Giáo trình kỹ thuật bảo trì công nghiệp

1


Lời nói đầu
Sử dụng có hiệu quả máy móc, thiết bị là một nhân tố sống còn cho sự phát
triển công nghiệp, đặc biệt là trong một nền kinh tế đang phát triển như nước ta.
Máy móc và thiết bị không những là rất đắt tiền mà trong nhiều trường hợp đều
phải nhập khẩu từ nước ngoài bằng ngoại tệ. Khấu hao của máy móc và thiết bị
chiếm một phần đáng kể trong tổng chi phí sản xuất. Vì thế chúng ta cần phải
chăm sóc cẩn thận. Trong việc bảo trì máy có tầm quan trọng to lớn vì giúp duy
trì máy móc và thiết bị ln trong tình trạng với hiệu quả và năng suất cao.
Nói chung trong ngành cơng nghiệp của Việt Nam, việc sử dụng máy móc
cần phảo được cải tiến đáng kể. Lý do chủ yếu làm hiệu suất sử dụng máy thấp
là thời gian ngừng sản xuất vì hư hỏng đột xuất và ngừng máy khơng có kế
hoạch. Rất cần thiết phải làm tăng tuổi thọ của máy và tăng hiệu xuất sử dụng
máy móc hiện có.
Nếu bảo trì kém thì sẽ gây ra nhiều tổn thất về mặt kinh tế như: Thời gian
ngừng máy tăng lên, hiệu suất sử dụng máy kém hơn, khấu hao thiết bị lớn hơn,
chất lượng sản phẩm kém hơn, chi phí lao động cao hơn, hao phí vật liệu nhiều
hơn trong q trình sản xuất, chi phí sản xuất cao hơn, rủi do tăng lên…
Cịn nếu bảo trì có hệ thống thì sẽ tạo ra khả năng to lớn để tiết kiệm tiền
bạc, vật tư và nhân lực... Những khoản tiết kiệm này có là nhờ: Giảm thời gian,
giảm hao phí vật liệu trong q trình sản xuất, tăng tuổi thọ thiết bị, giảm thời
gian làm ngoài giờ, tối ưu hóa tồn kho phụ tùng, thay thế kịp thời phụ tùng và
máy móc, duy trì được chất lượng sản phẩm, vận hành đúng cách thiết bị, tối ưu
hóa chi phí vận hành máy…
Thật vậy nếu bảo trì đúng cách thì thời gian ngừng máy sẽ giảm đáng kể.
Máy móc được chăm sóc trước khi hư hỏng xảy ra. Phụ tùng phải được thay thế
trước khi bị hư. Bôi trơn phải được làm đều đặn và theo một thời gian biểu. Tất
cả những việc này và nhiều hoạt động khác nữa đều nhằm giữ cho thiết bị ln
trong tình trạng vận hành tốt.

Để đạt được hiệu quả cao trong công tác bảo trì, cần biết lựa chọn những kỹ
thuật bảo trì thích hợp, trong đó kỹ thuật giám sát tình trạng là chủ lực.
2


Kỹ thuật bảo trì cơng nghiệp được biên soạn theo đề cương mơn học - Khoa
Cơ khí Trường Đại học Sao Đỏ gồm 6 chương, nhằm phục vụ các học sinh học
Ngành bảo trì và sửa chữa thiết bị cơ khí của khoa Cơ khí và đồng thời cũng là
tài liệu giúp những người làm cơng tác bảo trì trong cơng nghiệp tìm hiểu và áp
áp dụng những ký thuật bảo trì tiên tiến.
Lần đầu tiên biên soạn chắc chắn cịn có nhiều thiếu sót trong cuốn giáo
trình. Tác giả rất mong được đón nhận những ý kiến đóng góp của đồng nghiệp
và quý độc giả để giáo trình được hoàn thiện hơn trong những lần hiệu chỉnh
sau. Xin chân thành cám ơn.

3


CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU VỀ KỸ THUẬT BẢO TRÌ CƠNG NGHIỆP
1.1. GIỚI THIỆU

Do tính cấp thiết ngày càng phức tạp hơn nên địi hỏi cần phải có những kỹ
thuật bảo trì mới và nhận thức mới về tổ chức và trách nhiệm bảo trì.
Từ xa xưa, chiến lược bảo trì phổ biến là “ Vận hành cho đến khi hư hỏng”
và được gọi là bảo trì khơng có kế hoạch. Nghĩa là khơng hề có bất kỳ kế hoạch
hoặc hoạt động bảo trì nào trong lúc thiết bị đang hoạt động cho đến khi hư
hỏng. Nếu có một hư hỏng nào đó xảy ra thì thiệt bị đó sẽ được sửa chữa hoặc
thay thế.
Bảo trì phịng ngừa là hoạt động bảo trì được lập kế hoạch trước và khi thực
hiện theo một trình tự nhất định để ngăn ngừa các hư hỏng xảy ra hoặc phát hiện

các hư hỏng trước khi chúng phát triển đến mức ngừng máy và gián đoạn sản
xuất.
Kỹ thuật bảo trì rất đa dạng, trong đó hiện đại và có hiệu quả nhất là kỹ
thuật giám sát tình trạng.
Kỹ thuật giám sát tình trạng được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng ngày
càng phổ biến trong cơng tác bảo trì vì:
- Có thể đốn trước các hư hỏng.
- Có thể lập được kế hoạch bảo trì tối ưu.
- Khai thác tối đa hiệu quả sử dụng thiết bị, máy móc và hệ thống sản xuất.
- Giảm bớt công việc, sự phụ thuộc vào kỹ năng và kinh nghiệm của nhân
viên kỹ thuật.
- Nâng cao độ tin cậy, khả năng sẵn sàng của thiết bị và dây truyền sản
xuất.
Hình 1.1 Trình bày về các loại chiến lược, giải pháp kỹ thuật, phương pháp
và thiết bị bảo trì đang phổ biến hiện nay.

