Bài giảng Kỹ thuật bảo dưỡng công nghiệp

Tập bài giảng “Kỹ thuật bảo dưỡng công nghiệp” được biên soạn theo chương trình tín chỉ dành cho sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật điện, điện tử và ngành công nghệ kỹ thuật điều khiển v

LỜI NÓI ĐẦU

Sử dụng có hiệu quả máy móc, thiết bị là nhân tố sống còn đối với sự phát triển công nghiệp, đặc biệt là trong một nền kinh tế đang phát triển như nước ta Máy móc

và thiết bị không những rất đắt tiền mà trong nhiều trường hợp đều phải nhập khẩu từ nước ngoài bằng ngoại tệ hơn nữa, khấu hao của máy móc chiếm một phần đáng kể trong tổng chi phí sản suất Vì thế chúng cần phải được chăm sóc cẩn thận Công việc bảo dưỡng nhà máy có tầm quan trọng to lớn vì giúp duy trì máy móc và thiết bị luôn trong tình trạng hoạt động với hiệu quả và năng suất cao

Nói chung trong các ngành công nghiệp của Việt Nam, việc sử dụng máy móc

và thiết bị cần phải được cải tiến đáng kể Lý do chủ yếu làm hiệu suất sử dụng máy thấp là thời gian ngừng sản xuất vì hư hỏng đột xuất và ngừng máy không có kế hoạch Rất cần thiết phải làm tăng tuổi thọ của máy và tăng hiệu suất sử dụng máy móc hiện có

Tập bài giảng “Kỹ thuật bảo dưỡng công nghiệp” được biên soạn theo chương trình tín chỉ dành cho sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật điện, điện tử và ngành công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa với mong muốn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình giảng dạy, nghiên cứu và học tập tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định và cũng là tài liệu tham khảo cho các cán bộ kỹ thuật làm việc trong các nhà máy, doanh nghiệp và tư nhân…

Trong quá trình biên soạn tập bài giảng, nhóm biên soạn đã cập nhật các kiến thức cơ bản về kỹ thuật độ tin cậy, kỹ thuật bảo dưỡng, các kỹ thuật chẩn đoán hư hỏng, các phương pháp và thiết bị giám sát tình trạng, áp dụng các phương pháp phân tích vận hành phục vụ việc bảo dưỡng, áp dụng các phương pháp và hình thức tổ chức bảo dưỡng hiện đại, có hiệu quả, phân tích các vấn đề sản xuất và bảo dưỡng để xây dựng hợp lý các hệ thống và hình thức tổ chức bảo dưỡng

Tuy nhiên quá trình biên soạn chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót, nhóm tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của bạn đọc để tập bài giảng được hoàn thiện hơn

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

MỤC LỤC ii

Chương 1 KHÁI QUÁT VỀ BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP 1

1.1 Giới thiệu 1

1.1.1 Nghề bảo dưỡng công nghiệp 1

1.1.2 Bảo dưỡng công nghiệp Việt Nam 2

1.2 Định nghĩa bảo dưỡng 3

1.2.1 Bảo dưỡng kỹ thuật 3

1.2.2 Bảo trì 4

1.3 Phân loại bảo dưỡng 6

1.3.1 Bảo dưỡng sửa chữa (Bảo dưỡng hỏng máy - Breakdown Maintenance) 6

1.3.2 Bảo dưỡng dự phòng (có hệ thống và có điều kiện) 7

1.3.3 Bảo dưỡng thường xuyên 9

1.4 Các cấp độ bảo dưỡng công nghiệp 10

CÂU HỎI ÔN TẬP 13

Chương 2 KỸ THUẬT BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP 14

2.1 Khái quát 14

2.2 Kỹ thuật giám sát tình trạng 19

2.2.1 Kỹ thuật giám sát rung động 26

2.2.2 Kỹ thuật giám sát âm 39

2.2.3 Kỹ thuật giám sát khuyết tật và kiểm tra không phá hủy 46

2.2.4 Kỹ thuật giám sát nhiệt độ 56

2.2.5 Kỹ thuật giám sát hạt và tình trạng lưu chất 69

2.2.6 Xu hướng phát triển của bảo dưỡng công nghiệp 83

CÂU HỎI ÔN TẬP 92

Chương 3 TỔ CHỨC BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP 94

3.1 Trình tự các bước tiến hành bảo dưỡng 94

3.1.1 Lập hồ sơ kỹ thuật 94

3.1.2 Lựa chọn loại hình bảo dưỡng và lập kế hoạch bảo dưỡng 94

3.1.3 Tiến hành bảo dưỡng 97

3.1.4 Đo lường và đánh giá sau bảo dưỡng 99

3.2 Bảo dưỡng thiết bị điện trong công nghiệp 101

3.2.1 Bảo dưỡng máy biến áp điện lực 101

3.2.2 Bảo dưỡng thiết bị đóng cắt điện 118

3.2.3 Bảo dưỡng động cơ điện 142

3.2.4 Bảo dưỡng máy phát điện 153

CÂU HỎI ÔN TẬP 179

Chương 4 HỆ THỐNG QUẢN LÝ BẢO DƯỠNG 180

4.1 Tổng quan về hệ thống quản lý bảo dưỡng 180

4.1.1 Công việc tổ chức 180

4.1.2 Hệ thống kiểm soát 180

4.1.3 Đo lường các số liệu 181

4.1.4 Kiểm soát tồn kho và các vật tư bảo dưỡng 181

4.1.5 Hoạch định và điều độ 181

4.2 Triết lý và các mục tiêu của bảo trì năng suất toàn diện 182

4.2.1 Lịch sử của bảo trì năng suất toàn diện 182

4.2.2 Triết lý của TPM 183

4.2.3 Vai trò của TPM 183

4.2.4 Nguyên tắc của TPM 183

4.2.5 Mục tiêu của TPM 184

4.2.6 Lợi ích của TPM 184

4.2.7 Nội dung và yêu cầu của TPM 184

4.2.8 Triển khai áp dụng 188

4.2.9 5S trong bảo dưỡng năng suất toàn cục 189

4.3 Cấu trúc và trình tự hoạt động của hệ thống quản lý bảo dưỡng 191

4.3.1 Kiểm soát bảo dưỡng dự phòng 191

4.3.2 Thiết lập kế hoạch kiểm soát 191

4.3.3 Danh sách các thiết bị thiết yếu 192

4.3.4 Lựa chọn nhân viên kiểm soát 193

4.3.5 Ghi nhận các hoạt động kế tiếp của nhân viên kiểm soát bảo dưỡng dự phòng 194

4.4 Giới thiệu một ứng dụng cụ thể về hệ thống quản lý bảo dưỡng 194

4.4.1 Mô hình bộ phận bảo dưỡng trực thuộc nhà máy 194

4.4.2 Mô hình thuê dịch vụ bảo dưỡng bên ngoài 195

4.4.3 Mô hình trung hòa 2 mô hình trên 196

4.4.4 Lựa chọn mô hình bảo dưỡng 196

4.5 Đánh giá hệ thống quản lý bảo dưỡng 198

4.5.1 Khái quát 198

4.5.2 Các chỉ số đánh giá 198

CÂU HỎI ÔN TẬP 200

TÀI LIỆU THAM KHẢO 201

Chương 1 KHÁI QUÁT VỀ BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP

1.1 Giới thiệu

1.1.1 Nghề bảo dưỡng công nghiệp

Những cỗ máy từ nhỏ bé tinh vi đến to lớn cồng kềnh đang ngày đêm hoạt động trong thời đại công nghiệp phát triển hiện nay Ai sẽ là người chăm sóc chúng? Đó chính là những người Bảo dưỡng Công nghiệp (BDCN) - là bảo mẫu cho những

cỗ máy

1.1.1.1 Bảo dưỡng công nghiệp -vị trí quan trọng trong xí nghiệp

Vị trí của kỹ thuật viên (KTV) bảo dưỡng công nghiệp luôn là vị trí quan trọng trong các dây chuyền sản xuất của các nhà máy công nghiệp Họ là người đảm bảo sự vận hành trơn tru và liên tục của toàn bộ hệ thống máy móc BDCN không chỉ đơn thuần là sửa chữa máy móc trong phân xưởng Đó còn là cả một quá trình đo đạc, theo dõi, tính toán, lên kế hoạch và cuối cùng là sửa chữa thay thế Kỹ thuật viên BDCN phải theo dõi định kỳ chế độ làm việc của từng máy, từng bộ phận và toàn bộ hệ thống máy móc trong phân xưởng, chuẩn đoán kịp thời các triệu chứng hỏng hóc để lên kế hoạch sửa chữa hoặc thay mới những chi tiết máy bị hao mòn trong quá trình làm việc sao cho kịp thời, phù hợp với kế hoạch sản xuất mà hợp lý nhất, kinh tế nhất

Hình 1.1 Kỹ thuật viên thực hiện công việc bảo dưỡng thiết bị

1.1.1.2 Bảo dưỡng công nghiệp - một công việc năng động

Mặc dù luôn phải theo dõi tình hình hoạt động của máy móc, nhưng đặc thù của nghề BDCN không bắt buộc KTV phải luôn túc trực ở phân xưởng vì không phải lúc nào máy móc cũng sẵn sàng để hỏng hóc Thông thường khi không có sự cố đột xuất, máy móc của xí nghiệp được bảo dưỡng một cách định kỳ theo kế hoạch Vì vậy, một

kỹ thuật viên BDCN có thể đảm trách vị trí bảo dưỡng máy cho nhiều xí nghiệp, phân

xưởng khác nhau Công việc của người BDCN vì thế mà trở nên bận rộn và thú vị, cần phải biết sắp xếp thời gian để hoàn thành nhiệm vụ ở nhiều nơi Cũng nhờ vậy mà càng làm việc, trình độ chuyên môn và kinh nghiệm của họ được nâng cao nhanh chóng, mở rộng nhiều mối quan hệ mà không phải công việc nào cũng có được lợi thế này

Hơn thế nữa, trong thời điểm hiện nay, rất nhiều dự án đầu tư lớn của nước ngoài đang rót vào Việt Nam với những tên tuổi hàng đầu thế giới như Intel, Foxcon, Honda ; hàng loạt nhà máy, khu công nghiệp được xây dựng… khiến cho nhu cầu về nhân lực BDCN đang rất bức thiết, tiềm năng cho ngành BDCN là rất lớn trong thời điểm hiện tại cũng như tương lai

1.1.1.3 Những tố chất để trở thành kỹ thuật viên bảo dưỡng công nghiệp

Để trở thành kỹ thuật viên BDCN không cần phải là một học sinh xuất sắc trong các môn tự nhiên hay phải có cơ bắp thật khỏe mạnh để sửa chữa máy móc Nghề bảo dưỡng không đòi hỏi KTV phải hiểu biết sâu về nguyên lý thiết kế hay chế tạo máy Vì vậy, một người luôn thích tìm tòi máy móc, yêu thích kỹ thuật nhưng thích thực hành hơn lý thuyết, thích thực tập hơn kiểm tra viết thì học tập trở thành KTV BDCN là sự lựa chọn thích hợp nhất

