Nguyên nhân gây rung máy bơm

Nguyên nhân gây rung động máy bơm? Độ rung quá mức trong máy bơm có thể dẫn đến giảm hiệu suất, tăng chi phí bảo trì và thậm chí hỏng hóc hoàn toàn.

Trong bài đăng trên blog này, chúng ta sẽ khám phá các yếu tố chính góp phần gây ra rung động của máy bơm và cung cấp cho bạn những hiểu biết thực tế để xác định và giải quyết những vấn đề này một cách hiệu quả.

Nguyên nhân cơ học gây rung động máy bơm

1. Mất cân bằng rôto

Mất cân bằng tĩnh và động

Mất cân bằng rôto, một nguyên nhân phổ biến gây ra rung động quá mức trong máy bơm ly tâm, có thể được phân loại là tĩnh hoặc động.

Sự mất cân bằng tĩnh xảy ra khi khối tâm lệch khỏi trục quay, khiến rôto chịu một lực tổng.

Mặt khác, sự mất cân bằng động phát sinh khi trục quán tính chính không thẳng hàng với trục quay, dẫn đến một cặp lưới.

Nguyên nhân và ảnh hưởng đến độ rung

Các yếu tố như vật liệu không đồng nhất, dung sai chế tạo và độ mòn không đồng đều góp phần làm mất cân bằng rôto.

Rôto mất cân bằng tạo ra các rung động không mong muốn, dẫn đến tăng tải trọng ổ trục, giảm tuổi thọ vòng đệm và có thể gây hư hỏng kết cấu.

Tần số rung thường phù hợp với tốc độ vận hành của máy bơm, với biên độ tỷ lệ thuận với mức độ mất cân bằng.

Làm thế nào để khắc phục

Để giảm thiểu ảnh hưởng của sự mất cân bằng rôto, nhiều kỹ thuật cân bằng khác nhau được sử dụng. Cân bằng một mặt phẳng phù hợp với các rôto ngắn, cứng, trong khi cân bằng hai mặt phẳng là cần thiết cho các rôto dài hơn, linh hoạt.

2. Trục cong

Trục cong gây ra rung động như thế nào

Trục bị cong gây ra sự bất đối xứng về mặt hình học làm cho rôto bị lắc lư trong quá trình quay. Sự dao động này tạo ra rung động ở tần số quay của trục, thường kèm theo sóng hài.

Mức độ rung động phụ thuộc vào mức độ lệch trục và tốc độ vận hành của rôto.

Các phương pháp phát hiện và định lượng độ lệch trục

Độ lệch trục, thước đo độ lệch của trục so với đường thẳng, có thể được phát hiện bằng cách sử dụng đồng hồ chỉ báo hoặc công cụ căn chỉnh bằng laser. Những thiết bị này đo chuyển vị xuyên tâm của trục ở nhiều vị trí khác nhau, cho phép định lượng mức độ nghiêm trọng của chỗ uốn cong.

Cân nhắc việc làm thẳng và thay thế trục

Nếu phát hiện trục bị cong thì phải thực hiện hành động khắc phục. Đối với những chỗ uốn cong nhỏ, có thể sử dụng các kỹ thuật làm thẳng trục, chẳng hạn như làm thẳng bằng nhiệt hoặc nguội.

Tuy nhiên, nếu chỗ uốn cong nghiêm trọng hoặc trục đã trải qua nhiều lần làm thẳng thì việc thay thế thường là cần thiết để đảm bảo máy bơm hoạt động đáng tin cậy và ngăn ngừa hư hỏng thêm cho các bộ phận liên quan.

3. Mất cân bằng cánh quạt

Nguyên nhân mất cân bằng cánh quạt

Sự mất cân bằng cánh quạt có thể phát sinh từ nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm xói mòn, ăn mòn và tắc nghẽn.

Xói mòn xảy ra khi các hạt mài mòn trong chất lỏng được bơm làm mòn vật liệu cánh quạt một cách không đồng đều.

