Nhiem Tu Va Dong Dien Truc May Quay

BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Vinamain.com

Trang 1

Hiện Tượng Nhiễm Từ Và Dòng Điện Trục Trong

Các Máy Có Chuyển Động Quay.

Ngô Văn Định, Nguyễn Thanh Sơn

Tóm Tắt

Bài cáo này trình bày một số thông tin hữu ích về hiện tượng nhiễm từ trong các máy.

Là một tài liệu hướng dẫn tham khảo cho các kỹ sư và nhân viên kỹ thuật về nguồn gốc

của hiện tượng nhiễm từ và làm cách nào để đo lường và loại bỏ nó. Nghiên cứu tập trung

vào một số ảnh hưởng của hiện tượng nhiễm từ và rò điện, báo cáo đề cập đến dấu hiệu

của điện áp trên trục được đo. Đưa ra một bảng mức từ tính trong máy tua bin có thể chấp

nhận được dựa trên kinh nghiệm thực tế.

1. Các khái niệm và định nghĩa cơ bản.

Một từ trường có thể được mô tả bởi các đường cảm ứng từ hay đường từ thông.

Những đường này không thể nhìn thấy được và được tạo ra bởi các vật liệu nhiễm từ hay

bởi dòng điện từ. Từ trường bản thân nó có tính chất về điện và từ trường gây ra bởi một

dây dẫn được minh họa như trong hình 1.

Đường sức từ có tính chất liên tục và tồn tại trong vòng lặp kín. Một đơn vị của từ

thông gọi là maxwell (một đường). Mật độ từ thông (B) tại bất kì điểm nào được định

nghĩa như là số lượng đường sức từ qua một đơn vị diện tích cái mà có phương vuông

góc với đường sức từ. Mật độ đường sức từ (B) được gọi là một gauss (số lượng đường

sức từ trên một cm2), cái mà là một vector số lượng (cường độ và hướng ở bất kì điểm

nào). Đơn vị của mật độ từ thông (B) là gauss, tương ứng với một đường sức từ trên một

cm2 (hay 6.54 đường trên một inch2).

Một điều quan trọng cần biết là những đường sức từ luôn luôn hình thành một đường

kín xung quanh đường của dòng điện sinh ra chúng.

Từ trường được tạo ra bởi một đường dây điện thẳng tỉ lệ thuận đối với cường độ

dòng điện và tỉ lệ nghịch với khoảng cách tính theo phương vuông góc (bán kính) tính từ

dây điện đến điểm khảo sát. Bên cạnh đó, nó còn bị ảnh hưởng bởi tính chất môi trường

được định nghĩa như độ từ thẩm của môi trường trong từ trường tồn tại, thông thường

xung quanh đường dây điện.

Độ từ thẩm khác nhau rất lớn giữa các vật liệu. Chúng cũng có thể thay đổi ngay cả

trong một vật liệu được sử dụng, có đặc tính phi tuyến khi bị ảnh hưởng bởi từ trường

mạnh.


Trang 2

Hình 1: Mô tả đơn giản từ trường quanh một dây dẫn thẳng dài.

B = 0.0787 (mrI/r)

Ở đây:

B = Cường độ từ thông (gauss)

mr = Độ từ thẩm tương đối so với không khí.

I = Cường độ dòng điện (amps)

r = Khoảng cách theo phương vuông góc với dây dẫn

(inches).

Đối với từ thẩm duy trì là hằng số, từ trường do bất kì số lượng dây dẫn điện nào có tính

cộng dồn. Từ trường tổng đối với hai dòng điện dài có cùng hướng và ngược hướng được

chỉ ra trong hình 2.

Hình 2

Sự kết hợp từ trường của hai dây dẫn song

song có cùng chiều dòng điện

Trong trường hợ hai dây dẫn song song có

chiều dòng điện ngược nhau.

Từ trường tồn tại giữa hai dây dẫn mang điện có cùng hướng thì thấp và nó sinh ra

một lực, kéo hai dây dẫn vào với nhau ( dòng điện cùng hướng có lực hút). Khi hai dây

dẫn điện mang dòng điện theo hai hướng ngược chiều nhau, từ trường tồn tại cao và từ

trường này tạo ra một lực đẩy hai dây dẫn ra xa nhau (dòng điện trong hướng ngược nhau

có lực đẩy). Những từ trường được liên hệ với một dòng điện cong được chỉ ra trong hình

3. Mạnh và tương đối đồng bộ từ trường tồn tại trong ống của nam châm, như được chỉ ra

trong hình 4.


Trang 3

Hình 3: Đường cảm ứng từ

quanh dây uốn tròn.

Figure 4: đường cảm ứng từ

quanh một nam châm điện.

Hình dạng của từ trường của hai nam châm vĩnh cửu được minh họa trong hình 5.

Nam châm vĩnh cửu (a) có một đường trở lại dài trong không khí cho hiện tượng từ tính

từ cực bắc đến cực nam. Vì vậy từ tính (mật độ từ thông) yếu trong khi nam châm vĩnh

cửu (b) có đường trở lại không khí ngắn, vì vậy từ tính (mật độ từ thông) rất mạnh.

Hình 5: Biểu đồ đường sức từ của nam châm vĩnh cửu

A, Thanh nam châm B, Nam châm hình móng ngựa

Hình 6: Hình bột sắt điền đầy các đường cảm ứng từ

A, Thanh nam châm B, dòng điện trong dây dẫn thẳng


Trang 4

Hình 7 minh họa từ trường của trái đất, Từ tính bên ngoài được tạo ra là tương tự với

cái được tạo ra bởi một lượng lớn thanh nam châm vĩnh cửu đặt tại tâm của trái đất. Về

mặt lý thuyết thì lực từ đến từ sự quay tròn của các electron kết nối và sự quay của đá

macma ở tâm trái đất.

Figure 7: Đồ thị của từ trường trái đất.

Vật liệu sắt từ, như hầu hết thép, sở hữu đặc tính trễ. Hình 8 chỉ ra vòng trễ nói

chung. Trục đứng (thẳng đứng) trình bày từ thông (B) trong vật liệu, và trục ngang

(abscissa) trình bày lực từ tác động hay MMF (H).

Figure 8: Vòng trễ.