Tuy nhiên làm kỹ thuật thì phải cẩn thận, tỉ mỉ Sai sót nhỏ có thể dẫn đến thiệt hại lớn cho cả quy trình, cả hệ thống sản xuất Muốn làm trong ngành kỹ thuật và đạt được thành công thì cần phải rèn luyện tính cẩn thận ngay từ bây giờ

1.1.2 Bảo dưỡng công nghiệp Việt Nam

“Theo tiêu chí bảo dưỡng công nghiệp gồm năm cấp bậc phổ biến trên thế giới, thì Việt Nam đang chập chững ở bậc thứ hai và trình độ bảo dưỡng công nghiệp Việt Nam tụt hậu 40 đến 50 năm so với thế giới”

Nếu như những năm 60, các nước châu Âu đã vượt qua bảo dưỡng định kỳ và tiến đến bảo dưỡng dựa trên tình trạng của thiết bị thì hiện nay Việt Nam chỉ đang dừng ở việc bảo dưỡng khi máy hỏng và bảo dưỡng theo định kỳ

Đặc thù của bảo dưỡng ở Việt Nam là hình thức bảo dưỡng cơ hội, nghĩa là khi máy hỏng ở một bộ phận, ngoài việc bảo dưỡng bộ phận bị hỏng, thì nhân lúc đó sẽ bảo dưỡng luôn những bộ phận còn lại

Một nghiên cứu mới đây ước tính rằng 50% máy móc thiết bị tại các công ty sản xuất công nghiệp Việt Nam bị hỏng hoặc hư hại nghiêm trọng do không được bảo dưỡng Vì thế, vấn đề thiếu bảo dưỡng công nghiệp hiện nay đang là một thách thức

đối với hiệu quả và lợi nhuận của các doanh nghiệp Việt Nam, tuy nhiên giải quyết vấn đề này sẽ mang lại tiềm năng lớn về tăng lợi nhuận và sức cạnh tranh

Tuy một số doanh nghiệp có yếu tố đầu tư nước ngoài đã áp dụng bảo dưỡng công nghiệp rất tốt, như các công ty của Nhật: Honda, Toyota…họ áp dụng những chuẩn riêng của họ, không theo chuẩn Việt Nam Nhưng so với tình trạng chung của bảo dưỡng công nghiệp Việt Nam, thì đó chỉ như “miếng vá đẹp trên một cái áo rách”,

Ông Rudy Bunda, chuyên gia quốc tế từng có 30 năm kinh nghiệm trong bảo dưỡng công nghiệp tại Hoa Kỳ và đến hơn 400 trung tâm sản xuất sạch của nhiều nước trên thế giới, cho biết, bảo dưỡng công nghiệp cũng giống như việc duy trì tình trạng sức khỏe của con người hoặc bảo dưỡng xe máy, cần phải duy trì tình trạng tốt của máy móc bằng cách sửa chữa, làm sạch, tra dầu mỡ, hoặc nâng cấp có hệ thống mà không làm ảnh hưởng đến sản xuất

1.2 Định nghĩa bảo dưỡng

1.2.1 Bảo dưỡng kỹ thuật

Từ ‘Bảo dưỡng’ - maintenance - trong tiếng Anh xuất phát từ động từ

‘maintain’, có nghĩa là ‘duy trì’ Điều này có nghĩa là duy trì khả năng làm ra sản phẩm của máy móc thiết bị

Theo quan điểm thực hành bảo dưỡng là việc thực hiện các tác vụ giúp bảo tồn năng lực thiết bị, qua đó đảm bảo tính liên tục và chất lượng của sản Bảo dưỡng diễn

ra trong toàn bộ thời gian sử dụng (tuổi thọ) của thiết bị

* Tiêu chuẩn AFNOR x 60-010 đưa ra khái niệm bảo dưỡng: Là mọi việc làm

có thể nhằm dùy trì hoặc khôi phục một thiết bị tới một điều kiện xác định để có thể tạo ra sản phẩm mong muốn

* Định nghĩa theo từ điển bách khoa toàn thư: Bảo dưỡng kỹ thuật là biện pháp

tổ chức và kĩ thuật để duy trì tính năng kĩ thuật của dụng cụ, máy móc, thiết bị sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải, quốc phòng bảo đảm độ tin cậy, độ bền và khả năng sẵn sàng hoạt động

Bảo dưỡng kỹ thuật (BDKT) bao gồm: xem xét, kiểm tra, phòng ngừa hỏng hóc, sửa chữa hằng ngày, trực tiếp bảo đảm khả năng làm việc; chuẩn bị trước khi làm việc (điều chỉnh, nạp, trang bị thêm, bôi trơn, ) và những việc khác để khi thực hiện không cần tháo những cụm chi tiết và tổ hợp máy

Người ta chia BDKT ra thành BDKT định kỳ (theo thời gian làm việc, theo lịch hoặc kết hợp), BDKT không định kì (khi chuyển chế độ khai thác) BDKT là một phần của việc sử dụng, bảo quản, sửa chữa dụng cụ, máy móc, thiết bị theo kế hoạch

dự phòng

Hiện nay, tuy có nhiều định nghĩa khác nhau, nhưng cách hiểu thông dụng nhất về Bảo dưỡng Công nghiệp (Viết tắt là bảo dưỡng) là việc triển khai các biện pháp kỹ thuật nhằm duy trì hay khôi phục khả năng của máy móc thiết bị để tạo ra sản phẩm có các đặc tính yêu cầu, trong thời gian cần đến chúng, với chi phí tổng quát thấp nhất

1.2.2 Bảo trì

* Định nghĩa theo từ điển bách khoa toàn thư: Bảo trì là tập hợp các hoạt động

giữ gìn, bảo dưỡng có tính phòng ngừa, sửa chữa phần cứng, phần mềm hay gói chương trình chuyên dụng nhằm đảm bảo độ tin cậy của việc xử lí thông tin trên máy tính Việc bảo trì phần cứng bao gồm các thao tác chạy thử, đo lường, điều chỉnh hay sửa hư hỏng Đối với phần mềm, việc bảo trì bao gồm hai loại công việc chính: sửa các thiếu sót do các giai đoạn thiết kế và cài đặt trước đây chưa phát hiện ra, nâng cấp

hệ phần mềm cho thích ứng với những tiến hoá mới của yêu cầu thực tế

* Định nghĩa của Afnor (Pháp): Bảo trì là tập hợp các hoạt động nhằm duy trì

hoặc phục hồi một tài sản ở tình trạng nhất định hoặc bảo đảm một dịch vụ xác định

- Ý nghĩa của định nghĩa trên là tập hợp các hoạt động, tập hợp các phương tiện, các biện pháp kỹ thuật để thực hiện công tác bảo trì

- Duy trì: phòng ngừa các hư hỏng có thể xảy ra để duy trì tình trạng hoạt động của tài sản (máy móc, thiết bị)

- Phục hồi: sửa chữa hay phục hồi lại trạng thái ban đầu của tài sản (bao gồm tất cả các thiết bị, dụng cụ sản xuất, dịch vụ )

* Định nghĩa của BS 3811: 1984 (Anh): Bảo trì là tập hợp tất cả các hành động

kỹ thuật và quản trị nhằm giữ cho thiết bị luôn ở một tình trạng nhất định hoặc phục hồi nó về một tình trạng trong đó nó có thể thực hiện chức năng yêu cầu Chức năng yêu cầu này có thể định nghĩa như là một tình trạng xác định nào đó

* Định nghĩa của Total Productivity Development AB (Thụy Điển): Bảo trì bao

gồm tất cả các hoạt động được thực hiện nhằm giữ cho thiết bị ở một tình trạng nhất định hoặc phục hồi thiết bị về tình trạng này

* Định nghĩa của Dimitri Kececioglu (Mỹ): Bảo trì là bất kì hành động nào nhằm

duy trì các thiết bị không bị hư hỏng ở một tình trạng đạt yêu cầu về mặt độ tin cậy và

an toàn và nếu chúng bị hư hỏng thì phục hồi chúng về tình trạng này

Những nghiên cứu mới về bảo trì đã làm thay đổi quan niệm cơ bản nhất về tuổi đời thiết bị và hư hỏng Hiển nhiên rằng có mối quan hệ giữa mức độ hư hỏng và tuổi đời của thiết bị Trước kia người ta nghĩ rằng hư hỏng là do thiết bị "già"̀ đi Trong thế

hệ thứ hai đã có thêm quan niệm cho rằng giai đoạn "làm nóng máy" ban đầu cũng ảnh hưởng đến hư hỏng Tuy nhiên các công trình nghiên cứu ở thế hệ thứ ba đã chứng tỏ rằng trong thực tế không phải chỉ có một hoặc hai mà là sáu dạng hư hỏng

Những kỹ thuật mới của bảo trì đã có sự phát triển bùng nổ về những khái niệm

và kỹ thuật bảo trì mới Hàng trăm kỹ thuật bảo trì mới được triển khai vào sản xuất trong hai mươi năm qua và hiện nay hàng tuần lại xuất hiện một vài kỹ thuật mới

Những phát triển mới của bảo trì bao gồm: Các công cụ hỗ trợ quyết định: nghiên cứu rủi ro, phân tích dạng và hậu quả hư hỏng Những kỹ thuật bảo trì mới: giám sát tình trạng, vv… Thiết kế thiết bị với sự quan tâm đặc biệt đến độ tin cậy và khả năng bảo trì Một sự nhận thức mới về mặt tổ chức công tác bảo trì theo hướng thúc đẩy sự tham gia của mọi người, làm việc theo nhóm và tính linh hoạt khi thực hiện

Những kỹ thuật bảo trì đang thay đổi Ngày nay bảo trì đóng một vai trò rất quan trọng trong mọi hoạt động sản xuất, có thể so sánh như một đội cứu hỏa Đám cháy một khi đã xảy ra phải được dập tắt càng tốt để tránh những thiệt hại lớn Tuy nhiên, dập tắt lửa không phải là nhiệm vụ chính của đội quản lý bảo trì nhà máy công nghiệp cứu hỏa mà công việc chính của họ là phòng ngừa không cho đám chảy xảy ra Cho nên vai trò chính của bảo trì là: Phòng ngừa để tránh cho máy móc bị hỏng Cực đại hóa năng suất Nhờ đảm bảo hoạt động đúng yêu cầu và liên tục tương ứng với tuổi thọ của máy lâu hơn Nhờ chỉ số khả năng sẵn sàng của máy cao nhất và thời gian ngừng máy để bảo trì nhỏ nhất

Nhờ cải tiến liên tục quá trình sản xuất Tối ưu hóa hiệu suất của máy: Máy móc vận hành có hiệu quả và ổn định hơn, chi phí vận hành ít hơn, đồng thời làm ra sản phẩm đạt chất lượng hơn Tạo ra môi trường làm việc an toàn hơn

