So với động cơ nằm ngang, động cơ đứng, đặc biệt là động cơ lớn có hệ thống ổ trục đặc biệt sử dụng ổ bi tiếp xúc góc ở một đầu. Do-thiết kế độc đáo của vòng bi tiếp xúc góc, vòng bi không bao giờ được lắp theo hướng ngược lại vì điều này sẽ gây ra hỏng hóc ngay lập tức. Nếu vòng bi không được lắp đúng cách hoặc nếu chúng bị lệch trục khi động cơ đang chạy, nó có thể gây ra rung động bất thường và tiếng ồn bất thường.
Vấn đề tiếng ồn trong động cơ dọc
Động cơ đứng, đặc biệt là những động cơ lớn, có thiết kế ổ trục đặc biệt thường được trang bị ổ bi tiếp xúc góc ở một đầu. Thiết kế ổ trục chính xác này có thể bị hỏng nếu định hướng không chính xác trong quá trình lắp ráp. Ngoài ra, việc lắp đặt ổ trục hoặc dịch chuyển trục không đúng cách trong quá trình vận hành động cơ có thể gây ra rung động và tiếng ồn bất thường.
Vòng bi tiếp xúc góc một dãy được thiết kế đặc biệt để chịu được tải trọng kết hợp, cho phép chúng chịu được lực dọc trục đáng kể theo một hướng. Trong động cơ thẳng đứng, các vòng bi này thường được sử dụng ở đầu mở rộng không trục để xử lý các lực dọc trục vượt quá khả năng chịu tải của vòng bi rãnh sâu. Kích thước của chúng tương thích với các vòng bi hướng tâm một hàng tương ứng được sử dụng trong động cơ, tránh các vấn đề tiềm ẩn gặp phải khi thiết kế lại thiết kế.
Việc sử dụng vòng bi tiếp xúc góc trong động cơ thẳng đứng cho phép chúng chịu được lực dọc trục đáng kể và duy trì vị trí cân bằng giữa rôto và stato. Trong các ứng dụng như vậy, các vòng bi này thường được lắp theo cặp để đáp ứng các yêu cầu vận hành khác nhau. Bằng cách định vị các vòng bi một cách chiến lược, lực dọc trục có thể được tác dụng để đối trọng với trọng lượng của rôto động cơ, dẫn đến vị trí tương đối dọc trục ổn định giữa rôto và stato.
Cả cấu hình đỡ và cấu hình treo của ổ bi tiếp xúc góc đều có những thách thức riêng trong quá trình vận hành động cơ. Đặc biệt, bất kỳ chuyển động hoặc rung động dọc trục nào cũng có thể gây ra tiếng ồn và hoạt động không ổn định. Ngoài việc khớp kích thước theo trục, sau khi cấp nguồn, tâm từ của stato và rôto sẽ tự động căn chỉnh dưới tác động của lực điện từ.
Khi chọn cấu hình ổ trục động cơ, có thể thực hiện một số biện pháp. Chúng bao gồm việc sử dụng các ổ bi tiếp xúc góc ghép nối để kiểm soát hiệu quả chuyển vị dọc trục, sử dụng thiết kế ba ổ trục để cải thiện độ ổn định và thực hiện chuyển vị trước thích hợp giữa stato và rôto. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là lượng dịch chuyển trước phải được kiểm soát trong giới hạn chấp nhận được để tránh những tác động bất lợi. Ngoài ra, trong quá trình bảo quản, vận chuyển và kiểm tra động cơ thẳng đứng, thiết bị phải được duy trì ở đúng vị trí thẳng đứng để tránh làm hỏng ổ trục do tiếp xúc không đúng cách với ngoại lực.
Vấn đề rung động trong động cơ thẳng đứng lớn
Bây giờ chúng ta sẽ tập trung vào các vấn đề rung động trong động cơ bơm trục đứng cỡ lớn. Những động cơ như vậy thường có vòng bi xi lanh và chiều cao tổng thể đáng kể, hoạt động ở tốc độ khoảng 1500 vòng/phút. Vòng bi trên thường sử dụng vòng bi trơn hoặc vòng bi chống ma sát; tuy nhiên, các vấn đề về rung ổ trục trượt thường liên quan đến việc điều chỉnh ống lót dẫn hướng và do đó nằm ngoài phạm vi của cuộc thảo luận này. Chúng tôi sẽ tập trung vào các vấn đề rung động trong động cơ có vòng bi ở vị trí trên, được thiết kế bao gồm động cơ, trụ đỡ xi lanh, vỏ bơm và đường ống nạp/xả.