Trang 5

Số lượng H có quan hệ với số lượng của ampe vòng áp đặt được chia bởi chiều dài

của mạch từ. mạch từ có thể được bao gồm một sự kết nối của thép và đường chuyển

động không khí, và MMF (hay H) chia giữa phân đoạn khác nhau dựa trên chiều dài của

từng phân đoạn và độ từ thẩm.

Ví dụ, lấy H trong hình 8 trình bày một phần của toàn bộ MMF tác động lên vật liệu

sắt từ hay phần thép, Nếu thép ban đầu không bị nhiễm từ, nó được mô tả bởi giá trị 0.

không có từ trường (B) cùng với giá trị 0 MMF (H) được tác động. Nếu một MMF được

áp đặt tương đương với khỏag cách 0-g, điều kiện vật liệu được định nghĩa bởi điêm b. tại

điểm đó, có một trường điện từ trong vật liệu tỉ lệ đối với khoảng cách g-b. Nếu MMF

hay từ trường kích động, sau đó bị giảm đến giá trị 0, trạng thái của vật liệu chuyển về

điểm d. MMF lúc này là 0, nhưng có từ tính còn dư hay sót lại (Br) cái mà dữ lại.

Nếu MMF được đảo ngược một cách thành công và lặp lại thì trạng thái từ tính của

vật liệu sẽ theo đường, tham khảo đường như được minh họa.

Quy trình cho việc khử từ tính ( cũng được biết đến như degaussing) một miếng thép

để loại bỏ từ tính cón xót lại của nó bao gồm việc áp dụng một cách lặp lại quy trình đảo

lại, và từ từ giảm MMF. Tác động được minh họa như trong hình 9.

Figure 9: vòng lặp trễ trong quá trình vận hành biện pháp khử từ ở một mẫu sắt từ.

Quá trình này tạo ta một cách chu kỳ mức giảm dần của từ trường dư. Nếu hoàn thành

hoàn toàn quá trình này, điểm cuối cùng sẽ là điểm bắt đầu, cái mà là điểm với giá trị từ

tính là 0. Điều này thì không đúng với từ trường của trái đất cái mà không thể loại bỏ hết

từ tính bởi quá trình giải từ, mức từ trường của nó xếp từ 0 đến ½ gauss trong trường hợp

không gần với tầng cấu trúc từ hay lớp từ tính.

Một số phương trình hữu ích cho việc tính toán từ trường được minh họa trong hình

10. Phương trình cho việc tính toán lực bởi từ trường được minh họa trong hình 11 cùng

với một số ví dụ được chỉ trong hình 12.


Trang 6

Figure 10: Phương trình từ trường trong một số trường hợp đơn giản.

A) dòng dây điện thẳng

(trong không khí)

B) cuộn dây N vòng, mang

cường độ dòng điện I amps

(trong không khí)

C) Khung kim loại với khe

hở nhỏ.

(kim loại được xem xét để

cung cấp điện trở nhỏ đối

với từ thông)

B = Gauss, I = Amps, r = Inches, S = Inches, d = Inches

Figure 11: Lực từ được sinh ra.

A, lực trên dây dẫn dài

khi đặt trong từ trường

B, Lực giữa hai dây dẫn

điện

C, Lực từ giữ hai khung

thép với từ thông giữa

chúng ( từ thông B được

giả sử là đồng nhất)


Trang 7

Figure 12: Lực phát sinh trong quá trình khử từ.

NI = 4000 ampere-turns

@ 1/2" spacing total air gap is 1" long

(Per Figure

10c)

B = (0.49 NI)/dTotal = (0.49)(4000)/(1/2 + 1/2) = 1960

g

(Per Figure

11c) F = 0.578 AB2 10-6 = (0.578)(10)(1960)2 10-6 = 22.2 #

@ 1/8" spacing B = 7840 gauss

F = 355 #

2. Hiện tượng nhiễm từ trong máy

- Máy nén khí nhà máy bị rung cao do hiện tượng ăn mòn do điện. Người ta phát hiện

ra chổi nối đất tại rotor của tuabin hơi bị ăn mòn, không tiếp xúc với trục dẫn đến hiện

tượng nhiễm từ gây ăn mòn bạc.

Hình 13. Hình chổi nối đất cho rô to bị ăn mòn


Trang 8

- Máy nén PK1 cao áp bị dọc trục và nhiệt độ tại ổ chặn cao gây mài mòn bạc và đĩa

chặn. Nhà máy phải ngừng máy nhiều lần để tìm nguyên nhân khắc phục. Theo kết quả

phân tích của nhà SX thì do rotor mới bị nhiễm từ (khả năng trong lúc lưu kho).

Hình 14. Hình bạc mòn Hình 15. Chổi than sẽ lắp vào tháng

12/2012

Hiện tượng nhiễm từ trong máy giải thích cho nguyên nhân của nhiều hư hỏng không

giải thích được trước đây. Đặc biệt, sự hư hỏng của ổ bi, bạc, bánh răng, bộ ghép và

nhiều cổ trục liên quan đến nguồn điện trong máy. Thông thường, bộ truyền động hay

nhiều nhóm máy không có chứa bất kì bộ phận nào liên quan đến điện hay có khuynh

hướng bị nhiễm từ, i.e., không có động cơ hay máy phát điện.

Từ đầu thế kỷ, các nhà chế tạo thiết bị điện đã nhận ra và bảo vệ chống lại ảnh hưởng

của trục nhiễm điện. ổ bi cách điện thông thường sử dụng cho mục đích trên.

Chỉ khi đến giữa thập niên 70 thì nhu cầu về các biện pháp bảo vệ hoàn toàn hệ thống

cơ khí mới được biết đến hoàn toàn. Sự cải tiến của hệ thống tuabin máy nén hướng tới

tốc độ cao và khung to lớn được biết đến như là nguyên nhân cho một nguồn gốc của vấn

đề mới phát sinh từ hiện tượng nhiễm từ.

Một máy phát điện chuyển đổi nguồn cơ thành nguồn điện thông qua từ trường. Rotor

của máy phát điện truyền thống cần là một nam châm vĩnh cửu được quay trong trong

trạng thái mà từ thông của từ trường này thông qua các cuộn dây được quấn quanh. Việc

sắp đặt phù hợp những cuộn dây trong những rãnh và tính chất thiết kế khác dẫn đến sự

chuyển đổi của năng lượng cơ thành năng lượng điện. Điều này tạo ra một hiệu điện thế

và năng lượng trong những cuộn dây này cái mà sau đó được chuyển đến tải hay hệ thống

nguồn.