Ăn mòn do phản ứng hóa học giữa bánh công tác và chất lỏng được bơm gây ra, có thể dẫn đến thất thoát vật liệu không đồng đều.

Sự bám bẩn, sự tích tụ các mảnh vụn trên bề mặt cánh quạt cũng góp phần gây mất cân bằng.

Ảnh hưởng đến độ rung và hiệu suất bơm

Cánh quạt mất cân bằng tạo ra rung động ở tốc độ vận hành của bơm và nhiều lần tốc độ đó. Những rung động này có thể gây ra tình trạng mòn ổ trục quá mức, hỏng phớt và hỏng khớp nối.

Ngoài ra, sự mất cân bằng của bánh công tác có thể dẫn đến giảm hiệu suất bơm, tăng mức tiêu thụ điện năng và giảm tốc độ dòng chảy do hiệu suất thủy lực của bánh công tác bị tổn hại.

Kỹ thuật cân bằng và cắt cánh quạt

Để giải quyết sự mất cân bằng của bánh công tác, có thể thực hiện cân bằng tại chỗ hoặc cắt bớt bánh công tác.

Cân bằng tại chỗ bao gồm việc thêm hoặc bớt vật liệu khỏi bánh công tác khi nó được lắp vào máy bơm bằng cách sử dụng các công cụ và kỹ thuật chuyên dụng.

Mặt khác, việc cắt bánh công tác đòi hỏi phải tháo bánh công tác và gia công bề mặt của nó để khôi phục lại sự cân bằng.

4. Các vấn đề về vòng bi

Các loại hư hỏng vòng bi và dấu hiệu rung động của chúng

Các dạng lỗi thường gặp bao gồm lỗi vòng đua bên trong, lỗi vòng đua bên ngoài, lỗi bóng hoặc con lăn và lỗi lồng.

Những khiếm khuyết này tạo ra rung động ở tần số lỗi cụ thể, liên quan đến hình dạng và tốc độ quay của ổ trục.

Phân tích phổ rung động có thể giúp xác định loại và mức độ nghiêm trọng của lỗi vòng bi.

Nguyên nhân gây hư hỏng vòng bi

Lỗi vòng bi có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân, chẳng hạn như bôi trơn không đúng cách, quá tải và lệch trục.

Bôi trơn không đủ dẫn đến tăng ma sát và sinh nhiệt, tăng tốc độ mài mòn.

Quá tải do lực hướng tâm hoặc lực dọc trục quá mức có thể dẫn đến phá hủy mỏi sớm.

Sự lệch tâm, dù là góc cạnh hay song song, đều gây ra ứng suất bổ sung lên vòng bi, làm giảm tuổi thọ của chúng.

Chiến lược giám sát tình trạng và bảo trì vòng bi

Bôi trơn thường xuyên, sử dụng chất bôi trơn và lượng phù hợp giúp giảm ma sát và tản nhiệt.

Các kỹ thuật giám sát tình trạng, chẳng hạn như phân tích độ rung, theo dõi nhiệt độ và phân tích dầu, cung cấp thông tin chuyên sâu về tình trạng của ổ trục.

5. Trục lệch

Các loại sai lệch

Độ lệch trục có thể được phân thành ba loại: góc, song song và kết hợp.

Độ lệch góc xảy ra khi các trục vuông góc với nhau, trong khi độ lệch song song xảy ra khi các trục lệch nhưng vẫn song song. Độ lệch kết hợp là sự kết hợp của cả độ lệch góc và song song, và là loại phổ biến nhất gặp phải trong hiện trường.

Ảnh hưởng đến độ rung và mài mòn khớp nối

Các trục lệch tâm tạo ra rung động ở khớp nối, với tần số thường là bội số của tốc độ quay của trục.

Những rung động này có thể gây ra sự mài mòn nhanh chóng trên các bộ phận khớp nối, dẫn đến hỏng hóc sớm.

