Rung động bất thường của động cơ AC trong quá trình vận hành không chỉ gây ra tiếng ồn lớn mà còn làm tăng tốc độ mài mòn ổ trục, gây hư hỏng lớp cách điện của cuộn dây và thậm chí có thể dẫn đến sự cố ngừng hoạt động của thiết bị. Nguyên nhân cần được phân tích từ nhiều khía cạnh như cấu trúc cơ khí, đặc tính điện từ, lắp đặt & bảo trì, đồng thời việc kiểm tra và xử lý phải được thực hiện kết hợp với các tình huống cụ thể.
1. Mất cân bằng cấu trúc cơ học: Nguyên nhân cơ bản và thường gặp nhất
- Lỗi cân bằng động của rotor
Rotor là bộ phận cốt lõi của động cơ quay với tốc độ cao. Nếu vật liệu kim loại phân bố không đều trong quá trình sản xuất, cánh quạt bị biến dạng hoặc khối đối trọng bị rơi ra sau thời gian dài sử dụng, hoặc lõi rotor bị mòn hoặc dây quấn bị lỏng trong quá trình bảo trì, trọng tâm của rotor sẽ lệch khỏi trục quay, tạo ra lực ly tâm tuần hoàn và gây ra rung động.
Phương pháp kiểm tra: Sau khi ngắt nguồn điện, hãy xoay rotor bằng tay để kiểm tra xem có bị kẹt hoặc cảm giác trọng lượng không đều không. Nếu độ rung của động cơ tăng lên khi tốc độ quay tăng lên khi chịu tải (ví dụ, độ rung tăng đáng kể khi tốc độ vượt quá 1500 vòng/phút), rất có thể đó là sự cố cân bằng động.
Đo độ phân giải: Tháo rotor và gửi đến cơ sở chuyên nghiệp để kiểm tra cân bằng động. Khắc phục tình trạng mất cân bằng bằng cách thêm khối đối trọng hoặc mài các bộ phận quá tải. Nếu cuộn dây rotor bị lỏng, hãy buộc lại bằng băng dính không dệt và phủ sơn cách điện để bảo dưỡng.
- Vòng bi bị mòn hoặc hỏng do bôi trơn
Vòng bi là bộ phận chính kết nối rotor và stato. Khi bi/rãnh ổ trục bị mòn, lồng bị vỡ, hoặc mỡ bị khô hoặc bị nhiễm tạp chất, rotor sẽ bị chuyển động hướng tâm hoặc hướng trục, gây ra rung động "lạch cạch", thường đi kèm với hiện tượng nóng ổ trục (nhiệt độ vượt quá 70°C).
Phương pháp kiểm tra: Sử dụng ống nghe để nghe kỹ nắp đầu ổ trục. Nếu nghe thấy tiếng "sột soạt" hoặc "tiếng va đập" bất thường thay vì tiếng "ù" đều đều trong quá trình vận hành bình thường, có thể xác định ổ trục đã bị hỏng. Đồng thời, hãy kiểm tra xem có vết rò rỉ mỡ trên nắp đầu ổ trục không.
Đo độ phân giải: Sau khi tắt động cơ, tháo nắp đầu ổ trục và thay ổ trục bằng ổ trục có độ chính xác cao cùng model (ví dụ: ổ bi rãnh sâu series 6205). Đổ mỡ chịu nhiệt độ cao phù hợp (ví dụ: mỡ gốc lithium) vào ổ trục với lượng mỡ bằng 1/2 đến 2/3 thể tích bên trong ổ trục để tránh tình trạng mỡ bị tràn hoặc thiếu.
2. Đặc tính điện từ bất thường: Liên quan trực tiếp đến các thông số điện của động cơ
- Ngắn mạch giữa các vòng dây quấn stato hoặc mất cân bằng dòng điện ba pha
Nếu cuộn dây stato bị đoản mạch giữa các vòng dây do lão hóa cách điện, độ ẩm hoặc va chạm với vật lạ, sự phân bố từ trường ba pha sẽ không đồng đều, tạo ra "lực hút từ đơn phương" khiến rôto lệch về một phía và gây ra rung động. Ngoài ra, điện áp nguồn ba pha không cân bằng (với chênh lệch vượt quá 5%) hoặc kết nối cuộn dây không đúng cách (ví dụ: kết nối sao nhầm thành kết nối tam giác) cũng có thể dẫn đến mất cân bằng dòng điện ba pha và làm trầm trọng thêm rối loạn từ trường.
Phương pháp kiểm tra: Sử dụng đồng hồ vạn năng để đo điện trở DC của cuộn dây stato ba pha. Nếu giá trị điện trở của một pha thấp hơn 10% so với hai pha còn lại, có thể xảy ra ngắn mạch giữa các vòng dây. Sử dụng ampe kế kẹp để đo dòng điện ba pha trong quá trình vận hành. Nếu chênh lệch vượt quá 10%, hãy kiểm tra điện áp nguồn hoặc hệ thống dây điện.