Một tuabin, máy nén hay bất kì thiết bị quay nào mà bị nhiễm từ cũng vận hành theo

cách tương tự. Những bộ phận thép bị nhiễm từ cung cấp một mạch từ và cũng tạo ra

nguồn điện cái mà tạo ra một hiệu điện thế. Tạo ra dòng điện xoáy và dòng điện vòng.

Những dòng điện này sẽ vừa qua lại vừa là trực tiếp và có thể phát ra hay phóng tia lửa

điện qua khe hở và mặt phân cách, tạo ra tia lửa cùng với vết nạo, rãnh mòn, trong khi

hàn, chúng có thể gây ra nhiệt độ tăng cao và gây ra hư hỏng nghiêm trọng.


Trang 9

Quá trình phát điện xảy ra như là kết quả của chuyển động tương đổi giữa nam châm

vĩnh cửu và dây dẫn. Do đó, cả khung máy lẫn rotor có thể bị nhiễm từ và tình trạng

tương tự tồn tại khi chuyển động tương đối xảy ra giữa bộ phận quay và đứng yên của

máy.

Cường độ từ trường trong các khe hở của mô tơ, máy phát điện được lắp ráp và vận

hành được thiết kế trong khoảng yêu cầu từ 7000 đến 9000 gauss. Từ trường này có thể

tạo ra từ một vài watts tới vài megawat điện, phụ thuộc vào tốc độ và kích thước của máy

phát.

Những mức từ trường do từ tính dư trong tuabin xảy ra không từ thiết kế nhưng quá

trình chế tạo, kiểm tra và môi trường gây ra. Chúng được đo tại bề mặt và trong khe hở

của các bộ phận không được lắp đặt của máy móc tại các mức từ 2 gauss đến vài ngàn

gauss. Mức từ trường này tăng đáng kể trong các máy được lắp ráp nơi mà vật liệu từ tính

cung cấp một đường cong kín cho hiện tượng nhiễm từ và khe hở không khí giữa các chi

tiết được giảm đi đáng kể. việc kết hợp này có thể tạo những điều kiện cho việc tạo ra

điện áp rò đáng lưu ý và sự lưu thông của các dòng gây hại.

Có rất nhiều cách mà các chi tiết máy bằng thép có thể bị nhiễm từ. Việc đặt một chi

tiết vào trong một từ trường mạnh có thể để lại một lượng từ tính đọng lại đáng kể. shock

cơ học hay va đập và sự kéo mạnh của một số vật liệu có thể cũng khởi đầu một từ

trường dư.

Một phương thức khác của việc tạo ra từ tính dư là việc băng ngang của dòng điện

qua các bộ phận máy. việc yêu cầu tăng lên ảnh hưởng của chúng, theo đây là những ví

dụ đã được biết đến: lỗi hệ thống điện, gần với dòng điện mạnh, như là những hàng lưu

kho và các quá trình hóa học, sét đánh. Hiện tượng phóng tĩnh điện cái bị ảnh hưởng với

việc gây ra mài mòn ở các ổ bi và seal, có thể cũng là nguồn âm ỉ trong việc gây ra từ

tính của các trục.

Việc sử dụng máy hàn điện và máy gia nhiệt trên đường ống và các bộ phận khác là

phổ biến và, nếu không được sử dụng một cách thích hợp, sẽ gây ra việc nhiễm từ.

Một số hạng mục mà đã được đưa ra để giám định từ tính thường vẫn còn lượng từ

tính dư vì quá trình khử từ không đầy đủ và thích hợp trong quá trình kiểm tra.

Các bộ phận mà tiếp xúc với mâm cặp hay đế có từ tính thường thường để lại từ

trường còn xót lại.

3. Phương pháp đo và khử từ tính

Từ trường được đo bởi những dụng cụ được gọi là gaussmeters. Như cái tên đã ngụ ý,

những dụng cụ đo này đo mật độ từ thông cùng với đơn vị là gauss. Hầu hết thiết bị đo

dùng một bộ cảm biến cái mà vận hành trên nguyên lý điện trường hall. Loại cảm biến

này sử dụng cho dòng điện có tần số cao trong các thiết bị bán dẫn để tạo ra đặc tính tỷ lệ

với từ trường. Thông thường, chỉ có đầu của bộ cảm biến là khu vực nhạy.


Trang 10

Các từ trường mà xuyên ngang vuông góc với bề mặt của vật liệu bán dẫn hall effect

được đo. Cảm biến Hall Effect hoạt động tốt trong việc đo từ trường trực tiếp (DC). Độ

chính xác của nó và sự biên dịch của những chỉ số đọc được nếu nó được sử dụng cho

việc đo bằng phương pháp (AC), không chắc chắn và đáng nghi ngờ.

Độ tin cậy của thiết bị đo AC hay miligauss thông thường đạt được sử dụng sơ đồ

mạch riêng trong máy đo gauss, và một bộ cảm biến khác bao gồm một cuộn cảm biến từ

trường AC. Nó có thể được sử dụng trong vận hành máy hay trong môi trường có sự

tương tác qua lại của từ trường.

Từ trường có tính định hướng, cực nam ở một đầu và cực bắc ở đầu khác. Bộ cảm

biến Hall Effect có độ nhạy một cách định hướng. Nếu bộ cảm biến được đặt ngửa, việc

đọc ngược được thể hiện, thích hợp với hướng cả cực bắc và nam. Cùng với thiết bị đo

số, dấu hiệu của từ trường được chỉ ra một cách tự động (+ hay -). Thiết bị đo analog

cùng với giá trị 0 tại tâm tỉ lệ sẽ được đọc đối với trái hoặc bên phai của gia trị 0. Giữ một

bên của cảm biến (bên có khung chia độ) luôn luôn xa đối tượng được đo và gọi nó là cực

bắc khi thiết bị đo dương, hình thành quy ước cho việc xác định cực nam và cực bắc,

hướng và đường của sức từ tạo ra ở mỗi cực.

