Phân Tích Rung Động Cho Động Cơ Điện: Các Cấp Độ Của Thiết Bị Phân Tích Rung Động

Ngày đăng: 09/09/2024

Phần 3: Các Cấp Độ Của Thiết Bị Phân Tích Rung Động

Trong công nghiệp, các thiết bị quay như động cơ điện, máy nén khí, bơm hay quạt đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Sự vận hành ổn định của những thiết bị này quyết định hiệu quả hoạt động và năng suất của nhà máy. Tuy nhiên, theo thời gian, các máy móc này có thể gặp phải các sự cố do rung động quá mức, gây ra hao mòn hoặc hư hỏng. Chính vì vậy, việc giám sát và phân tích rung động trở thành yếu tố quan trọng trong bảo trì dự đoán.

Hãy cùng khám phá 3 cấp độ chính của thiết bị phân tích rung động, từ mức độ cơ bản đến phân tích chuyên sâu!

Mức độ cơ bản: Đo những giá trị rung động:

Là mức độ đo rung cơ bản nhất và thường được áp dụng cho những động cơ, máy móc không quan trọng trong nhà máy, hoặc sử dụng như một thiết bị kiểm tra nhanh nhằm mục đích giống như ‘khám tổng quan’ cho thiết bị. Ở mức độ này, những thiết bị đo thường cho ta thông số đánh giá về tình trạng vận hành của thiết bị, đánh giá xem thiết bị có hoạt động bình thường hay không. Những chỉ số đó thường có những tiêu chuẩn đi kèm, qua đó ta đánh giá xem thiết bị có cần kiểm tra, phân tích chuyên sâu hoặc kiểm tra sửa chữa hay không, hay có thể tiếp tục vận hành bình thường mà không cần lo ngại những hư hỏng có thể xảy ra.
Như ở phần trước đã chia sẻ, những chỉ số rung thường dùng như vận tốc, gia tốc, biên độ,v.v… là chỉ số đo trên dạng sóng rung tổng hợp. Rung động này là tổng hợp rung động của tất cả những nguồn rung động có bên trong thiết bị, hoặc hệ thiết bị. Những nguồn rung này đều góp phần vào giá trị mà thiết bị đo rung đưa ra. Vì vậy những chỉ số này không đảm bảo đánh giá chính xác tình trạng vận hành của thiết bị. Mỗi hệ thiết bị cơ khí sẽ có tính chất khác nhau và vì vậy, khi vận hành bình thường, thiết bị sẽ tạo ra những giá trị rung khác nhau. Khi ta sử dụng chung một tiêu chuẩn cho nhiều hệ thiết bị, dựa trên giá trị rung tổng thế, những chỉ số này không thể đánh giá hư hỏng một cách chuẩn xác được
Những chỉ số mà thiết bị đo rung cơ bản có thể cung cấp cho người dùng:
- Giá trị rung tổng thể vận tốc, biên độ, gia tốc (RMS)
- Giá trị rung đỉnh hoặc đỉnh-đỉnh của vận tốc, biên độ hoặc gia tốc (Pk hoặc Pk to Pk)
- Chỉ số đánh giá vòng bi (tùy vào thiết bị sẽ có những chỉ số khác nhau)
- Nhiệt độ vòng bi

