Độ rung cao trên máy nghiền: Nguyên nhân, kiểm tra và cách khắc phục

Câu trả lời ngắn gọn: Độ rung cao trên máy nghiền thường có nghĩa là gì

Độ rung cao trên máy nghiền hầu như luôn là triệu chứng của một vấn đề cơ học, vận hành hoặc cấu trúc tiềm ẩn - không phải là một vấn đề độc lập. Trong hầu hết các trường hợp, nguyên nhân gốc rễ thuộc một trong bốn loại: mất cân bằng, lệch trục, hỏng ổ trục hoặc lỏng lẻo cấu trúc. Việc xác định danh mục bạn đang xử lý sẽ xác định mọi thứ về cách bạn khắc phục nó.

Máy nghiền hoạt động ở mức độ rung trên RMS 10 mm/giây (như tiêu chuẩn chung của ngành theo ISO 10816) được coi là nằm trong vùng "cảnh báo" hoặc "nguy hiểm" tùy thuộc vào loại máy. Vào thời điểm đó, việc tiếp tục vận hành có nguy cơ làm tăng tốc độ mài mòn của ổ trục, hư hỏng nền móng và trong những trường hợp nghiêm trọng, dẫn đến hư hỏng cấu trúc thảm khốc. Việc phát hiện và giải quyết sớm độ rung cao không chỉ là nhiệm vụ bảo trì — đó còn là ưu tiên về an toàn và sản xuất.

Nguyên nhân phổ biến gây ra độ rung cao trên máy nghiền

Việc hiểu nguyên nhân đòi hỏi phải khớp dấu hiệu rung động với cơ chế vật lý. Dưới đây là những nguồn thường gặp nhất:

Mất cân bằng rôto hoặc vật liệu mài

Mất cân bằng là nguyên nhân gây rung phổ biến nhất trên máy móc quay. Trên máy nghiền, nguyên nhân có thể xuất phát từ sự phân bố không đồng đều của vật liệu nghiền (quả bóng, thanh hoặc đá cuội), lớp lót bị mòn hoặc thiếu hoặc vật liệu tích tụ trên rôto hoặc vỏ. Mất cân bằng tạo ra tần số rung chiếm ưu thế bằng 1× tốc độ chạy (1X RPM) , điều này làm cho việc xác định bằng máy phân tích phổ tương đối đơn giản.

Ví dụ, một máy nghiền bi chạy ở tốc độ 18 vòng/phút với tải bi không đồng đều có thể hiển thị đỉnh 0,3 Hz (18/60) rõ ràng trong phổ rung động của nó. Ngay cả sự chênh lệch khối lượng vài kg ở bán kính vỏ cũng có thể tạo ra lực rung có thể đo được ở tốc độ vận hành.

Trục hoặc khớp nối sai lệch

Sự sai lệch giữa động cơ truyền động máy nghiền, hộp số và trục bánh răng máy nghiền là nguyên nhân hàng đầu gây ra độ rung hướng trục và hướng tâm tăng cao. Độ lệch góc thường tạo ra rung động mạnh ở Tốc độ chạy 2× (2X RPM) , trong khi độ lệch song song có xu hướng kích thích cả thành phần 1X và 2X. Độ lệch có thể phát triển dần dần do tăng nhiệt, chân mềm hoặc lún nền móng.

Một nguyên tắc nhỏ được sử dụng trong nhiều chương trình bảo trì nhà máy: sai lệch chiếm tới 50% tổng số lỗi thiết bị quay . Trên các máy nghiền lớn, ngay cả độ lệch 0,1 mm tại khớp nối cũng có thể chuyển thành tải trọng ổ trục đáng kể và độ rung cao.

Khiếm khuyết vòng bi và mòn

Vòng bi bị mòn, rỗ hoặc bị nhiễm bẩn tạo ra rung động tần số cao. Mỗi khuyết tật vòng bi - vòng trong, vòng ngoài, con lăn hoặc lồng - có tần số khuyết tật đặc trưng (BPFI, BPFO, BSF, FTF) có thể được tính toán từ hình dạng vòng bi và tốc độ trục. Các lỗi vòng bi giai đoạn đầu thường xuất hiện ở dải tần số cao (trên 1 kHz) trước khi xảy ra bất kỳ thay đổi đáng kể nào về rung động tần số thấp.

Trên các máy nghiền có trục đỡ, sự cố bôi trơn trong ổ trục là một dạng hư hỏng đặc biệt nghiêm trọng. Sự sụp đổ màng dầu ở các vòng bi chịu tải cao, tốc độ chậm này có thể gây ra sự tiếp xúc giữa kim loại với kim loại và làm tăng biên độ rung nhanh chóng.