Việc chọn ngẫu nhiên một cực nam có thể cho kết quả trái ngược với quy định được

thành lập trên. Tuy nhiên, nó hoàn toàn tương xứng trong việc xác định mạch từ và lực từ

cho mục đích loại bỏ từ thông. Một quy định được thành lập để xác định các cực là việc

rất quan trọng. Mặt cực bắc của nam châm vĩnh cửu tham khảo được xác định có thể sử

dụng cho việc xác định cái mà mặt nào của bộ cảm biến Hall Effect cho ta đọc được từ

trường dương cái mà sẽ được dán là cực bắc.

Một thiết bị đo từ thông có công cụ chuẩn để xác định thang đo thích hợp của bộ cảm

biến, cũng như việc chỉnh 0. Quy trình chỉnh 0 yêu cầu bộ cảm biến thỉnh thoảng được

được thêm vào trong “zero gaus chamber”. những buồng nhỏ này chắn các từ trường rò,

bao gồm cả từ trường của trái đất, để mà đạt được giá trị 0 cho từ trường. Một thiết bị đo

từ thông nhìn chung được chỉ ra như trong hình 13.

Hình 16: Một thiết bị đo từ thông Gaussmeter


Trang 11

Thiết bị đo từ thông kiểu la bàn cầm tay cũng rất phổ biến. Những thiết bị này có thể

được sử dụng cho việc kiểm tra thô các chi tiết riêng hay là một phận lắp ráp. Kinh

nghiệm chỉ ra rằng những thiết bị này có thể đạt độ chính xác thấp. Chúng không được

mong đợi để đạt được đúng hướng và vị trí. Điều này có nghĩa là khu vực từ trường mạnh

có thể bị không được nhận thấy.

Phần cứng sử dụng cho việc giải từ bao gồm một nguồn điện cấp và một cuộn dây

điện cái mà được sử dụng để tạo ra từ trường. Nguồn điện cấp có khả năng tạo ra AC hay

DC ở ngõ ra. Trong chế độ DC, biện pháp ngược lại cần để tạo điều kiện thuận lợi cho

việc vận hành tuần tự. Một cái điển hình được chỉ ra trong hình 14.

Hình 17: Một hệ thống khử từ tự động

Công suất ngõ ra nên đạt được đến 15,000 ampe vòng. Cuộn dây phải có kích thước

phù hợp cho cường độ dòng điện ngõ ra, để tránh hiện tượng quá nhiệt cho phần cách ly.

Từ trường mạnh có thể đạt được với một vài vòng mang cường độ dòng cao, hay nhiều

vòng mang cường độ dòng điện thấp. Từ trường của cuộn dây tỷ lệ trực tiếp đối với số

lượng vòng tạo ra và cường độ dòng điện ( xem hình 10)

Những thiết bị giải từ thường có một núm cho việc điều chỉnh bằng tay giá trị cường

độ dòng điện ngõ ra, hay mức bắt đầu cho việc giảm tuần tự tự động. Khi ngõ ra AC

được sử dụng, từ trường đảo ngược tại tần số dòng điện AC (50Hz hay 60Hz). Cho thiết

bị lớn và nặng, việc đảo ngược tần số cao tạo ra trong chế độ AC có thể tạo ra trên bề mặt

dòng điện xoáy ngăn chặn sự xuyên qua của từ thông vào các chi tiết. Trong những

trường hợp này, kỹ thuật DC chuyển ngược chậm hơn được yêu cầu. Những loại có vận

hành tuần tự thì tốt nhất trong việc đạt được yêu cầu này. Để sử dụng thiết bị này, những

cuộn dây cần được định hướng về các chi tiết được khử từ, thiết lập mức điện áp ban đầu

và nút tròn khỏi động được nhấn., chu trình khử từ sau đó được kích hoạt một cách tự

động.


Trang 12

Cho chi tiết nhỏ hay những chi tiết mỏng, bộ xóa băng từ chuẩn có thể hiệu quả nếu

được sử dụng thích hợp. Những thiết bị này tạo ra từ trường cục bộ rất mạnh.

3.1 Kỹ thuật đo – khi dừng máy.

Quá trình đo từ trường yêu cầu sự đánh giá cẩn thận để mà nơi đọc được giá trị đo có

ý nghĩa nhất. Trên các máy móc được lắp hoàn toàn, việc lựa chọn bề mặt thu biến có

phần bị hạn chế. Những khu vực tới hạn nhất nhìn chung là những cái liên quan đến làm

kín khe hở giữa chi tiết quay và chi tiết đứng yên. Do đó, việc đo xung quanh bạc đạn, ổ

bi, bặc trượt nên được thực hiện bất cứ khi nào có thể. Số liệu đọc được ở điểm cuối của

trục, bộ nối trục, răng bánh răng, chân lắp và mặt bích của ống là rất quan trọng.

Ở những vị trí lắp cảm biến tiệm cận (đo rung động), mức từ tính ở khu vực này được

bao quát bởi vùng cảm biến nên được đo và ghi nhận lại. Tín hiệu của cảm biến có thể sai

xảy bởi cự từ trường hay mức nhiễm từ vượt mức cho phép dọc theo đường đọc của cảm

biến. Điều này thường được cảnh báo đầu tiên khi xuất hiện các chỉ số điện tới hạn tại

vòng quay chậm. Đôi khi, các cảm biến được nhà sản xuất quy định giới hạn từ trường

đo, cái mà không được vượt quá khi ứng dụng nó.

Mức từ trường được đo tố nhất khi máy không hoạt động. Thiết bị đo từ thông

gaussmeter được sử dụng sau đó ở chế độ đo DC để đọc được mức từ trường tĩnh. Cần

phải nhận ra rằng mức từ trường có thể thay đổi khi máy không được lắp đặt bởi vì sự

thay đổi của các đường sức từ. Ví dụ, khi bộ nối được loại bỏ, mức từ thông của các ổ bi

gần đó có thể tăng hoặc giảm. Một điều mong đợi để xác định từ tính của thiết bị được

lắp ráp, cách tốt nhất để thực hiện là ít tháo ra các chi tiết ra nhất có thể trước khi tiến

hành đọc các chỉ số từ trường. Vì vậy, những mức được đo là đại diện của điều kiện vận

hành trước khi tắt máy.