Tùy vào từng hãng và từng thiết bị khác nhau, những chỉ số cung cấp sẽ khác nhau. Nhưng thông thường, những thiết bị đo rung ở cấp độ này cần có ít nhất là chỉ số rung tổng thể (RMS) của vận tốc và chỉ số đánh giá vòng bi. Chỉ số rung tổng thể để ta xem xét xem có thể có những tín hiệu rung quá lớn sinh ra bên trong thiết bị hay không. Từ đó ta xác định được xem thiết bị đã cần kiểm tra, sửa chữa hay chưa. Chỉ số đánh giá vòng bi để kiểm tra tình trạng vận hành của vòng bi của thiết bị, vì vòng bi luôn là bộ phận chịu lực chính và hư hỏng thường xuyên nhất. Ta cần chỉ số này vì những tín hiệu rung khi vòng bi hư hỏng thường ở tần số cao với biên độ không lớn. Những tín hiệu này ở giai đoạn đầu sẽ không thể hiện lên giá trị rung tổng thể, vì vậy ta không thể đánh giá tình trạng vòng bi dựa trên giá trị rung tổng thể (RMS) của thiết bị.
Có những trường hợp vòng bi hư hỏng tương đối nặng (chỉ số đánh giá hư hỏng vòng bi BDU cao) nhưng chỉ số rung tổng thể rất thấp
Ngược lại có những trường hợp rung tổng thể rất cao (11.20 mm/s) nhưng tình trạng vòng bi là rất tốt.
Vì vậy, ta cần có ít nhất cả 2 chỉ số này để có thể đánh giá nhanh tình trạng vận hành của thiết bị, đảm bảo phát hiện ra dấu hiệu hư hỏng của thiết bị để lên kế hoạch kiểm tra chuyên sâu hơn, bảo trì hoặc thay thế, đảm bảo không ảnh hưởng đến sản xuất của nhà máy.

Giá trị rung RMS thì phần lớn các thiết bị đều đo được, nhưng đánh giá vòng bi thì yêu cầu những chỉ số đánh giá riêng. Trong đó, CF+ của Fluke, Peakvue của Emerson hay BDU của Emerson là những chỉ số thường thấy và đánh giá hiệu quả về tình trạng vòng bi.

2. Phân tích phổ tần số mức độ cơ bản – đánh giá được một số lỗi hay gặp:

Là phương pháp phân tích rung động cao hơn, chủ yếu dựa trên phân tích phổ tần số (phổ FFT) của tín hiệu rung. Những thiết bị ở mức độ này thường có khả năng đưa ra phổ FFT với độ phân giải phù hợp, có những công cụ hỗ trợ phân tích đơn giản, qua đó người dùng có thể đánh giá được một số hư hỏng thường gặp ở thiết bị.
Ở mức độ phân tích rung cơ bản này, những hư hỏng có dấu hiệu nhận biết rõ ràng, dễ nhận ra, hay những hư hỏng có đặc trưng riêng, thường xuyên xuất hiện, sẽ có thể được phát hiện, chẩn đoán và đưa ra đánh giá. Những dạng hư hỏng thường có thể được phát hiện ở cấp độ này là mất cân bằng, lệch trục – lệch khớp nối, lỏng chân đế, kết cấu chân đế không tốt hay cơ cấu truyền động dây belt có vấn đề.

Những phân tích này cho phép người kiểm tra, bảo trì có thể biết được vấn đề nằm ở đâu, qua đó tiết kiệm thời gian tháo máy để kiểm tra, lên kế hoạch sửa chữa được tốt hơn cũng như việc sử dụng nhân lực bảo trì được tối ưu hơn. Tuy nhiên, để đảm bảo những phân tích có độ tin cậy cũng như tránh những trường hợp sai sót, người phân tích rung cần có những kiến thức phân tích rung động, công tác đo rung cũng phải được thực hiện đúng, dữ liệu được lấy chính xác và được lưu trữ hiệu quả. Vì vậy, yêu cầu đội ngũ kỹ thuật phải được đào tạo ở một mức độ đủ để vận hành hiệu quả thiết bị
Những thiêt bị phân tích rung động ở mức độ cơ bản ít nhất phải có khả năng xuất ra phổ rung động của thiết bị, có những công cụ, phần mềm hỗ trợ người dùng trong việc phân tích phổ tần số. Hoặc cao cấp hơn, là đánh giá nhanh những hư hỏng có thể có ngay tại hiện trường, đưa ra đánh giá và giúp đội ngũ bảo trì nhanh chóng đưa ra được quyết định cho từng thiết bị
Với Fluke 810, sau khi thực hiện đo rung tất cả những điểm đo cần thiết của hệ thống, thiết bị sẽ thực hiện phân tích ngay trên máy, ngay tại hiện trường, đánh giá nhanh những hư hỏng của thiết bị. Với những đánh giá đó, người dùng dễ dàng lên kế hoạch xử lý những hư hỏng hiện có. Fluke 810 có khả năng phát hiện hơn 200 lỗi khác nhau trong nhiều loại hệ thống thiết bị quay, đưa ra đánh giá và vị trí của từng vấn đề

