Chuyển đến nội dung chính

Các dạng hư hỏng ở các máy quay (turbomachines)

Thanh Sơn biên dịch, bản quyền thuộc về baoduongcokhi.com

Định nghĩa về Turbomachine

Turbomachine, (hay máy turbo, hay máy quay), là tất những thiết bị trong đó năng lượng được truyền tới, hoặc truyền từ dòng lưu chất liên tục, bằng tác động động học, của một hoặc nhiều hàng cánh chuyển động (rows of blades). Từ turbo hoặc turbinis có nguồn gốc từ tiếng Latinh, và tức là sự quay tròn (spins/whirls). Về cơ bản, một hàng cánh quay, một rôto, hoặc một bánh công tác, thay đổi entanpi tích tụ của lưu chất di chuyển qua nó, bằng cách thực hiện công dương, hoặc công âm, tùy thuộc vào yêu cầu của máy. Những thay đổi entanpi này có liên quan mật thiết với sự thay đổi áp suất, xảy ra đồng thời trong lưu chất.

Máy turbo có hai loại chính: loại thứ nhất, là loại máy hấp thụ năng lượng để tăng áp suất lưu chất, (như bơm, quạt, và máy nén); loại thứ hai, là những loại máy tạo ra năng lượng, bằng sự giãn nở của lưu chất, dẫn đến áp suất lưu chất giảm xuống, (như tuabin gió, tuabin thủy lực, tuabin hơi nước và tuabin khí).

Máy turbo, được phân loại sâu hơn theo bản chất của đường dẫn dòng chảy qua các cấp của rôto. Khi đường đi của dòng chảy qua hoàn toàn hay chủ yếu song song với trục quay, thiết bị được gọi là máy turbo dòng chảy hướng trục.

Khi đường đi của dòng chảy hoàn toàn, hay chủ yếu, nằm trong một mặt phẳng vuông góc với trục quay, thiết bị được gọi là máy turbo dòng hướng tâm.

Máy turbo dòng hỗn hợp được sử dụng rộng rãi, có hướng của dòng chảy qua tại đầu ra rôto khi cả thành phần vận tốc hướng tâm và hướng trục đều hiện diện, với lượng đáng kể.

Tất cả các máy turbo, có thể được phân loại là máy xung lực, hoặc máy phản lực, tùy theo việc thay đổi áp suất là có hay không, tương ứng, trong dòng chảy qua rôto. Trong máy xung lực, tất cả sự thay đổi áp suất diễn ra trong một, hoặc nhiều vòi phun, lưu chất được dẫn vào rôto.


Các dạng hư hỏng ở máy turbo, (turbomachines).

Có nhiều lý do dẫn đến sự cố và hư hỏng của máy turbo. Trong đó, sự cộng hưởng thường bị bỏ qua.

Các bộ phận, và thành phần quay như cánh bánh công tác, và các hàng cánh trên rô to có thể cộng hưởng với bất kỳ kích thích nào, do máy turbo tạo ra. Các cộng hưởng đối với tần số tự nhiên thứ nhất, và thứ hai, có thể gây nguy hiểm. Nói chung, có thể có nhiều trường hợp cộng hưởng. Lấy ví dụ, tần số tự nhiên thứ hai của thành phần quay, được chứng minh là gần như chính xác, là bội số nguyên của tần số tự nhiên đầu tiên, (tức là F2 bằng nF1, n là số nguyên). Điều này, dẫn đến các vấn đề về kích thích, và vận hành. Rung động do lưu chất gây ra, sự thay đổi dao động của áp suất chất lỏng, và dòng chảy hỗn loạn (hay hình thành dòng xoáy), cũng có thể gây ra rung động cao, hoặc thậm chí hư hỏng.

Các bộ phận và chi tiết quay như cánh công tác và các hàng cánh quay có thể cộng hưởng với bất kỳ kích thích nào do máy turbo/máy quay tạo ra.

Sự mỏi cũng thường là nguyên nhân gốc rễ, dẫn đến hỏng hóc các bộ phận quay. Biên độ ứng suất riêng phải được phân tích, để đảm bảo các thành phần liên quan, sẽ không bị hỏng, do các dạng mỏi khác nhau, như, mỏi chu kỳ cao (high-cycle fatigue, HCF), và mỏi chu kỳ thấp (low-cycle fatigue,  LCF).