4


BẢO TRÌ

Bảo trì có kế hoạch

Bảo trì
phịng ngừa

Bảo trì
Phịng
ngừa
trực

tiếp

Bảo trì khơng kế hoạch

Bảo trì
cải tiến

Bảo trì
phịng
ngừa gián
tiếp ( bảo
trì trên cơ
sở tình
trạng)

Bảo trì
chính xác

Bảo
trì
Thiết
kế lại

TPM

Bảo
trì
kéo
dài
tuổi

thọ

Bảo trì
dự
phịng

Giám sát tình trạng chủ quan
(dùng các thiết bị, dụng cụ )

Nghe

Giám
sát
rung
động

Phương
pháp
quang
phổ

Nhìn

Giám
sát
hạt

Dụng
cụ
cầm

tay

Sờ

Giám
sát
tình
trạng
chất
lỏng

Phân
tích hạt
từ chất
lỏng bơi
trơn

RCM

Bảo
trì
phục
hồi
và
khẩn
cấp

Bảo
trì
phục

hồi
và
khẩn
cấp

Giám sát tình trạng khách quan
(dùng các thiết bị, dụng cụ )

Nếm

Ngửi

Giám
sát
nhiệt
độ

Thiết bị
giám sát
tình
trạng
chất
lỏng

Giám
sát
tốc độ
quay

Thiết

bị
giám
sát
nhiệt
độ

Giám
sát
khuyết
tật

Tốc
độ
kế

Tốc
độ
kế

Giám
sát
tiếng
ồn

.
.
.
.

Thiết

bị
giám
sát
tiếng
ồn

.
.
.

Hình 1.1: Phân loại bảo trì
5


1.2. KỸ THUẬT GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG

Bảo trì phịng ngừa gián tiếp, cịn được gọi là bảo trì trên cơ sở tình trạng,
hay giám sát tình trạng, được thực hiện để tìm ra các dấu hiệu hư hỏng ban đầu
trước khi hư hỏng gây hỏng máy xảy ra. Trong giải pháp này, cơng việc bảo trì
khơng làm thay đổi trạng thái của thiết bị.

Giám sát
liên tục

Kế hoạch
Kiểm tra

Kế hoạch
bôi trơn

Yêu cầu
bôi trơn
hàng ngày

Kế hoạch
kiểm tra
từng ngày

Công việc
khẩn cấp

Quan tâm
đến các sai
lệch

Thay dầu

Máy
được bôi
trơn

Các lỗi
trên máy

Giám sát rung động

Báo cáo
công việc

Ghi nhận

Phân tích rung động

Ghi lại kết
quả phân
tích rung
động

Chuấn đốn

Lập kế hoạch bảo trì

Thực hiện cơng việc
bảo trì

Giám sát rung động

Phân tích rung động

Hình 1.2: Sơ đồ khối của bảo trì trên cơ sở tình
trạng
6


Giám sát tình trạng hoạt động hay ngừng hoạt động. Nếu có một vấn đề nào
đó xảy ra thì thiết bị giám sát sẽ phát hiện và cung cấp thông tin để có kế hoạch
sử lý kịp thời với từng vấn đề cụ thể trước khi máy bị hư hỏng. Ngồi ra, giám
sát tình trạng cịn cải thiện hiệu năng của hoạt động của máy đạt mức tối ưu so
với các đặc điểm kỹ thuật ban đầu của máy.
* Các mục tiêu của giám sát tình trạng:

- Can thiệp trước khi xảy ra hư hỏng.
- Thực hiện công tác bảo trì chỉ khi nào cần thiết.
- Giảm số lần hư hỏng và số lần ngừng máy.
- Giảm chi phí bảo trì và các chi phí thiệt hai do ngừng sản xuất.
- Tăng tuổi thọ của thiết bị.
- Giảm chi phí tồn kho và kiểm sốt tồn kho có hiệu quả.

Hình 1.3: Công tác giám sát hệ thống thiết bị

Kỹ Thuật giám sát tình trạng sử dụng những cơng nghệ tiên tiến để xác
định tình trạng và dự đốn những hư hỏng tiềm ẩn của thiết bị với độ chính xác
cao, bao gồm những kỹ thuật cơ bản sau:
Kỹ thuật giám sát rung động.
Kỹ thuật giám sát hạt và tình trạng lưu chất.
Kỹ thuật giám sát khuyết tật và kiểm tra không phá hủy.
Kỹ thuật giám sát nhiệt độ.
Kỹ thuật giám sát âm.
1.2.1 Kỹ thuật giám sát rung động
7


- Kỹ thuật giám sát rung động là một phần quan trọng trong kỹ thuật giám
sát tình trạng. Bởi vì sự rung động của một chi tiết, bộ phận cơ khí mang tính
lũy tiến> Nếu khơng phát hiện kịp thới điểm xảy ra hư hỏng, từ đó tránh được
các hư hỏng ngẫu nhiên, các hư hỏng ngồi ý muốn. Thơng thường các hư hỏng
loại này gây tổn thất chi phí rất lớn, nhất là đói với các chi tiết, thiết bị quan
trọng.
* Kỹ thuật giám sát rung động bao gồm các phương pháp phổ biến sau
đây:
- Phương pháp giám sát âm.

