Hệ thống giám sát rung động cung cấp những dữ liệu để phân tích và đưa ra tình trạng của thiết bị, từ đó có các chẩn đoán sớm với những sự cố có thể xảy ra, cũng như đưa ra gợi ý phương án sửa chữa, bảo trì theo tình trạng thực tế của thiết bị, góp phần tối ưu hóa quá trình sản xuất và chi phí cho công tác bảo trì, sửa chữa. Vậy, cụ thể giám sát rung động và hệ thống giám sát rung động là gì? Đâu là những thông tin quan trọng bạn cần biết khi lựa chọn hệ thống giám sát rung?

Giám sát rung động là gì?

Giám sát rung động là việc sử dụng công cụ chẩn đoán mạnh mẽ nhằm xác định, đo lường và ngăn chặn các sự cố cơ khí trong máy quay. Đó cũng là một nhân tố quan trọng trong công tác bảo trì dự đoán (bảo trì theo tình trạng máy), cho phép những kỹ thuật viên có thể theo dõi các vấn đề đang phát triển bên trong thiết bị trước khi chúng có thể gây ra sự cố dừng máy ngoài kế hoạch hoặc các sự cố nghiêm trọng mang tính thiệt hại rất lớn khác.

Phân tích rung động là một phần trong hệ thống giám sát tình trạng, sử dụng các cảm biến, bộ biến đổi tín hiệu từ cơ khí sang tín hiệu điện, bộ thu thập và phân tích dữ liệu để đo lường và dò tìm những bất thường bên trong thiết bị. Về bản chất, giám sát rung động nghiên cứu những chuyển động dạng sóng của thiết bị và các thành phần của thiết bị quanh vị trí cân bằng đã thiết lập, từ đó có thể biết được một số vấn đề của thiết bị như mất cân bằng, lệch trục, cong trục, lỏng linh kiện và các vấn đề khác.

Với kết quả đo lường và phân tích chuyên sâu dữ liệu rung đảo của thiết bị, kỹ thuật viên có thể đánh giá tốt hơn về tình trạng và hiệu suất của thiết bị, từ đó tìm được nguyên nhân gốc gây ra sự cố và đưa ra phương án xử lý sớm nhằm tối ưu chi phí sửa chữa bảo dưỡng cũng như tối ưu hóa quá trình sản xuất của nhà máy.

Vai trò của hệ thống giám sát rung động là gì?

Phân tích độ rung là một trong những phần quan trọng của chương trình bảo trì dự đoán. Bằng cách đo và phân tích các loại mức độ rung khác nhau, nó cung cấp thông tin chuyên sâu về tình trạng của máy.

Phân tích độ rung cho phép các nhóm bảo trì xác định các điểm bất thường về độ rung ở nhiều loại thiết bị, gợi ý một vấn đề tiềm ẩn. Bằng cách phân tích dữ liệu rung động và tập trung vào các kiểu rung động khi xảy ra rung động, có thể phát triển các chiến lược rung động bảo trì dự đoán. Cách tiếp cận này hỗ trợ chuyển từ bảo trì phòng ngừa sang bảo trì dự đoán, đảm bảo thay thế hoặc bảo trì kịp thời các bộ phận và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến.

Lợi ích của việc sử dụng hệ thống giám sát rung động là gì?

Triển khai chương trình giám sát rung động như là một phần của chương trình bảo trì dự đoán (bảo trì theo tình trạng thiết bị) mang lại rất nhiều lợi ích như: phát hiện lỗi từ sớm, cải thiện lịch trình bảo trì, giảm chi phí bảo trì, an toàn được tăng lên và hiệu suất năng lượng được cải thiện.

Phát hiện lỗi từ sớm: giám sát rung động có thể phát hiện ra các lỗi đang phát triển bên trong máy móc trước khi các giác quan của con người có thể nhận biết được. Khả năng dò tìm lỗi sớm này giúp cho đội ngũ bảo trì của nhà máy lên lịch sửa chữa và thay thế trước khi sự cố xảy ra, từ đó giảm thời gian dừng máy và nâng cao hiệu suất tổng thể của cả nhà máy.

