Tuabin hơi rung tăng bất thường ở tầng cuối – Đánh giá nứt mỏi cánh và liên kết dây giằng

Tuabin hơi đang vận hành bình thường nhưng độ rung đột ngột tăng tại một số mức tải, phổ rung xuất hiện đỉnh tần số mới hoặc cảnh báo rung lặp lại mỗi khi tăng công suất. Đây không chỉ là dấu hiệu mất cân bằng rotor hay hư hỏng ổ trục.

Với tuabin hơi công suất lớn, đặc biệt ở tầng cánh cuối phía hạ áp, nguyên nhân có thể đến từ vết nứt mỏi trên cánh hoặc tại vị trí liên kết giữa cánh và dây giằng.

Vết nứt ban đầu thường rất nhỏ, chưa nhìn thấy khi kiểm tra thông thường. Tuy nhiên, nó đã làm thay đổi độ cứng, khả năng giảm chấn và tần số riêng của cánh.

Vì vậy, tuabin có thể chỉ rung mạnh ở một dải tải hoặc tốc độ nhất định, còn ở chế độ khác thiết bị lại vận hành tương đối ổn định. Đây là lý do nhiều trường hợp nứt cánh bị bỏ sót cho đến khi rung tăng nhanh hoặc cánh xảy ra hư hỏng nghiêm trọng.

Dấu hiệu nghi ngờ cánh tuabin hơi bị nứt mỏi

Doanh nghiệp cần ưu tiên kiểm tra cụm cánh tầng cuối khi xuất hiện một hoặc nhiều biểu hiện sau:

• Độ rung tăng rõ khi tuabin đạt đến một mức tải nhất định.
• Tuabin rung bình thường ở tải thấp nhưng rung mạnh khi tăng công suất.
• Phổ rung xuất hiện đỉnh tần số mới hoặc đỉnh cũ thay đổi biên độ.
• Tần số rung dịch chuyển so với dữ liệu nền trước đây.
• Cảnh báo rung xuất hiện lặp lại trong quá trình tăng hoặc giảm tải.
• Thiết bị phát ra âm thanh khác thường tại khu vực thân tuabin hạ áp.
• Rung không giảm sau khi đã kiểm tra cân bằng rotor và tình trạng ổ trục.
• Sau mỗi lần khởi động, đặc tính rung có xu hướng thay đổi.

Những biểu hiện này cho thấy hành vi động của cụm cánh có thể đã thay đổi. Vết nứt làm giảm hoặc biến đổi độ cứng của cánh, từ đó làm tần số riêng và khả năng tiêu tán năng lượng rung không còn giống trạng thái ban đầu.

Vì sao cánh tầng cuối dễ phát sinh nứt mỏi?

Cánh tầng cuối có chiều dài lớn và làm việc trong điều kiện dòng hơi phức tạp. Khi rotor quay, cánh liên tục chịu lực ly tâm. Đồng thời, dòng hơi tác động lên bề mặt cánh tạo ra lực khí động, uốn và rung lặp lại.

Nếu nhà máy thường xuyên khởi động, dừng máy, tăng giảm công suất hoặc vận hành ngoài vùng tải ổn định, số chu kỳ ứng suất tác động lên cánh tăng nhanh.

Vết nứt mỏi có thể hình thành ngay cả khi tải ở từng thời điểm chưa vượt quá giới hạn bền tức thời của vật liệu.

Các yếu tố làm nguy cơ nứt tăng thêm gồm:

• Dòng hơi phân bố không đều.
• Cộng hưởng tại một dải tốc độ hoặc tải.
• Xói mòn mép cánh.
• Ăn mòn tạo vết rỗ trên bề mặt.
• Va đập bởi hạt hoặc vật lạ trong dòng hơi.
• Dây giằng bị lỏng hoặc liên kết không ổn định.
• Sai lệch hình học giữa các cánh trong cùng một nhóm.
• Ứng suất tập trung tại chân cánh hoặc vùng chuyển tiếp tiết diện.

Sự xuất hiện của vết nứt có thể làm thay đổi rõ độ cứng, hệ số giảm chấn và tần số riêng của cánh tuabin hơi.

Đây là cơ sở quan trọng để phát hiện hư hỏng thông qua phân tích rung và dao động riêng, thay vì chỉ chờ đến khi nhìn thấy vết nứt lớn.

