Hỏng bạc đạn trong bơm công nghiệp: dấu hiệu và nguyên nhân gốc

Trong một hệ bơm công nghiệp, bạc đạn thường là chi tiết nhỏ về kích thước nhưng lại có ảnh hưởng rất lớn đến độ ổn định vận hành của toàn bộ cụm máy. Không ít trường hợp bơm vẫn còn cột áp, vẫn lên nước, vẫn chưa cháy động cơ, nhưng chỉ cần bạc đạn bắt đầu xuống cấp là cả hệ thống đã xuất hiện hàng loạt vấn đề: rung tăng, nhiệt độ gối đỡ cao, tiếng ồn bất thường, phớt cơ khí mau hỏng, khớp nối nhanh lệch tâm, trục quay mất ổn định, thậm chí gãy trục hoặc phá hỏng cả buồng bơm. Điều đáng nói là nhiều đơn vị khi thấy hỏng bạc đạn thường chỉ thay bạc đạn mới rồi cho chạy lại, nhưng sau một thời gian ngắn sự cố lặp lại. Khi đó, bạc đạn không còn là “nguyên nhân”, mà chỉ là nạn nhân cuối cùng của một lỗi gốc nào đó trong thiết kế, lắp đặt, vận hành hoặc bảo trì.

Hiện tượng này xuất hiện ở rất nhiều dòng máy bơm nước Pentax, máy bơm nước công nghiệp Pentax, cũng như các nhóm bơm tương đương từ máy bơm nước Ebara, máy bơm Ebara 3M, máy bơm nước Ebara 3D. Đặc biệt với những dòng bơm end-suction tiêu chuẩn như máy bơm nước Pentax CM EN733, hoặc các bơm inox dạng close-coupled và monoblock trong nhóm máy bơm nước Pentax CMS, nếu hệ thống lắp đặt chưa chuẩn, chọn điểm làm việc sai, hoặc bơm bị kéo chạy quá xa vùng tối ưu, thì bạc đạn là một trong những bộ phận xuống cấp sớm nhất.

Bài viết này đi vào đầy đủ hai phần quan trọng nhất: dấu hiệu nhận biết bạc đạn bơm đang hỏng hoặc sắp hỏng, và nguyên nhân gốc thực sự khiến bạc đạn chết sớm. Mục tiêu không phải chỉ để thay bạc đạn cho đúng, mà là để người vận hành, kỹ sư bảo trì và người phụ trách kỹ thuật nhìn xuyên qua lớp hỏng hóc bề mặt, từ đó xử lý tận gốc vấn đề.

1) Bạc đạn trong bơm công nghiệp làm nhiệm vụ gì?

Trước khi nói về hư hỏng, cần hiểu đúng vai trò của bạc đạn trong bơm. Trong hầu hết bơm ly tâm công nghiệp, bạc đạn có nhiệm vụ chính là:

• Đỡ và định vị trục quay.
• Giảm ma sát giữa các bộ phận quay và bộ phận đứng yên.
• Chịu tải hướng kính.
• Chịu một phần tải dọc trục tùy kiểu bơm.
• Giữ cho impeller quay ổn định trong khe hở thiết kế.
• Duy trì độ đồng trục giữa trục bơm, khớp nối và động cơ.

Nghe qua thì đơn giản, nhưng trên thực tế bạc đạn phải chịu một tổ hợp tải khá phức tạp. Tải này không chỉ đến từ khối lượng quay, mà còn đến từ:

• Lực thủy lực trong buồng bơm.
• Mất cân bằng rotor.
• Lệch tâm khớp nối.
• Rung từ đường ống.
• Căng ống do lắp đặt.
• Lực dọc trục do chênh áp qua impeller.
• Biến thiên tải khi bơm chạy xa điểm BEP.
• Rung từ cavitation hoặc recirculation nội bộ.

Vì vậy, bạc đạn không hỏng “ngẫu nhiên”. Nó hỏng khi tổng các điều kiện vận hành vượt quá khả năng chịu đựng của nó, hoặc khi chế độ bôi trơn – làm kín – lắp đặt không còn đúng.

2) Vì sao hỏng bạc đạn là sự cố rất đáng ngại?