Như có thể được nghi nhận trong phần tiếp theo đây, thực hiện cẩn thận hơn để khảo

sát giá trị từ tính trên những chi tiết không được lắp ráp, chỉ số được ghi nhận trước và

sau khi tiến hành khử từ. Sau khi quá trình lắp đặt được tiến hành, từ tính cần được đo và

ghi nhận lại với các chi tiết khi được lắp ráp, đặc biệt ở những vùng quan trọng như ổ lăn,

bạc, bánh răng… mức từ cao dưới những điều kiện này có thể yêu cầu tiến hành khử từ

tuần tự để đạt được mức có thể chấp nhận được.

Trong thực tiễn sử dụng việc ghi chép và báo cáo các mức từ tính là rất quan trọng

trong việc tổ chức kiểm tra và hoạt động khử từ. Phương pháp này cho thấy được hiệu

quả và hiệu suất mà được sử dụng thành công trong nhiều năm. Điều này là để tiến hành

thực hiện một cuộc khảo sát sơ bộ để tìm hiểu nếu mức từ vượt quá giá trị lớn nhất cho

phép. Nếu không, sau đó việc khử từ và việc thiết lập bảng cho các chỉ số từ tính có thể

không cần thiết. Công việc trên không áp dụng cho nông đền, tang máy nén và nắp, nơi

tiếp nhận từ trường khép kín dựa trên chính nó và do đó nó không chiếu đến bề mặt nơi

nó có thể được đo. Nếu vấn đề dòng điện trục xảy ra hay có ít sự nghi ngờ nhất về hiện

tượng nhiễm từ tính, thì sau đó việc vận hành tuần tự tự động mức thấp vẫn nên được

thực hiện.


Trang 13

Sau cuộc khảo sát sơ bộ, Chúng ta nên thống kê để ghi nhận lại những chi tiết và chỉ

số từ tính của nó dưới dạng đồ thị, bản vẽ hay dưới dạng dữ liệu bảng. Trong cả hai

trường hợp, các chỉ số giải từ trước và sau nên được ghi chép lại, sau đó được chỉ rõ bởi

vòng tròn hay cách khác để xác định chúng. Giá trị trung bình hay giá trị cao nhất cần

được ghi nhận lại, cần chú ý xem xét xem các cực và đặc tính của từ trường và các cực từ

có được xác định hay không.

Bảng liệt kê như vậy của các chỉ số có ý nghĩa quan trọng trong việc chọn đặt cuộn

dây khử từ và những thiết lập và vận hành bộ điều khiển. một bảng của giá trị từ tính giới

hạn cái mà được phát triền dựa trên trên 15 năm kinh nghiệm cùng với việc lắp đặt gần

200 tổ máy tuabin, được chỉ rõ bên dưới.

Chỉ số từ tính cao nhất cho phép (kết quả được đo trong không khí)

2 gauss: Bộ phận ổ lăn, bao gồm bạc chặn, đĩa chặn, bạc đỡ, ngõng trục,

đĩa chăn, bánh răng và khớp nối.

4 gauss: Thân ổ trục.

6 gauss: Trục trung gian, bánh răng, vách ngăn trong bơm, máy nénv.v...

10 gauss: Bộ phận xa khu vực khe hở như vỏ máy, ống dẫn…

Một số mức từ trong ổ bi và bạc trượt thường không thể đo trực tiếp trên các thiết bị

lắp đặt bởi vì kích thước của bộ cảm biến không thể chèn vào giữ các chi tiết và trong

khe hở kín. Phương pháp thông thương là đặt bộ cảm biến gần khu vực này nhất có thể.

Cần biết rằng từ trường đo được chỉ là giá trị bao ngoài, cái mà có thể thấp hơn đáng kể

so với mức thực tế bên trong các chi tiết lắp. Không có một phương pháp nào của việc đo

mức từ một cách trực tiếp trong các chi tiết đặc. Mức từ thông bên trong được tính toán

hay ước lượng dực trên các giá trị đo ở biên ngoài. Được biết rằng mức từ của các chi tiết

lắp đặt tăng gấp trăm hay ngàn lần giá trị được đo ngoài không khí.

Nhiều vật liệu từ tính có độ từ thẩm mà khác nhau về cường độ từ, dù ở mức thấp. Do

đó, nhìn chung có sự thay đổi đáng kể của cường độ từ thông trong những vật liệu này.

Những sự thay đổi này thông thường càng nhiều hơn bởi hình dạng hình học khác nhau

của các chi tiết và bộ phận lắp ráp.

3.2 Kỹ thuật đo – khi đang vận hành.

Đến nay lượng thông tin lớn nhất về từ tính và dòng điện trục trong một thiết bị hoạt

động đạt được bằng việc đo điện áp và dòng điện, sử dụng chổi trục và bộ giám sát.

Những chổi trục được định hướng để tiếp xúc với trục, chuyển dòng điện trục và ngăn

chúng phóng và gây hư hại cho ổ bi, bạc trượt, bánh răng …trong quá khứ, đã xem xét

cho việc thiết kế và thực hiện những chổi này, cùng với kết quả với mức độ hư hại khác

nhau xảy ra, thỉnh thoảng gây ra việc ngừng chạy. Thông thường, dòng điện chổi được

chuyển qua vỏ máy hay vỏ một cách trực tiếp, không cùng với bất kì biện pháp nào để

chặn nó cho việc đo đạc và giám sát. Chổi nối đất được sử dụng thường không đang tín

cậy trong môi trường không thuận lợi với nó. Các chổi tiếp xúc với trục và các thiết bị


Trang 14

giám sát khác nhau thì tốt cho việc bảo vệ các thiết bị quan trong và giám sát hiệu suất

của chúng. Một phương pháp giám sát thích hợp được chỉ ra trong hình 15.

Hình 18: Hệ thống giám sát điện áp

Một ý tưởng tốt để thực hiện kiểm tra điện áp và dòng điện của trục, sử dụng dụng cụ

đo cho mục đích trên. Việc đo nên được làm tại vị trí của các trục đặc biệt trước khi lực

chọn và cài đặt chổi. Việc kiểm tra này hữu dụng trong việc chỉ ra đặc tính và khả năng

cung cấp nguồn của điện áp trục và trong việc xác định xem điện áp là tĩnh điện hay điện

từ. Trong khi khả năng tiếp cận với các trục cho việc đo đạc thường bị giới hạn, khả

năng thông thường để tăng khả năng tiếp cận tức thời hay nhiều vị trí cho đặt các chổi

kiểm tra. Nếu điện áp trục dạng hình sin hay điều hòa của vận tốc hay tần số nguồn điện,

và là dấu hiệu ổn định, thì nguồn thường từ nguồn điện cung cấp hoặc thiết bị điện tử.