Ghi chú:

Mỏi chu kỳ cao (HCF): là loại mỏi gây ra bởi các biến dạng đàn hồi nhỏ dưới một số chu kỳ tải trọng cao, trước khi xảy ra sự cố. Ứng suất đến từ sự kết hợp của ứng suất trung bình và ứng suất thay đổi dấu. Ứng suất trung bình, gây ra bởi ứng suất dư, tải trọng hỗn hợp, hoặc sự phân bố nhiệt độ không đồng đều. Ứng suất thay đổi dấu là ứng suất cơ, hoặc ứng suất nhiệt, ở bất kỳ tần số nào.

Mỏi chu kỳ thấp (LCF): được đặc trưng bởi biên độ ứng suất cao và tần số thấp. Trong trường hợp này, ứng suất tạo ra cả biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo. Loại thứ hai đặc biệt quan trọng trong các khu vực có sự gián đoạn hình học, hoặc sự gia tăng ứng suất. Do sự biến dạng dẻo trong LCF, sự hỏng hóc xảy ra với số chu kỳ giảm so với sự cố HCF.

Đối với hư hỏng trục, các lý do đằng sau hư hỏng trục, có thể được liệt kê dưới đây:

1. Nguyên nhân cơ học: chẳng hạn như: tải trọng treo công xôn, tải trọng uốn, tải trọng xoắn, tải trọng dọc trục.

2. Nguyên nhân động học như, rung động, chu kỳ ứng suất, sốc tải.

3. Nguyên nhân ứng suất dư: từ quá trình sản xuất và sửa chữa.

4. Nguyên nhân nhiệt độ như, gradient nhiệt độ, võng trục rô to.

5. Nguyên nhân Môi trường như, ăn mòn, độ ẩm, xói mòn, mài mòn, xâm thực.

Trước khi xác định được nguyên nhân gốc rễ của hỏng trục, cần phải hiểu về tải trọng và ứng suất của trục. Khả năng về đặc tính như cấu trúc vi mô và cấu trúc liên kết bề mặt của trục là rất quan trọng. Ví dụ: có thể sử dụng kiểm tra trực quan, quét quang học, kính hiển vi điện tử và phân tích kim loại.

Nhiều hư hỏng có thể được chẩn đoán, bằng cách sử dụng kiến ​​thức cơ bản, về nguyên nhân hư hỏng trục và kiểm tra trực quan. Điều này, sau đó có thể được xác nhận, thông qua phòng thí nghiệm kim loại hoặc các phương pháp khác.

Dựa trên các nghiên cứu điển hình từ một số nhà máy, các nguyên nhân chính, dẫn đến hỏng trục là: ăn mòn (35%), mỏi (32%), gãy giòn (16%), quá tải (11%), và dão, mòn, xói mòn, mài mòn (6%). Một số nghiên cứu cho thấy, mỏi là nguyên nhân dẫn đến hơn 50% trường hợp hư hỏng. Do đó, hãy chú ý đến những điểm không liên tục trên bề mặt, như rãnh then, bậc, vai trục, cổ trục, ren, lỗ, rãnh vòng tròn quanh trục, và các vị trí bị hư hại, hoặc sai sót của trục.


Một rãnh then bằng, có mức độ tập trung ứng suất cao, các vết nứt thường phát ra từ các vị trí này.

Các vùng rãnh then thường có vấn đề. Các rãnh then thường được sử dụng, để cố định các bộ phận quay cùng với rôto, và cố định khớp nối với trục. Đầu trục, (bao gồm đầu dẫn động hoặc không dẫn động), là nơi xảy ra tải trọng lên trục cao nhất. Các vết nứt do mỏi, thường bắt đầu ở các góc lượn. Một rãnh then bằng, có mức độ tập trung ứng suất cao hơn so với rãnh then bán nguyệt. Trong trường hợp tải trục nặng, các vết nứt thường phát ra từ các vị trí bước trục. Tránh kết nối bằng then nếu có thể. Nếu không thể tránh được, hãy lấy một bán kính góc đủ lớn.

Gãy trục do mỏi xảy ra ở rô to tuabin hơi

Các hư hỏng liên quan đến mỏi, thường tuân theo lý thuyết liên kết yếu nhất, mỏi dẫn đến vết nứt ban đầu trên bề mặt; vết nứt lan truyền cho đến khi mặt cắt ngang của trục quá yếu để mang tải; và cuối cùng, sự đứt gãy đột ngột xảy ra.