Rất nhiều người coi thay bạc đạn là việc bảo trì bình thường. Đúng, bạc đạn là chi tiết hao mòn có tuổi thọ hữu hạn. Nhưng khi bạc đạn chết sớm bất thường, đó gần như luôn là tín hiệu cảnh báo có lỗi hệ thống phía sau.

Một bạc đạn hỏng không chỉ làm tăng tiếng ồn. Nó kéo theo rất nhiều hệ quả:

• Trục quay đảo và tăng độ runout.
• Mặt phớt cơ khí làm việc lệch, sinh nhiệt, rò rỉ.
• Cánh bơm có thể quệt vào wear ring hoặc thân bơm.
• Khớp nối chịu rung và mòn nhanh.
• Dòng điện động cơ tăng vì ma sát cơ tăng.
• Nhiệt gối đỡ tăng kéo theo hỏng mỡ bôi trơn.
• Toàn bộ độ tin cậy của bơm giảm mạnh.

Đối với các bơm chạy liên tục trong nhà máy, hệ HVAC, tuần hoàn nước giải nhiệt, cấp nước áp lực, PCCC dự phòng, hoặc tuần hoàn công nghệ, việc bỏ sót dấu hiệu bạc đạn xuống cấp có thể dẫn đến dừng máy ngoài kế hoạch, kéo theo thiệt hại vận hành lớn hơn rất nhiều so với giá trị của riêng bạc đạn.

3) Dấu hiệu đầu tiên: tiếng ồn thay đổi

Dấu hiệu dễ nhận biết nhất của bạc đạn xuống cấp là tiếng ồn. Tuy nhiên, không phải tiếng ồn nào cũng giống nhau.

3.1. Tiếng rào rào hoặc sào sạo đều đều

Đây thường là giai đoạn đầu. Mỡ bôi trơn bắt đầu xuống cấp, bề mặt lăn không còn êm, hoặc xuất hiện hư hỏng rất nhỏ trên rãnh lăn. Khi quay, bạc đạn tạo ra tiếng rào nhẹ, nghe rõ hơn bằng ống nghe cơ khí hoặc khi đứng gần gối đỡ.

3.2. Tiếng gằn, gầm hoặc ù trầm

Khi hư hỏng tiến triển, tải lên bạc đạn tăng và rung bắt đầu truyền sang thân bơm, đế máy, đường ống. Lúc này tiếng không còn “khô” như tiếng ma sát đơn thuần, mà chuyển thành tiếng gằn hoặc ù trầm, nhất là khi máy lên tốc độ ổn định.

3.3. Tiếng lách cách hoặc gõ theo chu kỳ

Nếu bạc đạn bị rỗ, nứt cục bộ, bi mẻ, lồng bi biến dạng hoặc có vật lạ, tiếng có thể chuyển thành dạng lách cách, đập nhẹ theo chu kỳ quay. Khi đến giai đoạn này, nguy cơ hỏng nặng rất cao.

3.4. Sai lầm thường gặp khi nghe tiếng

Nhiều người nghe tiếng ồn rồi kết luận ngay là cavitation, trong khi thực tế bạc đạn hỏng cũng gây âm thanh rất khó chịu. Ngược lại, cũng có trường hợp bơm bị rung thủy lực nhưng lại bị thay bạc đạn oan. Vì thế, tiếng ồn chỉ là dấu hiệu đầu vào, cần kết hợp với rung, nhiệt độ, dòng điện và tình trạng mỡ để kết luận đúng.

4) Dấu hiệu thứ hai: nhiệt độ gối đỡ tăng

Một bạc đạn làm việc bình thường luôn có sinh nhiệt, nhưng nhiệt độ phải ổn định và nằm trong vùng chấp nhận được của nhà sản xuất. Khi bạc đạn bắt đầu hỏng, nhiệt độ thường là chỉ báo rất rõ.

4.1. Nhiệt tăng từ từ nhưng không quay lại mức cũ

Giai đoạn đầu thường thấy thân gối đỡ hoặc vùng gần bạc đạn nóng hơn bình thường vài độ, rồi xu hướng này lặp lại và tăng dần theo thời gian.

