Khớp Nối Bơm Hỏng Ba Lần Trong Mười Bốn Tháng: Thủ Phạm Nằm Ở 40 Mili Giây Trong Tủ Điện

Một nhà máy dệt ở Hưng Yên thay khớp nối bơm cấp nước ba lần trong mười bốn tháng. Lần nào cũng cùng một bơm và cùng một kiểu hỏng. Phần tử đàn hồi giữa hai nửa khớp bị nứt và vụn ra.

Đội bảo trì đổi sang khớp nối hãng khác, dày hơn, đắt hơn. Bốn tháng sau nó lại nứt.

Vấn đề không nằm ở khớp nối. Nó nằm ở tủ điện, trong khoảng thời gian ngắn hơn một cái chớp mắt.

Vì sao thay khớp nối không giải quyết được

Khớp nối là chi tiết chịu lực trung gian. Nó truyền mô-men từ motor sang bơm và hấp thụ sai lệch nhỏ giữa hai trục.

Khi khớp nối hỏng lặp lại ở cùng một vị trí, nguyên nhân gần như luôn nằm ngoài nó. Có ba khả năng.

Một là lệch tâm trục. Trục motor và trục bơm không đồng tâm. Khớp nối phải uốn theo mỗi vòng quay và mỏi dần.

Hai là cộng hưởng. Bệ móng yếu hoặc đường ống truyền rung vào cụm bơm.

Ba là xung mô-men. Motor giật mạnh trong khoảnh khắc và dồn toàn bộ lực đó qua khớp nối.

Nhà máy trên đã kiểm hai khả năng đầu. Căn tâm đo bằng đồng hồ so, kết quả trong dung sai. Bệ móng đúc đủ khối lượng, không rung bất thường khi chạy ổn định.

Còn lại khả năng thứ ba.

Bốn mươi mili giây trong tủ điện

Bơm này dùng khởi động sao – tam giác. Đây là cách khởi động phổ biến nhất cho motor bơm từ 7,5 kW trở lên tại Việt Nam.

Nguyên lý rất đơn giản. Lúc khởi động, cuộn dây motor đấu hình sao. Điện áp đặt lên mỗi cuộn giảm xuống, nên dòng khởi động và mô-men cũng giảm theo.

Sau vài giây, mạch chuyển sang đấu tam giác để motor chạy đủ công suất.

Chuyện xảy ra ở chính lúc chuyển mạch đó.

Khoảng hở giữa hai tiếp điểm

Mạch sao – tam giác thông dụng phải mở tiếp điểm sao trước, rồi mới đóng tiếp điểm tam giác. Hai tiếp điểm không được phép đóng cùng lúc, vì như vậy là ngắn mạch.

Giữa hai thao tác đó có một khoảng hở. Rơ-le thời gian thường đặt khoảng ba đến năm phần trăm giây.

Trong khoảng hở này, motor mất nguồn nhưng vẫn quay theo quán tính.

Vì sao khoảnh khắc mất nguồn lại nguy hiểm

Motor quay mà không có điện vẫn còn từ dư trong rotor. Từ dư này sinh ra một điện áp ở đầu cực motor.

Điện áp dư đó suy giảm dần và lệch pha ngày càng xa so với lưới.

Đến lúc tiếp điểm tam giác đóng lại, hai điện áp gặp nhau ở trạng thái lệch pha. Kết quả là một cú dòng rất lớn và một cú giật mô-men đi kèm.

Cú giật này chỉ kéo dài vài phần trăm giây. Nhưng nó lặp lại mỗi lần khởi động.

Ai là người hứng cú giật đó

Mô-men xoắn truyền từ rotor sang trục motor, qua khớp nối, rồi tới trục bơm.

Trục thép chịu được. Bánh công tác chịu được. Phần tử đàn hồi trong khớp nối là chi tiết mềm nhất trong chuỗi.

Nó hấp thụ toàn bộ cú xung. Mỗi lần khởi động là một lần bị đập.

Bơm khởi động bốn lần mỗi ngày thì sau một năm là hơn một nghìn bốn trăm cú đập. Con số đó giải thích vì sao khớp nối nứt sau mười bốn tháng.

Ba cách khởi động và tác động lên khớp nối

Cách khởi động	Có khoảng mất nguồn không	Xung mô-men khi chuyển
Sao – tam giác thông dụng	Có	Lớn
Khởi động mềm	Không	Không đáng kể
Biến tần	Không	Không đáng kể

Khởi động mềm và biến tần đều tăng điện áp dần dần. Motor không bao giờ mất nguồn nên không có cú đóng lại lệch pha.