Ngoài ra, độ lệch có thể gây ra tải trọng hướng tâm và hướng trục quá mức lên vòng bi, làm giảm tuổi thọ của chúng và tăng nguy cơ hỏng hóc nghiêm trọng.

Kỹ thuật căn chỉnh và dung sai

Để điều chỉnh độ lệch trục, nhiều kỹ thuật căn chỉnh khác nhau được sử dụng, bao gồm căn chỉnh bằng laser, phương pháp chỉ báo quay số ngược và phương pháp đo cảm biến.

Căn chỉnh bằng laser là kỹ thuật chính xác và hiệu quả nhất, sử dụng chùm tia laser để đo và điều chỉnh vị trí tương đối của các trục.

Nguyên nhân thủy lực gây rung động máy bơm

1. Cavitation

Giải thích về cavitation và nguyên nhân của nó

Xâm thực là hiện tượng xảy ra khi áp suất cục bộ trong chất lỏng giảm xuống dưới áp suất hơi của nó, gây ra sự hình thành bong bóng hơi. Trong máy bơm ly tâm, hiện tượng xâm thực thường xảy ra ở đầu vào của bánh công tác, nơi chất lỏng bị giảm áp suất nhanh chóng.

Các yếu tố như Đầu hút dương ròng (NPSH) không đủ, nhiệt độ chất lỏng cao và đường hút bị hạn chế góp phần gây ra hiện tượng xâm thực.

Ảnh hưởng đến độ rung, tiếng ồn và hư hỏng máy bơm

Cavitation có thể gây hậu quả nghiêm trọng đến hiệu suất và tuổi thọ của máy bơm. Khi bong bóng hơi xẹp xuống, chúng tạo ra sóng xung kích cường độ cao, dẫn đến tăng độ rung và tiếng ồn. Quá trình này, được gọi là xói mòn bọt khí, có thể gây hư hỏng đáng kể cho cánh quạt, ống xoắn ốc và các bộ phận khác của máy bơm.

Xâm thực cũng làm giảm hiệu suất của máy bơm và có thể dẫn đến hỏng máy bơm hoàn toàn nếu không được kiểm tra.

Các yêu cầu của NPSH và chiến lược ngăn ngừa xâm thực

Để ngăn chặn hiện tượng xâm thực, điều quan trọng là phải đảm bảo rằng NPSH (NPSHA) sẵn có luôn vượt quá NPSH (NPSHR) cần thiết do nhà sản xuất máy bơm chỉ định.

Điều này có thể đạt được bằng cách thiết kế hệ thống phù hợp, bao gồm kích thước đường ống hút phù hợp, giảm thiểu tổn thất trên đường hút và duy trì đủ áp suất hút.

Vận hành máy bơm gần Điểm hiệu quả tốt nhất (BEP) và chọn máy bơm có tốc độ hút cụ thể (Nss) phù hợp cũng giúp giảm nguy cơ tạo bọt.

2. Nhịp đập dòng chảy

Nguyên nhân của xung dòng chảy

Xung dòng chảy trong máy bơm ly tâm có thể phát sinh từ nhiều yếu tố khác nhau, chẳng hạn như hoạt động gần đầu ngắt hoặc cộng hưởng hệ thống.

Khi máy bơm hoạt động gần đầu tắt của nó, dòng chảy trở nên không ổn định, dẫn đến dao động áp suất và xung động.

Sự cộng hưởng của hệ thống xảy ra khi tần số xung phù hợp với tần số tự nhiên của hệ thống đường ống, khuếch đại các rung động và có khả năng gây ra hư hỏng nghiêm trọng.

Ảnh hưởng đến độ rung và độ ổn định của hệ thống

Sự dao động của dòng chảy có thể tác động đáng kể đến mức độ rung và độ ổn định tổng thể của hệ thống bơm.