4.2. Nhiệt tăng nhanh sau khi chạy một lúc

Nếu bôi trơn không đủ, lắp quá chặt, lệch tâm, hoặc bạc đạn đã rỗ nặng, nhiệt độ có thể tăng khá nhanh chỉ sau 15–30 phút vận hành.

4.3. Một bên bạc đạn nóng hơn hẳn bên kia

Trong một số bơm có bố trí bạc đạn phía đầu bơm và phía động cơ, nếu một bên nóng bất thường thì thường liên quan đến hướng tải chủ đạo, lệch tâm, tải dọc trục hoặc sai số lắp ráp.

4.4. Theo dõi nhiệt độ như thế nào?

Cách đơn giản nhất là dùng súng nhiệt hoặc cảm biến dán ngoài thân gối đỡ để theo dõi xu hướng. Điều quan trọng không chỉ là con số tức thời, mà là đường xu hướng nhiệt độ theo thời gian. Một máy hôm nay 62°C, tuần sau 68°C, rồi vài ngày sau lên 75°C là tín hiệu rất cần chú ý, dù chưa đến mức “cháy”.

5) Dấu hiệu thứ ba: rung động tăng

Rung động là chỉ báo quan trọng nhất đối với bạc đạn. Trong thực tế bảo trì dự đoán, rất nhiều ca hư bạc đạn được phát hiện từ rung trước khi tai người nghe thấy tiếng bất thường.

5.1. Rung tăng ở phương ngang hoặc đứng

Nếu bạc đạn mòn, rãnh lăn rỗ, độ rơ tăng hoặc trục quay không còn ổn định, biên độ rung ở gối đỡ sẽ tăng. Vị trí đo nên thực hiện ở thân ổ đỡ theo các phương ngang, đứng và dọc trục.

5.2. Rung tăng theo tải

Có những trường hợp bạc đạn chưa hỏng nặng khi chạy không tải hoặc tải nhẹ, nhưng rung tăng rõ khi bơm vào đúng tải hoặc khi đóng/mở van. Điều này gợi ý bạc đạn đang phản ứng với tải thủy lực hoặc lệch tâm cơ khí.

5.3. Rung dọc trục tăng

Rung dọc trục thường gợi ý các vấn đề về tải dọc trục, lệch khớp nối, sai lắp ráp bạc đạn định vị hoặc mòn các chi tiết chặn. Với bơm công nghiệp, đây là kiểu rung không nên xem nhẹ.

5.4. Khi nào rung do bạc đạn, khi nào rung do nguyên nhân khác?

Không phải rung nào cũng do bạc đạn. Rung còn có thể do:

• Mất cân bằng impeller.
• Lệch tâm khớp nối.
• Cong trục.
• Căng đường ống.
• Nền móng yếu.
• Cavitation.
• Recirculation ở lưu lượng thấp.

Điểm cần nhớ là bạc đạn vừa có thể là nguồn rung, vừa có thể là nạn nhân của rung do nguyên nhân khác.

6) Dấu hiệu thứ tư: mỡ đổi màu, chảy mỡ, mùi khét

Mỡ bôi trơn là “môi trường sống” của bạc đạn. Nhiều khi nhìn tình trạng mỡ đã biết bạc đạn đang khỏe hay đang gặp vấn đề.

6.1. Mỡ đổi màu sẫm hoặc cháy đen

Đây thường là dấu hiệu của nhiệt độ cao kéo dài hoặc mỡ bị oxy hóa mạnh. Nếu mỡ trong bạc đạn chuyển nâu sẫm, đen hoặc khét, gần như chắc chắn ổ đỡ đã làm việc trong điều kiện bất lợi.

6.2. Mỡ bị loãng và trào ra ngoài

Nhiệt độ cao làm mỡ mất cấu trúc, tách dầu, loãng ra và rò ra ngoài phớt chặn mỡ. Nhiều người nhìn thấy mỡ chảy rồi tưởng rằng “bôi trơn nhiều nên tốt”, trong khi thực tế đây có thể là dấu hiệu xấu.

6.3. Mỡ lẫn bụi, nước hoặc hạt kim loại

Nếu mỡ có màu bất thường, lẫn hạt sáng li ti, hoặc nhũ hóa như sữa, rất có thể đã có nhiễm bẩn hoặc nước xâm nhập. Đây là một trong những nguyên nhân giết bạc đạn nhanh nhất.

