Dấu Hiệu Hư Hỏng Ở Vòng Bi Tilting Pad Bạn Không Nên Bỏ Qua

Vòng bi nghiêng là những thành phần quan trọng trong máy móc quay tốc độ cao như tua bin hơi nước, máy nén khí và động cơ điện lớn. Khả năng cung cấp hiệu suất động lực cánh quạt ổn định và điều chỉnh độ lệch khiến chúng không thể thiếu trong ngành công nghiệp hiện đại. Tuy nhiên, giống như bất kỳ bộ phận chính xác nào, vòng bi đệm nghiêng dễ bị hư hỏng theo thời gian. Việc bỏ qua các dấu hiệu cảnh báo sớm có thể gây ra lỗi nghiêm trọng cho thiết bị, thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến ​​và việc sửa chữa tốn kém.

Hiểu nguyên tắc hoạt động

Trước khi xác định các dạng hư hỏng, cần nhớ lại cách thức hoạt động của ổ trục nghiêng. Mỗi trục xoay độc lập, cho phép hình thành nêm thủy động bất kể hướng tải hoặc tốc độ trục. Thiết kế này giảm thiểu độ cứng liên kết chéo và hầu như loại bỏ sự mất ổn định của xoáy dầu. Tuy nhiên, sự phức tạp mang lại hiệu suất cho chúng cũng dẫn đến nhiều cơ chế lỗi. Nhận thức được sự khác biệt giữa các kiểu hao mòn thông thường và hư hỏng nghiêm trọng là điều cần thiết.

Dấu hiệu thị giác và thể chất của sự hao mòn

Phương pháp chẩn đoán có thể truy cập vẫn là kiểm tra trực quan trong quá trình bảo trì theo lịch trình. Khi kiểm tra vòng bi đệm nghiêng, một số dấu hiệu vật lý cần được chú ý ngay lập tức.

Bề mặt Pad bất thường

Lớp babbitt (kim loại màu trắng) trên bề mặt miếng đệm là lớp bảo vệ. Bất kỳ dấu hiệu bất thường nào sau đây đều cho thấy tổn thương đang tiến triển:

Trong số này, vết nứt và vết bẩn đặc biệt nguy hiểm vì chúng lan truyền nhanh chóng khi tiếp tục hoạt động. Một miếng đệm duy nhất bị ố nghiêm trọng có thể chuyển các mảnh vụn sang các miếng đệm liền kề, gây ra lỗi xếp tầng.

Thiệt hại xoay và lùi

Vòng bi đệm nghiêng dựa vào chuyển động xoay tự do. Nếu trục quay (loại bi và ổ cắm hoặc hình trụ) có dấu hiệu bị dẹt, có vết rạn hoặc bị ăn mòn thì tấm đệm không thể căn chỉnh đúng cách. Tấm đệm bị kẹt sẽ mất đi lợi thế thủy động lực, gây ra sự phân bổ tải trọng không đồng đều và quá nhiệt cục bộ. Kiểm tra các điểm mấu chốt cho:

• Vết lõm do va đập nhiều lần
• Mất độ cong ban đầu
• Sự đổi màu do gia nhiệt ma sát
• Bất kỳ dấu hiệu ăn mòn đáng lo ngại nào (bột màu nâu đỏ)

Dấu hiệu nhiệt được phát hiện trong quá trình hoạt động

Nhiều cơ chế hư hỏng trong vòng bi đệm nghiêng bắt nguồn từ sự bất thường về nhiệt. Hệ thống giám sát tình trạng hiện đại có thể nắm bắt được những dấu hiệu này trước khi xảy ra hư hỏng rõ ràng.

Nhiệt độ pad chênh lệch bất thường

Trong một ổ trục khỏe mạnh, tất cả các miếng đệm đều hoạt động trong phạm vi nhiệt độ gần dưới tải trọng ổn định. Một miếng đệm duy nhất hiển thị nhiệt độ cao hơn 5–8°C so với các miếng đệm lân cận cho thấy tình trạng quá tải cục bộ hoặc tình trạng xóa sạch đang phát triển. Ngược lại, bộ làm mát tấm đệm hơn những bộ làm mát khác có thể không được tải do lệch trục hoặc dính trục. Ghi lại xu hướng nhiệt độ thay vì giá trị tuyệt đối—sự tăng dần của một tấm đệm trong nhiều tuần thường dẫn đến hư hỏng.

Biến động nhiệt độ nhanh

Nếu nhiệt độ tấm đệm dao động hơn ±3°C trong vòng vài phút mà không thay đổi tải thì có thể nghi ngờ màng dầu không ổn định hoặc tấm đệm mới bắt đầu bị rung. Điều này đặc biệt phổ biến ở các vòng bi đệm nghiêng chịu tải nhẹ, nơi các đệm có thể “lạch cạch” vào trục quay. Nếu không được xử lý, điều này sẽ dẫn đến sự mài mòn đáng lo ngại trên trục và cuối cùng là mất vị trí đệm.