Hãy nhớ rằng, ứng suất dư, hoặc khuyết tật, sai lệch ban đầu, có thể độc lập với tải trọng bên ngoài. Có những quy trình sản xuất, hoặc sửa chữa, có thể ảnh hưởng đến ứng suất dư, khuyết tật và sai lệch ban đầu. Chúng bao gồm: kéo dài, uốn, nắn thẳng, gia công, mài, cán bề mặt, phun hạt làm sạch và đánh bóng. Chúng có thể tạo ra ứng suất dư, và khuyết tật do biến dạng dẻo. Và các quá trình nhiệt, như cán nóng, hàn, cắt gió đá, và xử lý nhiệt, có thể dẫn đến các vấn đề.


Hiện tượng mài mòn tiếp xúc Fretting trên trục ở vị trí lắp vòng bi

Cuối cùng, mài mòn do tiếp xúc trên bề mặt trục, có thể gây ra hư hại nghiêm trọng. Các vị trí điển hình, là các điểm trên trục có lắp ép chặt, hoặc lắp lỏng trượt. Nếu có sự hiện diện của rỉ sét, giữa các bề mặt tiếp xúc, sẽ giúp khẳng định mài mòn đã diễn ra, do chuyển động giữa các bộ phận tiếp xúc. Một khi xảy ra hiện tượng mòn rỗ, trục có thể trở nên nhạy cảm với hiện tượng nứt do mỏi. Sự rung động ở trục, có thể làm tình trạng này trở nên tồi tệ hơn.

Nguồn: https://www.maintenance4.com/2021/12/turbomachinery-failures.html

Related Posts by Categories



Nhận xét

Bài đăng xem nhiều

Dung sai và các chế độ lắp ghép bề mặt trụ trơn [pdf]

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com Ví dụ bạn cần gia công 1 trục bơm ly tâm 1 cấp, khi lên bản vẽ gia công thì cần dung sai gia công, việc chọn dung sai gia công thì căn cứ vào kiểu lắp ghép như vị trí lắp vòng bi: đối với vòng trong vòng bi với trục bơm thì sẽ lắp theo hệ thống lỗ (vì kích thước vòng bi không thay đổi được), nên việc lắp chặt hay trung gian là do bạn lựa chọn dựa trên các tiêu chí ở dưới. Còn thân bơm với vòng ngoài vòng bi thì lắp theo hệ trục (xem vòng ngoài vòng bi là trục). Bạn cũng cần lưu ý việc lắp chặt hay trung gian có thể ảnh hưởng đến khe hở vòng bi khi làm việc nên cần cân nhắc cho phù hợp với điều kiện vận hành, loại vòng bi (cùng loại vòng bi, vòng bi C2, C3 có khe hở nhỏ hơn C4, C4 nhỏ hơn C5). Nếu bạn đang dùng C3, lắp trung gian mà chuyển sang lắp chặt có thể làm giảm tuổi thọ vòng bi vì khe hở giảm hoặc không đáp ứng yêu cầu làm việc. Sơ đồ miền dung sai Miền dung sai Miền dung sai được tạo ra bằng cách phối hợp giữa  1 sai

Tải miễn phí phần mềm triển khai hình gò

Phần mềm này sẽ giúp các bạn đưa ra bản vẽ triển khai gia công đầy đủ và chính xác, cho phép các bạn xuất ra bản vẽ Autocad để tiện hơn cho việc tính toán, in ấn , quản lý. [MF] —–  nhấn chọn để download Lưu ý: sau khi giải nén và cài đặt thì chép pns4.exe (có sẵn sau khi giải nén) đè lên file pns4.exe mới. Phiên bản này có đầy đủ kích thước với các kiểu ống và help. Nên chạy run as administrator trong win 7. Xin chào bạn!  Nếu bạn đang thích trang web của chúng tôi và thấy các bài viết của chúng tôi hữu ích, chúng tôi rất mong nhận được sự ủng hộ của bạn. Với sự giúp đỡ của bạn, chúng tôi có thể tiếp tục phát triển tài nguyên và cung cấp cho bạn nội dung có giá trị hơn nữa.  Cảm ơn bạn đã ủng hộ chúng tôi. Nguyễn Thanh Sơn

Bảo trì năng suất toàn diện (Total Productive Maintenance)

Toàn bộ file điện tử powerpoint này: TPM P-1.ppt 1382K TPM P-2.ppt 336K TPM P-3.ppt 2697K Link download http://www.mediafire.com/?upl33otz5orx0e1

Giới thiệu về Tua bin khí (Gas Turbine)