Dòng chảy dao động tạo ra các lực xen kẽ lên máy bơm và các bộ phận đường ống, dẫn đến tăng độ rung và ứng suất.

Trong trường hợp cực đoan, sự dao động của dòng chảy có thể gây vỡ đường ống, hư hỏng thiết bị và ngừng hoạt động đột xuất.

Nó cũng có thể can thiệp vào việc kiểm soát quy trình và chất lượng sản phẩm, đặc biệt là trong các ứng dụng nhạy cảm.

Các cân nhắc về giảm xung và thiết kế hệ thống

Để giảm thiểu tác động của xung dòng chảy, có thể sử dụng nhiều kỹ thuật giảm xung khác nhau.

Chúng bao gồm việc lắp đặt các bộ giảm chấn xung, chẳng hạn như bộ tích lũy bàng quang hoặc màng ngăn, trong đường xả để hấp thụ các dao động áp suất. Thiết kế đường ống phù hợp, chú ý đến các giá đỡ, neo và tính linh hoạt của đường ống, có thể giúp giảm nguy cơ cộng hưởng hệ thống.

Ngoài ra, vận hành máy bơm cách xa đầu ngắt và đảm bảo NPSH đầy đủ có thể giảm thiểu tình trạng mất ổn định dòng chảy.

3. Hoạt động ngoài BEP

Điểm hiệu suất tốt nhất (BEP) và đường cong hiệu suất bơm

Điểm hiệu quả tốt nhất (BEP) là tốc độ dòng chảy mà bơm ly tâm hoạt động với hiệu suất tối đa. Đường cong hiệu suất bơm, biểu đồ cột áp, công suất và hiệu suất theo tốc độ dòng chảy, cung cấp thông tin có giá trị về đặc tính vận hành của máy bơm.

Vận hành máy bơm tại hoặc gần BEP của nó sẽ đảm bảo hiệu suất tối ưu, giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng và giảm nguy cơ xảy ra sự cố cơ học.

Hậu quả của việc hoạt động ngoài BEP

Vận hành máy bơm cách xa đáng kể BEP của nó có thể có tác động bất lợi đến mức độ rung và tuổi thọ của máy bơm.

Ở tốc độ dòng chảy thấp hơn BEP, máy bơm chịu tải trọng hướng tâm tăng lên, dẫn đến độ lệch trục và độ mòn ổ trục cao hơn.

Ở tốc độ dòng chảy cao hơn BEP, máy bơm có thể gặp hiện tượng xâm thực, tiếng ồn và độ rung quá mức.

Hoạt động kéo dài ngoài BEP có thể dẫn đến hỏng ổ trục sớm, hư hỏng vòng đệm và mòn bánh công tác.

Tầm quan trọng của việc lựa chọn máy bơm và thiết kế hệ thống phù hợp

Nên chọn máy bơm để vận hành gần BEP của nó trong điều kiện vận hành bình thường, có tính đến các yếu tố như tốc độ dòng chảy, cột áp và đặc tính chất lỏng.

Hệ thống phải được thiết kế để giảm thiểu tổn thất áp suất và đảm bảo điều kiện dòng chảy ổn định.

Việc giám sát thường xuyên hiệu suất của máy bơm và mức độ rung có thể giúp phát hiện hoạt động ngoài BEP và đưa ra hành động khắc phục kịp thời.

Tóm lại là

Rung động của máy bơm có thể do nhiều yếu tố khác nhau gây ra, bao gồm tạo bọt, lệch trục, mất cân bằng và các vấn đề cơ học. Xác định và giải quyết nguyên nhân gốc rễ là rất quan trọng để duy trì hiệu suất và tuổi thọ của máy bơm.

Để được hỗ trợ chuyên môn trong việc chẩn đoán và giải quyết các vấn đề về rung động của máy bơm, hãy liên hệ với đội ngũ giàu kinh nghiệm của chúng tôi ngay hôm nay.