7) Dấu hiệu thứ năm: phớt cơ khí mau hỏng theo

Một quy luật rất hay gặp ngoài hiện trường là: bơm hỏng bạc đạn thường kéo theo phớt mau hỏng, và ngược lại, phớt lỗi cũng có thể làm bạc đạn chết sớm nếu để nước hoặc hóa chất đi vào buồng ổ đỡ.

Khi bạc đạn mòn:

• Trục đảo nhiều hơn.
• Mặt phớt không còn đồng tâm tốt.
• Độ rung tăng.
• Mặt phớt sinh nhiệt cục bộ.
• Rò rỉ bắt đầu xuất hiện.

Nếu thay phớt liên tục mà không kiểm tra bạc đạn, hoặc thay bạc đạn liên tục mà không kiểm tra phớt – làm kín, bạn chỉ đang sửa phần ngọn.

8) Dấu hiệu thứ sáu: dòng điện động cơ tăng hoặc dao động bất thường

Khi ma sát cơ tăng do bạc đạn xấu, motor phải kéo nặng hơn. Tùy mức độ, dòng điện có thể tăng nhẹ hoặc dao động. Đây không phải lúc nào cũng là dấu hiệu rõ như nhiệt và rung, nhưng rất hữu ích khi kết hợp theo dõi xu hướng.

Một số trường hợp đáng chú ý:

• Dòng tăng dần theo thời gian dù chế độ vận hành không đổi.
• Dòng tăng theo cùng xu hướng với nhiệt gối đỡ.
• Dòng dao động mạnh kèm rung cơ khí tăng.

Khi đó, cần kiểm tra bạc đạn cùng với các nguyên nhân tải thủy lực khác.

9) Nguyên nhân gốc số một: bôi trơn sai

Trong thực tế bảo trì bơm, một tỷ lệ rất lớn sự cố bạc đạn xuất phát từ bôi trơn không đúng. “Không đúng” ở đây gồm cả thiếu mỡ, thừa mỡ, sai loại mỡ, trộn mỡ khác hệ gốc, chu kỳ bơm mỡ sai và phương pháp bơm mỡ sai.

9.1. Thiếu mỡ

Thiếu mỡ làm bề mặt lăn không có màng bôi trơn đủ dày, ma sát tăng, nhiệt tăng, bề mặt nhanh rỗ. Đây là dạng lỗi khá dễ hiểu.

9.2. Thừa mỡ

Nhiều người nghĩ bơm nhiều mỡ là an toàn. Thực tế thừa mỡ cũng cực hại. Khi không gian trong ổ đỡ bị nhồi quá đầy, bi phải khuấy mỡ liên tục, gây churning, tăng nhiệt, tăng cản và phá hỏng chính cấu trúc mỡ.

9.3. Sai chủng loại mỡ

Không phải mỡ nào cũng phù hợp cho mọi bạc đạn. Các yếu tố cần xem xét gồm:

• Cấp độ NLGI.
• Loại dầu gốc.
• Chất làm đặc.
• Khả năng chịu nhiệt.
• Khả năng chịu nước.
• Tương thích với mỡ cũ.

Trộn mỡ không tương thích có thể làm mỡ mất cấu trúc, tách dầu hoặc đóng cục.

9.4. Bơm mỡ sai quy trình

Bơm mỡ khi máy quá nóng, bơm quá nhanh, không xả mỡ cũ, hoặc bơm trong khi phớt chặn mỡ tắc đều có thể gây hại.

10) Nguyên nhân gốc số hai: lệch tâm khớp nối

Một trong những thủ phạm phổ biến nhất làm bạc đạn chết sớm là lệch tâm giữa bơm và động cơ. Với các bơm rời trục và khớp nối, đây là lỗi kinh điển.

Lệch tâm có hai dạng chính:

• Lệch song song.
• Lệch góc.

Thực tế thường là tổ hợp của cả hai. Khi khớp nối lệch:

• Trục không quay trên cùng một tâm hình học.
• Bạc đạn phải chịu tải dao động theo mỗi vòng quay.
• Nhiệt tăng.
• Rung tăng.
• Phớt bị kéo lệch theo.