- Phương pháp giám sát rung động có tấn số siêu âm.
- Phương pháp giám sát xung va đập
- Phương pháp Kurtosis.
- Phương pháp giám sát rung động bằng tín hiệu âm.
- Phương pháp phân tích quang phổ.
- Phương pháp phân dạng rung động.
- Phương pháp phân tích tốc đơo tới hạn.
- Phương pháp phân tích vị trí và quĩ đạo của trục.
1.2.2 Kỹ thuật giám sát hạt và tình trạng lưu chất.
Trong q trình máy hoạt động, có
rất nhiều nguyên nhân tạo ra các phần
tử nhiễm bẩn và những phần tử này
theo dầu đi khắp noi làm hệ thống
nhanh chóng bị hư hỏng. Do đó, để kéo
dài tuổi thọ của hệ thống cần phải thực
hiện việc giám sát hạt và tình trạng lưu
chất.

Hình 1.4. Những vi chất trong dầu

1.2.3 Kỹ thuật giám sát khuyết tật và kiểm tra không phá hủy.
8


Đây là phương pháp giám sát,
kiểm tra mà không phá hủy chi tiết,
thiết bị. Do đó, phương pháp này có
nhiều ưu điểm như làm giảm chi phí
sản xuất, tăng độ tin cậy…Kỹ thuật
giám sát khuyết tật và kiểm tra không

phá hủy bao gồm các kỹ thuật sau:
- Kiểm tra bằng từ tính
- Kiểm tra bằng chất thấm mầu.
- Kiểm tra bằng dịng Eddy.

Hình 1.5. Kiểm tra bằng sóng siêu âm

- Kiểm tra bằng dịng sóng siêu âm.
- Kiểm tra bằng quang hoạc và tia phóng xạ.
- Kiểm tra rị rỉ.
1.2.4 Kỹ thuật giám sát nhiệt độ.
Bất cứ hư hỏng nào của thiết bị cũng
có những báo hiệu riêng. Thay đổi nhiệt độ
là một trong những dấu hiệu cơ bán của
hư hỏng thiết bị. Vì vậy giám sát nhiệt độ
có thể giúp phát hiện những hư hỏng ban
đầu, tránh dẫn tới hư hỏng cả hệ thống làm
Hình 1.6. Thiết bị kiểm tra nhiệt độ
ngừng máy. Đối với các hệ thống sấy, hệ
bằng laser
thống làm lạnh, bộ truyền pittoong - xi
lanh, các gối đỡ quan trọng… thì việc giám sát nhiệt độ là cần thiết.
1.2.5 Kỹ thuật giám sát âm.
Trong hoạt động sản xuất có rất nhiều
nguồn tạo ra tiếng ồn như: Các động cơ, máy
bơm, máy nén khí, hệ thống thủy kực, khí
nén…Tiếng ồn và sự phát âm khơng chỉ ảnh
hưởng đến sức khỏe con người mà còn là đáu
hiệu của hư hỏng ban đầu của thiết bị. Do đó,
Hình 1.7. Một số máy đo âm

qua giám sát tiếng ồn và phát âm có thể chuẩn
đốn được các hư hỏng ban đầu của thiết bị nhằm tránh được các hư hỏng cả hệ
thống làm ngừng máy.
9


1.3 CÁCTIÊU CHÍ CHỌN MÁY ĐỂ GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG

1.3.1 Chọn máy theo tổn thất năng suất.
Trong hệ thống sản xuất thì các loại máy sau đây thường gây nên tổn thất
năng suất cao:
Máy đang hoạt động liên tục.
Máy đang liên kết với một đay truyền sản xuất.
Máy đang sán xuất với khả năng dự trữ sám phẩm đến các thiết bị khác.
1.3.2 Chọn máy trên cơ sở hư hỏng
Cần phải áp dụng kỹ thuật giám sát tình trạng đối với những máy có sản
lượng lớn, thiết bị khó thay thế hoặc rất đắt tiền để tránh những tổn thất nghiêm
trọng cho nhà máy .
Những máy có khả năng hư hỏng cao thường:
Hoạt động ở áp suất thấp, nhiệt độ hoặc hiệu điên thế cao.
Điều khiển các lưu chất truyền lực lơn.
Có những bộ phận có qn tính lớn và tốc độ cao.
1.3.3 Chọn máy trên cơ sở an toàn
Ngoài các khía cạnh kinh tế, những máy nào có liên quan đế an toàn đều
được giám sát để tránh những tai nạn khơng đáng có về con người và tài sản.
Những nguy hiểm có thể phát sinh lý do:
Máy bị phát nổ.
Các chi tiết, mảnh vật liệu văng ra do máy gặp sự cố.
Các bộ phận của máy không được che kín.
Mỗi máy đều có thể có những rủi ro phát sinh nên cần có những qui định về

an tồn khi vận hành và bảo trì máy.
1.3.4 Chọn đối tượng giám sát trong thiết bị.
Đối với các thiết bị có ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình sản xuất thì
cần phải giám sát tất cả các bộ phận chuyển động quan trọng, thậm trí cả những
bộ phận phụ trợ. Thơng thường, các bộ phận, chi tiết cần được giám sát là:
Bộ phận có vai trị quan trọng ảnh hưởng đế tồn bộ thiết bị.
Bộ phận có chế độ làm việc cao
Bộ phận có thời gian sửa chữa hoặc thay thế dài.
10


Bộ phận có tuổi thọ thấp hơn các bộ phận khác trong thiết bị.