Vấn đề về lưới bánh răng

Trên các máy phay được dẫn động bằng bánh răng vành và bánh răng nhỏ, các vấn đề về lưới bánh răng là nguồn rung chính. Các vấn đề bao gồm răng bánh răng bị mòn, phản ứng ngược không chính xác, lắp bánh răng lệch tâm và lỗi bôi trơn. Dao động của lưới bánh răng xuất hiện ở tần số ăn khớp của bánh răng (GMF = số răng × RPM trục) và các sóng hài của nó. Các dải biên xung quanh GMF biểu thị sự điều biến do độ lệch tâm hoặc tải trọng răng không đồng đều.

Sự lỏng lẻo về kết cấu hoặc các vấn đề về nền móng

Bu lông neo bị lỏng, vữa nền bị nứt hoặc tấm đế bị xuống cấp khiến máy nghiền di chuyển dưới tải trọng động, khuếch đại mức độ rung đáng kể. Sự lỏng lẻo thường tạo ra sóng hài phụ (0,5X) và nhiều sóng hài của tốc độ chạy trong phổ rung động. Cộng hưởng nền cũng có thể xảy ra nếu tần số tự nhiên của kết cấu móng trùng với tần số kích thích của máy nghiền.

Nguyên nhân liên quan đến quá trình

Không phải tất cả rung động của máy nghiền đều xuất phát từ lỗi cơ học. Điều kiện quy trình cũng quan trọng:

• Việc nạp quá tải vật liệu vào máy nghiền sẽ làm tăng tải trọng động lên các ổ trục và bộ phận dẫn động.
• Vật liệu nghiền có kích thước thấp hoặc không đúng sẽ làm giảm hiệu ứng đệm bên trong máy nghiền, làm tăng độ rung của vỏ.
• Tốc độ máy nghiền không chính xác (trên tốc độ tới hạn) khiến điện tích ly tâm vào vỏ thay vì xếp tầng, tạo ra rung động và tải trọng tác động bất thường.
• Sự thay đổi mật độ bùn trong máy nghiền ướt có thể tạo ra các xung tải không đều.

Cách chẩn đoán nguồn: Kiểm tra có hệ thống

Chẩn đoán hiệu quả tuân theo một trình tự có cấu trúc. Nhảy thẳng vào công việc khắc phục mà không có sự phân tích thích hợp sẽ gây lãng phí thời gian và có nguy cơ bỏ sót nguyên nhân thực sự.

Bước 1: Thu thập dữ liệu rung

Sử dụng máy phân tích độ rung đã hiệu chỉnh để đo tốc độ rung tổng thể (mm/s RMS) và gia tốc (g) tại các điểm đo chính: đầu truyền động và đầu không dẫn động của mỗi ổ trục, vỏ hộp số và bệ. Ghi lại cả dạng sóng thời gian và phổ tần số. Luôn đo theo ba hướng: xuyên tâm, hướng trục và tiếp tuyến.

Bước 2: Xác định tần số chiếm ưu thế

Ánh xạ tần số đo được với tần số lỗi đã biết của máy nghiền:

Bước 3: Thực hiện kiểm tra vật lý

Trước và trong khi ngừng hoạt động theo kế hoạch, hãy thực hiện các cuộc kiểm tra thực tế sau:

• Bu lông neo và móng: Kiểm tra các vết nứt trên vữa, bu lông bị lỏng hoặc bị ăn mòn cũng như các khoảng trống giữa tấm đế và móng.
• Căn chỉnh khớp nối: Sử dụng chỉ báo quay số hoặc công cụ căn chỉnh bằng laser để đo độ lệch góc và song song. Hầu hết các khớp nối máy nghiền yêu cầu căn chỉnh trong khoảng 0,05 mm TIR.
• Tình trạng ổ trục: Kiểm tra số lượng và chất lượng bôi trơn, nhiệt độ (hỗ trợ đo nhiệt độ bằng tia hồng ngoại) và lắng nghe tiếng ồn bất thường khi quay chậm.
• Kiểu tiếp xúc bánh răng: Bôi hợp chất đánh dấu để kiểm tra sự tiếp xúc của bánh răng. Tiếp xúc chính xác phải bao phủ ít nhất 70% chiều rộng mặt răng và 50% chiều cao răng.
• Điều kiện lót: Kiểm tra các lớp lót bị hỏng, thiếu hoặc bị mòn nhiều gây mất cân bằng bên trong và tải trọng tác động bất thường.
• Mức độ và tình trạng của phương tiện mài: Xác minh tỷ lệ phần trăm phí bi nằm trong thông số kỹ thuật thiết kế (thường là 28–35% khối lượng máy nghiền đối với máy nghiền bi).