Đặc biệt nguy hiểm là trường hợp căn tâm nguội đúng nhưng sau khi chạy nóng thì lệch do giãn nở nhiệt hoặc do đế máy mềm. Bởi vậy, việc căn tâm phải xét cả điều kiện vận hành thực tế.

11) Nguyên nhân gốc số ba: căng ống và lắp đặt đường ống sai

Rất nhiều bơm lắp ngoài hiện trường bị đường ống “kéo méo” mà người lắp không nhận ra. Khi đầu hút hoặc đầu xả không tự nhiên trùng với mặt bích bơm, người lắp dùng bulông để “ép” ống về đúng vị trí. Kết quả là thân bơm chịu lực từ đường ống, trục bị lệch vi mô, bạc đạn ăn tải bổ sung liên tục.

Các dấu hiệu của pipe strain gồm:

• Khó lắp bulông khi tháo bơm.
• Sau khi siết ống thì căn tâm lệch đi.
• Rung thay đổi khi nới lỏng một nhánh ống.
• Hư bạc đạn và phớt lặp đi lặp lại.

Đây là lỗi rất hay gặp ở các hệ máy bơm nước công nghiệp Pentax lắp trên khung thép, sàn kỹ thuật hoặc trên nền bê tông nhưng đường ống không được đỡ độc lập tốt.

12) Nguyên nhân gốc số bốn: bơm chạy lệch xa điểm làm việc tối ưu

Bạc đạn không chỉ hỏng vì vấn đề cơ khí thuần túy. Rất nhiều trường hợp nguyên nhân gốc lại nằm ở thủy lực.

Khi bơm chạy quá xa BEP, đặc biệt là quá thấp lưu lượng hoặc quá tải về lưu lượng, lực thủy lực hướng kính và dọc trục tăng lên, phân bố áp quanh impeller mất cân bằng hơn. Điều này khiến bạc đạn phải chịu tải cao hơn bình thường.

Những biểu hiện thường gặp:

• Bơm hay chạy van đóng nhiều.
• Hệ thay đổi tải lớn nhưng không có biến tần.
• Bơm chọn dư quá mức.
• Rung tăng ở low-flow.
• Ồn và nóng tăng khi hệ tiêu thụ thấp.

Điều này đặc biệt đáng lưu ý với các bơm end-suction như Máy bơm nước Pentax CM32-200A công suất 10HP (7.5kW), Máy bơm nước Pentax CM40-250B công suất 15HP (11kW), Máy bơm nước Pentax CM50-200A công suất 20HP (15kW) hoặc Máy bơm nước Pentax CM65-200B công suất 25HP (18.5kW) khi bị chọn dư và vận hành lệch trái đường cong quá lâu. Tương tự, trong một số ứng dụng inox, Máy bơm Pentax CMS50C/11, Máy bơm Pentax CMS65B/15 hay Máy bơm Pentax CMS80C/22 cũng có thể ăn bạc đạn sớm nếu hệ thống luôn vận hành ở vùng thủy lực xấu.

13) Nguyên nhân gốc số năm: cavitation và recirculation

Cavitation không chỉ phá impeller mà còn giết bạc đạn gián tiếp rất mạnh. Khi cavitation xảy ra:

• Áp suất dao động.
• Rung tăng.
• Tải thủy lực biến thiên liên tục.
• Toàn bộ cụm rotor chịu kích động bất thường.

Recirculation ở lưu lượng thấp cũng tương tự. Dù không phải cavitation cổ điển, nó vẫn gây xung áp, rung, lực hướng kính tăng và nhiệt tăng. Bạc đạn trong trường hợp này thường hỏng như một hệ quả dây chuyền.

Nếu một bơm thay bạc đạn xong rồi vẫn rung ồn như cũ, cần đặt câu hỏi: nguyên nhân gốc có phải đang nằm ở thủy lực chứ không phải riêng ổ đỡ hay không?

14) Nguyên nhân gốc số sáu: mất cân bằng rotor hoặc cánh bơm

Impeller bám cặn, mòn không đều, gãy cánh, ăn mòn cục bộ hoặc sửa chữa không chuẩn đều có thể làm rotor mất cân bằng. Khi đó, mỗi vòng quay sinh ra lực ly tâm không cân bằng truyền thẳng lên bạc đạn.