CHƯƠNG 2. KỸ THUẬT GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG
11


2.1 MỞ ĐẦU

2.1.1 Ý nghĩa công việc giám sát rung động trong cơng tác bảo trì
Áp dụng kỹ thuật giám sát rung động nhằm phát hiện kịp thời hư hỏng và
dự đốn thời điểm xảy ra hư hỏng hồn tồn, hay nói một cách khác là thời điểm
mà chi tiết hoặc thiết bị mất khả năng làm việc. Ngoài ra giám sát rung động còn
phát hiện và tránh được các hư hỏng ngẫu nhiên, hư hỏng ngồi ý muốn. Thơng
thường các loại hư hỏng này gây tổn thất chi phí rất lớn, nhất là các chi tiết, bộ
phận của những máy quan trọng trong hệ thống sản xuất.
2.1. 2 Nguyên nhân của rung động
Có nhiều nguyên nhân khác nhau gây rung động cho thiết bị, máy và hệ
thống sản xuất như:
- Mất cân bằng

- Không đồng trục
- Các mối ghép bi lỏng
- Cộng hưởng dao động
- Trục bị cong
- Thiết bị không phù hợp…
Dưới đây đề cập đến một số ngun nhân chính gây ra rung động, từ đó có
thể phát hiện và đưa ra các giải pháp loại bỏ hoặc làm giảm bớt các rung động
này.
1- Mất cân bằng
Sự phân bố khối lượng không đồng đều trên bộ phận quay gây nên mất cân
bằng. Sự phân bố khối lượng khơng đồng đều được mơ hình hóa tại một điểm và
gọi là đốm nặng.
Giá trị mất cân bằng = trọng lượng mất cân bằng X khoảng cách từ tâm
quay đến vị trí trọng lượng mất cân bằng
Hoặc:
Giá trị mất cân bằng = trọng lượng của đĩa quay X khoảng cách giữa tâm
quay với khối tâm

12


Đốm
nặng

Khối tâm

Tâm quay

Hình 2.1: Đốm nặng gây mất cân bằng

Khi đốm nặng chỉ hiện diện trong một mặt phẳng đơn thì gọi là mất cân
bằng tình. Có thể phát hiện ra hiện tượng này bằng cách đặt trục rôto lên đồ gá
của thiết bị cân bằng. Rôto sẽ tự quay đến khi đốm nặng di chuyển đến vị trí
thấp nhất.
Khi đốm nặng hiện
diện trong hơn một mặt
phẳng thì gọi là mất cân
bằng động. Trong trường
hợp này, đặt trục lên đồ gá
sẽ khơng thấy được tình
trạng mất cân bằng. Lực ly
tâm do khơng cân bằng
gây ra rung động.

a)

b)

Hình 2.2: Hai trạng thái không cân bằng
a, Không cân bằng tĩnh; b, Không cân bằng động

2- Không đồng trục
Không đồng trục xảy ra do sai lệch vị trí ban đầu (do thiết kế, lắp đặt),
hoặc sự thay đổi vị trí của một chi tiết máy do hiện tượng giãn nở nhiệt. Nguyên
nhân này gây nên rung động và tạo ra các ứng suất có su hướng gây hư hỏng cho
những khớp nối trục và ổ đỡ.
Khơng đồng trục có thể là lệch góc, lệch song song, hoặc lệch kết hợp hai
loại hình trên( xem hình 2.3).

13

Lệch góc

Lệch song song

Lệch kết hợp hai loại
Hình 2.3: Các trường hợp lệch trục

3- Ma sát cơ học
Trong nhiều bộ phận truyền động của máy thường xảy ra ma sát cơ học do
các nguyên nhân như:
- Khi một trục tiếp xúc với lớp hợp kim babit của ổ trượt, với các vịng lăn
của ổ bi.
- Khi một phần của rơto tiếp xúc vào vỏ máy …
Trong khi mỗi trường hợp, tín hiệu rung động sẽ được thể hiện ở một đỉnh
biên độ thấp, thông thường ở khoảng giữa 1 và 10Hz.
4- Bánh răng bị mòn
Nếu bánh răng bị mòn, tần số rung động rất cao, pha rung động thay đổi bất
thường và biên độ rung động thấp. Hiện tượng này phát sinh trên bánh răng bị
ăn mòn do các các nguyên nhân sau:
- Khe hở dọc theo đường ăn khớp của rộng vành răng tạo va đập khi truyền
tải trọng.
- Lắp ráp không đảm bảo đồng tâm làm thay đổi thường xuyên chiều sâu ăn
khớp của bánh, gây va đập kèm theo tiếng ồn có tần số thấp.
5 - Độ rơ của máy
Các chi tiết máy không được lắp đúng quy cách hoặc bị rơ sau thời gian
làm việc khiến chúng va đập với nhau dẫn đến rung động.
6 - Trục khuỷu
Nguyên nhân gây ra rung động trông trường hợp này tương tự như là không

đồng trục.
14


7 - Độ lệch tâm tại ngõng trục
Độ lệch tâm của các ngõng trục cũng là nguyên nhân gây ra rung động trên
các bánh răng, rung động rất lớn ở đường trung bình của bánh răng.
8 - Lực khí động và áp lực thủy động