Hiện nay, bảo trì ngày càng trở nên quan trọng Ở những nước đang phát triển,

có nhiều máy móc cũ đang hoạt động Vấn đề phụ tùng là yếu tố cần quan tâm, bởi vì khó tìm được phụ tùng thay thế cho thiết bị, nếu có tìm thấy thì giá cũng rất cao và

phải trả bằng ngoại tệ Nếu công tác bảo trì tốt, hậu quả của những hỏng hóc đã được

đề phòng thì những vấn đề này phần nào đã được giải quyết

Những thử thách đối với bảo trì Kỹ thuật công nghiệp càng phát triển, máy móc

và thiết bị sẽ càng đa dạng và phức tạp hơn Những thách thức chủ yếu đối với những nhà quản lý bảo trì hiện đại bao gồm: Lựa chọn kỹ thuật bảo trì thích hợp nhất Phân biệt các loại quá trình hư hỏng

Quản lý bảo trì nhà máy công nghiệp đáp ứng mọi mong đợi của người chủ thiết bị, người sử dụng thiết bị và của toàn xã hội Thực hiện công tác bảo trì có kết quả nhất Hoạt động công tác bảo trì với sự hỗ trợ và hợp tác tích cực của mọi người

có liên quan "Bảo trì phòng ngừa” mà mục tiêu chủ yếu là giữ cho thiết bị luôn hoạt động ở trạng thái ổn định chứ không phải sửa chữa khi có hư hỏng

1.3 Phân loại bảo dưỡng

Nhu cầu về bảo dưỡng máy móc xuất hiện kể từ khi loài người bắt đầu sử dụng chúng trong sản xuất Kể từ đó, ngành bảo dưỡng đã trải qua các bước phát triển từ thấp đến cao, từ bị động đến chủ động Dưới đây là các loại hình bảo dưỡng đã và đang được áp dụng trên thế giới

1.3.1 Bảo dưỡng sửa chữa (Bảo dưỡng hỏng máy - Breakdown Maintenance)

Đây là phương pháp bảo dưỡng lạc hậu nhất Thực chất lịch bảo dưỡng được quyết định khi máy móc bị hỏng và con người hoàn toàn bị động Khi máy hỏng, sản xuất bị ngừng lại và công tác bảo dưỡng mới được thực hiện

Phương pháp bảo dưỡng này có rất nhiều nhược điểm như: gây dừng máy bất thường, không ngăn ngừa được sự xuống cấp của thiết bị, có thể kéo theo

sự hư hỏng của các máy móc liên quan và gây tai nạn, làm cho các nhà quản lý sản xuất bị động trong việc lên kế hoạch sản xuất, ảnh hưởng đến khả năng cung ứng sản phẩm trên thị trường, giảm tính cạnh tranh của sản phẩm

Do thời điểm xảy ra các hỏng hóc thường ngẫu nhiên, bất ngờ nên các nhà quản

lý bảo dưỡng luôn bị động trong việc chuẩn bị các chi tiết thay thế, bố trí các công tác sửa chữa làm kéo dài thời gian dừng máy gây chi phí lớn Trong một số trường hợp, thậm chí đã chuẩn bị rất nhiều các chi tiết thay thế nhưng do tính đa dạng và khó dự đoán của các hư hỏng nên khối lượng các chi tiết vẫn rất lớn gây tốn kém; hơn nữa mật độ của các loại hư hỏng thay đổi liên tục nên có chi tiết thay thế luôn bị thiếu trong khi các chi tiết khác nằm trong kho hàng chục năm mà không được dùng tới

Một khuyết điểm khác của phương pháp này là các hư hỏng ở một cụm máy móc nào đó do không kịp ngăn chặn có thể gây hư hỏng dây chuyền làm nguy hiểm đến các bộ phận máy khác hoặc gây tai nạn cho người sử dụng

Do các hạn chế nêu trên, chi phí cho bảo dưỡng theo phương pháp này rất lớn

vì vậy cho đến nay nó hầu như không còn được áp dụng trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp ở các nước tiên tiến nữa

Hình 1.2 Bảo dưỡng hệ thống điện để đảm bảo không để sự cố điện

1.3.2 Bảo dưỡng dự phòng (có hệ thống và có điều kiện)

Bảo dưỡng dự phòng (Preventive Maintenance - PM) là việc chăm sóc và phục vụ của nhân viên cho mục đích của việc duy trì thiết bị và phương tiện trong tình trạng hoạt động thỏa đáng bằng cách cung cấp cho kiểm tra hệ thống, phát hiện và sửa chữa những thất bại phôi thai hoặc trước khi chúng xảy ra hoặc trước khi chúng phát triển thành các khuyết tật lớn Đó là việc duy trì, bao gồm các bài kiểm tra, đo lường, điều chỉnh, và thay thế phụ tùng, thực hiện cụ thể để ngăn chặn các lỗi xảy ra

1.3.2.1 Bảo dưỡng dự phòng theo thời gian (Preventive Maintenance - Time

Based Mainte-nance)

Đây là phương pháp bảo dưỡng hiện được áp dụng trong hầu hết các nhà máy, dây chuyền sản xuất ở Việt Nam (trừ một số ít các nhà máy mới xây dựng) Trên thế giới, phương pháp này đã được phát triển và phổ biến từ những năm 1950

Nội dung chủ yếu của phương pháp này là các máy móc thiết bị trong dây chuyền sản xuất sẽ được sửa chữa, thay thế định kỳ theo thời gian Ví dụ cứ mỗi tháng một lần sẽ dừng dây chuyền cho sửa chữa nhỏ và khoảng một năm một lần dừng dây chuyền để thực hiện các sửa chữa lớn Thực tế phần lớn các dây chuyền sản xuất dừng bảo dưỡng mỗi năm 2 lần Mỗi khi dừng máy định kỳ để sửa chữa, bảo dưỡng, các bộ phận, chi tiết máy sẽ được kiểm tra, cân chỉnh, phục hồi, nếu cần thiết sẽ được thay

thế Sau mỗi đợt sửa chữa như vậy toàn bộ các thiết bị máy móc trong dây chuyền được coi như đã sẵn sàng cho đợt sản xuất mới

Về mặt lý thuyết, dường như đây là phương pháp khá lý tưởng Tuy nhiên, trong thực tế phương pháp này vẫn bộc lộ khá nhiều nhược điểm:

- Thứ nhất là việc xác định các chu kỳ thời gian để dừng máy Do phân bố của các hư hỏng theo thời gian rất khác nhau nên việc xác định các chu kỳ sửa chữa thích hợp cho toàn bộ dây chuyền rất khó Nếu khoảng thời gian giữa hai lần dừng máy dài, các hư hỏng có thể xuất hiện giữa hai lần dừng máy gây ra ngừng sản xuất bất thường Nếu khoảng thời gian giữa hai lần dừng máy ngắn, khối lượng sửa chữa thay thế lớn, một số chi tiết vẫn còn dùng được nhưng đến thời hạn vẫn phải thay thế gây lãng phí

- Thứ hai, do chủng loại máy móc thiết bị có thể hư hỏng cần sửa chữa bảo dưỡng trong mỗi đợt dừng máy của nhà máy thường rất đa dạng, khối lượng chi tiết thay thế, bố trí nhân lực, vật lực cho mỗi lần dừng máy là rất lớn nhưng thực tế các chi tiết cần thay thế sửa chữa lại không nhiều gây lãng phí

- Thứ ba, các máy móc thiết bị có thể bị hư hỏng do sự bất cẩn của công nhân trong quá trình kiểm tra, bảo dưỡng Một số loại máy dễ bị hỏng, mòn hay giảm tuổi thọ do bị tháo ra lắp vào nhiều lần Thuật ngữ trong ngành bảo dưỡng gọi hiện tượng này là “bảo dưỡng quá mức”

1.3.2.2 Bảo dưỡng dự phòng theo tình trạng thiết bị (Preventive Maintenance

-Condition Based Maintenance) (Còn gọi là Bảo dưỡng theo tình trạng)

Đây là phương pháp bảo dưỡng dự phòng tiên tiến được phát triển từ Bảo dưỡng dự phòng theo thời gian, và được áp dụng trong các ngành công nghiệp khoảng

từ giữa những năm 1950 Nội dung chính của phương pháp này là: trạng thái và các thông số làm việc của các máy móc thiết bị hoạt động trong dây chuyền sẽ được giám sát bởi một hệ thống giám sát và chẩn đoán tình trạng thiết bị

Hệ thống giám sát sẽ chịu trách nhiệm giám sát các hiện tượng xuất hiện trong quá trình làm việc của thiết bị như tiếng ồn, độ rung, nhiệt độ ,kiểm tra tình trạng thực tế của thiết bị, phát hiện các trạng thái bất thường của thiết bị, qua đó xác định chính xác xu hướng hư hỏng của thiết bị

Hệ thống giám sát sẽ chịu trách nhiệm giám sát các hiện tượng xuất hiện trong quá trình làm việc của thiết bị như tiếng ồn, độ rung, nhiệt độ ,kiểm tra tình trạng thực tế của thiết bị, phát hiện các trạng thái bất thường của thiết bị, qua đó xác định chính xác xu hướng hư hỏng của thiết bị

Hệ thống phân tích và chẩn đoán tình trạng thiết bị sẽ chịu trách nhiệm phân tích các kết quả thu được từ hệ thống giám sát, thông báo chính xác vị trí, mức độ hư hỏng giúp người sử dụng kịp thời điều chỉnh hoặc thay thế các phần hư hỏng, tránh các hư hỏng theo dây chuyền Hệ thống này còn cho phép xây dựng một bộ hồ sơ dữ liệu về thiết bị (lý lịch máy) Từ đó có thể chẩn đoán các nguyên nhân gây hỏng thường gặp và hỗ trợ tìm cách khắc phục, ngăn ngừa

Trong phương pháp này, thay vì sửa chữa, bảo dưỡng theo chu kỳ thời gian, người sử dụng sẽ giám sát tình trạng của các thiết bị thông qua các phép đo và kiểm tra theo chu kỳ thời gian Tuỳ theo tình trạng hoạt động, mức độ phức tạp và quan trọng của thiết bị người ta xác định các khoảng thời gian đo phù hợp và như vậy người bảo dưỡng có thể giám sát chặt chẽ tất cả các thiết bị cần thiết Ví dụ đối với các tua bin thì

đo và giám sát liên tục, với các quả lô, ổ lăn các phép đo sẽ được thực hiện hàng ngày, còn với động cơ điện thì chỉ cần đo 2 lần trong tháng là đủ Việc quản lý chặt chẽ tình trạng các thiết bị còn cho phép chủ động trong lịch bảo dưỡng, kế hoạch sản xuất và sẵn sàng hơn trong việc tiếp nhận các đơn hàng lớn