Giảm chi phí bảo trì: việc tìm thấy và xử lý lỗi sớm trước khi chúng gây ra sự cố nghiêm trọng có thể giúp cho nhà máy tránh được những chi phí thay thế và sửa chữa thiết bị rất lớn. Hơn nữa, bảo trì theo tình trạng máy dựa trên giám sát rung đảo có thể kéo dài tuổi thọ của thiết bị, từ đó làm giảm chi phí vốn dài hạn của nhà máy.

Hiệu suất năng lượng được cải thiện: các lỗi của máy thường làm cho máy tiêu thụ năng lượng nhiều hơn mức bình thường, từ đó làm tăng chi phí vận hành của máy. Việc điều chỉnh các vấn đề của máy giúp nhà máy tối ưu hóa hiệu suất tài sản và giảm mức tiêu thụ năng lượng.

Hệ thống giám sát rung động được sử dụng trong các lĩnh vực và các vùng thiết bị nào?

Hệ thống giám sát rung đảo được ứng dụng chủ yếu để giám sát tình trạng cho các loại thiết bị quay quan trọng trong các nhà máy, chẳng hạn như máy phát điện trong các nhà máy thủy điện, máy phát điện, các loại bơm quạt quan trọng trong các hệ thống của nhà máy nhiệt điện. Tất cả dữ liệu giám sát rung đảo của các thiết bị có thể được lưu trữ đến một máy tính server, được tích hợp vào phần mềm giám sát và phân tích dữ liệu để có thể phân tích chuyên sâu, đưa ra những nguyên nhân gốc rễ của những bất thường được ghi nhận, đưa ra giải pháp khắc phục từ nguyên nhân gốc của vấn đề. Hoặc đơn giản, dữ liệu rung đảo được đưa trực tiếp giá trị lên hệ thống DCS để đưa ra cảnh báo khi mức rung vượt qua ngưỡng giá trị cài đặt trước, thậm chí có thể đưa ra tín hiệu dừng máy khi cần thiết.

Cách thức hệ thống giám sát rung động thực hiện để phát hiện và ngăn chặn sự cố

Trong bối cảnh công nghiệp cạnh tranh ngày nay, việc đảm bảo hoạt động trơn tru và độ bền, kéo dài tuổi thọ cho máy móc là điều tối quan trọng. Thực hiện quy trình phân tích rung động có thể giúp đội ngũ kỹ sư tận dụng dữ liệu giám sát độ rung đảo để hiểu rõ hơn về tình trạng của thiết bị và hệ thống.

Bước 1: Thu thập dữ liệu sơ bộ.

Xác định các loai cảm biến và vị trí lắp đặt để có thể thu thập dữ liệu rung đảo ở các dải biên độ, tần số và góc pha phù hợp. Bên cạnh đó, có thể thu thập thêm các dữ liệu khác liên quan như tốc độ, nhiệt độ…

Bước 2: Đo lường độ rung đảo.

Sử dụng các đầu cảm biến khác nhau để đo lường độ rung như gia tốc kế, cảm biến vận tốc và cảm biến đo độ dịch chuyển.

Gia tốc kế (gồm các loại gia tốc kế áp điện, đầu dò tiệm cận, máy đo độ rung Doppler Laser, v.v.) sử dụng phản hồi tần số cao để đo gia tốc của vật thể rung theo ba hướng: lên xuống, từ bên này sang bên kia và từ trước đến nay mặt sau. Gia tốc kế được gắn vào các vị trí rung động chính để thực hiện phép đo.

Cảm biến vận tốc đo vận tốc của một vật thể rung, mang lại phản hồi tần số trung bình lý tưởng để theo dõi tình trạng tổng thể của máy.

Cảm biến dịch chuyển đo lường dịch chuyển của vật thể rung, cung cấp phản hồi tần số thấp phù hợp để phát hiện các vấn đề về cấu trúc và sự mất cân bằng.