Đây là vấn đề liên quan đến chân vịt, bộ phận đẩy của máy bơm, máy nến li
tâm … Rung động có tần số tương ứng với tốc độ quay của bộ phận máy, từ đó
gây ra hư hỏng trong máy.
9 - Sự biến dạng

Trong lắp ráp thiết bị, thông thường người ta không kiểm tra tình trạng bị
uốn hay biến dạng gây ra bởi những sai sót do thiết kế hoặc tạo chế tạo chi tiết,
phụ tùng đơi khi khuyết tật rất khó phát hiện được. Do đó trong giai đoạn thiết
kế cần quan tâm đến cả lực tĩnh và lực động .Ví dụ, một giá đỡ máy cần có đủ
độ cứng vững sẽ hạn chế rung động do mômen xoắn của động cơ gây ra.
2.1.3 Ảnh hưởng của rung động
Rung động thường gây ảnh hưởng nghiêm trọng cho người và máy. Rung
động và cộng hưởng có thể làm nứt, gãy các chi tiết đai ốc, bu lông trục… tiếng
ồn, kết quả của rung động tác động đến người vận hành máy trong một thời gian
dài có thể gây mờ mắt, ù tai, làm việc kém hiệu quả và một số bệnh nghề nghiệp
khác.
Rung động khơng được cách ly sẽ truyền qua bất kì vật rắn nào như sàn
nhà. xưởng, tường, các tường ống…gây ra nhiều thiệt hại.
2.1.4 Chẩn đoán và ngăn ngừa các hư hỏng
Có thể phân loại các mức độ hư hỏng theo mức độ rung động như sau :
Mức thấp: máy chạy êm

Mức tăng: máy có một số thay đổi về tình trạng của hệ thống cơ khí.
Mức cao: máy có một số trục trặc kĩ thuật, đang trong tình trạng xấu.
Nếu sự thay đổi mức rung động được phát hiện sớm và được phân tích, thì
có thể can thiệp được để thực hiện bảo trì phục hồi trước khi hư hỏng xảy
ra.Rung động gia tăng cho thấy hư hỏng đang hoặc sắp xảy ra. Mức độ rung
động càng tăng thì hư hỏng càng trở lên nghiêm trọng.Vì vậy trang bị hệ thống
giám sát rung động cho máy là rất cần thiết.

15


2.1.5 Tính chất của rung động
Rung động có thể là rung động tuần hoàn, rung động ngẫu nhiên và rung
động tắt dần, trong đó phổ biến nhất là rung động tuần hồn.
- Rung động của máy có tính tuần hồn, được xác định qua ba thông số
cơ bản : chuyển vị, vận tốc, gia tốc.
- Rung động ngẫu nhiên, thường xảy ra một cách tự nhiên và được đặc
trưng bằng q trình chuyển động bất thường khơng bao giờ lặp lại một cách
chính xác.
- Rung động tức thời, là rung động khơng liên tục(tắt dần). Rung động này
có thể là có thể là xung va đập. Xung va đập là một rung động có tần số rất cao
và là rung động tắt dần. Đo xung va đập là một trong những phương pháp phân
tích rung động rất phổ biến hiện nay.
2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG
2.2.1 Phương pháp giám sát sự thay đổi âm thanh
Đây là phương pháp đơn giản và cổ điển nhất để phát hiện hư hỏng trong các
ổ bi, chủ yếu là lắng nghe âm thanh phát ra từ ổ bi.
Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản và có chi phí đầu tư thấp.Tuy
nhiên, phương pháp có một số nhược điểm như: mang tính chủ quan, phân tích
khơng chính xác do khơng có một bộ đọc và ghi nhận sự thay đổi rung động,

phát hiện những ổ bi hư hỏng thường quá trễ…
2.2.2 Phương pháp giám sát rung động có tần suất siêu âm
Phương pháp này thường được dùng để phát hiện các hư hỏng của bạc lót
chống ma sát, sử dụng đấu dị áp điện để đo rung động có tần số trong phạm vi
từ 36 ÷44kHz.Tín hiệu rung động thường được thể hiện bằng tai nghe hoặc bộ
ghi số phụ thuộc vào độ lợi của bộ khếch đại .
Phương pháp này có một số nhược điểm sau đây:
- Giá trị rung động thể hiện ở tai nghe hoặc bộ ghi số phụ thuộc vào độ lợi
của bộ khuyếch đại.
- Hiện nay khơng có một tiêu chuẩn được xây dựng đối với phương pháp này
nên dễ gặp khó khăn khi phân tích các thông số đo được .
- Thiết kế đo siêu âm không thể hiện giá trị chuyển vị, vận tốc, gia tốc của
rung động.
16