Vì chi phí cho công việc thực hiện các phép đo và phân tích nhỏ hơn rất nhiều

so với với công việc sửa chữa; độ an toàn và độ tin cậy của dây chuyền rất cao (do được giám sát chặt chẽ) nên phương pháp bảo dưỡng này đựơc coi là giải pháp kỹ thuật ưu việt cho việc quản lý bảo dưỡng nhà máy và các dây chuyền công nghiệp

Hình 1.3 Sơ đồ phân nhánh bảo dưỡng dự phòng

1.3.3 Bảo dưỡng thường xuyên

Con người chúng ta ai cũng cần được bảo vệ và chăm sóc, các đồ vật mà chúng

ta sử dụng hàng ngày cũng thế và máy móc, thiết bị hoạt động thường xuyên cũng cần được bảo dưỡng Để hệ thống máy móc có thể hoạt động tốt, bền và hiệu quả thì chúng

ta phải bảo dưỡng thường xuyên như:

- Lau chùi sau mỗi ca sản xuất, cuối ngày làm việc;

CHU KỲ CỐ ĐỊNH

CHU KỲ KHÔNG

CỐ ĐỊNH

- Thay nhớt cho các chi tiết máy cần thiết;

- Vệ sinh các dụng cụ sạch sẽ;

- Tra dầu vào các dụng cụ như kìm, kéo

1.4 Các cấp độ bảo dưỡng công nghiệp

Mô tả về các cấp độ Bảo dưỡng xác định sự phức tạp của việc bảo dưỡng được quyết định bởi mức độ phức tạp của các bước quy trình và/hoặc độ phức tạp của việc

sử dụng hay triển khai các thiết bị hỗ trợ cần thiết Không nên nhầm lẫn mức độ phức tạp này với độ phức tạp của thiết kế hoặc mức độ quan trọng của thiết bị hỗ trợ

Sự phân loại theo cấp độ Bảo dưỡng được quy chuẩn hoá trong tiêu chuẩn AFNOR X 60-010 và được dùng như một hướng dẫn và công cụ phản ánh Ứng dụng của nó chỉ được hiểu giữa các bên đã thống nhất về định nghĩa được áp dụng cho các thiết bị cần bảo dưỡng

Bảo dưỡng Hiệu năng (Productive maintenance PM) hay Bảo dưỡng Hiệu quả Vào cuối những năm 1950 hãng Genegal Electric đưa vào áp dụng “Bảo dưỡng Hiệu năng” - tức là “Bảo dưỡng nhằm nâng cao năng suất và hiệu quả” Xuất phát từ quan điểm khắc phục nhược điểm của Bảo dưỡng Phòng ngừa là “bảo dưỡng quá mức”, Bảo dưỡng Hiệu năng vừa làm giảm tối thiểu thiệt hại do thiết bị xuống cấp vừa tiết kiệm các chi phí bảo dưỡng thiết bị (Xem hình 1.4)

Hình 1.4 Đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa 2 yếu tố trình độ bảo dưỡng

và chi phí (Bảo dưỡng hiệu năng)

Bảo dưỡng hiệu năng được định nghĩa như sau: “ Bảo dưỡng hiệu năng là loại hình bảo dưỡng nâng cao hiệu suất của doanh nghiệp nhờ giảm các chi phí do máy móc thiết bị từ chi phí vận hành, chi phí bảo dưỡng đến các thiệt hại do thiết bị xuống cấp”

Bảo dưỡng hiệu năng đã phát triển qua các giai đoạn Bảo dưỡng Hiệu chỉnh (Corrective Maintenance), Phòng ngừa Bảo dưỡng (Maintenance Prevention) và Bảo dưỡng Hiệu năng hiện đại

Cần lưu ý rằng Bảo dưỡng Hiệu năng chính là bước kế tiếp của bảo dưỡng dựa trên tình trạng thiết bị Nếu không có các cơ sở hạ tầng cần thiết và bảo dưỡng dựa trên tình trạng vẫn chưa được doanh nghiệp thực sự làm chủ thì không thể chuyển sang Bảo dưỡng Hiệu năng được

Bảo dưỡng hiệu năng tổng thể (Bảo dưỡng hiệu năng với sự tham gia của tất cả các bộ phận -TPM –Total productive maintenance): TPM có thể được định nghĩa như sau: TPM là bước phát triển tiếp theo của PM, thông qua các hoạt động tự giác của các nhóm nhỏ (hoạt động JK) tất cả các bộ phận nhằm xây dựng một hệ thống bao quát toàn bộ chu kỳ sử dụng thiết bị nhằm mục đích đạt được hiệu suất sử dụng thiết bị tối đa

* Các hoạt động JK: là các hoạt động hoàn thiện quy trình vận hành của một nhóm nhỏ công nhân và tìm ra phương pháp giải quyết các vấn đề trong vận hành và bảo dưỡng máy một cách tự nguyện Vì người vận hành hiểu rõ tình trạng thiết bị nhất nên các hoạt động này rất có hiệu quả

Vào năm 1976 khi TPM được phát minh ở Nhật, thì ở Anh người ta cũng đưa ra khái niệm Terotechnology có cùng mục đích với TPM: Terotechnology được định nghĩa là công nghệ sử dụng các giải pháp thực tiễn toàn diện và bao quát như: quản lý, tài chính, công nghệ áp dụng với những tài sản hữu hình (thiết bị và công trình) nhằm đạt được chi phí chu kỳ sử dụng kinh tế Có thể nói Terotechnology là kỹ thuật quản lý tổng thể nhà máy, nó đồng nghĩa với quản lý nhà máy hiểu theo nghĩa rộng bao gồm

cả quản lý chu kỳ sử dụng thiết bị

Xét về mục đích TPM và Terotechnology là giống nhau nhưng có một khác biệt lớn là TPM được thực hiện bởi người sử dụng thiết bị, còn Terotechnology liên quan tới cả người sản xuất lẫn người quản lý và vận hành thiết bị Tuy nhiên, sự trao đổi tiên tiến giữa nhà sản xuất, người sử dụng và thiết bị không hiệu quả do khác biệt về lợi ích Đây cũng là nguyên nhân dẫn đến thất bại của Terotechnology Thất bại này là một gợi

ý về sự cần thiết xem xét các tiền đề khả thi của khái niệm hiện đại và rộng hơn là sản

xuất và tiêu dùng bền vững

Có 5 cấp độ trong bảo dưỡng công nghiệp thường gồm:

- Bảo dưỡng khi hỏng máy

- Bảo dưỡng phòng ngừa bao gồm bảo dưỡng định kỳ theo thời gian hoặc dựa trên tình trạng thiết bị

- Bảo dưỡng dự báo trước khi máy hỏng

- Bảo dưỡng hiệu suất

- Bảo dưỡng hiệu suất tổng thể

Trình độ bảo dưỡng công nghiệp ở Việt Nam còn hạn chế, trong đó nêu ra 5 cấp

độ trong bảo dưỡng công nghiệp Theo tiêu chí bảo dưỡng công nghiệp gồm năm cấp bậc phổ biến trên thế giới, thì Việt Nam đang chập chững ở bậc thứ hai và trình độ bảo dưỡng công nghiệp Việt Nam tụt hậu 40 đến 50 năm so với thế giới

Nếu như những năm 60, các nước châu Âu đã vượt qua bảo dưỡng định kỳ và tiến đến bảo dưỡng dựa trên tình trạng của thiết bị thì hiện nay, Việt Nam chỉ đang dừng ở việc bảo dưỡng khi máy hỏng và bảo dưỡng theo định kỳ Người ta nói: “Đặc thù của bảo dưỡng ở Việt Nam là hình thức bảo dưỡng cơ hội”, nghĩa là khi máy hỏng

ở một bộ phận, ngoài việc bảo dưỡng bộ phận bị hỏng, thì nhân lúc đó sẽ bảo dưỡng luôn những bộ phận còn lại

Nguyên nhân: Việt Nam từng là một bãi rác công nghiệp

Việt Nam từng có trình độ bảo dưỡng công nghiệp khá tốt trong thời kỳ bao cấp, khi máy móc thường nhập từ các nước XHCN với những hướng dẫn cụ thể, rõ ràng của các chuyên gia nước bạn

Tuy nhiên sau đó, thiết bị được nhập về từ khắp nơi Có một thời gian, nước ta trở thành bãi rác công nghệ với rất nhiều thiết bị cũ được nhập từ các nước Vì thế, các hướng dẫn sử dụng và bảo hành thiết bị khác nhau, gây nhiều khó khăn cho người quản lý cũng như kỹ thuật bảo dưỡng Thêm nữa, trình độ bảo dưỡng của Việt Nam tụt hậu còn do cách tiếp cận cũng như suy nghĩ về bảo dưỡng ở Việt Nam

Ở nước ngoài, họ coi bảo dưỡng và sản xuất là hai mặt của một vấn đề Một bên

là sản xuất và bên kia là bảo dưỡng, hai mặt gắn chặt với nhau Bảo dưỡng cũng đóng góp lợi nhuận của công ty

Còn đối với Việt Nam, giống như hai cánh tay, tay phải là sản xuất, tay trái là bảo dưỡng, sản xuất thì ra tiền còn bảo dưỡng thì tốn tiền Vì thế người ta cố gắng chi phí tối thiếu cho phần bảo dưỡng

Một nghiên cứu mới đây ước tính rằng 50% máy móc thiết bị tại các công ty sản xuất công nghiệp Việt Nam bị hỏng hoặc hư hại nghiêm trọng do không được bảo dưỡng Vì thế, vấn đề thiếu bảo dưỡng công nghiệp hiện nay đang là một thách thức đối với hiệu quả và lợi nhuận của các doanh nghiệp Việt Nam, tuy nhiên giải quyết vấn đề này sẽ mang lại tiềm năng lớn về tăng lợi nhuận và sức cạnh tranh Tuy có một

số doanh nghiệp có yếu tố đầu tư nước ngoài đã áp dụng bảo dưỡng công nghiệp rất tốt, như các công ty của Nhật: Honda, Toyota…họ áp dụng những chuẩn riêng

CÂU HỎI ÔN TẬP

1.1 Giới thiệu về bảo dưỡng công nghiệp

1.2 Định nghĩa bảo dưỡng

1.3 Bảo dưỡng sửa chữa

1.4 Bảo dưỡng dự phòng

1.5 Bảo dưỡng thường xuyên

1.6 Các cấp độ bảo dưỡng

Chương 2 KỸ THUẬT BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP

2.1 Khái quát

Bảo dưỡng phòng ngừa gián tiếp, còn được gọi là bảo dưỡng trên cơ sở tình trạng CBM (Condition Based Maintenance), hay giám sát tình trạng (Condition Monitoring), được thực hiện để tìm ra các dấu hiệu hư hỏng ban đầu trước khi hư hỏng gây ngừng máy xảy ra Trong giải pháp này, công việc bảo dưỡng không làm thay đổi trạng thái vật lý của thiết bị