Cách kiểm chứng tại nhà máy

Không cần thiết bị đắt tiền. Ba phép kiểm sau đủ để xác định nguyên nhân.

Phép một: đếm số lần khởi động

Xem nhật ký vận hành hoặc bộ đếm trên tủ. Nếu bơm khởi động nhiều lần mỗi ngày, giả thuyết xung mô-men mạnh lên rất nhiều.

Phép hai: nghe lúc chuyển mạch

Đứng cạnh cụm bơm khi khởi động. Tiếng cạch khô và cú rung nảy ở thời điểm chuyển sang tam giác là dấu hiệu rõ.

Phép ba: xem mảnh khớp nối đã hỏng

Phần tử đàn hồi hỏng do lệch tâm thường mòn đều một bên. Hỏng do xung mô-men thường nứt gãy, vụn thành mảnh.

Kiểu hỏng nói lên nguyên nhân. Đây là chi tiết đội bảo trì hay bỏ qua vì tiện tay vứt luôn mảnh cũ.

Hướng xử lý theo thứ tự chi phí

Việc làm ngay, không tốn tiền

Giảm số lần khởi động. Chỉnh lại ngưỡng áp hoặc mức bể để bơm không chạy ngắt liên tục.

Kiểm và siết lại rơ-le thời gian chuyển mạch theo khuyến cáo nhà sản xuất motor.

Việc làm khi có ngân sách nhỏ

Thay khớp nối sang loại có phần tử đàn hồi chịu xung tốt hơn. Cách này không trị gốc nhưng kéo dài chu kỳ thay.

Một lưu ý khi đổi sang khởi động mềm

Thiết bị khởi động mềm phải chọn theo dòng khởi động, không theo công suất ghi trên motor.

Bơm khởi động có tải nặng cần thiết bị dư công suất hơn bơm khởi động không tải. Kỹ sư Pump Pro thường yêu cầu xem đường đặc tính tải trước khi chốt mã.

Chọn thiếu công suất thì thiết bị nóng và nhảy bảo vệ giữa ca sản xuất.

Việc trị tận gốc

Thay mạch sao – tam giác bằng khởi động mềm. Với bơm cần điều chỉnh lưu lượng thì dùng biến tần.

Chi phí thiết bị bù lại bằng việc hết dừng máy đột xuất và hết thay khớp nối định kỳ.

Khi nào sao – tam giác vẫn dùng được

Không phải cứ sao – tam giác là phải bỏ. Cách khởi động này rẻ, bền và dễ sửa.

Nó vẫn hợp lý trong ba trường hợp.

Bơm ít khởi động. Chạy liên tục theo ca, mỗi ngày bật tắt một hai lần.

Quán tính quay nhỏ. Bơm nhỏ, bánh công tác nhẹ, cú giật yếu hơn.

Khớp nối cứng hoặc nối trực tiếp. Không có phần tử đàn hồi để phá.

Ngược lại, bơm bật tắt nhiều lần trong ngày là ứng viên rõ nhất để đổi sang khởi động mềm.

Điều đội bảo trì nên nhớ

Một chi tiết hỏng lặp lại ở cùng vị trí không phải lỗi của chi tiết đó. Nó là triệu chứng.

Khớp nối nứt ba lần trong mười bốn tháng là cách hệ thống báo rằng có thứ khác đang sai.

Nhà máy dệt nói trên cuối cùng lắp khởi động mềm. Sau đó khớp nối chạy qua mùa cao điểm mà không phải thay.

Với motor bơm công suất lớn, cách khởi động ảnh hưởng tới tuổi thọ cơ khí rất nhiều. Phần lớn kỹ sư vận hành không nghĩ tới điều này.

Khi tư vấn chọn bơm cho nhà máy, kỹ sư Pump Pro luôn hỏi cách khởi động dự kiến. Câu hỏi này đặt cùng lúc với lưu lượng và cột áp.

Hai thông số thủy lực quyết định bơm có đủ nước hay không. Cách khởi động quyết định bơm chạy được bao lâu.

Nhóm máy bơm nước công suất lớn cho nhà máy có mô-men quán tính lớn. Khâu khởi động vì thế càng cần cân nhắc kỹ.

Kho Pump Pro có sẵn nhiều dòng trong nhóm bơm công nghiệp cho nhà máy và khu công nghiệp. Anh chị đối chiếu thông số trước khi chốt phương án.

Đọc thêm trên blog. Bài vì sao bơm quay đều nhưng không lên nước sau khi dừng qua đêm. Bài chi tiết rẻ nhất trong máy bơm lại ăn nhiều điện nhất · vặn nhỏ van để giảm lưu lượng và hậu quả sau chín tháng.