2.2.3 Phương pháp giám sát xung va đập
Đo xung va đập là một phương pháp đặc biệt để giám sát tình trạng của các
ổ bi. Hư hỏng thường gặp ở các ổ bi là các vòng cách hoặc các con lăn của ổ bi
ỡ do mỏi .Khi các con lăn qua những vịng có mảnh vụn gây ra xung va đập tần
số cao và truyền ra toàn ổ bi. Thiết bị đo thu được các xung va đập này thông
qua đầu dị gia tốc áp điện có tần số cộng hưởng riêng là 33kHz, vì vậy rung
động bình thường do máy tạo ra không được tiếp nhận.
Phương pháp đo xung va đập rất hiệu quả trong việc xác định trạng thái của
ổ bi được áp dụng rất phổ biến trong giám sát tình trạng ổ bi. Báo cáo từ các nhà
máy ở Thụy Sĩ cho thấy trong khỏng thời gian 5 năm có khoảng 67% các hư
hỏng ổ bi được xác định bởi phương pháp này.
2.2.4 Phương pháp giám sát rung động bằng tín hiệu âm
Phương pháp này thường dùng để phát hiện rạn nứt ban đầu của các bộ
phận máy. Khi có viết nứt phát sinh và lan ra, một xung và có cường độ cao sẽ

xuất hiện và truyền qua vật liệu như một dạng sóng áp suất. Đầu dò được gắn
trên bề mặt rung động để tiếp nhận do hư hỏng phát sinh và chuyển đổi thành tín
hiệu điện. Nguồn của sóng hoặc vị trí vết nứt được phát hiện bằng cách sử dụng
ba hoặc nhiều hơn nữa các đầu dò.
Phương pháp này được sử dụng để: kiểm tra áp suất của các ống, phát
hiện rò rỉ, phát hiện bọt khí, phát hiện các vết nứt do ăn mịn hoặc do mỏi, phát
hiện độ khơng kín khít, phát hiện các hư hỏng trong thành phần của ổ lăn, không
đủ chất bôi trơn, trục bị cọ xát, gãy trục và đĩa…
2.3 MỘT SỐ THIẾT BỊ GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG
2.3.1 Giới thiệu
Ba thông số quan trọng đặc trưng cho rung động là: Chuyển vị trí, vận tốc
và gia tốc.
Chuyển vị càng lớn khi tần số rung động càng nhỏ. Chuyển vị đáng kể ở
tần số thấp. Do đó việc đo chuyển vị thường ít sử dụng trong việc giám sát rụng
động. Chuyển vị biểu hiện mức độ mất cân bằng của máy, nên nó là thơng số
chủ đạo cho việc khảo sát cân bằng.
Vận tốc rung động có mối quan hệ đơn giản với năng lượng rung động.
Năng lượng rung động phát ra bị tiêu tán bên trong máy do sự va chạm giữa các
bộ phận rung. Các lực va chạm này làm tăng nhiệt độ và tốc độ mài mịn. Do đó
17


làm tăng khoảng hở giữa các bộ phận bị rung động cho biết mức độ mài mòn
hiện tại và dự đốn được mức độ mài mịn trực tiếp sau đó.
Gia tốc rung động càng lớn thì khi tần số rung động càng cao, vì vậy nó
được dùng để kiểm tra những rung động có tần số cao. Từ tín hiệu gia tốc có thể
suy ra hai thơng số cịn lại của rung động một cách chính xác thơng qua bộ tích
phân.
Khi biết được một trong ba thơng số này của rung động thì có thể phân
tích rung động và chuẩn đốn hư hỏng của máy. Vì vậy cần có thiết bị hợp lý để

đo các thông số rung động.
2.3.2 Các đặc tính của thiết bị đo rung động
Ba bộ phận cơ bản trong hệ thống đo rung động là:
- Bộ phận chuyển đổi tín hiệu.
- Bộ phận sử lý tín hiệu.
- Bộ phận hiển thị và lưu giữ tín hiệu.
1- Bộ phận chuyển đổi
Thông thường bộ phận này là các cảm biến tiếp xúc hay khơng tiếp xúc.
- Tín hiệu vào của cảm biến gồm hai loại chính là:
- Các đặc tính của rung động: vận tốc, chuyển vị hay gia tốc.
- Các tín hiệu tham khảo.
- Tín hiệu ra có thể ở dạng điện hóa hoặc số hóa.
- Giới hạn đo và độ chính xác của các bộ phận này phụ thuộc: tín hiệu vào,
phương pháp đo, khả năng công nghệ của thiết bị.
2- Các bộ phận xử lý tín hiệu
Bộ phận xử lý tín hiệu nhận tín hiệu từ bộ phận chuyển đổi, hiệu chỉnh và
xuất ra tín hiệu dạng số cho bộ phận hiển thị. Với sự phát triển của ngành chế
tạo linh kiện điện tử hiện nay, các bộ phận chuyển đổi có kích cỡ rất nhỏ và độ
chính xác rất cao.
3 - Bộ phận hiển thị và lưu trữ tín hiệu
Hiện nay phổ biến nhất của yếu tố hiển thị là các màn hình, một số ít là các
máy sử dụng băng từ, hoặc tai nghe thể hiện rung động.
Thông thường, bộ phận lưu trữ tín hiệu là các bộ nhớ được đặt trong bo
mạch của máy hoặc các băng ghi dữ liệu của rung động trong quá trình đo đạc.
18


Ngồi ra, trên thiết bị đo cịn có những thiết bị phụ thuộc khác như:
Cáp truyền tín hiệu, các chi tiết để cố
định bộ phận chuyển đổi lên bề mặt rung