Công thức lực ly tâm mất cân bằng có thể hình dung gần đúng:

F = m × e × ω^2

Trong đó:

F = lực ly tâm mất cân bằng
m = khối lượng phần mất cân bằng
e = độ lệch tâm
ω = tốc độ góc

Điểm cần chú ý là ω xuất hiện dưới dạng bình phương. Nghĩa là ở tốc độ cao, chỉ một lượng mất cân bằng nhỏ cũng đủ làm tải lên bạc đạn tăng rất mạnh.

Đây là lý do vì sao các bơm quay nhanh, hoặc impeller lớn, hoặc cánh bám cặn không đều thường phá bạc đạn rất nhanh nếu không vệ sinh và cân bằng lại.

15) Nguyên nhân gốc số bảy: nền móng yếu, đế mềm, bu lông lỏng

Không ít trường hợp mọi thứ trên bơm đều đúng, nhưng nền móng lại là điểm yếu.

Nếu bệ máy không đủ cứng, đế thép mỏng, bản đế bị xoắn, grout hỏng, hoặc bu lông móng lỏng, cụm bơm – động cơ sẽ rung như một hệ đàn hồi. Rung này truyền liên tục vào bạc đạn, gây tải dao động và làm giảm tuổi thọ.

Một số dấu hiệu nhận biết:

• Sau khi siết lại bu lông, rung giảm tạm thời.
• Căn tâm lúc đầu chuẩn nhưng sau vài ngày vận hành lại lệch.
• Có hiện tượng “soft foot” ở chân motor hoặc chân bơm.
• Đế máy có vết nứt grout hoặc rỗng bên dưới.

Trong các hệ lắp mới, nếu bỏ qua kiểm tra soft foot và độ phẳng đế, bạc đạn thường là bộ phận trả giá sớm.

16) Nguyên nhân gốc số tám: dòng điện rò, current đi qua bạc đạn

Ở các hệ dùng biến tần hoặc trong môi trường có hiện tượng điện rò, bạc đạn có thể bị hỏng do dòng điện đi qua. Khi dòng điện phóng qua vùng tiếp xúc vi mô giữa bi và rãnh lăn, bề mặt kim loại bị ăn mòn điện, tạo vết cháy và rãnh dạng washboard.

Kiểu hư hỏng này dễ bị bỏ qua nếu chỉ nhìn bằng mắt thường. Dấu hiệu gợi ý gồm:

• Bạc đạn thay mới vẫn chết sớm.
• Có sử dụng VFD.
• Không có tiếp địa hoặc nối đất trục tốt.
• Bề mặt rãnh lăn có vết xước/rỗ dạng đặc trưng.

Đây là nguyên nhân cần đặc biệt để ý ở các bơm tốc độ điều khiển bằng biến tần.

17) Nguyên nhân gốc số chín: nhiễm bẩn và nước xâm nhập

Bạc đạn rất sợ bụi mịn, cát, hơi ẩm, nước và hóa chất. Chỉ một lượng nhiễm bẩn nhỏ cũng đủ phá hỏng màng bôi trơn và làm bề mặt lăn xuống cấp nhanh.

Các nguồn nhiễm bẩn phổ biến:

• Phớt chặn mỡ hỏng.
• Phớt cơ khí rò kéo nước vào khoang ổ đỡ.
• Môi trường ngoài có bụi, hơi hóa chất.
• Bảo trì mở nắp ổ đỡ không sạch.
• Dụng cụ bơm mỡ bẩn.
• Mỡ lưu kho sai cách.

Với những hệ bơm nước nóng, hóa chất nhẹ, hoặc môi trường ẩm cao, lỗi này càng dễ xảy ra hơn nếu làm kín không tốt.

18) Nguyên nhân gốc số mười: lắp bạc đạn sai kỹ thuật

Ngay cả khi chọn đúng loại bạc đạn, nếu lắp sai thì tuổi thọ vẫn rất ngắn. Một số lỗi lắp điển hình:

• Dùng búa đóng trực tiếp.
• Truyền lực qua vòng sai khi ép lắp.
• Gia nhiệt quá mức.
• Để bụi bẩn lọt vào khi lắp.
• Xiết đai ốc chặn sai lực.
• Lắp ngược bạc đạn chặn.
• Không kiểm soát khe hở dọc trục.