Bản đồ nhiệt nhà ở vòng bi

Sử dụng hình ảnh nhiệt trên vỏ ổ trục có thể làm lộ ra các điểm nóng. Mặc dù việc sinh nhiệt là bình thường nhưng vùng nóng cục bộ thẳng hàng với một miếng đệm cho thấy ma sát quá mức trên miếng đệm đó. So sánh các kiểu nhiệt trên các vòng bi giống hệt nhau—sự gia nhiệt không đối xứng là một dấu hiệu đáng tin cậy.

Dấu hiệu rung động của hư hỏng vòng bi nghiêng

Phân tích độ rung được cho là công cụ mạnh mẽ để phát hiện sớm hư hỏng ở vòng bi đệm nghiêng mà không làm gián đoạn quá trình sản xuất. Các mẫu tần số cụ thể tương ứng với các chế độ lỗi khác nhau.

Hoạt động đồng bộ phụ

Một trong những ưu điểm chính của vòng bi đệm nghiêng là khả năng chống xoáy dầu. Nếu bạn quan sát thấy một bộ phận rung mạnh ở tốc độ chạy 0,4–0,48× thì đó không phải là hiện tượng xoáy dầu cổ điển nhưng có thể chỉ ra:

• Pad rung do tải trước không đủ
• Trục xoay lỏng lẻo cho phép pad hop
• Vấn đề giải phóng mặt bằng nhà ở vòng bi

Rung động đồng bộ phụ liên tục trên 0,1 inch/giây đảm bảo kiểm tra tốc độ. Đừng coi đó là điều “bình thường” đối với loại vòng bi này—vòng bi đệm nghiêng khỏe mạnh hoạt động với năng lượng phụ đồng bộ rất thấp.

Đỉnh đồng bộ và hài hòa

Độ rung tốc độ chạy tăng 1× có thể là do bề mặt đệm bị hư hỏng tạo ra điểm cao cục bộ. Ví dụ, một vết nứt nhỏ trên lớp phủ babbitt có thể gây ra tiếng cọ xát một lần trong mỗi vòng quay mỗi khi trục đi qua miếng đệm đó. Tương tự, các sóng hài 2× hoặc 3× xuất hiện khi màng dầu trở nên phi tuyến do mòn đệm hoặc hư hỏng trục.

Tần số cao bùng nổ

Các đợt rung động ngẫu nhiên, tần số cao (thường trên 1000 Hz) cho thấy sự tiếp xúc không liên tục giữa kim loại với kim loại. Điều này thường xảy ra ở các ổ trục có đệm nghiêng bị tổn hao babbitt nghiêm trọng khi mặt sau bằng thép tiếp xúc với trục. Những tín hiệu như vậy thường bị bỏ qua nếu hệ thống rung chỉ được đặt theo xu hướng biên độ tổng thể.

Kết quả phân tích dầu bôi trơn

Phân tích dầu cung cấp bằng chứng gián tiếp nhưng mạnh mẽ về sự hao mòn bên trong. Không giới hạn việc kiểm tra ở số lượng hạt—nhắm mục tiêu các chỉ số cụ thể cho vòng bi đệm nghiêng.

Hạt Babbitt

Thiếc, đồng và antimon là những nguyên tố chính trong babbitt làm từ thiếc. Sự gia tăng đột ngột của các kim loại này, đặc biệt là ở các hạt lớn hơn 10 micron, cho thấy miếng đệm đang bị mòn. So sánh với các giá trị cơ bản; bất kỳ sự tăng gấp đôi nào sau 100 giờ hoạt động đều là đáng kể. Lưu ý rằng các hạt babbitt mềm và thường xuất hiện dưới dạng vảy phẳng, màu bạc dưới kính hiển vi.

Quá trình oxy hóa và sơn bóng

Sự xuống cấp của chất bôi trơn do nhiệt tạo ra vecni và bùn. Vòng bi đệm nghiêng có lưu lượng không đủ hoặc khe hở đệm quá mức sẽ tạo ra các điểm nóng cục bộ làm oxy hóa dầu gần đó. Giá trị đo màu mảng màng (MPC) cao (>20) hoặc sự hiện diện của cặn màu nâu trên bề mặt mát hơn cho thấy sự suy giảm nhiệt nghiêm trọng. Varnish cũng có thể khiến các miếng đệm dính vào nhau, tạo ra vòng phản hồi làm tăng tốc độ hư hỏng.