Biên độ rung đạt cực đại ở phía trên động cơ và giảm dần xuống phía dưới với mô hình định hướng rõ ràng. Trong quá trình thử nghiệm động cơ khô, khi động cơ được nối với vỏ đỡ chứ không phải với rôto máy bơm, tần số rung chiếm ưu thế sẽ giống như tốc độ quay. Tuy nhiên, sau khi kết nối động cơ với rôto máy bơm, tần số vượt trội có thể thay đổi lên tới 2X.
Độ rung của động cơ giảm dần theo độ cao, thể hiện đặc tính định hướng. Tần số rung có thể thay đổi đáng kể sau khi kết nối động cơ với máy bơm. Ví dụ, sự cố rung động cơ có thể do một số yếu tố gây ra: rung quá mức trong quá trình vận hành lần đầu, sau khi thay thế hoặc sửa chữa động cơ hoặc rung dai dẳng mặc dù rôto máy bơm đã tắt trong quá trình vận hành.
Độ rung của động cơ có thể đến từ nhiều nguồn, bao gồm bản thân động cơ, xi lanh đỡ, vỏ bơm và đường nạp/xả.
Rung động cơ có thể được gây ra bởi nhiều yếu tố bên trong. Độ chính xác cân bằng không đủ là một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt là trong các hệ thống xi lanh hỗ trợ kết hợp với động cơ có độ cứng tổng thể thấp. Ngay cả một sự mất cân bằng nhỏ cũng có thể gây ra rung động động cơ đáng kể. Tuy nhiên, việc giảm sự mất cân bằng thường có hiệu quả trong việc giảm thiểu độ rung. Ngoài ra, việc lắp đặt vòng bi không đúng cách thường góp phần gây rung động động cơ. Ví dụ, khi ổ trục trên chịu tải và ổ trục dưới cung cấp khả năng hỗ trợ và định hướng, rôto vẫn lơ lửng. Điều này giải thích tại sao ổ trục trên thường bị hỏng đầu tiên. Kiểm tra sự phân bổ tải trọng trên cả hai vòng bi có thể ngăn ngừa những vấn đề như vậy.
Độ cứng của cấu trúc hỗ trợ không đủ có thể gây ra vấn đề rung động. Khi động cơ được kết nối với kết cấu đỡ, những hạn chế về độ cứng cố hữu của nó dần dần trở nên rõ ràng. Để xác định xem sự cố - nằm ở động cơ hay kết cấu đỡ, các thử nghiệm riêng biệt có thể được thực hiện trên băng thử nghiệm: một thử nghiệm chỉ với động cơ và một thử nghiệm khác với động cơ và kết cấu đỡ cùng nhau. Đồng thời, có thể giảm tác động bằng cách tăng cường hỗ trợ và áp dụng các kỹ thuật điều chỉnh.
Sự cộng hưởng cấu trúc ở một số động cơ có thể ảnh hưởng đáng kể đến mức độ rung. Các thử nghiệm hiện trường cho thấy tần số cộng hưởng có thể ảnh hưởng đến hoạt động trong phạm vi ±160 vòng/phút, đôi khi ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ định mức. Trong những trường hợp như vậy, việc xác minh bằng thực nghiệm và cải thiện độ chính xác của động cơ là cần thiết để giảm độ rung. Sự cộng hưởng của cấu trúc có thể có tác động đáng kể đến độ rung của động cơ; Cần phải xác nhận bằng thực nghiệm và cải thiện độ chính xác của động cơ để giảm tác động này.
Khi giải quyết các vấn đề về rung động, cần phải tính đến các yếu tố khác nhau một cách toàn diện và thực hiện các biện pháp có mục tiêu. Những điều này có thể bao gồm cải thiện độ chính xác cân bằng, đảm bảo căn chỉnh tổng thể theo chiều dọc, điều chỉnh khe hở vòng bi, thêm các hỗ trợ tạm thời và thiết kế lại cấu trúc hỗ trợ trống. Khi thực hiện các biện pháp hỗ trợ tạm thời, cần đảm bảo các điểm hỗ trợ nằm ở phía trên động cơ và lực hỗ trợ được điều chỉnh phù hợp để đạt được độ rung giảm đáng kể.
