Các chế độ hỏng rung phổ biến của máy bơm ly tâm nằm ngang là gì

Bơm ly tâm ngang đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp và độ rung là chỉ số cốt lõi về tình trạng hoạt động và độ tin cậy của chúng. Rung động bất thường không chỉ làm tăng tốc độ mài mòn của các bộ phận quan trọng như vòng bi, phốt cơ khí và khớp nối mà còn có thể dẫn đến thời gian ngừng hoạt động không mong muốn.

1. Các chế độ lỗi cơ học

Lỗi cơ học là nguồn rung phổ biến và có sức tàn phá lớn nhất trong máy bơm ly tâm. Đặc tính của nó thường xuất hiện ở tần số hài của tốc độ rôto (1X), gấp đôi tốc độ (2X) hoặc cao hơn.

1.1 Mất cân bằng

Sự mất cân bằng xảy ra do sự phân bố khối lượng không đồng đều trong bánh công tác, khớp nối hoặc trục bơm.

Nguyên nhân: Lỗi đúc, mòn không đều, then hoặc rãnh then không đối xứng hoặc bánh công tác bị ăn mòn/bẩn trong quá trình vận hành lâu dài.

Đặc tính rung: Năng lượng rung chủ yếu tập trung ở tần số tốc độ 1X, biên độ thường lớn và hướng rung (xuyên tâm) ổn định.

Tác động: Điều này gây ra lực ly tâm định kỳ được tạo ra trong quá trình quay trục bơm, tác dụng chúng liên tục lên ổ trục và làm tăng tốc độ hư hỏng do mỏi của ổ trục.

1.2 Sai lệch

Độ lệch đề cập đến độ lệch ở đường tâm hoặc góc giữa bộ truyền động (ví dụ: động cơ) và trục bơm.

Các loại: Độ lệch song song và độ lệch góc được phân loại như sau.

Đặc tính rung: Đặc điểm điển hình nhất là năng lượng rung tăng đáng kể ở tần số tốc độ quay gấp 2 lần, mặc dù tần số 1X và 3X cũng có thể xảy ra. Độ lệch hướng tâm có thể lớn hơn ở tần số tốc độ quay gấp 2 lần, trong khi độ lệch góc cao ở cả tần số 1X và 2X.

Va chạm: Điều này gây ra sự thay đổi định kỳ về uốn và ứng suất trong khớp nối trong quá trình quay, tạo ra phản lực đáng kể có thể làm hỏng khớp nối, vòng bi và phốt cơ khí.

1.3 Lỗi vòng bi

Vòng bi là thành phần quan trọng chịu được lực hướng tâm và hướng trục. Sự thất bại của họ là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ra thời gian ngừng hoạt động của thiết bị.

Đặc điểm rung động: Lỗi vòng bi không biểu hiện ở tần số 1X hoặc 2X mà thay vào đó tạo ra các rung động tần số cao độc nhất, được gọi là tần số đặc trưng của vòng bi. Các tần số này bao gồm tần số vòng trong (BPFI), vòng ngoài (BPFO), tần số bi/con lăn (BSF) và tần số lồng (FTF).

Giai đoạn phát triển: Các lỗi ở giai đoạn đầu có thể biểu hiện dưới dạng nhiễu ngẫu nhiên tần số cao; ở giai đoạn giữa, các tần số đặc trưng chịu lực riêng biệt và các sóng hài của chúng xuất hiện; ở giai đoạn muộn, các tần số này bị lấn át, biểu hiện dưới dạng các dao động tần số cao băng rộng.

1.4 Độ lỏng của nền và sự cộng hưởng của kết cấu

Sự lỏng lẻo và cộng hưởng của nền móng là “sát thủ vô hình” trong chẩn đoán rung động máy bơm ly tâm.

Độ lỏng cơ học: Bu lông neo lỏng, tấm đế không bằng phẳng hoặc khe hở quá mức giữa bệ đỡ và đế.

Đặc điểm rung: Thường được biểu hiện dưới dạng một loạt các dao động điều hòa ở tần số tốc độ 1X, 2X và 3X, thường có sự hiện diện của các tần số nửa tốc độ (0,5X) hoặc thậm chí các sóng hài phụ phức tạp hơn, là những dấu hiệu điển hình của độ lỏng cơ học phi tuyến.

Cộng hưởng cấu trúc: Xảy ra khi tần số hoạt động của máy bơm (1X) đạt đến tần số tự nhiên của máy bơm hoặc hệ thống đường ống.

Tác động: Dẫn đến sự khuếch đại đáng kể biên độ rung, thậm chí có sự mất cân bằng hoặc sai lệch nhỏ cũng gây ra rung động đáng kể.

2. Các chế độ hư hỏng thủy lực

Hư hỏng thủy lực xảy ra do sự thay đổi lưu lượng hoặc áp suất chất lỏng và có liên quan chặt chẽ đến điểm vận hành của máy bơm.

2.1 Xâm thực

Xâm thực là hiện tượng hình thành và xẹp bong bóng do áp suất ở phía hút của máy bơm giảm xuống dưới áp suất hơi bão hòa của chất lỏng được bơm.

Đặc điểm rung: Một tiếng ồn băng thông rộng, ngẫu nhiên, độc đáo được tạo ra, với năng lượng rung động được khuếch tán trong dải tần số cao, nghe như những viên đá lăn hoặc vỡ trong thân máy bơm.

Tác động: Xâm thực gây ra hư hỏng rỗ nghiêm trọng đối với vật liệu cánh quạt, dẫn đến áp suất và hiệu suất giảm mạnh.

2.2 Tăng áp và tuần hoàn

Mất ổn định thủy lực có thể xảy ra khi bơm ly tâm hoạt động dưới hoặc cao hơn tốc độ dòng chảy thiết kế (BEP), đặc biệt là ở lưu lượng thấp.

Tuần hoàn: Ở mức lưu lượng thấp, chất lỏng có thể chảy ngược ở đầu vào hoặc đầu ra của bánh công tác, gây sốc thủy lực.

Tăng áp: Ở một số máy bơm ly tâm hoặc hệ thống song song nhiều máy bơm, những biến động lớn, định kỳ về áp suất và lưu lượng có thể xảy ra trong quá trình vận hành dòng chảy thấp.

Đặc điểm rung: Thường được biểu hiện dưới dạng rung tần số thấp, thường dưới 1× tốc độ quay hoặc tích tụ năng lượng tần số thấp băng thông rộng. Sự rung động này gây ra tải sốc theo chu kỳ lên vòng bi.

2.3 Tần số truyền lưỡi (BPF)

BPF là xung áp suất gây ra bởi sự xáo trộn định kỳ của chất lỏng khi các cánh cánh quạt đi qua các cánh cắt nước hình xoắn ốc hoặc cánh khuếch tán.

Tính toán: BPF = Tốc độ × Số lượng lưỡi dao.

Đặc tính rung: Năng lượng rung tập trung ở BPF và các sóng hài của nó.

Tác động: Mặc dù thường là hiện tượng vận hành bình thường, nhưng nếu biên độ BPF quá cao, điều đó cho thấy khe hở (khe hở xuyên tâm) giữa lưỡi xoắn ốc và đường kính ngoài của bánh công tác không được thiết kế phù hợp hoặc bị mòn nghiêm trọng hoặc có sự cố khớp thủy lực giữa bánh công tác và xoắn ốc.