Bước 3: Phân tích dữ liệu rung đảo.

Sử dụng các thuật toán và phần mềm máy tính để xác định các kiểu rung và xu hướng dữ liệu, đồng thời cần so sánh dữ liệu với các tiêu chuẩn và nguyên tắc đã được thiết lập. Các nhóm bảo trì có thể sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau để phân tích dữ liệu rung động, bao gồm:

+ Phân tích miền thời gian: trích xuất và đánh giá dữ liệu trực tiếp từ dạng sóng thời gian. Kỹ thuật này rất hữu ích để phát hiện các hiện tượng nhất thời như va chạm hoặc sốc.

+ Phân tích miền tần số: Sử dụng phép toán phân tích tần số toán học được gọi là Fast Fourier Transform (FFT), phân tích miền tần số bao gồm chuyển đổi tín hiệu miền thời gian thành tín hiệu miền tần số. Phổ tần số thu được tạo điều kiện dễ dàng hơn cho việc xác định các tần số cụ thể liên quan đến các lỗi cơ học.

+ Phân tích đường bao: được sử dụng để phát hiện các khuyết tật vòng bi ở giai đoạn đầu. Nó liên quan đến việc trích xuất các tín hiệu tác động tần số cao do vòng bi bị hỏng tạo ra từ tín hiệu rung tổng thể, cho phép các kỹ thuật viên xác định sự hiện diện và mức độ nghiêm trọng của lỗi vòng bi.

+ Phân tích phương thức: tập trung vào việc xác định tần số tự nhiên, hình dạng chế độ và đặc tính giảm xóc của máy. Nghiên cứu các đặc tính này giúp các nhà phân tích đánh giá dữ liệu rung đảo động của máy và xác định các vấn đề tiềm ẩn về cấu trúc và/hoặc điều kiện cộng hưởng.

Bước 4: Diễn giải kết quả.

Phân tích cần chỉ ra được tần số cụ thể liên quan đến các vấn đề cơ học khác nhau. Một số tần số lỗi phổ biến bao gồm:

+ Tần số cơ bản: Tần số mà bộ phận quay hoàn thành một vòng quay hoàn chỉnh. Những sai lệch so với tần số cơ bản cơ bản có thể giúp bạn xác định các lỗi cụ thể, chẳng hạn như mất cân bằng, lệch trục và lỏng lẻo.

+ Sóng hài: Các bội số nguyên của tần số cơ bản thường liên quan đến các vấn đề về ăn khớp bánh răng hoặc các sự kiện mang tính chu kỳ khác.

+ Dải biên: Kết quả của việc điều chế tần số cơ bản bằng một tần số khác, như trong sự tương tác giữa lỗi ổ trục và tần số của một bộ phận quay. Các dải biên thường xuất hiện dưới dạng các đỉnh đối xứng xung quanh tần số cơ bản hoặc các sóng hài của nó và có thể là dấu hiệu của các vấn đề về ổ trục và/hoặc răng bánh răng bị hỏng.

Bước 5: Tiến hành xử lý các sự cố phát sinh (nếu có).

Khi xác định được các lỗi tiềm ẩn trong bước diễn giải kết quả, đặt các ngưỡng cảnh báo khi mức độ rung đảo vượt quá mức. Khi một hệ thống hoặc tài sản vượt quá ngưỡng cảnh báo, người quản lý bảo trì nên thực hiện hành động thích hợp để giải quyết vấn đề. Điều này có thể liên quan đến việc lập kế hoạch bảo trì, điều chỉnh các thông số vận hành hoặc tiến hành phân tích sâu hơn để xác định nguyên nhân của sự cố. Các ngưỡng này có thể dựa trên tiêu chuẩn ngành, dữ liệu lịch sử hoặc khuyến nghị của nhà sản xuất. Các loại ngưỡng cảnh báo được sử dụng phổ biến nhất là ngưỡng tuyệt đối, ngưỡng xu hướng và ngưỡng thống kê.