Bước 4: Kiểm tra thông số quy trình

Xem lại nhật ký dữ liệu vận hành: tốc độ tiến dao, mức tiêu thụ điện năng của máy nghiền, mật độ xả và mức âm thanh của máy nghiền (nếu được giám sát). Công suất máy nghiền tăng đột ngột kết hợp với độ rung tăng thường dẫn đến tình trạng quá tải. Việc giảm điện năng kèm theo độ rung cao có thể cho thấy mất lớp lót hoặc giấy in.

Các cách khắc phục thực tế cho độ rung cao trên máy nghiền

Khi nguyên nhân gốc rễ được xác nhận, hành động khắc phục thích hợp sẽ trở nên rõ ràng. Các bản sửa lỗi sau đây giải quyết các tình huống phổ biến nhất:

Sửa chữa sự mất cân bằng

Đối với sự mất cân bằng liên quan đến vật liệu hoặc lớp lót, cách khắc phục là: phân phối lại hoặc thay thế vật liệu mài, thay thế lớp lót bị thiếu hoặc bị hỏng và làm sạch vật liệu tích tụ từ bên trong vỏ. Đối với trường hợp mất cân bằng trục hoặc rôto được xác nhận bằng thiết bị cân bằng tại chỗ, thêm trọng số hiệu chỉnh ở vị trí và độ lớn góc được tính toán để mang lại sự mất cân bằng dư trong phạm vi dung sai ISO 1940 cho cấp độ cân bằng áp dụng (thường là G6.3 hoặc G2.5 cho các bộ phận truyền động chính xác).

Sắp xếp lại tàu truyền động

Sử dụng thiết bị căn chỉnh laser chính xác để điều chỉnh căn chỉnh trục tại các điểm tiếp xúc giữa động cơ-hộp số và hộp số-bánh răng. Việc căn chỉnh phải được thực hiện ở nhiệt độ vận hành hoặc với sự bù đắp tăng trưởng nhiệt được áp dụng dựa trên các giá trị giãn nở nhiệt được đo hoặc tính toán. Sau khi căn chỉnh lại, vặn lại mô-men xoắn tất cả các bu lông khớp nối theo thông số kỹ thuật và kiểm tra lại căn chỉnh trước khi khởi động lại.

Đồng thời kiểm tra và sửa chân mềm — tình trạng mà một trong các chân máy không nằm thẳng trên tấm đế. Ngay cả chân mềm 0,05 mm cũng có thể khiến khung máy bị biến dạng dưới mômen xoắn của bu lông, gây ra sai lệch và rung.

Thay thế hoặc phục hồi vòng bi

Khi tần số khuyết tật của ổ trục được xác nhận trong phổ rung động, hãy lập kế hoạch thay thế ổ trục tại thời điểm bảo trì khả dụng tiếp theo — không trì hoãn một khi tần số lỗi xuất hiện với các dải biên , vì điều này cho thấy thiệt hại tăng dần. Trước khi lắp vòng bi mới, hãy kiểm tra lỗ khoan và trục trục của ổ trục xem có bị hư hỏng không, xác minh xem khớp chính xác theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất ổ trục và đảm bảo bôi chất bôi trơn sạch, được chỉ định chính xác.

Đối với các ổ trục quay tốc độ chậm, hãy kiểm tra độ dày màng dầu và cấp độ nhớt của chất bôi trơn. Độ nhớt quá thấp so với nhiệt độ và tải trọng vận hành sẽ dẫn đến bôi trơn biên và mài mòn bề mặt ổ trục nhanh chóng.

Giải quyết các vấn đề về lưới bánh răng

Đối với rung động của lưới bánh răng, hành động khắc phục phụ thuộc vào mức độ nghiêm trọng:

1. Xác minh và điều chỉnh phản ứng ngược theo phạm vi chỉ định của nhà sản xuất (thường là 0,1–0,3% đường kính vòng tròn bước đối với các bộ bánh răng và bánh răng lớn).
2. Kiểm tra và hiệu chỉnh độ thẳng hàng của trục bánh răng so với bánh răng bao bằng cách sử dụng đồng hồ so để đo độ đảo và độ lệch trục.
3. Kiểm tra biên dạng răng bánh răng xem có bị mòn hoặc rỗ không. Nếu bề mặt răng bị mòn hơn 30%, nên lên kế hoạch thay thế bánh răng.
4. Đảm bảo hệ thống bôi trơn bánh răng đang cung cấp đúng cấp độ bôi trơn và tốc độ dòng chảy. Bôi trơn không đủ là nguyên nhân chính khiến bánh răng bị mòn nhanh.

