Vòng bi (bạc đạn) là bộ phận quyết định trực tiếp khả năng vận hành và tuổi thọ của động cơ, quạt, bơm, hộp số và nhiều thiết bị quay khác. Dấu hiệu rõ ràng nhất của một vòng bi bị hỏng thường là có độ rung tăng dần và sinh nhiệt bất thường. Nếu không xử lý kịp thời có thể làm lệch trục, hỏng con dấu và cuối cùng dẫn đến downtime ngoài kế hoạch. Đó là lý do mà cảm biến rung vòng bi thường được lắp gần gối đỡ để theo dõi liên tục mức rung, tần số đặc trưng và xu hướng thay đổi của ổ bi theo thời gian.
CẢM BIẾN RUNG VÒNG BI LÀ GÌ?
Cảm biến rung vòng bi (tên khác: cảm biến rung bạc đạn, cảm biến đo độ rung ổ bi) là thiết bị chuyên dùng để đo độ rung sinh ra khi vòng bi (bạc đạn) hoạt động, được gắn trực tiếp trên vỏ ổ trục của động cơ, bơm, quạt hay hộp số.
Khi vòng bi hoạt động tốt, mức độ rung sẽ ổn định và thấp. Khi rãnh lăn hay viên bi bắt đầu có vấn đề (thường là xuất hiện vết rỗ) thì mỗi lần va chạm sẽ tạo ra những xung rung nhỏ. Cảm biến rung vòng bi sẽ ghi nhận các xung này và chuyển thành tín hiệu điện (thường là gia tốc/vận tốc, ngõ ra IEPE/4-20 mA) để đưa về bộ phận phân tích, PLC hoặc hệ thống giám sát trung tâm.
Cảm biến rung bạc đạn giúp phát hiện sớm các nguy cơ hư hỏng vòng bi, trước cả khi ổ trục nóng lên hay phát ra tiếng kêu đủ lớn. Từ đó người vận hành có thể chủ động lên kế hoạch bảo trì dự đoán hoặc thay thế cho phù hợp, chứ không phải chờ đến khí máy dừng đột ngột.
TẦN SỐ LÕI VÒNG BI - CƠ SỞ XÁC ĐỊNH NGUY CƠ HƯ HỎNG
Bên cạnh cảm biến rung vòng bi, người vận hành cũng cần nắm được kiến thức về tần số lỗi vòng bi. Đây là các tần số đặc trưng trong phổ rung, xuất hiện khi vòng bi bị hư hỏng cục bộ (rỗ, nứt, bong tróc, mòn). Có bốn tần số lỗi vòng bi chính, tương ứng với bốn bộ phận của vòng bi - bao gồm: BPFO, BPFI, BSF và FTF.
BPFO (Ball Pass Frequency Outer race) - Lỗi vòng ngoài: Đây là tần số bi/con lăn đi qua một điểm cố định trên vòng ngoài. Khi phổ rung xuất hiện đỉnh tại BPFO (hoặc bội số của nó) thì khả năng cao là vòng ngoài đang có vấn đề.
BPFI (Ball Pass Frequency Inner race) - Lỗi vòng trong: Đây là tần số bi/con lăn đi qua một điểm trên vòng trong. Khi phổ rung xuất hiện đỉnh tại BPFI (hoặc bội số của nó) phản ánh vòng trong có thể đang hư hỏng.
BSF (Ball Spin Frequency) - Lỗi bi hoặc con lăn: Đây là tần số bi/con lăn tự quay quanh trục của chính nó. Phổ rung xuất hiện đỉnh tại BSF (hoặc 2×BSF) thường biểu thị cho lỗi nằm trên bi hoặc con lăn.
FTF (Fundamental Train Frequency) - Lỗi cage: Đây là tần số quay của cage (bộ phận giữ và phân bố các bi). Phổ rung xuất hiện đỉnh tại FTF chính là dấu hiệu phản ánh cage có thể bị mòn, lỏng hoặc hư hỏng.
Xem thêm: Cảm biến đo độ rung động cơ và nguyên lý hoạt động
TẦM QUAN TRỌNG CỦA CẢM BIẾN RUNG VÒNG BI
Như đã giới thiệu ở đầu bài, vòng bi là bộ phận nhỏ nhưng tác động trực tiếp đến tuổi thọ của động cơ, quạt, bơm, hộp số và nhiều thiết bị quay khác. Một vòng bi khi hư có thể gây ra rất nhiều vấn đề như rung tăng dần, sinh nhiệt, làm lệch trục, hỏng con dấu và cuối cùng là dẫn đến downtime ngoài kế hoạch.
