So với động cơ nằm ngang, động cơ đứng, đặc biệt là động cơ đứng cỡ lớn, có đặc thù riêng trong hệ thống ổ trục của chúng, và ổ bi tiếp xúc góc được sử dụng ở một đầu của động cơ. Do đặc thù về cấu trúc của ổ bi tiếp xúc góc, hướng lắp ráp ổ trục không được đảo ngược, nếu không ổ trục sẽ bị loại bỏ trực tiếp. Khi ổ trục không đúng vị trí hoặc độ khít trục của chính ổ trục không thẳng hàng khi động cơ đang chạy, có thể gây ra rung động bất thường và tiếng ồn lạ trong động cơ.

01. Vấn đề tiếng ồn của động cơ đứng

Động cơ đứng, đặc biệt là động cơ đứng cỡ lớn, có hệ thống ổ trục độc đáo và thường được trang bị ổ bi tiếp xúc góc ở một đầu. Loại ổ trục này có cấu trúc chính xác và nếu hướng lắp ráp sai, có thể gây hư hỏng trực tiếp cho ổ trục. Ngoài ra, nếu ổ trục không đúng vị trí hoặc lắp trục không thẳng hàng khi động cơ đang chạy, cũng có thể gây ra rung động và tiếng ồn bất thường trong động cơ.

► Chức năng của vòng bi tiếp xúc góc

Vòng bi tiếp xúc góc một dãy được thiết kế để chịu được tải trọng kết hợp và có thể chịu được lực đẩy lớn theo một hướng duy nhất. Trong động cơ thẳng đứng, loại vòng bi này thường được sử dụng ở đầu kéo dài không phải trục để đối phó với các tình huống mà lực dọc trục vượt quá phạm vi vòng bi của vòng bi rãnh sâu. Kích thước của nó tương thích với vòng bi rãnh sâu một dãy của động cơ tương ứng, do đó tránh được một loạt các vấn đề tiềm ẩn do thiết kế lại các bộ phận cấu trúc.

Ứng dụng của vòng bi tiếp xúc góc trong động cơ đứng là để giải quyết vấn đề chịu lực dọc lớn và cân bằng vị trí giữa rôto và stato. Trong các ứng dụng này, vòng bi tiếp xúc góc thường được lắp theo cặp để đáp ứng các yêu cầu làm việc khác nhau. Bằng cách sắp xếp vòng bi đúng cách, có thể áp dụng lực dọc cân bằng với trọng lượng của rôto động cơ để đảm bảo vị trí tương đối dọc ổn định giữa rôto và stato.

► Thách thức về lắp đặt và vận hành

Trong quá trình vận hành động cơ, dù là lắp đặt nâng hay treo ổ bi tiếp xúc góc, sẽ có một loạt các thách thức. Đặc biệt, bất kỳ sự lệch trục hoặc rung động nào cũng có thể dẫn đến hoạt động không ổn định và tiếng ồn. Ngoài mối quan hệ khớp của các kích thước trục, sau khi động cơ được cấp nguồn, các đường tâm từ của stato và rôto sẽ tự động căn chỉnh dưới tác động của lực điện từ.

Trong quá trình lựa chọn cấu trúc ổ trục động cơ, chúng ta có thể thực hiện nhiều biện pháp khác nhau, chẳng hạn như sử dụng ổ bi tiếp xúc góc để ghép nối, kiểm soát hiệu quả sự dịch chuyển của ổ trục theo hướng trục, sử dụng cấu trúc ba ổ trục để tăng cường độ ổn định và thiết lập trước hợp lý độ lệch của stato và rôto. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng kích thước lệch trước của stato và rôto phải được kiểm soát trong phạm vi thích hợp để tránh tác động bất lợi. Ngoài ra, trong quá trình lưu trữ, vận chuyển và thử nghiệm động cơ thẳng đứng, cần đảm bảo rằng động cơ luôn ở trạng thái thẳng đứng chính xác để tránh hư hỏng ổ trục do lực bên ngoài không phù hợp.

02 Vấn đề rung động của động cơ thẳng đứng lớn

Tiếp theo, chúng ta sẽ tập trung vào các vấn đề rung động của động cơ trong các máy bơm đứng lớn. Giá đỡ thùng và tổng chiều cao của các động cơ như vậy thường lớn và tốc độ khoảng 1500 vòng/phút. Các ổ trục trên thường sử dụng ổ trục trượt hoặc ổ trục lăn, nhưng các vấn đề rung động của ổ trục trượt thường do việc điều chỉnh ống lót dẫn hướng gây ra, vì vậy chúng không được thảo luận trong bài viết này. Chúng ta sẽ tập trung vào các vấn đề rung động của động cơ có ổ trục lăn làm ổ trục trên. Cấu trúc bao gồm động cơ, giá đỡ thùng, thân máy bơm và các đường ống vào và ra.