Vị trí liên kết cánh – dây giằng cần được kiểm tra kỹ

Trong cụm cánh tầng cuối, các cánh thường được liên kết thành nhóm bằng dây giằng. Bộ phận này giúp kiểm soát dao động và duy trì sự ổn định của nhóm cánh.

Tuy nhiên, vị trí tiếp xúc giữa cánh và dây giằng cũng là nơi dễ tập trung ứng suất. Khi cánh dao động liên tục dưới tác động của dòng hơi và rung ngẫu nhiên, khu vực liên kết chịu tải lặp lại.

Nếu tồn tại khe hở, vết mòn hoặc sai lệch tiếp xúc, ứng suất cục bộ có thể tăng cao và tạo điểm khởi phát nứt.

Vết nứt tại đây có thể phát triển dần mà chưa làm tuabin rung mạnh ngay lập tức. Khi độ cứng của một cánh thay đổi đủ lớn, toàn bộ đặc tính dao động của nhóm cánh có thể bị ảnh hưởng.

Vì sao cân bằng rotor có thể không xử lý được rung?

Khi tuabin rung tăng, phương án thường được nghĩ đến đầu tiên là kiểm tra mất cân bằng rotor, lệch tâm hoặc ổ trục. Đây là các hạng mục cần kiểm tra, nhưng nếu nguồn rung đến từ cánh bị nứt thì cân bằng rotor có thể không giải quyết được nguyên nhân.

Đặc điểm của nứt cánh là độ rung có thể thay đổi theo tải và tần số kích thích. Khi tuabin đi qua dải cộng hưởng, biên độ rung tăng rõ. Khi rời khỏi dải này, rung có thể giảm, khiến người vận hành cho rằng sự cố đã hết.

Vì vậy, cần so sánh dữ liệu rung tại nhiều chế độ làm việc, không chỉ dựa trên một giá trị đo tại một thời điểm.

Quy trình đánh giá khi tuabin rung nghi do nứt cánh

Trước tiên, cần thu thập lịch sử rung, tải, tốc độ, nhiệt độ và các lần cảnh báo. Sau đó phân tích phổ rung để xác định đỉnh tần số bất thường và sự dịch chuyển so với dữ liệu nền.

Khi dừng máy, cần kiểm tra trực quan chân cánh, mép cánh, vùng xói mòn, dây giằng và các điểm liên kết.

Những vị trí nghi ngờ nên được kiểm tra bằng phương pháp không phá hủy phù hợp như thẩm thấu màu, từ tính hoặc siêu âm.

Kết quả hiện trường cần được kết hợp với phân tích modal và mô phỏng ứng suất để xác định vết nứt đã ảnh hưởng đến độ cứng và dao động của cụm cánh ở mức nào.

Không nên chỉ thay một cánh bị nứt mà chưa kiểm tra nguyên nhân gốc. Nếu cộng hưởng, dòng hơi không ổn định hoặc liên kết dây giằng chưa được xử lý, cánh thay mới vẫn có thể tiếp tục hư hỏng.

Khảo sát rung động và đánh giá nứt mỏi cánh tuabin hơi

VietSonic hỗ trợ khảo sát rung động, đánh giá nứt mỏi cánh tuabin hơi, kiểm tra vị trí liên kết cánh – dây giằng và phân tích nguyên nhân khiến tuabin rung tăng bất thường theo tải.

Nếu tuabin hơi đang xuất hiện độ rung tăng bất thường, rung mạnh tại một dải tải, phổ rung có tần số mới hoặc nghi ngờ cánh tầng cuối bị nứt mỏi, doanh nghiệp nên kiểm tra sớm trước khi hư hỏng phát triển nghiêm trọng.

Nếu thiết bị của Quý khách đang gặp sự cố, vận hành không ổn định hoặc cần kiểm tra, đánh giá chuyên sâu, hãy liên hệ VietSonic để được tư vấn giải pháp phù hợp.

Công ty TNHH Thiết bị Siêu âm Việt Nam – VietSonic
📞 Điện thoại: 0938 49 33 66 – Mr. Hải
📧 Email: info.vietsonic@gmail.com
🌐 Website: vietsonic.vn