động, chi tiết giữ cáp cố định trong hệ
thống, bộ miếng chêm trong máy cân
bằng, đầu nối cáp … Các bộ phận này giúp
cho thiết bị hoạt động thuận lợi và hiệu
quả hơn.
Để thể hiện mức độ rung động, thiết
bị hiển thị thường biểu diễn rung động
dưới dạng như: thang lơgarit, thang đo
tuyến tính, dạng quang phổ, dạng âm, dạng
sóng…
Máy đo dung động VM-82
Sử dụng được cho nhiều ứng dụng cơng
Hình2.4: Máy đo dung động VM-82
nghiệp. Đặc biệt thích hợp để bảo trì và
theo dõi hàng ngày hoạt động của máy móc. Thực hiện thí nghiệm trong lúc
thiết kế và phát triển máy móc thiết bị.
Có thể đo dễ dàng gia tốc (ACC), vận tốc (VEL), và chuyển vị (DISP).
2.3.3 Lựa chọn thiết bị đo rung động
Một số yếu tố chính để lựa chọn thiết bị đo rung động là:
- Không gian và môi trường đo cho phép để lắp đặt thiết bị đo.
- Cấp chính xác cần đo.
- Phạm vi đo.
- Trình độ của người sử dụng.
- Giá thành của thiết bị.
Đặc tính về giới hạn đo của các thiết bị đo rung động hay đặc trưng của các
loại đầu do khác nhau là:
- Thiết bị đo có bộ chuyển đổi địa chấn đo vận tốc, sử dụng cho dải tần số
trung bình khơng địi hỏi nguồn cấp điện bên ngoài và lắp đặt dễ dàng trên vỏ
máy. Tuy nhiên, dạng này nên sử dụng cho các máy có tỉ số khối lượng giữa vỏ
máy và bộ phận quay thấp. Các thơng số đo của loại này có thể bị ảnh hưởng bởi

môi trường xung quanh như đường ống, các máy móc kế bên…
19


- Các máy đo có đầu do là gia tốc kế áp điện thì các đặc tính như kích thước
và khối lượng nhỏ, được sử dụng cho một dải tần số rất rộng. Đặc biệt các máy
này dùng tốt cho các tần số cao và dùng trên vỏ máy trong trường hợp tỉ số khối
lượng giữa vỏ náy và bộ phận quay là thấp.
Khoảng tần số thường áp dụng trên các bộ đo như sau:
- Thiết bị đo dựa trên đo chuyển vị rung động thường được áp dụng đối với
trường hợp rung động có tần số tấp đến khoảng 10Hz.
- Thiết bị đo dựa trên vận tốc rung động thường áp dụng trong dải các tần số
từ 5 ÷ 2000Hz.
- Thiết bị có đầu dị là gia tốc kế có độ chính xác cao và phạm vi đo lớn hơn
từ 1 ÷ 50kHz.
- Các thiết bị đếm xung va đập có mức đo ở tần số rất cao, tần số mà thiết bị
đo có thể cộng hưởng đo được là 32kHz.
- Ngoài ra, trong một thiết bị hiện đại có thể đo và phân tíc cả ba dữ liệu đầu
vào như trên phạm vi đo rất lớn. Một số thiết bị cịn có nhiều cấp độ đo.
2.3.4 Lắp đặt thiết bị đo rung động
Để đảm bảo thiết bị đo rung động hoạt động tốt cần phải lắp ráp theo đúng
nguyên tắc của nhà chế tạo đề ra, đặc biệt là bộ phận chuyển đổi rung động.
Bộ chuyển đổi rung động được cố định với bề mặt rung động bằng một số
cách như:
- Thông qua một chi tiết
trung gian, chi tiết này được cố
định vào bề mặt rung động nhờ
keo dính, nam châm hay mối
ghép ren…
- Được tiếp xúc trực tiếp

lên bề mặt rung động bằng tay,
hay gắn cố định lên bề mặt
bằng mối ghép ren…
Hình 2.5 là một ví dụ
kiểm tra rung động hộp giảm
tốc, vít trên hộp giảm tốc được tháo ra thay vào đó là vít chun dùng của thiết
bị, vít này có mối ghép ren ở đầu còn lại, dùng để cố định chuyển đổi.
20


Ngoài ra trong khi lắp ráp bộ chuyển đổi với bề mặt rung động cần phải
tuân theo một số nguyên tắc như:
- Phương của đầu dò phải trùng với phương rung động.
- Bề mặt tiếp xúc của đầu dò phâir tiếp xúc đủ lớn với bề mặt rung động.
- Chọn vị trí đo sao cho độ đàn hồi của bề mặt không ảnh hưởng đến thiết
bị đo…
Với mỗi thiết bị đo, nhà cung cấp sẽ có hướng dẫn sử dụng và yêu cầu cụ
thể hơn về lắp đặt thiết bị.

Hình 2.6: Hướng dẫn đạt đầu dò hợp lý

2.3.5 Một số thiết bị đo rung động thông dụng
1- Bút đo rung động
Bút đo rung động thường đo giá trị trung bình của rung động bằng mm/s.
Giá trị đo của bút dễ bị nhiễu bởi âm
thanh, nhất là trong mơi trường có mức
ồn cao. Bút đo rung động chỉ thể hiện
biểu diễn rung động nên không thể hiện
được hàm hay đồ thị biểu diễn rung
động. Ưu điểm của thiết bị này là dễ sử

dụng, giá thành thấp và tiện lợi. Sau đây
là một số loại bút đo rung động:
- Bút đo rung động sendig – 908s
21


Thiết bị có thể đo được nhiều mức vận tốc rung động thể hiện bằng giá trị
RMS, dễ sử dụng và tự động tắt khi khơng làm việc.
Các đặc tính kỹ thuật
Tín hiệu đo được RMS của vận tốc (mm/s)
Giới hạn đo

0,1 + 199,99(mm/s)