+ Ngưỡng tuyệt đối là các giá trị cố định dựa trên mức độ rung có thể chấp nhận được đối với các loại thiết bị cụ thể.

+ Ngưỡng xu hướng là các giá trị động thay đổi theo thời gian dựa trên hiệu suất lịch sử của thiết bị. Khi mức độ rung tăng đột ngột, điều đó có thể cho thấy vấn đề đang phát triển.

+ Ngưỡng thống kê được lấy từ các phân tích thống kê dữ liệu lịch sử, có tính đến giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của các mức rung.

Hệ thống giám sát rung bao gồm những thành phần nào?

Hệ thống giám sát rung bao gồm những thành phần chủ yếu như sau:
+ Cảm biến: gồm các loại cảm biến dịch chuyển, cảm biến vận tốc, và gia tốc kế.

Ví dụ về hệ thống cảm biến dịch chuyển của Bently Nevada

Cảm biến vận tốc

Cảm biến gia tốc (Gia tốc kế)

Bộ biến đối cảm biến tiệm cận

+ Bộ thu thập và xử lý tín hiệu.

Hệ thống 3500

Hệ thống Orbit60

+ Máy tính lưu trữ và cài đặt phần mềm phân tích dữ liệu rung đảo chuyên sâu.

Máy tính server

Phần mềm System 1

Cách lắp đặt, triển khai hệ thống giám sát rung động trong nhà máy điện

+ Khảo sát hệ thống thiết bị cần giám sát rung động, xác định các chủng loại cảm biến, vị trí lắp đặt cảm biến, tủ trung gian, bộ biến đổi, vị trí đặt máy tính server, hướng đi cáp quang và các vật tư thiết bị khác.

+ Lập phương án thi công chi tiết bao gồm các bước lắp đặt, các biện pháp đảm bảo an toàn, đảm bảo chất lượng, phòng chống cháy nổ và đảm bảo vệ sinh môi trường. Đệ trình phương án thi công để nhà máy duyệt.

+ Theo phương thức dừng máy, thường vào các dịp dừng tổ máy sửa chữa bảo trì, đại tu, sau khi máy dừng, tiến hành lắp đặt cảm biến, giá đỡ cảm biến, cáp kéo dài, tủ trung gian, đấu nối thiết bị, kéo rải cáp quang, hàn cáp quang.

+ Xác định vị trí đặt tủ chứa bộ thu thập và xử lý dữ liệu, tủ máy tính trên phòng điều khiển trung tâm, lắp đặt, đấu nối, kết nối tín hiệu từ cảm biến đến bộ thu thập, kết nối với máy tính.

+ Cài đặt phần mềm và cấu hình bộ thu thập dữ liệu.

+ Cài đặt, cấu hình phần mềm giám sát và phân tích dữ liệu.

+ Chạy thử hệ thống sau khi lên máy.

+ Đào tạo, hướng dẫn vận hành và chuyển giao công nghệ.

Làm thế nào để tìm hiểu và lựa chọn một hệ thống giám sát rung động phù hợp?

Trước khi thực hiện lắp đặt hệ thống giám sát rung động cần phải khảo sát hiện trạng hệ thống giám sát rung động hiện hữu của nhà máy. Sau đó tiến hành xác định nhu cầu của nhà máy đối với hệ thống giám sát rung động, chỉ cần nhận giá trị tĩnh và hiển thị trên hệ thống DCS, hay cần thu thập dữ liệu động để phục vụ công tác phân tích dữ liệu rung đảo chuyên sâu. Thuê hãng phân tích dữ liệu hay có nhu cầu đào tạo cán bộ để tự chủ động công tác phân tích dữ liệu. Sau khi rõ nhu cầu thì tìm hiểu hệ thống giám sát rung đảo phù hợp cho nhà máy bằng các tiêu chí:

– Thương hiệu, kinh nghiệm và công nghệ của hãng sản xuất.

