Vòng bi là gì

Rãnh vòng bi là một vấn đề phổ biến phát sinh trong động cơ điện, gây ra hỏng vòng bi sớm và sửa chữa tốn kém. Bài viết này tìm hiểu nguyên nhân, nhận biết và phòng ngừa hiện tượng tạo rãnh vòng bi nhằm giúp duy trì tuổi thọ và hiệu suất của động cơ điện.

Vòng bi là gì

Rãnh vòng bi là một loại hư hỏng vòng bi điện gây ra bởi điện áp trục và dòng điện gây ra bởi các bộ truyền động tần số thay đổi (VFD). Hiện tượng này dẫn đến hình dạng ván giặt hoặc rãnh đặc biệt trên mương vòng bi, dẫn đến hỏng vòng bi sớm, tăng tiếng ồn và độ rung.

Nguyên nhân gây ra rãnh vòng bi

• Điện áp và dòng điện cảm ứng trên trục từ VFD: Việc chuyển mạch tần số cao của chất bán dẫn công suất trong VFD có thể tạo ra điện áp chế độ chung, dẫn đến điện dung ký sinh giữa cuộn dây stato, rôto và trục động cơ. Điện áp ghép điện dung này làm cho dòng điện trên trục chạy qua ổ trục động cơ xuống đất.
• Sự phóng điện thường xuyên làm tan chảy bề mặt ổ trục và hố: Khi điện áp cảm ứng trên trục vượt quá độ bền điện môi của màng bôi trơn ổ trục, nó sẽ bị đứt, cho phép dòng điện chạy qua ổ trục. Quá trình này, tương tự như gia công phóng điện (EDM), gây ra hiện tượng nóng chảy và rỗ cục bộ trên bề mặt ổ trục.
• Điện áp trục tích tụ và phóng điện qua vòng bi động cơ: Khi điện áp trục tích tụ, nó tìm đường đi có điện trở thấp nhất với mặt đất, thường là qua các ổ trục động cơ. Sự phóng điện lặp đi lặp lại qua các vòng bi dẫn đến hư hỏng dần dần và hình thành các đường rãnh trên mương.

Xác định rãnh vòng bi

• Tiếng ồn vòng bi có thể nghe được: Vòng bi rãnh thường tạo ra tiếng ồn rõ rệt trong quá trình vận hành, đây có thể là dấu hiệu sớm về hư hỏng vòng bi. Tiếng ồn được gây ra bởi bề mặt không đều của mương rãnh, dẫn đến độ rung và tiếng ồn tăng lên.
• Kiểu rãnh trong mương ổ trục: Khi kiểm tra, rãnh của ổ trục được đặc trưng bởi các rãnh hoặc đường gờ song song, cách đều nhau trên các rãnh ổ trục. Hình dạng giống tấm ván giặt này là dấu hiệu rõ ràng về hư hỏng ổ trục điện do dòng điện trục gây ra.

Ngăn chặn sự tạo rãnh của vòng bi

• Che chắn và nối đất cáp VFD thích hợp: Đảm bảo rằng cáp nguồn VFD được che chắn và nối đất đúng cách để giảm thiểu việc tạo ra điện áp chế độ chung và giảm nguy cơ dòng điện trục.
• Trục động cơ nối đất: Lắp đặt các thiết bị nối đất trục, chẳng hạn như chổi than hoặc vòng nối đất, để cung cấp đường dẫn có trở kháng thấp cho dòng điện trên trục chạy xuống đất, bỏ qua vòng bi động cơ.
• Sử dụng mỡ dẫn điện: Áp dụng dẫn điện mỡ bôi trơn ổ trục chứa các hạt kim loại hoặc ống nano carbon để cung cấp đường dẫn có kiểm soát cho dòng điện trục xả, giảm nguy cơ hư hỏng ổ trục.
• Lắp đặt vòng bi gốm cách nhiệt: Thay thế vòng bi thép tiêu chuẩn bằng vòng bi gốm cách điện, có độ dẫn điện thấp hơn và có thể giúp ngăn chặn dòng điện trục qua vòng bi.
• Trục lắp có tấm chắn Faraday: Lắp tấm chắn Faraday xung quanh trục động cơ để chặn khớp nối điện dung giữa stato và rôto, giảm việc tạo ra điện áp và dòng điện trên trục.
• Thêm bộ lọc đầu ra VFD: Triển khai các bộ lọc đầu ra VFD, chẳng hạn như bộ lọc dV/dt hoặc cuộn cảm chế độ chung, để giảm cường độ và thời gian tăng của các xung điện áp, giảm thiểu nguy cơ dòng điện trục và hư hỏng vòng bi.
• Tạo đường nối đất có trở kháng thấp: Thiết lập các kết nối nối đất có trở kháng thấp giữa khung động cơ, vỏ ổ trục và VFD để cung cấp các đường dẫn thay thế cho dòng điện trục chạy qua, giảm khả năng hư hỏng ổ trục.

Câu hỏi thường gặp

Sự nứt vỡ trong vòng bi là gì?

Nứt gãy là một dạng hư hỏng ổ trục được đặc trưng bởi sự bong tróc hoặc sứt mẻ bề mặt ổ trục, thường do tải quá mức, bôi trơn không đủ hoặc mỏi vật liệu. Không giống như rãnh, có kiểu tấm ván giặt riêng biệt, vết nứt xuất hiện dưới dạng rỗ hoặc bong tróc ngẫu nhiên trên mương ổ trục hoặc các bộ phận lăn.

Rỗ điện là gì?

Rỗ điện là một loại hư hỏng ổ trục do dòng điện đi qua ổ trục gây ra, dẫn đến nóng chảy cục bộ và hình thành các hố hoặc hố nhỏ trên bề mặt ổ trục. Hư hỏng này tương tự như vết rỗ do gia công phóng điện (EDM) và có thể dẫn đến hỏng ổ trục sớm nếu không được kiểm tra.

Phần kết luận

Rãnh vòng bi là một vấn đề phổ biến trong các hệ thống động cơ dẫn động bằng VFD, gây ra hỏng vòng bi sớm và tăng chi phí vận hành. Bằng cách hiểu rõ nguyên nhân, nhận dạng và chiến lược phòng ngừa hiện tượng tạo rãnh vòng bi, các chuyên gia bảo trì có thể chủ động giải quyết vấn đề này và kéo dài tuổi thọ của vòng bi động cơ.

Việc thực hiện các kỹ thuật che chắn, nối đất và bảo vệ ổ trục thích hợp là điều cần thiết để giảm thiểu tác động của điện áp và dòng điện trên trục, đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả của hệ thống động cơ dẫn động VFD.