Giám sát tình trạng là quá trình xác định tình trạng máy lúc đang hoạt động hay ngừng hoạt động Nếu có một vấn đề nào xảy ra thì thiết bị giám sát sẽ phát hiện và cung cấp thông tin để có kế hoạch xử lý kịp thời đối với từng vấn đề cụ thể trước khi máy bị hư hỏng Ngoài ra, giám sát tình trạng còn cải thiện hiệu năng hoạt động của máy đạt mức tối ưu so với các đặc điểm kỹ thuật ban đầu của máy

Các mục tiêu của giám sát tình trạng:

- Can thiệp trước khi xảy ra hư hỏng

- Thực hiện công tác bảo trì chỉ khi nào cần thiết

- Giảm số lần hư hỏng và số lần ngừng máy

- Giảm chi phí bảo trì và các chi phí thiệt hại do ngừng sản xuất

- Tăng tuổi thọ của thiết bị

- Giảm chi phí tồn kho và kiểm soát tồn kho có hiệu quả

Một nghiên cứu của chính phủ Anh cho thấy nền công nghiệp tiết kiệm khoảng 1,3 tỉ USD mỗi năm nhờ áp dụng chiến lược CBM

Trong ngành công nghiệp hóa dầu, chi phí bảo trì cũng giảm xuống khoảng 9÷10 USD/HP/năm nhờ thay đổi chiến lược bảo trì không kế hoạch sang bảo trì trên

cơ sở tình trạng Theo thống kê của nhiều nước, khi kỹ thuật giám sát tình trạng được thực hiện thì cứ 1 USD chi phí cho bảo trì sẽ tiết kiệm được 5 USD nói chung và từ 10÷22 USD nói riêng trong ngành nhựa

Hình 2.1 Sơ đồ khối của bảo dưỡng trên cơ sở tình trạng

Kỹ thuật giám sát tình trạng sử dụng những công nghệ tiên tiến để xác định tình trạng và dự đoán những hư hỏng tiềm ẩn của thiết bị với độ chính xác cao, bao gồm những kỹ thuật cơ bản sau:

- Kỹ thuật giám sát rung động

- Kỹ thuật giám sát hạt và tình trạng lưu chất

- Kỹ thuật giám sát khuyết tật và kiểm tra không phá hủy

- Kỹ thuật giám sát nhiệt độ

- Kỹ thuật giám sát âm

Hình 2.2 Thực hiện công tác giám sát hệ thống thiết bị

 Kỹ thuật giám sát rung động

Kỹ thuật giảm sát rung động là một phần rất quan trọng trong kỹ thuật giám sát tình trạng Bởi vì sự rung động của một chi tiết, bộ phận cơ khí mang tính lũy tiến Nếu không phát hiện kịp thời thì hư hỏng sẽ phát triển ra toàn bộ hệ thống

Áp dụng kỹ thuật giám sát rung động có thể dự đoán thời điểm xảy ra hư hỏng,

từ đó tránh được các hư hỏng ngẫu nhiên, các hư hỏng ngoài ý muốn Thông thường các hư hỏng loại này gây tổn thất chi phí rất lớn, nhất là đối với các chi tiết, thiết bị quan trọng

Kỹ thuật giám sát rung động bao gồm các phương pháp phổ biến sau đây:

- Phương pháp giám sát âm

- Phương pháp giám sát rung động có tần số siêu âm

- Phương pháp giám sát xung va đập

- Phương pháp Kurtosis

- Phương pháp giám sát rung động bằng tín hiệu âm

- Phương pháp phân tích quang phổ

- Phương pháp phân dạng rung động

- Phương pháp phân tích tốc độ tới hạn

- Phương pháp phân tích vị trí và quĩ đạo của trục

Hình 2.3 KTV thực hiện đo độ rung động của thiết bị

 Kỹ thuật giám sát hạt và tình trạng lưu chất

Trong quá trình máy hoạt động, có rất nhiều nguyên nhân tạo ra các phần tử nhiễm bẩn và những phần tử này theo dầu đi khắp nơi làm hệ thống nhanh chóng bị hư hỏng Do đó, để kéo dài tuổi thọ của hệ thống cần phải thực hiện việc giám sát hạt và tình trạng lưu chất

Hình 2.4 Hình ảnh những vi chất trong dầu

 Kỹ thuật giám sát khuyết tật và kiểm tra không phá hủy

Đây là phương pháp giám sát, kiểm tra mà không phá hủy chi tiết, thiết bị Do

đó, phương pháp này có nhiều ưu điểm như làm giảm chi phí sản xuất, tăng độ tin cậy Kỹ thuật giám sát khuyết tật và kiểm tra không phá hủy bao gồm các kỹ thuật sau:

- Kiểm tra bằng từ tính

- Kiểm tra bằng chất thấm màu

- Kiểm tra bằng dòng Eddy

- Kiểm tra bằng sóng siêu âm

- Kiểm tra bằng quang học và tia phóng xạ

- Kiểm tra rò rỉ

Hình 2.5 KTV thực hiện kiểm tra khuyết tật bằng sóng siêu âm

 Kỹ thuật giám sát nhiệt độ

Bất cứ hư hỏng nào của thiết bị cũng có những báo hiệu riêng Thay đổi nhiệt độ

là một trong những dấu hiệu cơ bản của hư hỏng thiết bị Vì vậy, giám sát nhiệt độ có thể giúp phát hiện những hư hỏng ban đầu, tránh dẫn tới hư hỏng cả hệ thống làm ngừng máy Đối với các hệ thống sấy, hệ thống làm lạnh, bộ truyền pittông-xylanh, các gối đỡ quan trọng, thì việc giám sát nhiệt độ là rất cần thiết

Hình 2.6 KTV kiểm tra nhiệt độ bằng thiết bị laser

 Kỹ thuật giám sát âm

Trong hoạt động sản xuất có rất nhiều nguồn tạo ra tiếng ồn như: các động cơ, máy bơm, máy nén khí, hệ thống thủy lực, khí nén, Tiếng ồn và sự phát âm không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn là dấu hiệu của hư hỏng ban đầu của thiết bị Do đó, qua giám sát tiếng ồn và phát âm có thể chẩn đoán được các hư hỏng ban đầu của thiết bị nhằm tránh được hư hỏng cả hệ thống làm ngừng máy

Hình 2.7 Hình dạng một số máy đo âm thanh

2.2 Kỹ thuật giám sát tình trạng

* Tổng quan về các phương pháp giám sát tình trạng

Mục tiêu của giám sát tình trạng là nhận biết tình trạng của một máy sao cho có thể được bảo trì an toàn và kinh tế Nhận biết tình trạng của máy có thể ở hai cấp:

- Nhận biết có tồn tại một vấn đề nào đó

- Xác định vấn đề đó là gì ?

Những kỹ thuật giám sát đơn giản nhất thường là giám sát chủ quan tình trạng của thiết bị bằng các giác quan như sau:

• Nhìn: dùng để giám sát lỗ thủng, khe hở, khói, thay đổi màu sắc

• Ngửi: nhận biết các hiện tượng quá nhiệt hoặc rò rỉ

• Nghe: giám sát tiếng ồn không bình thường

• Sờ: giám sát rung động, nhiệt độ không bình thường

• Tổng hợp các giác quan được dùng để ước lượng hiệu suất máy móc

Việc xác định sự tồn tại của một vấn đề nào đó trong máy móc, thiết bị cải tiến nhờ sử dụng? những dụng cụ chỉ thị số đơn giản Những dụng cụ này đã loại trừ các

sai lầm do ý kiến cá nhân và có thể so sánh với các dữ liệu khi các máy hoạt động ở trạng thái bình thường do các nhà sản xuất máy đưa ra và cũng có thể so sánh với các chỉ số trước đây của cùng một dụng cụ đo

Các dụng cụ đơn giản này thường thích hợp cho hầu hết các máy móc, thiết bị và

có thể cung cấp những chỉ số để nhận biết tình trạng cũng như một vấn đề nào đó đang tồn tại trong máy móc, thiết bị, ví dụ: áp kế, nhiệt kế, ampe kế, tốc kế hay các đèn hoặc chuông báo động được đặt ở một chế độ nhất định cũng có thể giúp nhận biết có

một vấn đề đang tồn tại

* Các phương pháp cơ bản của giám sát tình trạng

• Giám sát bằng mắt: Các bộ phận máy móc được kiểm tra bằng mắt để xác định tình trạng của chúng

• Giám sát hiệu năng: Tình trạng của một chi tiết hoặc một máy có thể được đánh giá bằng cách đo lường cách thức thực hiện công việc đã được dự định

• Giám sát rung động: Tình trạng của một chi tiết đang hoạt động trong một máy được đánh giá qua biên độ và bản chất của rung động mà chúng sinh ra

• Giám sát hạt: Tình trạng của bề mặt chi tiết phụ thuộc vào tải trọng và có liên quan đến chuyển động, được đánh giá từ các mảnh vỡ do mòn gây ra, thông thường những chi tiết này được bôi trơn bằng dầu do đó việc thu thập và phân tích mảnh vỡ do mòn được thực hiện thông qua khảo sát dầu bôi trơn

* Lựa chọn các phương pháp giám sát

Máy có sự cố có thể là do một hay nhiều chi tiết hư hỏng nghiêm trọng gây nên

Vì vậy phải tìm ra các chi tiết sắp hư hỏng có thể gây ra ngừng máy

Kết quả là cần phải có các phương pháp, thiết bị giám sát tình trạng đáng tin cậy nhằm tìm ra triệu chứng hư hỏng của các chi tiết riêng lẻ để có thời gian nhận biết trước các chi tiết sắp hư hỏng càng dài càng tốt

* Các khuynh hướng trong giám sát tình trạng

Ngoài các phương pháp giám sát tình trạng như đã biết, ngày nay và trong tương lai giám sát tình trạng sẽ có các khuynh hướng phát triển xa hơn để đáp ứng ngày càng cao của các yêu cầu kỹ thuật, một vài phương pháp có thể được biết đến như sau:

• Phân tích phổ rung động: Ðể chẩn đoán các hư hỏng có thật trên một máy ngay trước khi dừng máy

• Phân tích mảnh vụn do mòn: Một trong những phương pháp đó là đo tỉ lệ mảnh vụn trong bình chứa dầu bôi trơn của động cơ

• Giám sát hiệu năng: Ngày nay phương pháp này là một lĩnh vực giám sát tình trạng có triển vọng lớn nhất Trong thực tế phương pháp giám sát này liên hệ đến việc khảo sát các chức năng là gì mà một bộ phận của hệ thống yêu cầu

• Phát triển trí tuệ nhân tạo: Ðã cung cấp các dụng cụ và tìm ra các kỹ thuật giám sát có tính chuyên môn cao, luôn trong một tình trạng sẵn sàng để phát hiện những triệu chứng hư hỏng trước khi chúng gây nên ngừng máy

* Những vấn đề cần quan tâm ở các nước đang phát triển

Dù khái niệm giám sát trên cơ sở tình trạng đã được phổ biến ở các nước đang phát triển và lợi ích của kỹ thuật này cũng đã được chứng minh nhưng những khó khăn

và trở ngại trước mắt là:

• Sử dụng chưa đúng các dụng cụ dùng trong kỹ thuật giám sát tình trạng, công việc đào tạo người sử dụng chưa tốt, những dụng cụ này được bảo trì không đúng cách

• Hầu hết các nhà sản xuất dụng cụ nước ngoài chỉ có những đại lý bán dụng cụ

ở các nước này Khả năng sử dụng các dịch vụ kỹ thuật và các tiện ích dịch vụ còn rất kém Ðiều này gây khó khăn cho các nước đang phát triển trong việc bắt kịp công nghệ CBM

* Những lợi ích của giám sát tình trạng

Trong sản xuất thời gian ngừng máy có thể gây thiệt hại hàng triệu đồng mỗi giờ Kinh nghiệm cho thấy rằng, những nhà máy áp dụng một chương trình giám sát tình trạng thì có thể :

• Kéo dài tuổi thọ ổ trục

• Cực đại hóa năng suất của máy

• Cực tiểu hoá thời gian ngừng máy không theo lịch trình

• Kéo dài một cách an toàn khoảng thời gian đại tu

• Cải thiện thời gian sửa chữa

• Tăng tuổi thọ của máy

• Nâng cao chất lượng sản phẩm

• Tiết kiệm một lượng đáng kể chi phí bảo trì

đề gì và quan trọng hơn, cái gì đã gây ra vấn đề đó Nhờ vậy chúng ta có thể lập lịch trình bảo trì có hiệu quả từng vấn đề cụ thể trước khi máy bị hư hỏng

- Một nghiên cứu gần đây của chính phủ Anh đã cho thấy rằng: "Nền công nghiệp tiết kiệm khoảng 1,3 tỉ đô la mỗi năm", nhờ áp dụng chiến lược CBM Người ta xác định rằng cứ tăng 5% khả năng sẵn sàng của thiết bị công nghiệp thì có thể tăng 30% năng suất Hải quân Canada đã báo cáo rằng toàn bộ chi phí bảo trì của một đội

20 chiếc tàu khu trục đã giảm được 45% (trung bình mỗi tàu đã tiết kiệm được 100.000 đôla mỗi năm) nhờ áp dụng CBM

- Một nghiên cứu khác ở Anh trên một tàu chở dầu đã cho thấy kết quả trong vòng 12 tháng kể từ khi bắt đầu áp dụng chương trình giám sát tình trạng đã giảm 37% chi phí trong công tác bảo trì Trong ngành công nghiệp hóa dầu ở đây, chi phí bảo trì cũng hạ xuống khoảng 9÷10 đô la/HP/năm nhờ thay đổi chiến lược bảo trì từ hoạt động cho đến khi hư hỏng sang bảo trì trên cơ sở tình trạng

- Theo thống kê của nhiều nước cho thấy rằng khi chương trình giám sát được thực hiện thì cứ mỗi 1 đô la chi phí sẽ tiết kiệm được 5 đô la nói chung và từ 10 đến 22

đô la nói riêng trong ngành nhựa

- Chi phí bảo trì trực tiếp trong các ngành công nghiệp khác nhau trung bình là 4% của các tài sản cố định, thay đổi từ 2,6% đối với ngành công nghiệp dầu mỏ đến 8,6% đối với ngành công nghiệp luyện thép Nếu cộng thêm ước lượng khoảng 4% chi phí tổn thất sản xuất do ngừng máy, thì tổng cộng 8% giá trị tài sản cố định bị mất đi mỗi năm Vì vậy một điều chắc chắn rằng một chiến lược bảo trì tối ưu được áp dụng trong công nghiệp sẽ có thể tiết kiệm được một khoản tiền rất lớn

- Chiến lược bảo trì tối ưu là phải tiếp cận đến chiến lược bảo trì trên cơ sở tình trạng máy, ở đó công việc giám sát tình trạng được dùng để xác định tình trạng của máy móc và nhờ vậy có thể dừng máy để bảo trì trước khi hư hỏng xảy ra

- Khi các hư hỏng xảy ra dần dần sẽ làm thay đổi các đặc tính vật lý của chi tiết

Vì vậy cần phải thu thập và phân tích các thông số kỹ thuật của máy móc, thiết bị công

nghiệp để có thể dự đoán các hư hỏng của chi tiết, bộ phận trước khi chúng xảy ra Những thông số này được gọi là thông số dự đoán và hình thành trên cơ sở bảo trì dự đoán, cũng còn được gọi là bảo trì phòng ngừa dự đoán (predictive preventive maintenance), hoặc bảo trì tiên phong (proactive maintenance) hay thường hơn là bảo trì trên cơ sở tình trạng

- Những thông số này cung cấp thông tin về tình trạng của máy móc để dự đoán được các hư hỏng ở giai đoạn đầu và từ đó có thể lập kế hoạch bảo trì đúng đắn

- Ðiều này giúp làm tối thiểu tổn thất về năng suất, giảm chi phí đầu tư, chi phí bảo trì trực tiếp và cho phép các chức năng của bảo trì được tiến hành một cách có hiệu quả Tuy nhiên, để đạt kết quả tốt nhất thì phải biết lựa chọn thích hợp các máy móc, thiết bị để áp dụng CBM và áp dụng các phương pháp giám sát tốt nhất cho các máy đã chọn

Chọn máy theo tổn thất năng suất: Các thiết bị công nghiệp gây nên tổn thất năng suất

cao thường là các loại máy:

• Ðang hoạt động liên tục

• Liên quan với một quá trình sản xuất

• Có thiết bị lắp đặt song song hay dự phòng nhỏ nhất

• Có khả năng dự trữ sản phẩm trung gian tối thiểu

• Có liên quan với chức năng chuyển giao hay vận chuyển sản phẩm mang tính quyết định

Chọn máy trên cơ sở an toàn: Ngoài các khía cạnh kinh tế, những máy nào có

liên quan đến an toàn cũng cần được giám sát Mức an toàn này có thể phát sinh do:

• Máy phát nổ

• Các vật liệu nguy hiểm văng ra vì hư hỏng

• Máy dùng cho vận chuyển nhân sự

Nên chọn những bộ phận nào để giám sát trong các máy đã được chọn

Nếu không có kinh nghiệm về các dạng hư hỏng của một máy, và nếu các máy này ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình sản suất thì cần phải giám sát tình trạng của tất cả các bộ phận chủ yếu đang chuyển động, và thậm chí một hay hai bộ phận đang đứng yên, trong một vài trường hợp, các bộ phận cần giám sát sẽ có hiệu quả nhất thường là :

• Có tính quan trọng về độ tin cậy của thiết bị

• Thực hiện một chế độ làm việc cao

• Có thời gian bảo trì thay thế hoặc sửa chữa dài

• Những bộ phận có tuổi thọ thấp hơn những bộ phận còn lại

Bảng 2.1 Các phương pháp, thiết bị và ứng dụng trong giám sát tình trạng

Quan sát

Đèn soi Từ bên ngoài có thể kiểm tra, quan

sát từng chi tiết bên trong

Nội soi bằng sợi quang học Tương tự như đèn soi nhưng linh

hoạt hơn Tốc kế Kiểm tra dây đai, xích, bánh răng

và bất cứ bộ phận chuyển động nào Lưu chất thấm Kiêm tra những bề mặt có vết nứt Sơn nhiệt Kiểm tra bề mặt và đường ống hơi Lưu chất huỳnh quang Kiểm tra những bề mặt có vết nứt

Nhiệt độ

Nhiệt kế Kiểm tra ổ bi, đường ống hơi,

những trường hợp đòi hỏi đo nhanh Nhiệt kế hồng ngoại Kiểm tra bề mặt nhiệt độ cao

Máy phát hồng ngoại Kiểm tra thiết bị có lớp vải chịu

lửa, đường ống gas

Tiếng ồn/sóng

siêu âm

Ống nghe Khuyếch đại dải tần tiếng ồn đến

khoảng nghe được Thiết bị đo tiếng ồn Đo tiếng ồn trong phòng làm việc,

Thiết bị phân tích theo thời gian thực

Phân tích tần số ở các trường hợp xảy

ra trong thời gian ngắn và phức tạp Thiết bị giám sát Đo và giám sát hệ thống báo động

để kiểm soát liên tục Thiết bị phát âm thanh Kiểm tra tình trạng ổ bi

hủy, quặng xỉ, bọt

Dòng điện xoáy

Kiểm tra hư hỏng trên hoặc dưới bề mặt và tình trạng của ống trao đổi nhiệt

chúng Máy đo quang phổ phát xạ và

hấp thụ

Xác định tổng số hạt kim loại theo

số hạt hiện hữu trong dầu Phân tích từ tính Xác định tổng số hạt kim loại theo

kích cỡ của chúng Tia X hoặc tia huỳnh quang Nhận dạng sự hiện diện của một

nguyên tố nào đó

Dầu bôi trơn

Cảm biến dầu Kiểm tra tình trạng của chất bôi

trơn Đèn Seteflash Kiểm soát sự hiện diện của các yếu

tố gây ô nhiễm trong chất bôi trơn

Kiểm tra hệ số nén Chuẩn đoán tình trạng của các động

cơ diesel và otto

2.2.1 Kỹ thuật giám sát rung động

2.2.1.1 Khái niệm

Kỹ thuật giám sát rung động là một phần rất quan trọng trong kỹ thuật giám sát tình trạng thiết bị Rung động mang tính dây chuyền Ta có thể nói rằng: “sự rung động này chính là nguyên nhân dẫn đến sự rung động khác” Chính vì vậy việc phát hiện và ngăn ngừa rung động là một công việc hết sức quan trọng và có ý nghĩa vô cùng to lớn trong công tác chẩn đoán và ngừa phòng hư hỏng

Thông thường độ rung động của một chi tiết, một bộ phận cơ khí mang tính lũy tiến Do vậy việc giám sát, theo dõi sự tiến triển của rung động là hoàn toàn có thể nếu như chúng ta có đủ thiết bị và thực hiện đúng phương pháp

Áp dụng kỹ thuật giám sát rung động sẽ giúp cho ta xác định một cách khá chính xác thời điểm xảy ra hư hỏng, hay nói một cách khác là thời điểm mà chi tiết hoặc thiết bị mất khả năng làm việc Để từ đó chúng ta sẽ tránh được các hư hỏng ngẫu nhiên, các hư hỏng ngoài ý muốn.Vì thông thường các hư hỏng loại này sẽ phải trả một chi phí rất lớn, nhất là đối với các chi tiết, các cụm máy quan trọng đối với sản xuất Ngoài ra, kỹ thuật giám sát rung động sẽ giúp kéo dài tuổi thọ của thiết bị như: ổ trục, roto, ….và các chi tiết có chuyển động quay khác

Thêm thiết bị cảm ứng độ rung vào máy sẽ cung cấp sự kiểm tra hoạt động của máy chính xác, và có thể được dùng để phát hiện những thay đổi trong sự cân bằng, sự liên kết, số, trục, và những hư hỏng tiềm ẩn khác mà với tình trạng hiện thời không phát hiện được Giám sát những rung động trong máy có thể ngăn chặn những hư hỏng nghiêm trọng từ lúc vừa xảy ra, và cùng lúc đó đòi hỏi sức người can thiệp vào để cung cấp sự bảo vệ máy liên tục