3. Phân tích chuyên sâu

Những thiết bị có khả năng phân tích chuyên sâu thường được sử dụng cho những hệ thống thiết bị quay có vai trò rất quan trọng trong nhà máy, cấu tạo phức tạp, sửa chữa và thay thế những thiết bị này quá phức tạp và đắt đỏ, yêu cầu những thiết bị này cần được kiểm tra tình trạng vận hành một cách chuyên sâu, phát hiện sớm những vấn đề nhỏ nhất, thậm chí tìm ra nguyên nhân dẫn đến xuống cấp thiết bị để kéo dài tuổi thọ. Đối với cấp độ phân tích chuyên sâu như vậy, thiết bị đo và phân tích rung cần có những công cụ phân tích đặc biệt để có thể đáp ứng được yêu cầu đó. Ngoài phổ FFT với độ phân giải cao, dải tần số đo được lớn, thiết bị phân tích rung chuyên sâu còn yêu cầu những công cụ xử lý tín hiệu, lọc nhiễu, lấy mẫu tín hiệu để loại bỏ những tín hiệu ngẫu nhiên, những tín hiệu không phải từ hư hỏng. Cùng với đó, thiết bị cần có những công cụ hỗ trợ phân tích, giúp người dùng có thể dễ dàng phân tích những phổ rung động, đảm bảo kết quả phân tích chính xác, hiệu quả và nhanh chóng. Cùng với đó, có những hệ thống cần những phân tích chuyên biệt như phân tích pha rung động, phân tích quỹ đạo chuyển động, phân tích tần số cộng hưởng của kết cấu, phân tích rung động khi khởi động, v.v… Những phép đo và phân tích này yêu cầu thiết bị phải có những cảm biến, phương pháp lấy dữ liệu và phân tích dữ liệu riêng. Cùng với đó là người thực hiện phân tích cũng cần có những kiến thức chuyên sâu về những phương pháp phân tích, và những hiểu biết rõ ràng về cấu trúc của thiết bị đang phân tích. Ở mức độ này, người thực hiện công tác phân tích phải được cấp chứng chỉ chuyên gia về phân tích chuyên sâu, được đào tạo về sử dụng thiết bị cũng như nắm được cấu trúc, hoạt động và vai trò của những thành phần trong thiết bị.

Đứng đầu về những thiết bị phân tích rung động chuyên sâu, thiết bị AMS 2140 của hãng Emerson cung cấp cho người dùng đầy đủ công cụ để có thể phân tích rung động chuyên sâu nhất, đánh giá và phát hiện sớm những hư hỏng giai đoạn sớm. Những công nghệ phân tích rung động chuyên sâu nhất như phân tích pha, phân tích Orbit, phân tích phổ thác nước,v.v… đặc biệt là với công nghệ xử lý tín hiệu và phân tích PeakVue/PeakVue Plus độc quyền của Emerson, cung cấp cho người dùng những đánh giá chuyên sâu, những phổ phân tích rung động với độ phân giải cao, nhiễu nền thấp, giúp những chuyên gia rung động phân tích được từng lỗi hư hỏng trong thiết bị, đánh giá chính xác.
Ngoài ra, có một dạng thiết bị đo và phân tích rung động khác nữa, là những hệ thống giám sát rung từ xa. Với công nghệ hiện nay, khả năng của những hệ thống giám sát rung ngày càng tốt, và đang trở thành xu hướng trong công nghệ bảo trì trên thế giới hiện nay. Ở bài viết sau, ta sẽ tìm hiểu về những hệ thống giám sát rung động như thế.

UNITEK – Nhà Phân Phối Chính Thức Của Fluke Và Emerson Tại Việt Nam

Công ty TNHH TM UNITEK là nhà phân phối chính thức của các thương hiệu hàng đầu thế giới như Fluke và Emerson tại Việt Nam. Với hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực phân phối thiết bị đo kiểm công nghiệp, UNITEK cam kết cung cấp các sản phẩm chất lượng cao, cùng dịch vụ tư vấn và hỗ trợ kỹ thuật chuyên nghiệp.