn “chấp nhận được”. Chế độ máy đo rung (F5) của Balanset-1A hiển thị vận tốc tổng thể V1s để đánh giá vùng tức thời.
Tiêu chuẩn ISO 10816 đã chính thức được thay thế bởi ISO 20816 (xuất bản từ năm 2016 đến năm 2022). Ranh giới các vùng vẫn tương tự đối với hầu hết các loại máy móc, nhưng ISO 20816 bổ sung các tiêu chí đánh giá về độ dịch chuyển và mở rộng các phần dành riêng cho từng loại máy. Trên thực tế, các giá trị ISO 10816 vẫn là tiêu chuẩn tham chiếu trong ngành. Cả Balanset-1A và hầu hết các chương trình đo rung động công nghiệp vẫn sử dụng các vùng theo tiêu chuẩn ISO 10816.
Từ đo lường đến giám sát
Phân tích xu hướng
Một phổ đơn lẻ chỉ là một bức ảnh chụp nhanh. Sức mạnh của phân tích dao động nằm ở chỗ... phân tích xu hướng — Theo dõi sự thay đổi theo thời gian.
- Tạo một điểm chuẩn: Hãy đo thiết bị mới hoặc đã biết là tốt. Lưu phổ — F6 — Báo cáo lưu trữ các phép đo và báo cáo HTML.
- Thiết lập các khoảng thời gian: Quan trọng: hàng tuần. Tiêu chuẩn: hàng tháng. Phụ trợ: hàng quý.
- Đảm bảo tính lặp lại: Cùng điểm đo, cùng hướng đo, cùng điều kiện vận hành.
- Theo dõi thay đổi: Mức tăng gấp đôi so với mức cơ bản là đáng kể ngay cả khi nằm trong Vùng ISO A.
- Sử dụng các tuyến đo: Balanset-1A F9 — Kiểm tra theo tuyến hướng dẫn các đợt đo lặp lại và theo dõi xu hướng số đọc theo vùng ISO 10816-1.
Thuật toán quyết định
- Thu thập phổ chất lượng cao (biểu đồ F8, xuyên tâm + trục).
- Xác định đỉnh cao nhất — đây là vấn đề quan trọng nhất.
- Đối chiếu với loại lỗi:
- 1× chiếm ưu thế → Mất cân bằng → Cân bằng với Balanset-1A.
- 2× chiếm ưu thế + rung động dọc trục cao → Lệch trục → Căn chỉnh lại trục.
- Nhiều sóng hài → Bị lỏng → Kiểm tra và siết chặt lại.
- Các đỉnh không đồng bộ → Ổ trục → Kế hoạch thay thế.
- GMF + dải tần phụ → Hộp số → Kiểm tra dầu, kiểm tra hộp số.
- Hãy khắc phục lỗi chính trước — các triệu chứng thứ phát thường sẽ biến mất.
Câu hỏi thường gặp — Phân tích rung động
▸ Phân tích rung động là gì?
▸ Làm sao để phân biệt giữa mất cân bằng và lệch trục?
▸ Tần số lỗi ổ trục là gì?
▸ Mức độ rung động tốt là bao nhiêu?
▸ Balanset-1A có thể thực hiện phân tích rung động không?
▸ So sánh dạng sóng theo thời gian và phổ FFT?
▸ Tôi nên đo độ rung với tần suất như thế nào?
▸ Nguyên nhân nào gây ra dao động 0,5× (hạ hài)?
Các bài viết liên quan trong thuật ngữ
Chẩn đoán trước — Sau đó mới cân bằng
Balanset-1A vừa là máy phân tích rung 2 kênh vừa là máy cân bằng hiện trường chính xác. Xác định lỗi bằng phổ, rồi khắc phục — tất cả bằng một thiết bị.
Xem thiết bị →
0 Comments