Ô nhiễm nước và hạt

Nước trên 500 ppm làm giảm đáng kể khả năng chịu tải của màng dầu, làm tăng độ mỏi của babbitt. Trong khi đó, các hạt cứng (silica từ phớt, sắt từ các thành phần khác) bám vào bề mặt đệm, tạo ra các phần nhô ra phản tác dụng làm mài mòn trục. Đo sắt thông thường có thể phân biệt giữa mài mòn do cắt (các hạt có cạnh sắc) và mài mòn trượt (các hạt tròn).

Thay đổi thông số vận hành báo hiệu hư hỏng

Đôi khi hư hỏng ở vòng bi đệm nghiêng được bộc lộ thông qua sự thay đổi hoạt động của máy hơn là đo lường trực tiếp.

Tăng mô-men xoắn khởi động

Nếu máy yêu cầu mô-men xoắn cao hơn bình thường trong quá trình khởi động hoặc chạy đà, hãy nghi ngờ có sự can thiệp của miếng đệm. Một miếng đệm bị phồng lên (do babbitt bị trườn) hoặc một trục bị kẹt có thể tạo ra lực cản. So sánh dòng khởi động hiện tại hoặc mô-men xoắn với dữ liệu lịch sử—mức tăng 15% là ngưỡng thực tế để điều tra.

Nhiệt độ đầu ra dầu thay đổi

Dưới tải trọng và tốc độ ổn định, ổ trục khỏe mạnh sẽ duy trì nhiệt độ đầu ra dầu ổn định. Việc tăng dần từ 3–5°C mà không có sự thay đổi về môi trường xung quanh hoặc tải trọng cho thấy ma sát bên trong ổ trục đang tăng lên. Điều này đặc biệt đáng chú ý ở các vòng bi đệm nghiêng có diện tích babbitt bị mất, vì các miếng đệm còn lại chịu nhiều tải hơn.

Kiểu tiếng ồn bất thường

Người vận hành có kinh nghiệm có thể phát hiện hư hỏng thông qua âm thanh. Âm thanh click hoặc gõ ở tần số quay trục cho biết miếng đệm bị lỏng trên trục của nó. Tiếng cọ xát hoặc tiếng cọ xát trong quá trình lăn chậm (bánh răng quay) cho thấy sự tiếp xúc trực tiếp giữa kim loại với kim loại. Micro siêu âm có thể mở rộng thính giác của con người để phát hiện sự cọ xát tần số cao xảy ra trước những tiếng động có thể nghe được trong nhiều tuần.

Tóm tắt các chỉ số thiệt hại nghiêm trọng

Để tham khảo nhanh, bảng sau đây tổng hợp các dấu hiệu khẩn cấp cần tắt máy ngay lập tức và kiểm tra vòng bi đệm nghiêng.

Các biện pháp chủ động để ngăn chặn thất bại thảm khốc

Mặc dù việc nhận biết các dấu hiệu hư hỏng là rất quan trọng nhưng việc ngăn chặn chúng sẽ giúp kéo dài tuổi thọ vòng bi. Thực hiện các biện pháp thực hành sau đây cho vòng bi đệm nghiêng:

• Duy trì độ sạch của dầu ở mức ISO 16/13/10 hoặc cao hơn.
• Kiểm tra tải trước và khe hở của tấm đệm trong mỗi lần đại tu.
• Sử dụng hình ảnh nhiệt hàng quý để thiết lập các mẫu cơ bản.
• Dữ liệu rung động xu hướng hàng tuần thay vì hàng tháng.
• Không bao giờ vượt quá định mức tải trọng cụ thể của ổ trục, đặc biệt là trong các hoạt động nhất thời.

Kết luận

Vòng bi đệm nghiêng có độ tin cậy cao khi được duy trì trong các thông số thiết kế, nhưng chúng không tránh khỏi hư hỏng. Các dấu hiệu được thảo luận—các dấu hiệu hao mòn trực quan, các dị thường về nhiệt, kiểu rung, thay đổi chất bôi trơn và các thay đổi vận hành—tạo thành một khung chẩn đoán hoàn chỉnh. Việc bỏ qua bất kỳ chỉ số nào sẽ dẫn đến sự suy thoái ngày càng tăng. Ngược lại, khả năng nhận dạng kịp thời cho phép can thiệp có mục tiêu, tiết kiệm thời gian ngừng hoạt động trong nhiều tuần và tránh hư hỏng thảm khốc cho rô-to. Đối với bất kỳ cơ sở nào vận hành máy tua-bin tốc độ cao, việc đào tạo nhân viên để nhận biết những dấu hiệu hư hỏng ban đầu này ở vòng bi đệm nghiêng không phải là tùy chọn—đó là điều cần thiết để vận hành xuất sắc.