– Lựa chọn cảm biến dựa vào phạm vi đo lường, đại lượng đo lường, các thông số kỹ thuật đầu vào, đầu ra, tính đáp ứng với môi trường làm việc, chức năng của từng loại cảm biến.

– Sau khi lựa chọn xong các cảm biến, tiến hành chọn cáp nối dài, các bộ biến đổi tín hiệu phù hợp với cảm biến.

– Lựa chọn bộ thu thập và xử lý dữ liệu theo nhu cầu sử dụng, số lượng tín hiệu… để lựa chọn các module cho hợp lý và có thêm dự phòng.

– Sau đó, có thể chọn mua hệ thống phần mềm giám sát và phân tích dữ liệu rung đảo chuyên sâu tùy theo nhu cầu.

Ứng dụng thực tế của hệ thống giám sát rung động trong các ngành công nghiệp đang được vận hành tại Việt Nam?

Tại Việt Nam, gần như nhà máy công nghiệp quan trọng nào cũng trang bị hệ thống giám sát rung đảo ở các mức độ khác nhau, đặc biệt là trong các nhà máy phát điện. Một số nhà máy đã trang bị hệ thống giám sát rung đảo online liên tục như: Nhà máy Thủy điện Sơn La, Nhà máy Thủy điện Huội Quảng, Bản Chát, nhà máy Thủy điện Tuyên Quang, nhà máy nhiệt điện Mông Dương 2 (AES Mông Dương), và rất nhiều nhà máy khác

Có những công ty hoặc nhà sản xuất nổi tiếng nào chuyên cung cấp giải pháp giám sát rung?

Hiện nay, hàng Bently Nevada là thương hiệu hàng đầu thế giới về các giải pháp giám sát rung đảo cho máy quay và được đa số các nhà máy công nghiệp sử dụng để giám sát tình trạng tài sản của họ.

Có các tài liệu và tài nguyên hỗ trợ nào để tìm hiểu thêm về giám sát rung?

Quý khách hàng có nhu cầu tư vấn sâu hơn về các giải pháp giám sát rung đảo, có thể tham khảo các tài liệu sau:

+ 3500 System datasheet.

+ ORBIT 60 SERIES System Overview Datasheet.

+ System 1 Software.

+ System 1 Software.

+ Hoặc tham khảo thêm tại website: https://www.bakerhughes.com/bently-nevada/

Có những dịch vụ nào liên quan đến giám sát rung trong bảo trì thiết bị điện?

Ngoài giải pháp tổng thể trang bị hệ thống giám sát rung đảo online liên tục, còn có một số giải pháp ứng dụng cho các nhà máy như:

+ Dịch vụ thiết kế, lắp đặt và tích hợp hệ thống giám sát tình trạng.

+ Dịch vụ hỗ trợ chủ động.

+ Dịch vụ chẩn đoán máy và giám sát tình trạng từ xa:

• Chẩn đoán máy quay tại hiện trường và cách xử lý.
• Chẩn đoán máy quay từ xa và cách xử lý.
• Hỗ trợ quay máy hoặc khởi động máy.
• Tối ưu hóa hệ thống giám sát tình trạng.
• Cân bằng rotor.
• Mô hình rotor động.
• Phân tích sự cố dừng máy.
• Đào tạo phân tích máy.

+ Dịch vụ đào tạo: hãng có thể cung cấp rất nhiều gói đào tạo tùy theo nhu cầu và kinh nghiệm thực tế của khách hàng.

+ Dịch vụ cho thuê thiết bị thu thập dữ liệu rung đảo cầm tay.

+ Dịch vụ sửa chữa thiết bị thu thập dữ liệu.

Như vậy, bài viết trên đã cung cấp các thông tin quan trọng về hệ thống giám sát rung động. Để tìm hiểu thông tin chi tiết hoặc cần tư vấn các giải pháp, dịch vụ liên quan, vui lòng gửi thông tin vào hòm thư hoặc hộp thư chat của chúng tôi.