SEARCH BRAND
SUPPORTS ONLINE
Hotline: 0989 338 222
Chat with us

Bị rung lắc vì nguồn điện chất lượng kém

Phân tích rung động

Phân tích rung động là một trong các phương thức giám sát tình trạng máy móc cơ khí để có sự điều chỉnh kịp thời. Cùng với việc phân tích nhiệt, phân tích rung động là một trong các phép đo phổ biến được ứng dụng trong các hoạt động bảo trì dự phòng (Predictive Maintenance - PDM). Các phép đo rung động được thực hiện bằng cách phân tích tần số gây ra bởi các thiết bị cơ khí đang hoạt động như motor, turbine. Bằng việc sử dụng thuật toán biến đổi nhanh FFT (Fast Fourier Transform), các tần số rung động sẽ được phân tích để có thêm các thông tin chi tiết như Tốc độ (V - Velocity), Gia tốc (A - Acceleration) và Di chuyển (S - Move). Từ các thông tin đó, một máy phân tích rung động có thể dễ dàng xác định được một thiết bị có đang hoạt động bình thường hay không. Nếu có tình trạng bất thường thì chúng ta có thể dự đoán được các hiện tượng như mất cân bằng, sai lệch vị trí, làm hỏng bộ gá lắp. Như chúng ta biết, một thiết bị sẽ không bao giờ bị hỏng nếu không có các dấu hiệu hay chỉ dấu gì đó báo trước, việc tăng mức độ rung lắc là một trong các dấu hiệu đó. 

 

Hình 1: Phân tích rung động bằng chức năng FFT với máy đo Memory Recorder của Hioki

 

Bên cạnh các nguyên nhân do khuyết điểm trên thiết bị hay lỗi khi lắp đặt, hiện tượng rung lắc còn có thể bị gây ra bởi các nguyên nhân bên ngoài. Trong một số trường hợp, ngoại lực có thể làm cho thiết bị rung lắc quá các giới hạn thông thường. Vì thế khi phân tích rung động chúng ta cần có khả năng phân biệt được các nguyên nhân đến từ đâu.

Trong bài viết này chúng ta sẽ thảo luân về việc bị rung lắc do nguyên nhân bên ngoài. Một motor được xác định có các rung lắc bất thường và được yêu cầu cần phải cải thiện các bộ phận. Motor đó được gửi đi sửa chữa và được kiểm tra thấy hoạt động bình thường tại nơi sửa chữa với tình trạng rung lắc nhỏ nằm trong giới hạn cho phép. Tuy nhiên, sau khi được lắp đặt lại về chỗ cũ, việc rung lắc bất thường vẫn xảy ra như trước kia. Vấn đề đó đôi khi dẫn đến các tranh luận giữa kỹ sư điện và kỹ sư cơ khí. Nếu bạn đã từng trải qua các trường hợp tương tự, có một số vấn đề về điện mà bạn có thể nghĩ đến và kiểm tra.

 

1. Bậc của sóng hài nguồn điện

Thực hiện việc đo chất lượng của nguồn điện tại vị trí thiết bị được lắp đặt. Việc này đặc biệt quan trọng khi mà motor được vận hành với thiết bị biến tần (Inverter hoặc VSD). Biến tần là loại thiết bị gây ra các sóng hài nhiều nhất trên mạng lưới. Sóng hài bậc 5 và bậc 7 là các nguyên nhân tiềm ẩn gây ra rung động cơ khí, vì thế cần phải đo bậc của các sóng hài. Hiện tượng rung động do sóng hài được tạo ra khi một xung mômen xoắn tương tác với tần số cộng hưởng của thiết bị cơ khí. Việc rung động làm cho trục động cơ bị mỏi, làm tăng ma xát, dẫn đến giảm tuổi thọ của động cơ. Nếu tần số điện cứ tiếp tục kích thích tần số cộng hưởng cơ khí thì rung động càng tăng lên. Vì thế cần phải chắc chắn là các bậc sóng hài, đặc biệt là bậc 5 và bậc 7, nằm dưới ngưỡng.

 

2. Dòng xả vòng bi

Một số loại biến tần (VSD) đang sử dụng công nghệ bán dẫn IGBT (Ignition Gate Bipolar Transistor) với tần số chuyển mạch cao. Việc dùng IGBT có thể gây ra dòng xả (discharge current) trên vòng bi. Tần số chuyển mạch cao tại đầu ra của IGBT có thể gây ra điện áp cảm ứng trong rotor, rotor thì được kết nối với trục động cơ. Nếu từ trường của điện áp trục vượt quá ngưỡng cách điện của mỡ bôi trơn thì sẽ làm xuất hiện dòng điện chạy từ trục động cơ xuống đất qua vòng bi. Khi việc này xảy ra liên tục thì vòng bi sẽ bị hỏng. Nhiều người tin rằng việc đo rung động để phân tích tình trạng của vòng bi là quan trọng. Các âm thanh và rung động của vòng bi là dấu hiệu xấu có thể làm hỏng vòng bi. Tuy nhiên, để chắc chắn thì có thể đo điện áp của trục động cơ. Nếu điện áp trục lớn hơn 6 V thì theo một số tham chiếu chỉ ra rằng có thể làm xuất hiện dòng điện chạy qua chất bôi trơn của vòng bi.

Thông thường dòng điện chạy qua vòng bi sẽ làm phá hỏng vòng bi thường thì chỉ trong khoảng thời gian 6 tháng từ lúc xuất hiện hiện tượng đó. Bên cạnh việc làm hỏng vòng bi của động cơ, dòng xả của IGBT còn có thể làm hỏng vòng bi của các thiết bị tải như bánh răng và máy đo tốc độ gốc (tachometer).

 

 

Có một số cách để làm giảm điện áp trục mà bạn có thể quan tâm. Trước tiên là đảm bảo việc tiếp đất tốt cho trục động cơ. Cách khác là dùng các vòng bi cách điện tốt. Bên cạnh đó, việc dùng tần số chuyển mạch thấp hơn tại đầu ra của IGBT sẽ tốt hơn cho vòng bi của động cơ. Tính trung bình thì dòng xả xảy ra tại các IGBT có tần số chuyển mạch lớn hơn 10 KHz.

 

Các tham chiếu

1. HIOKI Memory HiCORDER application, HIOKI EE Corporation

2. Preventing premature failure of the bearing in a motor driven by PWM ASD, Power Quality Testing Network, May 1996

 

Kết luận

Phân tích rung động là một dạng giám sát điều kiện và được ứng dụng rộng rãi để phân tích tình trạng hoạt động của các động cơ. Không phải tất cả các vấn đề rung động là gây ra bởi cơ khí mà còn do chính chất lượng nguồn điện kém.