Lỗi lắp ráp thường gây hỏng sớm ngay trong những tuần hoặc tháng đầu sau khi đại tu. Nếu một bơm mới sửa xong mà bạc đạn chết nhanh bất thường, phải kiểm tra lại tay nghề và quy trình lắp ráp.

19) Phân biệt bạc đạn hỏng do “tuổi thọ hết” và bạc đạn hỏng do lỗi hệ thống

Đây là điểm rất quan trọng trong công tác bảo trì.

19.1. Hỏng do tuổi thọ hết

Trường hợp này thường có các đặc điểm:

• Bơm chạy thời gian dài ổn định.
• Tuổi thọ gần sát dự kiến.
• Hư hỏng tăng dần theo thời gian.
• Không có dấu hiệu rung thủy lực hoặc lỗi lắp đặt bất thường.

19.2. Hỏng do lỗi hệ thống

Trường hợp này thường có các biểu hiện:

• Chết rất sớm sau thay mới.
• Hỏng lặp lại nhiều lần cùng vị trí.
• Đi kèm với phớt hỏng, rung cao, nhiệt cao.
• Có lệch tâm, pipe strain, cavitation hoặc vận hành lệch điểm.
• Chỉ cần thay bạc đạn là không giải quyết được.

Nói ngắn gọn: bạc đạn hỏng theo chu kỳ tự nhiên thì là bảo trì; bạc đạn hỏng bất thường và lặp đi lặp lại thì là lỗi hệ thống.

20) Cách kiểm tra để tìm nguyên nhân gốc

Khi gặp sự cố bạc đạn, quy trình kiểm tra nên theo hướng hệ thống chứ không nên chỉ tháo bạc đạn ra xem rồi kết luận.

20.1. Ghi nhận hiện trường trước khi tháo

• Nhiệt độ ổ đỡ.
• Mức rung.
• Dòng điện motor.
• Âm thanh vận hành.
• Điều kiện van hút/xả.
• Lưu lượng thực tế nếu có thể đo.
• Tình trạng rò rỉ phớt.

20.2. Kiểm tra cơ khí ngoài

• Căn tâm khớp nối.
• Soft foot.
• Độ chặt bu lông móng.
• Pipe strain.
• Tình trạng khớp nối.
• Độ đảo trục.

20.3. Kiểm tra phần thủy lực

• Điểm làm việc hiện tại so với thiết kế.
• Có cavitation không.
• Có recirculation không.
• Có van đóng quá sâu không.
• Có tắc nghẽn đường hút/xả không.

20.4. Kiểm tra bạc đạn và mỡ sau tháo

• Màu sắc mỡ.
• Có nước hay hạt kim loại không.
• Vết rỗ trên rãnh lăn.
• Vết cháy điện.
• Dấu hiệu quá nhiệt.
• Dấu vết tải lệch hoặc lắp sai.

Chỉ khi ghép được tất cả các thông tin này, bạn mới có cơ hội tìm đúng nguyên nhân gốc.

21) Những ví dụ rất hay gặp trong thực tế

Ví dụ 1: Bơm thay bạc đạn 3 tháng lại hỏng

Một cụm Máy bơm nước Pentax CM40-200A công suất 10HP (7.5kW) chạy cho hệ tuần hoàn. Bảo trì thay bạc đạn vì nghe ồn. Sau 3 tháng, bạc đạn lại hỏng. Kiểm tra kỹ mới phát hiện van xả luôn bị siết nhiều vì bơm chọn dư, bơm thường chạy ở vùng low-flow. Rung thủy lực tăng, tải hướng kính tăng, bạc đạn mới vẫn chết sớm. Trong trường hợp này, thay bạc đạn không sai, nhưng chưa chạm tới gốc.

Ví dụ 2: Bơm mới lắp đã nóng ổ đỡ

Một hệ dùng Máy bơm nước Pentax CM50-160A công suất 10HP (7.5kW). Sau lắp đặt, ổ đỡ nóng bất thường ngay từ tuần đầu. Sau kiểm tra phát hiện đường ống hút – xả lắp cưỡng bức, mặt bích bị kéo bằng bulông. Thân bơm chịu lực từ ống, trục bị lệch nhỏ nhưng đủ làm bạc đạn tăng nhiệt liên tục.