Turbine khí, còn được gọi là tuốc bin khí  (Gas Turbine) , là một loại động cơ nhiệt được sử dụng để chuyển đổi nhiệt năng thành năng lượng cơ học thông qua quá trình đốt cháy khí và chuyển động quay turbine. Một máy phát điện Generator kéo bởi một tuốc bin khí. Đây là tổ hợp của máy nén khí + tuốc bin khí + máy phát điện. Không khí được hút vào và nén lên áp suất cao nhờ một máy nén. Nhiên liệu cùng với không khí này sẽ được đưa vào buồng đốt để đốt cháy. Khí cháy sau khi ra khỏi buồng đốt sẽ được đưa vào quay turbine. Vì thế nên mới gọi là turbine khí. Năng lượng cơ học của turbine một phần sẽ được đưa về quay máy nén, một phần khác đưa ra quay tải ngoài, như cách quạt, máy phát điện... Đa số các turbine khí có một trục, một đầu là máy nén, một đầu là turbine. Đầu phía turbine sẽ được nối với máy phát điện trực tiếp hoặc qua bộ giảm tốc. Riêng mẫu turbine khí dưới đây có 3 trục. Trục hạ áp gồm máy nén hạ áp và turbine hạ áp. Trục cao áp gồm máy nén cao áp và turbine cao áp. Trục th

Các dạng và nguyên nhân hư hỏng thường gặp trong bộ truyền bánh răng trụ

Dạng hư hỏng Nguyên nhân Tróc bề mặt làm việc của răng - Vật liệu làm bánh răng bị mỏi vì làm việc lâu với tải trọng lớn. - Bề mặt làm việc của bánh răng bị quá tải cục bộ - Không đủ dầu bôi trơn hay bôi trơn không đủ nhớt Xước bề mặt làm việc của răng - Răng làm việc trong điều kiện ma sát khô. Răng mòn quá nhanh - Có bùn, bụi, hạt mài hoặc mạt sắt lọt vào giữa hai mặt răng ăn khớp Gãy răng - Răng bị quá tải hoặc bị vấp vào vật lạ Bộ truyền làm việc quá ồn kèm theo va đập - Khoảng cách trục xa quá dung sai qui định - Khe hở cạnh răng quá lớn Bộ truyền bị kẹt và quá nóng - Khoảng cách trục gần quá dung sai qui định - Khe hở cạnh răng quá nhỏ SCCK.TK

Cách kiểm tra và đánh giá vết ăn khớp (tooth contact) của cặp bánh răng

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com Hộp số với cặp bánh răng nghiêng Tooth contact là một trong những yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả và độ bền của bánh răng Mục đích Các bánh răng phải có tải trọng phân bố đều trên bề mặt răng khi làm việc ở điều kiện danh định.  Nếu tải trọng phân bố không đều, áp lực tiếp xúc và ứng suất uốn tăng cục bộ , làm tăng nguy cơ hư hỏng.  Gear Run Out của bánh răng là gì? cách kiểm tra Bánh răng và hộp số, phần 3: Phân tích dầu tìm nguyên nhân hư hỏng bánh răng. Bánh răng và Hộp số, phần 2: Các loại hộp số, bôi trơn, hư hỏng thường gặp Bánh răng và hộp số, phần 1: Các loại bánh răng (types of gears) Để đạt được sự phân bố tải đều, bánh răng cần có độ chính xác trong thiết kế, sản xuất, lắp ráp và lắp đặt các bộ phận của hộp số. Các yếu tố này được kiểm tra, test thử nghiệm và kiểm tra tại xưởng của nhà sản xuất thiết bị. Lắp đặt đúng cách tại hiện trường là bước cuối cùng để đảm bảo khả năng ti

Khe hở mặt răng (backlash) và khe hở chân/đỉnh răng (root/tip clearance)

Viết bài : Nguyễn Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com Các thông số cơ bản của bánh răng Về những thông số của bánh răng, có rất nhiều thông số để phục vụ cho quá trình gia công, thiết kế và lắp đặt máy. Tuy nhiên có một số thông số cơ bản bắt buộc người chế tạo cần phải nắm rõ, gồm: Đường kính Vòng đỉnh (Tip diameter): là đường tròn đi qua đỉnh răng, da = m (z+2) . Đường kính Vòng đáy (Root diameter): là vòng tròn đi qua đáy răng, df = m (z-2.5) . Đường kính Vòng chia (Reference diameter): là đường tròn tiếp xúc với một đường tròn tương ứng của bánh răng khác khi 2 bánh ăn khớp với nhau, d = m.Z   Số răng: Z=d/m Bước răng (Circular Pitch): là độ dài cung giữa 2 profin của 2 răng kề nhau đo trên vòng chia, P=m. π Modun: là thông số quan trọng nhất của bánh răng, m = P/π ; ha=m. Chiều cao răng (whole depth): là khoảng cách hướng tâm giữa vòng đỉnh và vòng chia; h=ha + hf=2.25m, trong đó ha=1 m, hf=1,25 Chiều dày răng (w