Các model cảm biến rung ổ bi thường được lắp ở gần gối đỡ, với nhiệm vụ chính là theo dõi mức độ rung, tần số đặc trưng và xu hướng thay đổi của chúng theo thời gian thực.
Cảm biến rung vòng bi giúp người vận hành trả lời ba câu hỏi quan trọng: vòng bi đang ở giai đoạn nào, vấn đề đang nằm ở vòng ngoài, vòng trong, bi hay cage và thời điểm bảo trì vòng vi phù hợp nhất.
Có thể nói, việc giám sát rung động vòng bi bằng cảm biến chuyên dụng cho phép phát hiện lỗi ở giai đoạn sớm, khi mà các giác quan của con người và phương pháp khác chưa thể nhận thấy bất thường. Dưới đây là 4 giai đoạn mô tả quá trình hỏng vòng bi:
| Giai đoạn | Dấu hiệu trong tín hiệu | Hành động nên làm |
| 1 | Xung va đập tần số rất cao, rung tổng chưa đổi | Theo dõi xu hướng, kiểm tra bôi trơn |
| 2 | Cộng hưởng được kích thích, xuất hiện sideband | Lên kế hoạch thay vòng bi |
| 3 | Tần số lỗi và bội số rõ ràng | Thay trong lần dừng máy gần nhất |
| 4 | Phổ nhiễu rộng, rung tổng tăng mạnh | Dừng máy xử lý ngay |
HƯỚNG DẪN LỰA CHỌN CẢM BIẾN RUNG VÒNG BI
Để chọn cảm biến rung vòng bi phù hợp nhất cho ứng dụng, người dùng cần cân nhắc kỹ lưỡng các thông số chủ chốt như dải tần, độ nhạy, kiểu lắp, vị trí lắp, môi trường hoạt động và tín hiệu ngõ ra. Cụ thể:
Xác định dải tần: Lỗi vòng bi thường nằm ở dải tần trung bình - cao. Người dùng nên chọn cảm biến rung ổ bi có dải tần từ 10 kHz trở lên, tốt nhất là nằm trong khoảng 20 - 30 kHz.
Chọn đúng độ nhạy: Nếu rung tại điểm đo <16g RMS thì người dùng nên ưu tiên chọn cảm biến có độ nhạy 100 mV/g. Nếu rung tại điểm đo >16g RMS thì nên chọn cảm biến rung vòng bi độ nhạy 10/30 mV/g. Với hầu hết động cơ và bơm công nghiệp, độ nhạy 100 mV/g là lựa chọn phổ biến nhất.
Chọn kiểu lắp đặt: Với cảm biến rung bạc đạn dải tần cao thì nên bắt vít trực tiếp bằng ren M8 hoặc 1/4"-28. Với cảm biến đo độ rung vòng bi dải tần thấp hơn thì có thể dán keo hoặc dùng nam châm. Lưu ý chung là bề mặt lắp cần phẳng, sạch, không có lớp sơn dày và có thể dùng mỡ silicon làm lớp ghép.
Chọn vị trí lắp đặt: Cảm biến rung bạc đạn nên lắp gần gối đỡ và nằm trên bề mặt cứng. Với động cơ, cảm biến rung vòng bi đo ở cả phương ngang, phương đứng và dọc trục. Với ứng dụng quạt và bơm, ưu tiên lắp cảm biến giám sát rung động vòng bi ở gối đỡ phía tải.
Xem xét môi trường hoạt động: Trong môi trường công nghiệp độ ẩm cao, có nhiều bụi hoặc hóa chất ăn mòn thì nên chọn cảm biến độ rung ổ bi có vỏ làm bằng thép không gỉ, cấp bảo vệ IP67 trở lên. Với môi trường nhiệt độ cao thì cần ưu tiên phiên bản cảm biến đo độ rung vòng bi có khả năng chịu nhiệt tốt. Còn trong những khu vực nguy hiểm, cảm biến bạc đạn đạt chứng chỉ ATEX/IECEx là yêu cầu bắt buộc.