Cấp chính xác

±5%

Tần số đo được 20Hz ≤ f≤ 1000Hz(±10%)
10Hz ≤ f≤ 20Hz(+10%, - 20%)
Nguồn cung cấp 2pin LR44 hoặc SR44
Khả năng làm việc của một cặp pin: đo liên tục trong vịng 10 giờ hc 400lần
Mơi trường hoạt động: nhiệt độ 00 ÷ 400C; độ ẩm ≤ 85%
Kích thước
Khối lượng

150x22x8(mm)
55g

- Máy đo rung động cầm tay

SPM – VIP 10
Thiết bị này được dùng để đo chu
kỳ rung động, kiểm tra tình trạng cân
bằng, khơng đồng trục và nhiều lối
khác trên máy có chuyển động quay.
Hình 2.8: Máy đo rung động cầm tay SP

Các đặc tính kỹ thuật
Màn hình 3LED số
Giới hạn đo 0,5 + 99,9 mm/s:10+1000Hz
Độ phân giải 0,1mm/s
Công suất 4pin 1,in 1,5 V
Giới hạn chịu nhiệt 00C + 500C
Tự động tắt có
Kích thước 210x75x30mm
Tải trọng 210g

22


- Bút đo rung động Vibration Penplus

Hình 2.9: Bút đo rung động Vibration Penplus

Thiết bị sử dụng trong hệ thống giám sát rung đông để đo rung động và
cung cấp dữ liệu cho hệ thống giám sát.
Thiết bị đo được hai loại thông số của rung động là: Vận tốc của rung
động và sự gia tăng của gia tốc rung động.
Bảng 2.1: Đặc tính làm việc của các loại máy
Đặc tính của rung động Khoảng vận tốc và phân loại máy theo tiêu chuẩn

CMP 40
CMP50
Máy nhỏ
Máy trung
Máy lớn
in/s eq
Mm/s
I
II
II
IV
Peak
RMS
0.02
0.28
0.03
0.45
Tốt
0.04
0.71
0.06
1.72
0.10
1.80
0.16
2.80
Đạt
0.25
4.50
0.39

7.10
Không đạt
0.62
11.20
1.00
18.00
1.56
28.00
Không chấp nhận
2.50
45.00
3.95
71.00
Đo vận tốc rung động được ứng dụng trong trường hợp rung động có tần số
từ 1 ÷ 10kHz. Từ đó tìm ra ngun nhân của rung động như: Mất cân bằng,
không đồng trục, cộng hưởng, bị hỏng thiết bị quay.
23


Đo sự tăng lên của dung động áp dụng đối với rung động có tần số cao 10
÷ 30kHz. Thường được ứng dụng để tìm ra nguyên nhân gây ra hư hỏng trên các
ổ bi. Bút đo rung động của hãng SKF chủng loại CMVP 40 và CMVP50.
Sau đây là đặc tính phân loại máy theo tiêu chuẩn ISO 2372:
Loại I: Bao gồm các máy loại nhỏ như các động cơ và máy riêng lẻ được
kết nối với hệ thống giám sát trong điều kiện làm việc đồng thời. Ví dụ điển
hình cho loại thiết bị này các động cơ điện có cơng suất lớn hơn 15kW.
Loại II: Bao gồm các máy có kích cỡ trung bình( điển hình là các động
cơ điện có cơng suất 15 ÷ 75KW) làm việc không đế, vỏ cứng hoặc các máy
làm việc khi có đế với cơng suất trên 300kW.
Loại III: Bao gồm các máy quay có kích cỡ và khối lượng lớn, theo

phương đo rung động.
Loại IV: Bao gồm các máy quay có kích cỡ và khối lượng lớn, làm việc với
cơng suất lớn. Máy được đặt trên nền đàn hồi theo phương đo rung động. Diển
hình như máy phát điện bằng tuabin.
2. Gia tốc kế
Thiết bị này cho độ chính xác cao hơn bút đo rung động. Dữ liệu vào của
bộ chuyển đổi là gia tốc của rung động. Dữ liệu ra của thiết bị được dùng để
cung cấp cho máy phân tích rung động. Dữ liệu ra của thiết bim được dùng để
cung cấp cho máy phân tích rung động hoặc phần mềm phân tích của máy tính.
Sau đây là một số loại gia tốc kế:
- Máy đo rung động Showasokki – 2200
Máy đo rung động Showasokki – 2200 thích hợp với việc đo rung động có
tần số thấp.

Hình 2.10: Máy đo rung động Showasokki – 2200
24


Các đặc tính kỹ thuật
± 50m/s2

Giới hạn đo

2.105m/s2

Độ phân giải
Giới hạn tần số

DC – 100Hz

Công suất

± 15V

Nhiệt độ cho phép

– 250C ÷ 600C

Mơi trường có thể làm việc: mơi trường ẩm và bẩn
Rung động lớn nhất 200m/s2
Va đập lớn nhất cho phép 1.000m/s2
Khối lượng khoảng

300g

- Máy đo rung động On Sokki – VR – 6100
Thiết bị này có thể đo được rung động của nền, bệ máy … theo cả ba
phương trong cùng một thời điểm, đo giá trị rung động ttrong cả khoảng thời
gian dài nhờ bộ nhớ có rung lượng lớn. Ngồi ra, trong thiết bị này cịn có bộ
phân tích rung động theo thời gian.

Hình 2.11: Máy đo rung động On Sokki – VR – 6100

25