Một sự giảm lớn đối với điện áp trục khi dùng một điện trở với định mức điện trở Kilo

ôm được đặt vào cáp tiếp đất cho ta dòng điện tĩnh. Sự tồn tại của dòng điện, cùng với

mức điện trở từ 100’s đến 10’s ôm, biểu thị từ trường của dòng điện được tạo ra. Một ví

dụ chỉ rõ trong hình 19.


Trang 15

Hình 19

Đồ thị số 1

20V/div., 10mS/div. Mạch hở điện áp trục

Đồ thị này chỉ ra mạch điện áp mở được đo giữa trục phát động của tuabin và đất. Như

có thể được nhìn thấy trong đồ thị, đỉnh cao nhất và thấp nhất của điện áp được đo

khoảng 80V.

Đồ thị số 2

20V/div., 10mS/div. 1K OHM nối đất

Thêm 1K ohm điện trở giữa chổi trục kiểm tra và đất giảm điện áp đỉnh xuống một chút.

Đồ thị số 3


Trang 16

10V/div., 10mS/div. 100 OHM nối đất

Sử dụng 100ohm điện trở giữa chổi trục kiểm tra và đất giảm điện áp ở đỉnh cao nhất đến

gần 10V. Tuy nhiên một số nhiễu điện áp có thể thấy cao đến 25 hay -22V

Đồ thị số 4

10V/div., 10mS/div. 10 OHM nối đất

Sử dụng 10 ôm điện trở giữa chổi trục kiểm tra và nền đất thêm vào đã giảm mức điện áp

của trục. Điện áp từ một đỉnh tới một đỉnh khác có thể thấy được là đã giảm đi 1 V cùng

với voltage spikes đạt cao bằng 5V.

Nếu những dòng điện trục từ nhiều nguyên nhân xảy ra đồng thời, dấu vết của nó có

thể khó phân tích và cần có nhiều sự quan tâm. Sự hiện diện của nguyên nhân điện từ chỉ

ra rằng đáp ứng an toàn và đáng tin cậy chỉ được đảm bảo bởi việc tiến hành khử từ cho

các máy móc và các bộ phận máy một cách trọn vẹn.

Một khi vị trí thích hợp nhất của chổi than được xác định, sự lắp đặt thường xuyên,

cùng với việc giám sát điện áp- dòng điện chính xác và đáng tin cậy nên được thực hiện.


Trang 17

Khi một phần của máy bị nhiễm từ đang vận hành, từ trường của nó có thể thay đổi

và dao động không ổn định. Sự thay đổi này có thể được đo cùng với gaussmeter được

bật ở chế độ AC. Phương pháp khác bao gồm sử dụng một thiết bị thu biến loại cảm biến

đo từ “telephone” kết nối với bộ phận lưu trữ dữ liệu của thiết bị hay máy ghi băng tuyến

tính. Dữ liệu này có thể sau đó được phân tích về biên độ và tần số sử dụng máy phân

tích quang phổ.

Một số nỗ lực trong việc phát triển máy thu phát tín hiệu (telephone) với bộ phận lưu

trữ đáng tin cậy và biên dạng của thiết bị đo từ thông AC, không ai được biết để tiếp tục

và xu hướng một cách đầy đủ để đánh giá hiệu quả của nó. Có khả năng điều này vì chi

phí lớn và phức tạp liên quan đến việc thực hiện, phân tích và giải mã dữ liệu.

Việc bảo dưỡng bảo trì mang tính dự đoán và phòng ngừa chính xác là mục tiêu của

việc tiếp tục giám sát hiệu suất vận hành. Như vậy, một điều quan trọng là những sự thay

đổi được phát hiện và phân tích một cách đáng tin cậy. điều này hữu ích cho việc tổ chức

việc đo điện áp và dòng điện trục cũng như đo từ tính bằng DC và AC. Chỉ cần phần

cứng và thiết lập tương tự được sử dụng tại cùng một vị trí dưới điều khiển tải và điều

kiện vận tốc, các mẫu ghi nhận tương tự nên được trình bày và những sự thay đổi trong

“signatures” có thể được ghi nhận và biên dịch lại. Cùng với một số kinh nghiệm, những

sự công kích ban đầu của từ trường có thể được phát hiện từ điện áp trục và dấu hiệu từ

tính.

3.3 Kỹ thuật khử từ - Demagnetizing Techniques

Việc khử từ của thiết bị cần nhiều sự quan tâm và kinh nghiệm về các kỹ thuật khác

nhau và giá trí trị của chúng cũng như là khả năng thành công. Ví dụ được thảo luận và

những kỹ thuật không được định hướng viết như là một cuốn sổ tay cho việc thiếu kinh

nghiệm. Nếu cần thêm vào những thông tin, liên hệ với Gaussbusters!

Việc khử từ của tuabin, máy nén và các máy móc khác thì không phức tạp ngoại trừ

trong một số trường hợp đặc biệt và ít gặp. Kỹ thuật đáng tin cậy, được thành lập không

luôn luôn đúng với tất cả mọi trường hợp. Thêm vào nữa, trạng thái của vật liệu khác

nhau và không phải lúc nào cũng nắm rõ hết được.

Ví dụ, kinh nghiệm trong việc khử từ ở nhiệu bộ phận lớn và phức tạp chứng minh

tính co giãn từ tính đáng lưu ý. Một vài hình thức bao cuộn dây được sử dụng, tất cả cùng

kết quả như nhau. Những từ trường này có thể bị thay đổi đột ngột bởi áp dụng từ trường

bên ngoài, nhưng mức đầu tiên hay chỉ mức thấp hơn một ít cùng với việc loại bỏ dòng

điện kích từ.

Sau khi lặp lại vận hành tuần tự cùng với bao bọc cuộn dây được cố định, từ trường

giảm bớt đột ngột một cách ngạc nhiên và không giải thích được. Kỹ thuật “massaging”

từ tính này thành công một cách cơ bản. Trong những nghiên cứu trong quá khứ, được

đặt ra rằng cuộn dây khử từ có lẽ không chạy quanh nguồn từ một cách chính xác, và có

khả năng vật liệu bị nhiễm từ được chiếm hữu một “square” hay tính chất vòng lặp trễ.