Sửa chữa nền móng và độ lỏng lẻo của kết cấu

Trát lại những khu vực nền móng bị hư hỏng bằng cách sử dụng vữa epoxy, mang lại khả năng giảm rung và kháng hóa chất tốt hơn so với vữa xi măng tiêu chuẩn. Thay thế các bu lông neo bị ăn mòn hoặc bị giãn và siết chặt tất cả các bu lông theo thông số kỹ thuật bằng cách sử dụng cờ lê lực đã hiệu chỉnh. Sau khi phun vữa, để khô hoàn toàn trong 72 giờ trước khi khởi động lại máy nghiền để tránh làm nứt vữa mới khi chịu tải.

Điều chỉnh điều kiện quy trình

Nếu độ rung cao do quá trình điều khiển, hãy điều chỉnh các thông số vận hành:

• Giảm tốc độ tiến dao nếu máy nghiền bị quá tải (sử dụng mức tiêu thụ điện làm hướng dẫn - mục tiêu 85–95% công suất thiết kế).
• Nạp vật liệu nghiền đến mức nạp chính xác và sử dụng phân bố kích thước chính xác của bi hoặc que cho nguyên liệu cấp liệu đang được xử lý.
• Xác minh tốc độ máy nghiền nằm trong phạm vi thiết kế - thông thường 70–78% tốc độ tới hạn cho hầu hết các ứng dụng máy nghiền bi.
• Đối với các nhà máy ướt, hãy duy trì mật độ bùn mục tiêu trong phạm vi hoạt động được chỉ định để đảm bảo hoạt động nạp ổn định.

Tiêu chuẩn về mức độ nghiêm trọng của rung động: Nó tệ đến mức nào?

Để đưa các giá trị đo được vào bối cảnh cụ thể, tiêu chuẩn ISO 10816-3 cung cấp các hướng dẫn chung về mức độ rung động của máy móc. Trong khi các máy nghiền có thể có các ngưỡng OEM cụ thể, phần sau đây cung cấp tài liệu tham khảo thực tế cho các máy quay lớn, tốc độ chậm:

Luôn tham khảo tài liệu OEM cụ thể của nhà máy để biết chính xác các điểm đặt cảnh báo và ngắt, vì những điểm này có thể thận trọng hơn so với các hướng dẫn chung của ngành.

Ngăn chặn độ rung cao: Các phương pháp hay nhất về lâu dài

Bảo trì phản ứng là tốn kém. Các nhà máy gặp phải tình trạng rung lắc mạnh lặp đi lặp lại thường gặp phải những thiếu sót trong chương trình bảo trì phòng ngừa. Các biện pháp thực hành sau đây làm giảm đáng kể rủi ro rung động trong thời gian dài:

• Thực hiện chương trình giám sát độ rung định kỳ - đo và xu hướng rung động ở các khoảng thời gian xác định (hàng tháng đối với kiểm tra định kỳ, hàng tuần nếu máy nghiền có vấn đề đã biết). Xu hướng theo thời gian mang lại nhiều thông tin hơn bất kỳ phép đo đơn lẻ nào.
• Kiểm tra và xác minh lại sự căn chỉnh của trục sau mỗi lần tắt máy hoặc thay ổ trục lớn, vì sự dịch chuyển nhiệt và các rối loạn bảo trì thường gây ra hiện tượng lệch trục.
• Duy trì lịch trình thay thế lớp lót chi tiết dựa trên dữ liệu về tốc độ hao mòn thay vì chờ lớp lót bị hỏng, vì lớp lót bị hỏng sẽ gây ra hiện tượng mất cân bằng đột ngột.
• Sử dụng phân tích dầu trên hộp số và hệ thống bôi trơn để phát hiện sớm các mảnh vụn mài mòn và sự xuống cấp của chất bôi trơn trước khi mức độ rung tăng lên.
• Kiểm tra và siết chặt các bu lông neo móng theo khoảng thời gian xác định - tối thiểu hàng năm đối với các nhà máy hoạt động trong môi trường có độ rung cao.
• Đào tạo người vận hành cách nhận biết và báo cáo âm thanh bất thường, độ rung bất thường hoặc những thay đổi trong hoạt động của nhà máy. Người vận hành thường phát hiện sự cố trước khi thiết bị đo lường phát hiện.