► Đặc điểm và ảnh hưởng của rung động

Biên độ rung động ở đầu động cơ là lớn nhất, và khi vị trí đi xuống, độ rung động giảm dần, cho thấy tính định hướng rõ ràng. Khi động cơ được thử nghiệm rỗng, tức là khi động cơ được kết nối với thùng đỡ nhưng không kết nối với rôto bơm, tần số rung động của nó chủ yếu dựa trên tần số quay. Tuy nhiên, khi động cơ được kết nối với rôto bơm, tần số rung động có thể chủ yếu là 2X.

Độ rung của động cơ yếu dần khi vị trí giảm, cho thấy đặc tính định hướng. Sau khi động cơ được kết nối với máy bơm, tần số rung có thể thay đổi đáng kể. Ví dụ, vấn đề rung của động cơ cũng có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như độ rung quá mức khi lắp đặt mới vào sản xuất, độ rung quá mức sau khi động cơ được thay thế hoặc sửa chữa và độ rung tăng lên trong quá trình vận hành nhưng vẫn rung rõ ràng sau khi ngắt kết nối rôto máy bơm.

► Phân tích nguyên nhân rung động

Rung động cơ có thể do nhiều yếu tố gây ra, bao gồm chính động cơ, xi lanh hỗ trợ, thân bơm và đường ống vào và ra.

► Nguyên nhân từ chính động cơ

Rung động cơ có thể do nhiều yếu tố bên trong gây ra. Trong số đó, độ chính xác cân bằng không đủ là một vấn đề chính, đặc biệt là trong hệ thống động cơ cộng với giá đỡ xi lanh có độ cứng tổng thể yếu, trong đó một lượng nhỏ mất cân bằng có thể gây ra rung động đáng kể của động cơ. Tuy nhiên, bằng cách giảm lượng mất cân bằng, độ rung thường có thể được giảm hiệu quả. Ngoài ra, lắp đặt ổ trục không đúng cách dẫn đến rung động của động cơ cũng là một nguyên nhân phổ biến. Ví dụ, ổ trục trên bị ứng suất và ổ trục dưới đóng vai trò hỗ trợ và dẫn hướng, và rôto ở trạng thái treo, điều này giải thích tại sao ổ trục trên thường bị hỏng trước. Những vấn đề như vậy có thể được ngăn ngừa bằng cách kiểm tra các điều kiện ứng suất của hai ổ trục.

► Các vấn đề về hệ thống hỗ trợ

Độ cứng không đủ của xi lanh hỗ trợ có thể gây ra vấn đề rung động. Khi động cơ được kết nối với xi lanh hỗ trợ, vấn đề độ cứng tổng thể không đủ sẽ dần xuất hiện. Để phân biệt xem đó là vấn đề của động cơ hay xi lanh hỗ trợ, chúng ta có thể thử nghiệm động cơ đơn và động cơ cộng với xi lanh hỗ trợ trên nền tảng thử nghiệm. Đồng thời, việc bổ sung các phương pháp hỗ trợ và điều chỉnh có thể cải thiện tác động của nó.

► Cài đặt và hiệu ứng cộng hưởng

Một số động cơ có thể có cộng hưởng cấu trúc ảnh hưởng đáng kể đến độ rung của động cơ. Sau khi thử nghiệm thực tế, chúng tôi thấy rằng tần số cộng hưởng có thể ảnh hưởng đến phạm vi lên đến ±160 vòng/phút và đôi khi thậm chí ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ định mức. Đối với những vấn đề như vậy, cần phải xác nhận và cải thiện độ chính xác của động cơ thông qua các thí nghiệm để giảm độ rung. Cộng hưởng cấu trúc có thể ảnh hưởng đáng kể đến độ rung của động cơ và cần phải xác nhận và cải thiện độ chính xác của động cơ thông qua các thí nghiệm để giảm độ rung.

Khi xử lý các vấn đề rung, chúng ta cần xem xét nhiều yếu tố khác nhau và thực hiện các biện pháp xử lý có mục tiêu. Các biện pháp này có thể bao gồm cải thiện độ chính xác cân bằng, đảm bảo độ thẳng đứng tổng thể, điều chỉnh khoảng hở ổ trục, thêm giá đỡ tạm thời và thiết kế lại giá đỡ nòng. Khi thực hiện các biện pháp hỗ trợ tạm thời, chúng ta nên đảm bảo rằng điểm hỗ trợ nằm ở đầu trên của động cơ và điều chỉnh cường độ hỗ trợ phù hợp để có được hiệu quả giảm rung đáng kể.