Trang 18

Điều quan trọng để nhớ rằng từ trường có thể tạo ra lực đáng kể. (một số phương

trình hữu dụng được chỉ ra trong hình 11). Khi chi tiết lỏng được đặt gần cái khác trong

từ trường, chúng có thể có một lực hút lớn cái mà có thể gắn chúng lại với nhau. Việc

chăm sóc nên được thực hành thường xuyên để tránh hư hại đối với chốt hay thiết bị có

giá trị.

Như là một ví dụ của lực này, quan tâm đến hai nửa của thân ngõng trục được tách ra

ban đầu bởi ½ inch (xem hình 12). Nếu vòng thếp hở được cuốn bởi 1 cuộn dây tạo ra

4000 ampere vòng, tỷ trọng của khe hở khí 1960 gauss được thiết lập (trên hình 10c). lực

bó chặt trong vị trí đầu ( giả sử bề mặt hở khoảng 10inch vuông) là 22 pound tại mỗi mặt

chia. Vì lực kéo hai nửa vào với nhau, cường độ từ thông sẽ tăng. Cùng với việc mở là ¼

inch, lực gần 88 pounds. Tại khoảng cách 1/8 inch, lực ép vào là hơn 355 pounds tại mỗi

khe hở.

Lực rất lớn có thể được sẵn sàng được tạo ra trong quá trình khử từ. Lực này tăng một

cách đột ngột khi các chi tiết đến gần với nhau. Các chi tiết hở nên được ngàm và chêm

chặt lại trước khi áp dụng khử từ.

Hai lưu ý về cảnh báo cần được giám sát:

1. Đừng bao giờ ngắt kết nối cuộn khử từ trong khi chúng đang được hoạt động.

năng lượng từ có thể rất lớn và có thể tạo ra một cung lửa điện nếu mạch bị ngắt.

Quy trình đúng là để giảm cường độ dòng điện, mở công tắc nguồn điều khiển và

sau đó mới ngắt kết nối.

2. Tránh tiếp xúc với cuộn dây khi nó đang hoạt động. Lực cơ khí lớn có thể gây

truyền tới cơ thể người. Khả năng hư hại đối với cuộn cách ly có thể gây ra cho

con người bị shock về điện. Quy trình đúng là phải giảm cường độ dòng điện, mở

công tắc điều khiển và sau đó loại bở hay di chuyển vị trí của cuộn dây.

3.4 Những yêu cầu bảo dưỡng

Nhiều quá trình dừng máy tốn kém có thể được ngăn chặn bởi thực hiện đầy đủ quá

trình bảo dưỡng. Hư hại nhiễm từ biểu hiện đầu tiên của chúng dưới dạng ổ lăn bị

“frosted” và hay rãnh ăn mòn trên ổ lăn, bạc trượt, khớp nối hay bánh răng.

Nguyên nhân chính xác cho hiện tượng từ hóa thông thường khó xác định. Quá trình

hàn, phóng điện tử, việc sử dụng công cụ có tính từ hay mâm cặp, và khử từ không thích

hợp cho chi tiết nhiễm từ, là những nguồn có khả năng dẫn đến hiện tượng từ hóa.

Việc thực hiện bảo trì, bảo dưỡng tốt yêu cầu

1. Sự kiểm tra kỹ lưỡng các ổ bi, bạc đạn, khớp nối và bánh răng trong quá trình

dừng máy định kỳ theo lịch, cho những dấu hiệu của hư hại điện do khả năng

nhiễm từ gây ra.

2. Giám sát vị trí trục theo phương hướng kính và tâm trục cùng với bộ cảm biến

tiệm cận. Điều này nên được tiếp tiếp tục trên nền tảng thông thường, vì hư hại


Trang 19

cuối cùng dẫn tới tổn thất của việc tráng babit hay thép. Thông thường, việc tăng

nhiệt độ ổ bi cũng xảy ra.

3. Giám sát dòng điện trục cùng với dụng cụ đo cái mà sẽ hiển thị (hay lưu lại một

cách tối ưu) một cách chính xác và phù hợp dòng điện trục, dây cáp nối đất được

kết nối với chổi trục đáng tin cậy. Sự thay đổi đáng kể sẽ có khả năng nảy sinh

vấn đề. Lập kế hoạch hành động kịp thời dựa trên biên độ và những tín hiệu thay

đổi này.

4. Việc kiểm tra và bảo trì chổi đặt trên trục để đảm bảo đáp ứng tốt nhất của nó và

sự tiếp xúc với trục ( xem mục số 3 ở trên).

5. Việc đảm bảo rằng tất cả quá trình hàn được thực hiện cùng với điện cực nối đất

được kết nối gần khu vực hàn nhất có thể.

6. Việc kiểm tra hiện tượng nhiễm từ cùng với độ chính xác của thiết bị đo từ thông

trên những chi tiết mới cho việc lưu trữ hay thêm vào dây truyền sản xuất đàm

bảo rằng chúng được khử từ hoàn toàn trước khi lắp đạt. Thông số kỹ thuật của

chi tiết nên bao gồm cả yêu cầu của việc khử từ, cùng với một mức có thể chấp

nhận được không vượt quá số được liệt kê trong bảng đính kèm “ mức từ trường

dư lớn nhất cho phép” ở trên.

TÀI LIỆU THAM KHẢO


Trang 20

1. Nippes, Paul I., "Detecting and Identifying Vibration Problems in Rotating Electrical

Machinery," presented at the 16th Annual Meeting of the Vibration Institute at

Williamsburg, Virginia, June 9-11, 1992.

2. Nippes, Paul I., "Shaft Currents in Turbomachinery," presented at the 16th

Turbomachinery Symposium, Lowes Anatole Hotel, Dallas, Texas, October 26, 1987.

3. Nippes, Paul I., "Magnetic Fields and Stray Currents Effects in Rotating Machinery,"

presented at the monthly meeting of the Philadelphia Chapter of the Vibration Institute,

March 1993.

4. Costello, Michael J., "Shaft Voltages and Rotating Machinery," IEEE Transactions on

Industry Applications, Vol. 29, No. 2., March/April 1993.