Đo độ phân giải: Nếu điểm ngắn mạch rõ ràng (ví dụ: cuộn dây bị cháy đen hoặc cháy xém), hãy thay một phần cuộn dây và tẩm lại sơn để khô. Nếu mất cân bằng dòng điện ba pha do nguồn điện, hãy phối hợp với bộ phận điện lực để điều chỉnh điện áp hoặc lắp đặt bộ cân bằng điện áp ba pha ở đầu vào động cơ.
- Khe hở không đều: Độ lệch trong khe hở giữa Stato và Roto
Nếu khe hở không khí (thường là 0,2-1,5 mm) giữa vòng tròn bên trong của stato động cơ và vòng tròn bên ngoài của rôto không đều do biến dạng khung hoặc lắp đặt nắp cuối không thẳng hàng, mật độ từ thông cục bộ sẽ quá cao, dẫn đến rung động điện từ định kỳ. Tần số rung động liên quan đến tần số nguồn điện (ví dụ, với nguồn điện 50 Hz, tần số rung động xấp xỉ 100 Hz).
Phương pháp kiểm tra: Sau khi tắt động cơ, sử dụng thước lá để đo khe hở không khí tại 4 điểm chia đều trên chu vi rotor. Nếu chênh lệch giữa khe hở không khí tối đa và tối thiểu vượt quá 0,2 mm, khe hở không khí không đều. Đồng thời, kiểm tra xem khung có bị biến dạng hoặc bu lông nắp đầu có bị lỏng không.
Đo độ phân giải: Nới lỏng các bu lông nắp cuối và dùng búa đồng gõ nhẹ vào nắp cuối để điều chỉnh vị trí cho đến khi khe hở khí đồng đều. Nếu khung bị biến dạng, hãy sửa chữa bằng cách ấn hoặc thay thế khung để đảm bảo độ đồng trục của stato và rôto.
3. Các vấn đề về lắp đặt và cân bằng tải: Ảnh hưởng gián tiếp của các yếu tố bên ngoài
- Độ lệch đồng trục giữa động cơ và thiết bị tải
Khi động cơ được kết nối với các tải như bơm và quạt thông qua khớp nối hoặc puli, nếu trục của hai tải này không đồng tâm (độ lệch hướng kính vượt quá 0,1 mm hoặc độ lệch góc vượt quá 0,5°), lực kéo hướng kính bổ sung sẽ được tạo ra trong quá trình vận hành, gây ra rung động của động cơ. Độ rung sẽ tăng lên khi tải tăng.
Phương pháp kiểm tra: Gắn đồng hồ so vào khớp nối động cơ và xoay khớp nối một vòng tròn. Nếu phạm vi dao động của đồng hồ so vượt quá 0,1 mm, độ đồng trục không đạt tiêu chuẩn. Trong trường hợp truyền động bằng dây đai, độ lệch hoặc trượt dây đai rõ ràng cũng có thể do độ lệch trục.
Đo độ phân giải: Điều chỉnh vị trí lắp đặt thiết bị tải và hiệu chỉnh độ đồng trục giữa động cơ và tải bằng cách thêm hoặc tháo gioăng. Đối với truyền động đai, đảm bảo rãnh của hai puli được căn chỉnh và độ căng đai phù hợp (độ võng nên từ 10-15 mm khi ép đai).
- Lắp đặt móng không ổn định hoặc cộng hưởng
Nếu động cơ được lắp đặt trên nền bê tông lỏng lẻo hoặc nền móng không đủ cứng (ví dụ: giá đỡ bằng thép mỏng), biên độ rung động sẽ được khuếch đại. Ngoài ra, nếu tần số hoạt động của động cơ gần với tần số riêng của nền móng và tải trọng (tần số cộng hưởng), sẽ xảy ra "hiện tượng cộng hưởng", dẫn đến độ rung động tăng đột ngột.
Phương pháp kiểm tra: Quan sát xem móng có rung lắc rõ rệt khi động cơ đang chạy hay không, hoặc sử dụng máy dò rung để đo tần số rung. Nếu tần số rung gần với tần số tương ứng với tốc độ định mức của động cơ (ví dụ: 1500 vòng/phút tương ứng với 25 Hz), có thể xảy ra hiện tượng cộng hưởng.
Đo độ phân giải: Gia cố nền móng (ví dụ: tăng độ dày bê tông, lắp đặt tấm giảm chấn). Nếu cộng hưởng rõ ràng, hãy điều chỉnh tốc độ động cơ (ví dụ: thay biến tần để thay đổi tần số) hoặc lắp đặt khối giảm chấn trên nền móng để tránh dải tần số cộng hưởng.
Tóm lại, việc kiểm tra rung động bất thường của động cơ AC cần tuân thủ nguyên tắc “cơ học trước, điện từ sau; ngoại cảnh trước, nội cảnh sau”. Thông qua đánh giá cảm quan (nghe, nhìn, sờ) kết hợp với kiểm tra dụng cụ, có thể xác định chính xác nguyên nhân. Sau khi khắc phục, cần chạy thử không tải trong 30 phút để xác nhận giá trị rung động thấp hơn tiêu chuẩn quốc gia (ví dụ: giới hạn tốc độ rung được quy định trong GB 10068-2020) trước khi tiếp tục vận hành có tải để tránh hỏng hóc lặp lại.