Chọn ngõ ra: Nếu hệ thống yêu cầu phân tích phổ FFT thì nên chọn cảm biến rung gia tốc IEPE, ngõ ra AC. Trường hợp chỉ cần cảnh báo qua PLC thì cảm biến rung vòng bi dạng vận tốc, ngõ ra 4-20 mA là đủ. Ngoài ra, trong những trường hợp cần nhiều kiểu tín hiệu thì người dùng có thể chọn cảm biến tích hợp hai ngõ ra.
Xem thêm: Cảm biến độ rung động và 4 phân loại phổ biến
HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT CẢM BIẾN RUNG VÒNG BI
Cảm biến rung vòng bi cần gắn gần gối đỡ, trên bề mặt cứng, phẳng, sạch và không có lớp sơn dày. Điều này đảm bảo tín hiệu rung có thể truyền trực tiếp từ vòng bi đến cảm biến một cách nguyên vẹn. Các bước thực hiện như sau:
Chọn vị trí lắp: Đặt cảm biến độ rung ổ bị trực tiếp trên gối đỡ vòng bi. Với động cơ, cần đo ở cả phương ngang, phương đứng và dọc trục. Với quạt và bơm, ưu tiên lắp cảm biến đo độ rung vòng bi ở gối đỡ phía tải. Không lắp thiết bị lên nắp che, vỏ mỏng hoặc bề mặt sơn dày vì có thể làm suy giảm tín hiệu.
Chuẩn bị bề mặt: Bề mặt lắp cảm biến rung vòng bi cần phẳng, sạch, không có sơn dày, không có dầu mỡ hoặc bụi bẩn. Nếu lắp đặt để sử dụng dài lâu thì nên bắt vít. Lưu ý là phải khoan và taro lỗ đúng kích thước, đồng thời đảm bảo lỗ vuông góc với bề mặt.
Kiểu lắp: Bắt vít trực tiếp bằng ren M8 hoặc 1/4"-28 cho cảm biến đo dải tần cao nhất và cần độ bám chắc nhất. Có thể dùng phương pháp dán keo hoặc nam châm cho ứng dụng có dải tần thấp hơn. Ngoài ra, người dùng có thể thêm một lớp mỡ silicon mỏng giữa cảm biến và bề mặt để đảm bảo độ cứng khi lắp.
Siết lực và cố định cáp: Siết cảm biến rung vòng bi bằng cờ lê lực theo đúng thông số khuyến nghị của nhà sản xuất, đừng siết quá mạnh vì có thể làm hỏng ren. Cáp cần cố định chắc chắn để tránh rung, gây nhiễu.
Kiểm tra sau lắp: Sau khi lắp cảm biến rung bạc đạn xong, hãy chạy máy và kiểm tra tín hiệu nền. Nếu nhận thấy tín hiệu bất thường hay quá thấp thì cần kiểm tra lại vị trí lắp, độ phẳng của bề mặt lắp và độ siết chặt của cảm biến.
Xem thêm: Cảm biến rung và ứng dụng trong hệ thống tự động hoá
MUA CẢM BIẾN RUNG VÒNG BI ECOSENSE TẠI SENSORS VIỆT NAM
Nếu bạn cần tìm mua cảm biến rung vòng bi, động cơ, quạt hoặc bơm thì hãy tham khảo các sản phẩm tại Sensors Việt Nam. Chúng tôi hiện cung cấp dòng cảm biến rung ổ bi ECO-VS chất lượng cao đến từ ECOSENSE (Pháp). Đây là dòng cảm biến rung công nghiệp, có thiết kế bền bỉ và tích hợp tín hiệu ngõ ra 4-20 mA - dễ dàng kết nối với PLC/SCADA để phát cảnh báo và điều khiển dừng máy tự động trong tình huống khẩn cấp.
ECO-VS Series chuyên dùng cho nhu cầu giám sát tổng thể độ rung động cơ, bơm, quạt và máy nén. Dải đo của dòng cảm biến rung vòng bi này đa dạng, từ 0-10, 0-25, 0-50 và 0-100 mm/s RMS và dải tần là 10 Hz - 1000 Hz.
Ngoài ra, vỏ thiết bị được làm từ thép không gỉ, đạt cấp bảo vệ IP67 và có dải nhiệt độ làm việc tương đối rộng (từ -50 đến +90°C), phù hợp cho hầu hết các môi trường công nghiệp.
Mọi thông tin chi tiết về cảm biến rung vòng bi và nhu cầu đặt hàng cảm biến rung công nghiệp ECO-VS, bạn vui lòng truy cập website https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/ để được tư vấn và báo giá nhanh chóng nhất!