5. Nippes, Paul I. and Sohre John S., "Electromagnetic Shaft Currents and

Demagnetization of Rotors of Turbines and Compressors," presented December 1978, at

the 7th Turbomachinery Symposium, Texas A&M University, Houston, Texas.

6. Nippes, Paul I. and Sohre, John S., "Electromagnetic Shaft Currents in

Turbomachinery - an Update," presented August 19, 1980 at the 25th Symposium on

"Safety in Ammonia Plants and Related Facilities," American Institute of Chemical

Engineers, Portland, Oregon (also printed in abbreviated form in Vol. 23, Ammonia Plant

Safety, a CEP technical manual published by the American Institute of Chemical

Engineers).

7. Nippes, Paul I. and Sohre, John S., et al., "Panel on Electromagnetic Shaft Current

Control," presented at 10th Turbomachinery Symposium, Texas A&M University,

Houston, Texas, December 1981.

8. Nippes, Paul I., Sohre, John S., et al., "Panel Session on Shaft Currents and Grounding

Brush Application in Rotating Machinery," October 22, 1986, Portland, Oregon.

9. Sohre, John S., "Are Magnetic Currents Destroying Your Machinery?" Hydrocarbon

Processing, April 1979, pages 207-212.

10. Sohre, John S., "Shaft Currents Can Destroy Turbomachinery," Power, March 1990,

pages 96-100.

11. Sohre, John S., "Shaft Currents in Rotating Equipment. Electromagnetic and Moving-

Particle Induced," an informal review of literature, Sohre Turbomachinery, One

Lakeview Circle, Ware, MA, 01082, October 19, 1971.

12. Sohre, John S., "Shaft Riding Brushes to Control Electric Stray Currents," presented

September 11, 1991 at the 20th Turbomachinery Symposium, Texas A&M University,

Dallas, Texas.


Trang 21

13. IEEE Std 113-1973, "Test Code for Direct-Current Machines."

14. "On-Line Shaft Ground Monitor Helps Avoid T/G Bearing Damage," Electrical

World, Julyuary 1988, pages 55-56.

15. Alger, P.L., and Samson, W., "Shaft Currents in Electric Machines," AIEE Trans.,

Vol. 43, 1924, pages 235-245.

16. Ammann, C., and Reichert, K., et al, "Shaft Voltages in Generators with Static

Excitation Systems - Problems and Solutions," Swiss Federal Institute of Technology,

Zurich, Switzerland, and Brown Boveri Company, Baden, Switzerland.

17. Belmans, R., Dexters, A., Reekmans, R., Vendenput, A. and Geysen, W.,

"Homopolar Fluxes Due to A Non-Constant Airgap in Three Phase Induction Motors,"

presented November 16-18, 1987, at the Third International Conference on Electric

Machines and Drives, London, England.

18. Biswas, S., Changer, T. and Gole, D.S., "Some Observations on the Surface and

Surface Features of Failed Babbitt Pads," Tribology International, April 1984, Vol. 17.,

No. 2., pages 99-105.

19. Boyd, J. and Caveman, H.N., "The Causes and Control of Electrical Currents in

Bearings," Lubrication Engineering, 1959, Vol. 15, page 28.

20. Buckley, G.W., Corkins, R.J., and Stephens, R.N., The Detroit Edison Company,

2000 Second Ave., Detroit, MI, 48228, "The Importance of Grounding Brushes to the

Safe Operation of Large Turbine Transformers," 21st University Power Conference,

Imperial College, April 1986.

21. Gruber, J.M. and Hansen, E.F., "Electrostatic Shaft Voltages on Steam Turbine

Rotors," Trans ASME, Vol. 81, Series A, #1, Julyuary 1959, pages 97-110.

22. Jackson, C., "An Experience with Thrust Bearing Failures," Hydrocarbon Processing,

Julyuary 1970, pages 107-110. (As pertains to electrostatic grounding on condensing

turbine. Gruber, J.M., General Electric 1930's-1940's, plus Noack, Mobile, Liquid in

Refrigeration Compressor-Petroleum Refiner, Houston, Texas.)

23. Kreutzer, Von R. and Schubert-Auch, R, Ismaning, "Gefügeumwandlung in Lagern

durch Stromübergang," Der Maschinenschaden, 60, 1987, Heft 3, page 132.

24. Moyssides, Paul G. and Hatzikonstantinou, Paul, "Study of Electrical Characteristics

of the Ball Bearing Motor," IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 26, No. 4., July 1990,

pages 1274-1281.

25. O'Connor, James J., "The Practical Approach to Bearing Failure Analysis," Power,

December 1971, pages 33-35.


Trang 22

26. Pearce, C.T., "Bearing Currents---Their Origin and Prevention," The Electric

Journal, Vol. XXIV, No. 8, August 1927, pages 371-376.

27. Rosenberg, L.T., "Eccentricity, Vibration, and Shaft Currents in Turbine

Generators," AIEE Transactions, April 1955, pages 38-41.

28. Salomon, T., "Harmful Effects of Electrostatic Charges on Machinery and

Lubricating Oils," J. Inst. Pet., Vol. 45, No. 423, March 1959.

29. Schier, V., "Selbsterregte Unipolare Gleichstrome in Maschinenwallen,"

Elektrotechische Zeitschrift, November 12, 1965 (in German). A translation of this article

was prepared by the Associated Electrical Industries, Ltd., Power Group, Research

Laboratory, Trafford Park, Manchester 17, United Kingdom. Translation #3925, "Self-

Excited Homopolar Direct Currents in the Shafts of Machines."

30. Simpson, F.F. and Crump, J.J., "Effects of Electrical Current on the Life of Rolling-

Contact Bearings," I Mech E. Lubrication and Wear Convention, Paper No. 27, 1963.

31. Tipler, B.A., Imperial Chemical Industries, Ltd., "Spark Erosion Damage to Bearings

in Compressors on Ammonia Plants," Safety in Ammonia Plans and Related Facilities,

1978 AlchE Symposium, Miami, FL, November 12-17, 1978, Paper 97b. Registered in

England, No. 218019, Registered Office, Imperial Chemical House, Millbank, SW1P

3JF.

32. Wilcock, D.F., "Bearing Wear Caused by Electric Current," Electric Manufacturing,

February 1949, pages 108 and 111.

Documents

Nhiem Tu Va Dong Dien Truc May Quay