Các nguyên nhân thường gặp gây rung lắc ở bơm bùn

Theo số liệu thống kê, rung động bất thường trong bơm bùn là nguyên nhân chính gây ra các sự cố khác. Đồng thời, sự cố thiết bị trực tiếp làm tăng cường độ rung của bơm, tạo ra một vòng luẩn quẩn ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động an toàn của thiết bị. Điều này dẫn đến tăng chi phí bảo trì và tổn thất sản xuất do thời gian ngừng hoạt động của thiết bị.

I. Phân tích nguyên nhân gây rung lắc của bơm bùn

1. Lỗi mất cân bằng khối lượng cánh quạt
Lực ly tâm sinh ra do sự mất cân bằng khối lượng cánh quạt liên tục tác động lên bơm bùn . Trong quá trình sản xuất, các bộ phận được kiểm tra và điều chỉnh, đặc biệt là cánh quạt được kiểm tra cân bằng tĩnh/động và gia công bằng phương pháp khoan/phay để khắc phục. Các vùng mất cân bằng được gia công lại, dẫn đến trạng thái cân bằng khối lượng tương đối tối ưu. Do đó, bơm hoạt động ổn định nhất với độ rung tối thiểu. Tuy nhiên, sau thời gian hoạt động kéo dài, các yếu tố như mài mòn cánh quạt và đóng cặn do bùn bám dính làm phá vỡ sự cân bằng khối lượng tổng thể, dẫn đến tải trọng không đều hoặc "tải trọng lệch tâm" lên cánh quạt. Phía nặng hơn của cánh quạt mất cân bằng này chịu lực ly tâm tăng lên, đặc biệt ở tốc độ quay cao, gây ra lực quay không cân bằng đáng kể. Các phép đo thường cho thấy biên độ rung tăng dần từ phía động cơ về phía bơm.

2. Lỗi rung động do ghép nối gây ra
Rung động do khớp nối gây ra khá phổ biến trong các bơm bùn, đặc biệt là với các khớp nối cứng. Rung động từ cả động cơ và bơm có thể cộng hưởng qua khớp nối, khuếch đại rung động tổng thể. Ngay cả đối với các khớp nối mềm kiểu chốt thường được sử dụng, việc các chốt/vòng cao su không thể chịu được chuyển động dọc trục cũng có thể gây ra rung động mạnh, ngắn. Mặc dù các lỗi khớp nối góp phần gây ra rung động cho bơm, nhưng chúng thường ít nghiêm trọng hơn so với các lỗi do vấn đề ở cánh quạt. Các khớp nối cũng trải qua quá trình cân bằng căn chỉnh sau khi sản xuất.

Việc căn chỉnh khớp nối, giống như cân bằng cánh quạt, nhằm mục đích giảm thiểu lực không cân bằng trong quá trình quay. Tuy nhiên, ngoài việc cân bằng khối lượng của chính nó, việc lắp đặt khớp nối phải đáp ứng hai điều kiện để căn chỉnh theo cặp:

1. Sự trùng khớp của hai khớp nối, nghĩa là chu vi ngoài của chúng thẳng hàng.

2. Sự song song của các mặt tiếp xúc (mặt cuối) của khớp nối, đảm bảo hai đường tâm song song với nhau.
   Chỉ khi đáp ứng được các điều kiện này thì hoạt động ổn định của thiết bị và sự hao mòn tối thiểu của các bộ phận khớp nối mới được đảm bảo tốt hơn.

3. Rung động do các bu lông bị lỏng
Ngay cả những thiết bị hoạt động tốt cũng trải qua hiện tượng "rung động nhỏ". Theo thời gian, những rung động này khiến các bu lông ở vỏ bơm, vỏ ổ trục và tấm đế bị lỏng. Bu lông lỏng cho phép vỏ bơm di chuyển tự do hơn, làm tăng độ rung. Nếu không được siết chặt kịp thời, độ rung tăng lên sẽ làm các bu lông tiếp tục bị lỏng và mòn, tạo ra một vòng luẩn quẩn dẫn đến hư hỏng bơm nghiêm trọng hơn.