2.2.1.2 Các thiết bị cơ bản giám sát rung động

Thiết bị cơ bản để thêm việc giám sát rung động vào giao diện quen thuộc 4÷20

mA kết nối với hệ thống PLC, DCS, hay SCADA:

+ Thiết bị cảm ứng nguồn dòng như thiết bị loại LP200 (4÷20 mA tương đương vận tốc) hay loại LP300 (4÷20 mA tương đương với gia tốc) có thể được gắn trên máy

và gắn vào móc kiểm soát Khi độ rung tổng thể của máy thay đổi, đầu ra 4÷20 mA sẽ thay đổi tương ứng Loại LP800 (vận tốc) và LP900 (gia tốc), cũng được thiết kế cho các ứng dụng an toàn bên trong (có thể yêu cầu giới hạn an toàn bên trong)

+ Thiết bị cảm ứng kép dành cho nguồn ra dạng dòng cũng được đưa vào sử dụng Loại LP400 cung cấp nguồn ra điển hình 4÷20 mA với dòng tương ứng đối với

những rung động tổng thể, và thêm những đặc điểm của một nguồn ra về độ rung động lực từ cùng một thiết bị cảm ứng Thiết bị cảm ứng này cũng sẽ cung cấp tín hiệu qui trình cho hệ thống PLC, DCS, và SCADA dưới một trạm điều khiển thông thường, nhưng khi được yêu cầu, độ rung động lực của máy cũng sẽ được đo bởi cùng thiết bị cảm ứng Điều này làm giảm sự cần thiết phải có 2 thiết bị cảm ứng hay 2 phương pháp đo lường khi tình trạng báo động xảy ra, và yêu cầu có phân tích động lực + Thiết bị điều chỉnh tín hiệu cũng được dùng trong việc kết nối với thiết bị đo gia tốc động lực chuẩn, thiết bị cảm ứng tốc độ áp suất, hay máy dò dịch chuyển Thiết

bị điều chỉnh tín hiệu nhận đầu vào động lực và chuyển nó sang dạng dòng ra tương ứng 4÷20 mA cho hệ thống PLC, DCS hay SCADA Loại ứng dụng này chứa nhiều lợi ích Thiết bị điều chỉnh tín hiệu có thể được chỉnh tại nơi cần lắp đặt để cho việc xác định tỉ lệ và các đầu lọc phù hợp với ứng dụng của bạn Tín hiệu rung động lực cũng được thực hiện trong việc kết hợp với BNC chuẩn ở phía trước của thiết bị điều chỉnh tín hiệu, hoặc như một đầu nguồn ra từ xi-lanh cuối

Giải pháp giám sát rung 4÷20mA để có các tiện ích sau đây?

- Nắm bắt rung tổng thể

- Dùng dạng công nghiệp

- Đầu vào linh hoạt

- Trưng bày thông thường

- Có số liệu đối chiếu

Nếu các vấn đề khó khăn tiềm ẩn được phát hiện, thông qua giám sát qui trình,

sự hư hỏng có thể được điều tra và đưa ra những giải thích chi tiết hơn Những nhà phân tích rung động có thể tiếp cận tín hiệu động lực để có những phân tích chi tiết

hơn bằng cách sử dụng máy phân tích rung chuẩn trong công nghiệp và những thiết bị

đo gia tốc Hệ thống giám sát độ rung IFM trong nhà máy bia

Hình 2.8 Thiết bị giám sát độ rung - Vibration monitoring system

Trong các dây chuyền tự động hóa ngày nay, một phương thức để giám sát tình trạng của máy là phân tích độ rung khi máy hoạt động, nhờ đó người ta có thể chuẩn đoán được phần nào khi máy gặp sự cố hoặc không đạt được trạng thái tốt nhất, mất cân bằng trong khi quay Để giải quyết bài toán này, IFM cho ra đời giải pháp đó chính là hệ thống giám sát độ rung bao gồm: bộ điều khiển chuẩn đoán điện tử VSE, cảm biến độ rung VSA001 và các thiết bị phụ trợ

Hệ thống giám sát rung động không chỉ phát hiện dữ liệu rung động mà chúng còn có khả năng xuất ra tín hiệu tương tự và thông số chuẩn đoán máy trực tiếp Trạng thái của máy được xác định rõ và truyền đến PLC hoặc phần mềm SCADA Nó đáp ứng hầu hết các yêu cầu giám sát máy móc hiện đại: tính tương thích, Mô đun, và có thể cấu hình đường truyền

Hệ thống giám sát độ rung của IFM có thể cho phép giám sát liên tục độ rung của máy và các bộ phận liên quan, Modun chuẩn đoán điện tử phân tích độ rung đặc trưng của máy và so sánh chúng với tín hiệu đặt cho phép, nếu giá trị vượt quá, hệ thống sẽ

tự động đưa ra đầu ra cảnh báo và truyền đến hệ thống điều khiển bằng đường truyền Ethernet

Hình 2.9 Hình dạng cảm biến độ rung VSA001 dùng trong hệ thống giám sát độ

rung

Sự tương thích với cấu trúc dữ liệu như OPC inrterface tạo ra sự khả thi trong việc tích hợp các dữ liệu trạng thái của máy vào trong hệ thống cấp cao hơn Với tính môđun, người sử dụng có thể cấu hình được thêm các hệ thống giám sát mở rộng, cấu hình được truyền được thực hiện với việc cài đặt các thông số liên quan đến chúng Chức năng winzard trong phân mềm hướng dẫn người sử dụng thông qua cài đặt, quản

lí và lưu trữ các thông số giám sát

Tất cả những thiết bị theo dõi rung động kiểu VE/VSE của IFM đều có một bộ nhớ nội, nó đảm bảo diễn tả chi tiết các sự kiện liên tục và tối ưu hóa mà không cần phải ghi dữ liệu ra bên ngoài Khoảng thời gian lưu trữ có thể chọn được một cách tự

do Điều đó có nghĩa là độ lớn lưu trữ của dữ liệu có thể tùy theo yêu cầu

Hình 2.10 Hình ảnh thiết bị điều khiển chuẩn đoán điện tử VSE002

Hệ thống giám sát rung động được sử dụng nhiều trong các dây chuyền tự động hóa của nhà máy bia rượu, chúng được sử dụng ở nhiều quá trình như: máy nghiền

malt, máy nghiền gạo, máy sàng malt, máy sàng gạo, máy chiết chai, phân li…đặc biệt

là hệ thống chiết chai Hệ giám sát rung động bao gồm các thành phần:

- Cảm biến rung động kiểu VSA chuyên dùng để kết nối với mô đun VSE

- Modun điều khiển chuẩn đoán điện tử kiểu VSE

Các thành phần phụ trợ như:

- Phần mềm cài đặt tông số VSE

- Phần mềm octavis OPC sever

- Cab Enthernet (chất liệu vỏ PUR)

- Đầu kết nối M12 connector

Trên thế giới, chẩn đoán kỹ thuật đã trở thành một lĩnh vực khoa học quan trọng

về nhận dạng tình trạng kỹ thuật của máy móc, thiết bị và công trình Dựa trên các kết quả của chẩn đoán kỹ thuật, hình thức bảo dưỡng theo tình trạng hoạt động đã và đang mang lại nhiều lợi ích về kinh tế - kỹ thuật và đặc biệt là giảm thiểu các nguy cơ rủi ro cho người vận hành do sự cố thiết bị (tránh tai nạn lao động, giảm thời gian dừng máy

do hỏng hóc, giảm chi phí bảo dưỡng, chủ động trong việc chuẩn bị phụ tùng thay thế, tăng độ an toàn vận hành của thiết bị)

Nội dung này sẽ đề cập đến giải pháp giám sát tình trạng hoạt động an toàn của máy, thiết bị bằng rung động theo thời gian thực để có những phương án khắc phục kịp thời

2.2.1.3 Nguyên nhân của sự rung động

Mọi người đều có kiến thức cơ bản để có thể hiểu được rung động là gì Nó được đo lường một cách chính xác và sử dụng như một dụng cụ để giám sát tình trạng máy Sự rung động, được định nghĩa một cách khoa học là sự dao động của vật thể về vị trí Trong quá trình rung động, vật thể đi qua những vị trí khác nhau và trở về lại điểm mà ở đó nó sẵn sàng để lặp lại sự dao động Nó có tính chu kỳ Chu

kỳ dao động được tính bằng đơn vị thời gian, số chu kỳ trong một đơn vị thời gian được gọi là tần số dao động Tần số này thường được thể hiện số chu kỳ trên phút (cpm) hay chu kỳ trên giây

Rung động là sự cố xảy ra khá phổ biến Trong máy móc, rung động dẫn đến những khuyết tật nhỏ 1 cách ngẫu nhiên mà nhà sản xuất và sự giới hạn vật liệu phải chịu hậu quả đó

Như chúng ta đều biết, tất cả các thiết bị, máy móc đều bị rung động Sự rung động này gây ra bởi dung sai mà người thiết kế máy cho phép Những máy giống nhau trong cùng điều kiện vận hành tốt sẽ có tín hiệu rung động giống nhau Nói chung rung dộng thường xảy ra vì một lực, có thể là nội lực hay là ngoại lực Rung động cũng là hàm của các tham số hệ thống và của mối quan hệ giữa tốc độ vận hành máy với tần số riêng của nó Mặc đù rung động còn do nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra, nhưng các nguyên nhân chính là: mất cân bằng, không đồng trục,

bị lỏng, cộng hưởng do thiếu giảm chấn, cong trục, xoáy đều, lựa chọn thiết bị

không phù hợp, vv Chúng ta sẽ tìm hiểu một số nguyên nhân quan trọng gây ra

dao động để biết được vì sao mà dao động lại sinh ra Từ đó tìm cách phát hiện chúng và đưa ra những giải pháp để làm giảm bớt hoặc loại bỏ các hiện tượng dao động này

+ Sự mất cân bằng

Mất cân bằng là nguyên nhân gây ra rung động thường gặp nhất Phần quay (Rotary) trong máy là nguyên nhân chủ yếu góp phần gây ra rung động Hiện tượng này được đặc trưng bởi sự phân bố trọng lượng không đồng đều đối với tâm quay Những bất ổn trong các hệ thống thủy động học và khí động học cũng có thể gây ra

sự mất cân bằng trong máy Thực ra, tất cả các kiểu hư hỏng sẽ tạo ra một vài dạng mất cân bằng trong máy Mặc dù có nhiều lý do gây ra mất cân bằng trong máy quay, nhưng một nguyên nhân thường xảy ra nhất là sự kết hợp không chính xác của các độ dôi khi lắp ráp nhiều bộ phận máy