Sơ đồ tuabin khí chu trình hỗn hợp (combined cycle)

Viết bài KS Nguyễn Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com CCGT được gọi là chu trình kết hợp trong nhà máy điện, có sự tồn tại đồng thời của hai chu trình nhiệt trong một hệ thống, trong đó một lưu chất làm việc là hơi nước và một lưu chất làm việc khác là một sản phẩm khí đốt. Giải thích rõ hơn: Turbine khí chu trình hỗn hợp (Combined Cycle Gas Turbine - CCGT) là một hệ thống phát điện sử dụng cùng một nguồn nhiên liệu để vận hành hai loại máy phát điện khác nhau: một máy phát điện dẫn động bởi tuabin khí (gas turbine) và một máy phát điện dẫn động bởi tuabin hơi nước (steam turbine). Hệ thống CCGT được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện, do có thể giảm thiểu lượng khí thải và tăng tính hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng. Nhà máy điện CCGT Trong hệ thống CCGT, nguồn nhiên liệu (thường là khí tự nhiên natural gas hoặc dầu) được đốt trong máy tuabin khí dẫn động cho máy phát điện generator để sản xuất điện. Hơi nước được tạo ra từ lò hơi thu hồi nhiệt (Heat Recove

Tải Giáo trình bảo dưỡng và bảo trì thiết bị cơ khí [pdf]

Tên giáo trình: Giáo trình bảo dưỡng và bảo trì thiết bị cơ khí. Tác giả: Nguyễn Công Cát. NXB: Lao động xã hội Lời nói đầu Trường CĐCN Hà Nội đã và đang thực hiện dự án (HIC - J1CA) do chính phủ Nhật Bản viện trợ. Mục tiêu của dự án là: Tăng cường khả năng đào tạo công nhân kỹ thuật cho ba ngành (gia công cơ khí, gia công kim loại tấm, điều khiển điện - điện tử). Các thiết bị được viện trợ đều là những thiết bị công nghệ cao như các máy công cụ điểu khiển số, máy công cụ vạn năng có độ chính xác cao, máy đo ba chiểu (3D), máy mài tròn, mài phẳng... Ngoài những kiến thức về chuyên môn, học sinh còn được hiểu biết về những kiến thức kỹ thuật bảo trì bảo dưỡng máy và thiết bị thường ngày sử dụng. Để đáp ứng nhu cầu học và dạy của trường chúng tôi soạn thảo giáo trình: Bảo dưỡng & bảo trì thiết bị cơ khí. Giáo trình đề cập những kiến thức cơ bản về kỹ thuật sửa chữa, bảo dưỡng, bảo trì máy và thiết bị với kiến thức này giúp cho học sinh có thể phát hiện, bảo dưỡng bảo trì, sửa chữ

CÔNG NGHỆ GIA CÔNG VẬT LIỆU BẰNG DÒNG HẠT MÀI

Gia công dòng hạt mài (Abrasive Jet Machining - AJM)   1. Nguyên lý gia công :                                                   Hình 1: Nguyên lý gia công dòng hạt mài.  Gia công dòng hạt mài là phương pháp bóc vật liệu khi dòng khí khô mang hạt mài với vận tốc cao tác động lên chi tiết. Sự va đập của các phần tử hạt mài vào bề mặt chi tiết gia công tạo thành một lực tập trung đủ lớn, gây nên một vết nứt nhỏ, và dòng khí mang cả hạt mài và mẩu vật liệu nứt (mòn) đi ra xa. Phương pháp này rất thuận lợi để gia công các loại vật liệu giòn, dễ vỡ. Khí bao gồm nhiều loại như không khí, CO2, nitơ, heli,…  Khí sử dụng có áp suất từ 0,2 - 1,4 MPa, dòng khí có hạt mài có vận tốc lên đến 300m/s và được điều khiển bởi một van. Quá trình thường được thực hiện bởi một công nhân điều khiển vòi phun hướng dòng hạt mài chi tiết.  Xem kênh Youtube của Bảo Dưỡng Cơ Khí!  Hãy đăng ký kênh để nhận thông báo video mới nhất về Công nghệ gia công kim loại 2. Thiết bị và dụng cụ :  a. Máy:   Hình 2: Sơ đồ củ

Nghe Podcast Bảo Dưỡng Cơ Khí