4. Các lỗi do mài mòn ổ bi hoặc bôi trơn không đủ
Tuổi thọ của ổ bi phụ thuộc trực tiếp vào môi trường hoạt động và khả năng bôi trơn. Rò rỉ chất bôi trơn là một vấn đề rất phổ biến ở các bơm bùn. Các vòng đệm dầu ở cả hai phía của vỏ ổ bi có thể bị hỏng, dẫn đến rò rỉ liên tục. Ngoài ra, các đường dẫn dầu bị tắc do chất bôi trơn bị nhiễm bẩn cũng có thể làm giảm khả năng bôi trơn của ổ bi. Bôi trơn không đủ, bất kể mức độ mài mòn của ổ bi hiện có, đều gây ra tiếng ồn và rung động. Điều này xảy ra do thiếu màng dầu dẫn đến sự tiếp xúc trực tiếp giữa kim loại với kim loại giữa các phần tử lăn, làm mất khả năng giảm chấn. Mặc dù ban đầu rung động nhẹ, nhưng sự rung động này lại rất có hại. Hơn nữa, nhiều vỏ ổ bi của bơm bùn sử dụng vòng đệm mê cung, giúp ngăn rò rỉ dầu nhưng không hoàn toàn ngăn chặn các chất gây ô nhiễm từ bên ngoài xâm nhập vào ổ bi, có khả năng gây mài mòn do ô nhiễm.

5. Sự cố thiết bị do điều kiện cấp liệu không ổn định
Máy bơm bùn thường hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, với nhiều máy phải xử lý lưu lượng cao. Trong quá trình vận chuyển bùn, các mảnh vụn lớn có thể cản trở hoặc thậm chí làm tắc nghẽn các kênh cánh quạt, làm gián đoạn quá trình cấp liệu. Việc cấp liệu không ổn định hoặc không đủ gây ra hiện tượng xâm thực nghiêm trọng bên trong vỏ bơm. Điều này làm mất cân bằng thủy lực của cánh quạt, không chỉ tạo ra rung động mà còn gây ra mối đe dọa nghiêm trọng đến an toàn thiết bị.

II. Các mối nguy hiểm do rung động của bơm bùn

1. Tác động đến tuổi thọ của các bộ phận bơm
Thống kê cho thấy các lỗi liên quan đến rung động chiếm khoảng 74% số lần hỏng hóc của bơm bùn. Trong quá trình hoạt động, sự mất cân bằng làm tăng tải trọng ly tâm lên ổ trục. Rung động vượt quá giới hạn cho phép sẽ làm hỏng lớp màng bôi trơn trên bề mặt lăn của ổ trục sớm hơn dự kiến. Bôi trơn không đầy đủ và tản nhiệt kém dẫn đến nhiệt độ ổ trục tăng cao, đẩy nhanh quá trình hỏng hóc.

2. Hư hỏng và rò rỉ gioăng cơ khí
Mặc dù tác động của rung động lên các phớt cơ khí ít rõ rệt hơn so với ổ bi, nhưng nó vẫn là nguyên nhân chính gây hỏng phớt. Rung động ngăn cản sự tiếp xúc ổn định giữa các bề mặt phớt, có thể gây ra rò rỉ bùn nhỏ ban đầu. Vì bơm bùn thường sử dụng phớt cơ khí kép, nên rung động cũng có thể cho phép các hạt bùn lọt vào giữa các bề mặt ma sát trong quá trình hoạt động, dẫn đến hư hỏng bề mặt phớt sớm. Ngoài ra, rung động có thể gây ra hỏng hóc do mỏi sớm của lò xo nén và mài mòn quá mức các vòng chữ O, dẫn đến rò rỉ.

3. Sự mài mòn và rò rỉ vỏ bơm
Để nâng cao hiệu suất của bơm ly tâm, khe hở giữa các bộ phận bên trong như cánh quạt, tấm chống mài mòn trước/sau và vỏ xoắn ốc được giảm thiểu trong quá trình thiết kế (khe hở nhỏ hơn thường mang lại hiệu suất cao hơn trong điều kiện tương tự). Rung động gây ra chuyển động và độ lệch trục dọc, điều này rất có hại cho các bộ phận bên trong. Nó cũng có thể dẫn đến va đập hoặc mài mòn giữa các tấm chống mài mòn và cánh quạt. Những hư hỏng như vậy làm giảm hiệu suất hoặc ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của bơm. Lực ma sát tác động lên các bộ phận bên trong do rung động cũng có thể gây rò rỉ tại các mối nối.

4. Tăng mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi thiết bị
Sự rung động trong máy bơm bùn tạo ra tổn thất ma sát bổ sung và lực ly tâm không đều. Điều này không chỉ làm giảm độ ổn định hoạt động mà còn làm giảm hiệu suất bơm, làm tăng lượng năng lượng bị lãng phí cho cùng một sản lượng và dẫn đến tiêu thụ điện năng cao hơn.