Trong trường hợp này, cũng như các trường hợp khác của mất cân bằng, sự phân bố trọng lượng không đồng đều được mô hình hoá tại một điểm và được gọi là đốm nặng Giá trị mất cân bằng sẽ bằng trọng lượng mất cân bằng nhân với khoảng cách từ tâm quay đến vị trí trọng lượng mất cân bằng (cánh tay đòn) Nên để ý là giá trị mất cân bằng cũng bằng trọng lượng của đĩa quay nhân với khoảng cách giữa tâm quay với tâm trọng lượng đĩa

Khi đốm nặng chỉ hiện diện trong một mặt phẳng đơn thì gọi là mất cân bằng tĩnh

Khi đốm nặng hiện diện trong hơn một mặt phẳng thì gọi là mất cân bằng động

Hình 2.11 Đốm nặng gây ra mất cân bằng

 Độ lệch

Hầu hết kiểu hỏng hóc phổ biến của độ lệch thường được hiểu là những sai lệch về vị trí (độ không thẳng hàng) do cơ cấu ban đầu gây ra hay sự thay đổi vị trí của chi tiết máy cố định do sự giãn nở về nhiệt (biến dạng nhiệt) gây ra Những loại hỏng hóc ở trên là nguyên nhân gây nên sự rung động và nó từ từ phát triển thành những ứng suất có chiều hướng gây ra thiệt hại cho những khớp nối giữa các trục với nhau và ổ đỡ (gối tựa) ở ngang trục Đa số những nguyên nhân này góp phần vào gây ra rung động trong máy móc Dạng rung động sẽ phụ thuộc vào kiểu không đồng trục Độ lệch này có thể là độ lệch góc, độ lệch tâm (độ không thẳng hàng) độ không trục được chỉ ra trong hình 2.12

Hình 2.12 Đồ thị đáp ứng biên độ của rô to không cân bằng

Hình 2.13 Hai trạng thái không cân bằng

a) Không cân bằng tĩnh; b) Không cân bằng động

Lệch tâm cũng là những nguyên nhân gây ra rung động Trên một máy phát hoặc động cơ, rung động bị biến mất khi không cấp năng lượng Trên các bánh răng, rung động lớn đồng bộ với các tâm bánh răng

Không đồng trục song song xuất hiện khi hai trục song song nhau nhưng không cùng một mặt phẳng Loại này sẽ sinh ra rung động mạnh và nó sẽ sinh ra một rung động có tốc độ gấp hai lần tốc độ quay thực của trục

Góc không đồng trục tồn tại khi các trục không song song nhau Loại này sẽ sinh ra rung động quay quanh trục (nghĩa là song song trục) Kết quả là tần số rung động sinh ra có thể là tốc độ thực của trục quay, gấp hai lần hay ba lần tốc độ thực của trục

Hình 2.14 Các trường hợp lệch trục + Ma sát cơ học

Nhiều bộ truyền động của máy có thể bị ma sát cơ học Dạng hư hỏng này có thể là do một trục áp vào lớp hợp kim babbit của bọc ổ bi, các vòng lăn trong bộ phận quay tròn của ổ bi hạn chế sự chuyển động, hay một vài phần của rotor áp vào vỏ máy Trong mỗi trường hợp, tín hiệu rung động sẽ thể hiện ở một đỉnh biên

độ thấp, bình thường giữa 1 và 10 Hz Đỉnh tần số thấp nhất này sẽ có biên độ cao

và thấp hơn biên độ đỉnh ở khoảng 25 và 40% tốc độ quay của trục Tuy nhiên,

không phải tất cả các hệ thống kiểm tra rung động đều có thể dò tìm được khuyết tật này Nhiều máy có giới hạn tần số thấp ở 10 Hz và sẽ không bắt được bất cứ tần

số nào dưới mức này

Đối với ổ bi thì đây là nguyên nhân do nhà sản xuất và tần số không ổn định (> 1Hz), tần số này phụ thuộc vào tốc độ quay của roto, nó chỉ xảy ra hoặc là con lăn hoặc ổ đĩa côn Khi rung động thì mức độ hỏng hóc ở các ổ lăn trong cùng một máy là không giống nhau

ồn rất rõ rệt

Mặt khác, nguồn âm thanh phát ra là do sự lắp ráp không đúng tạo ra sự đồng tâm các bánh răng làm việc Đây là lý do phải thay đổi chiều sâu ăn khớp của bánh răng theo chu kỳ Trong điều kiện đó thì tiếng ồn được tạo ra từ bánh răng chắc chắn có tần số âm sẽ thấp (khi làm việc ở tốc độ cao thì các loại máy điều mắc lỗi như nhau tạo thành những âm thanh (CL) quen thuộc của bánh răng Hình dạng

cơ bản của răng cũng gây ra tiếng ồn Các bánh răng có kích thước lớn và tương đối mỏng thì nó trở nên mềm dẻo và làm cho sự ăn khớp hình học không còn cân xứng nữa Các tình trạng trên sinh ra làm mòn răng và gây ra tiếng ồn

Khi cặp bánh răng di chuyển vào và ra khớp thì không khí sẽ luân phiên bị nén và tạo thành áp suất chân không ở lỗ hổng trong bánh răng Đặc biệt đối với các bánh răng làm việc ở tốc độ cao thường bọc trong không gian kín gọi là hộp tốc

độ Nếu bánh răng làm việc bôi trơn bằng dầu và độ hở của bề mặt bánh răng ăn khớp là nhỏ thì tải trọng va đập thủy lực (tổn thất) có thể xảy ra vì dầu là chất lỏng không nén được trong quá trình làm việc Như vậy tải trọng là cái sau cùng truyền đến kết cấu tại đó sẽ phát ra tiếng ồn bởi bề mặt bị rung động Hiện tượng được kể

ra ở trên thường không xảy ra trong hộp tốc độ làm việc với vận tốc thấp và tải trọng nhẹ

 Độ dơ của máy

Các chi tiết máy bị dơ là nguồn gốc phổ biến của sự rung động Do đó bất kỳ

độ rơ nào cũng sẽ tạo ra sự va đập mạnh ở trên tại đỉnh và ở dưới tại đáy dẫn đến rung động

 Trục khuỷu

Nguyên nhân gây ra rung động trong trường hợp này tương tự như là

độ lệch

 Độ lệch tâm tại ngang trục

Độ lệch tâm của các ngang trục là nguyên nhân gây ra sự rung động Trên động cơ hoặc máy phát thì sự rung động sẽ biến mất khi công suất bị ngắt đi Trên các bánh răng sự rung động rất lớn ở đường trung bình của bánh răng

 Khí động lực học và áp lực thủy lực

Đây là sự kết hợp giữa quạt với bánh cộng tác của bơm và máy nén li tâm Bởi vì các chi tiết quay của máy di chuyển và sinh ra lực, nó chính là nguyên nhân của sự rung động Vì vậy thay đổi số lượng và phương hướng như là thay đổi vị trí của chi tiết quay với các ổ tựa của máy sẽ ảnh hưởng đến rung động Tần số do sự rung động tạo ra sẽ phụ thuộc vào tốc độ quay của chi tiết, từ đó chỉ ra được sự cố hỏng hóc trong máy

 Sự uốn cong hoặc méo dạng của thiết bị

Trong lắp ráp thiết bị, thông thường, chúng ta bỏ qua sự uốn cong hay biến dạng gây ra bởi những khuyết tật cơ bản (foundation defects) Đôi khi, khuyết tật

cơ bản có thể bị che khuất bởi tải trọng và không thể phát hiện được Chúng ta cần phải cẩn thận trong giai đoạn thiết kế Cả những lực tĩnh và lực động đều phải được xem xét đến Một giá đỡ máy tốt, có đủ độ cứng để giữ vững trục, tải trọng xoắn của động cơ quay sẽ hạn chế rung động

 Lựa chọn thiết bị không phù hợp

Thiết bị quá cỡ không cần thiết cũng có thể gây ra rung động do bởi các lực quán tính và sự hãm không hiệu quả của các hệ thống giảm chấn Thiết bị có kích thước nhỏ hơn cũng gây ra rung động do quá tải và do đó lựa chọn thiết bị phải được xem xét kỹ, tuỳ theo những yêu cầu đặc biệt và công suất máy

2.2.1.4 Ảnh hưởng của sự rung động

Ảnh hưởng của sự rung động thường nghiêm trọng Nó cần phải loại bỏ trong lúc máy vận hành, trong quá trình truyền động tự động hoặc lái máy bay vv Trong một vài trường hợp tần số và mức độ của sự rung động có thể làm thiệt hại bên trong vật thể Máy móc có thể bị thiệt hại bởi sự rung động

Nếu sự rung động xảy ra khi có sự cộng hưởng tần số thì nó có thể làm nứt hoặc gẫy một vài phần như là đai ốc, bulông bởi do mỏi Trong một vài trường hợp này có thể gây ra tai hại cho máy bay Tiếng ồn chính là kết quả từ sự rung động, thường vấn đề này rất nghiêm trọng và có thể nguy hiểm đến người chịu tác dụng

từ nó trong chu kỳ dài

Đối với con người, nếu bị chấn động như vậy trong một thời gian dài sẽ có thể bị mờ mắt, mất cân bằng, ù tai và làm việc kém hiệu quả Và sẽ rất nghiêm trọng nếu điều này xảy ra đối với người vận hành máy, tài xế, phi công

Sự rung động không được cách ly thì nó truyền qua bất kỳ vật rắn nào tiếp xúc với nó như là sàn nhà, tường, ống, ống dẫn điện, và bất kỳ cơ cấu thanh có trong máy Đây có lẽ là nguyên nhân bất kỳ vật nào tiếp xúc với nó đều gây ra rung động Nó có thể là nguyên nhân nghiêm trọng gây ra thiệt hại đến ổ trục trong vùng lân cận, vì vậy nó rất là quan trọng nên chúng ta phải đo và kiểm tra sự rung động

2.2.1.5 Chuẩn đoán và ngăn ngừa các hỏng hóc

Một vài máy móc hỏng hóc là kết quả của sự va đập hoặc do sự cố Thông thường các hư hỏng loại này xảy ra đột ngột, diễn ra trong một khoảng thời gian ngắn Nhưng phần lớn các hư hỏng đều diễn ra từ từ Có thể nhận thấy rằng đến 80% hỏng hóc của máy là do phần quay bị thay đổi các tính chất vật lý trong quá trình rung động

Bằng sự quan sát chúng ta có thể chia ra mức độ rung động là:

- Mức thấp - Máy chạy êm

- Mức tăng dần - Có một số thay đổi trong tình trạng cơ khí của máy

- Mức cao - Có một số vấn đề về cấu trúc hoặc kỹ thuật của máy đang trong tình trạng xấu đi

Theo dõi sự rung động là công việc thực hiện trong lúc các điều kiện vận hành không được thay đổi, khi sự rung động gia tăng thì chỉ ra được những hỏng hóc sắp xảy ra Gia tăng mức độ rung động lớn thì hư hỏng cũng tăng lên Khi cơ