5. Sự cố gãy trục
Trục bơm truyền chuyển động quay và duy trì vị trí ổn định của cánh quạt. Lực ly tâm không cân bằng do rung động tác động lên cánh quạt gây ra ứng suất quá mức cho trục. Vận hành lâu dài trong điều kiện như vậy dẫn đến mỏi kim loại và cuối cùng là gãy trục.

III. Phòng ngừa và xử lý rung động của bơm

Không thể loại bỏ hoàn toàn hiện tượng rung động của bơm nhưng có thể giảm thiểu bằng các biện pháp hiệu quả. Để bơm bùn hoạt động ổn định lâu dài, việc lựa chọn đúng và vận hành theo tiêu chuẩn là rất quan trọng. Rung động là con dao hai lưỡi: nó có thể gây ra những lỗi nghiêm trọng, nhưng việc theo dõi sự thay đổi rung động cũng cho phép phát hiện và chẩn đoán kịp thời các vấn đề đang phát sinh.

(1) Lựa chọn: Điều kiện và môi trường hoạt động của bơm bùn thường khắc nghiệt, dẫn đến tỷ lệ hỏng hóc tương đối cao. Do đó, nên lựa chọn thiết bị có thông số kỹ thuật cao hơn (trong phạm vi yêu cầu kỹ thuật), đồng thời đảm bảo điều kiện cấp liệu thuận lợi.

(2) Vận hành: Máy bơm ly tâm gặp phải hiện tượng xâm thực trong quá trình vận hành, hiện tượng này trở nên trầm trọng hơn khi lượng nước cấp không đủ, làm tăng độ rung. Độ rung ngắn hạn do xâm thực gây ra là do sự phân bố chất lỏng không đều trong buồng xoắn ốc. Ổn định lượng nước cấp hoặc điều chỉnh van đầu ra/tốc độ bơm có thể giảm độ rung một cách hiệu quả. Tuy nhiên, xâm thực kéo dài gây ra mài mòn cánh quạt không đều, dẫn đến độ rung không thể điều chỉnh được.

(3) Bôi trơn: Bôi trơn không chỉ liên quan đến mức độ và lượng dầu mà còn cả độ nhớt. Độ nhớt của chất bôi trơn không đủ có thể gây ra rung động. Nhiệt độ vỏ ổ trục tăng lên trong quá trình hoạt động, làm giảm độ nhớt của dầu. Do đó, khi kiểm tra mức dầu, hãy đảm bảo nhiệt độ hoạt động vẫn nằm trong phạm vi thích hợp. Điều tra kịp thời các nguyên nhân gây tăng nhiệt độ, vì quá nhiệt cũng dẫn đến rung động ổ trục và hư hỏng do bôi trơn kém.

(4) Siết chặt: Bu lông có thể bị lỏng dưới tác động của "rung động nhỏ". Việc sử dụng hợp chất khóa ren trong quá trình lắp ráp lại sau khi bảo trì có thể ngăn ngừa hiện tượng lỏng và hư hỏng ren. Hợp chất này có thể được làm tan chảy bằng nhiệt để tháo rời. Khoản đầu tư nhỏ này rất cần thiết cho việc lắp ráp lại thiết bị.

(5) Ổn định nguồn cấp: Độ ổn định của nguồn cấp liên quan đến việc lựa chọn và lắp đặt. Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, hiện tượng lắng đọng, đóng cặn hoặc tắc nghẽn do các hạt lớn trong đường ống có thể hạn chế lưu lượng dưới mức yêu cầu của bơm, cần phải làm sạch đường ống và van. Để kiểm soát lưu lượng, nên giảm tốc độ (tần số) bơm, sau đó điều chỉnh van đầu ra. Không nên điều chỉnh van đầu vào để kiểm soát lưu lượng.

IV. Kết luận

Sự cố thiết bị thường bắt đầu bằng những rung động bất thường nhẹ, dần dần mạnh lên. Quá trình này mang lại nhiều khía cạnh để tóm tắt và phân tích. Rung động bất thường vừa là triệu chứng của lỗi, vừa là yếu tố quan trọng góp phần làm trầm trọng thêm lỗi. Phân tích rung động bất thường đóng vai trò như một công cụ chẩn đoán. Việc không giải quyết kịp thời các vấn đề về thiết bị dựa trên xu hướng rung động sẽ tạo ra một vòng luẩn quẩn: rung động càng mạnh cho thấy khả năng xảy ra lỗi càng cao, và các lỗi hiện có, đến lượt chúng, lại làm trầm trọng thêm rung động.