Ví dụ 3: Bơm inox hỏng bạc đạn kèm phớt rò

Một Máy bơm Pentax CMS50C/11 dùng cho hệ nước kỹ thuật sạch. Bảo trì liên tục gặp phớt hỏng và ổ bi xấu. Sau cùng phát hiện phớt rò nhẹ kéo nước vào khoang ổ đỡ, mỡ bị nhiễm ẩm. Bạc đạn chết vì bôi trơn bị phá hủy chứ không phải do quá tải cơ học thuần túy.

Ví dụ 4: Bơm chạy VFD nhưng bạc đạn bị rỗ lạ

Một hệ biến tần với bơm công nghiệp tương đương máy bơm nước Ebara hoặc máy bơm Ebara 3M có hiện tượng bạc đạn hỏng nhanh dù căn tâm tốt. Mở ra thấy vết rỗ đặc trưng dạng mịn trên rãnh lăn. Nguyên nhân gốc là current rò qua bạc đạn do giải pháp tiếp địa trục chưa tốt.

22) Công thức tuổi thọ bạc đạn và cách hiểu đúng

Về nguyên lý, tuổi thọ bạc đạn thường được nhắc đến bằng dạng L10. Công thức khái quát cho bạc đạn bi là:

L10 = (C / P)^3

Hoặc dạng quy đổi ra số vòng quay:

L10 (triệu vòng) = (C / P)^p

Trong đó:

C = tải trọng động cơ bản của bạc đạn
P = tải động tương đương
p = 3 với bạc đạn bi, 10/3 với bạc đạn đũa

Khi quy đổi ra giờ:

L10h = (10^6 / (60 × n)) × (C / P)^p

Trong đó:

L10h = tuổi thọ danh định theo giờ
n = tốc độ quay (vòng/phút)

Điều rút ra rất quan trọng là: tuổi thọ bạc đạn giảm rất mạnh khi tải tăng. Nghĩa là chỉ cần một sai số cơ khí hoặc thủy lực làm tải tương đương P tăng lên đáng kể, tuổi thọ có thể rơi rất nhanh. Đây là lý do cùng một loại bạc đạn nhưng máy này chạy nhiều năm, máy kia chỉ vài tháng đã hỏng.

23) Cần làm gì để phòng ngừa hỏng bạc đạn?

Muốn bạc đạn bền, phải kiểm soát đồng thời cả cơ khí, thủy lực và bảo trì.

23.1. Chọn bơm đúng điểm làm việc

Đừng để bơm chạy quá xa vùng tối ưu. Điều này rất quan trọng với máy bơm nước Pentax CM EN733, máy bơm nước Pentax CMS, cũng như các nhóm tương đương từ máy bơm nước Ebara, máy bơm nước Ebara 3D.

23.2. Căn tâm đúng và kiểm tra lại khi nóng

Không chỉ căn tâm lúc lắp, mà còn phải kiểm tra sau khi máy chạy ổn định nhiệt.

23.3. Loại bỏ pipe strain

Đường ống phải được đỡ độc lập, không được dùng bơm làm điểm “kéo chỉnh” tuyến ống.

23.4. Bôi trơn đúng

Đúng loại mỡ, đúng lượng, đúng chu kỳ, đúng quy trình.

23.5. Theo dõi rung và nhiệt định kỳ

Đừng chờ đến lúc bạc đạn hú to mới xử lý.

23.6. Giữ sạch

Kiểm soát bụi, nước, rò rỉ và môi trường bảo trì.

23.7. Kiểm tra khớp nối, impeller và nền móng

Đây là ba nguồn gây tải phụ rất hay bị bỏ qua.

24) Kết luận

Hỏng bạc đạn trong bơm công nghiệp gần như không bao giờ chỉ là một sự cố đơn lẻ. Nó là tín hiệu cho thấy có điều gì đó đang không đúng trong tổng thể hệ thống: bôi trơn sai, căn tâm sai, đường ống kéo lệch, điểm làm việc lệch khỏi vùng tối ưu, cavitation, recirculation, impeller mất cân bằng, phớt rò, nền móng yếu hoặc thậm chí dòng điện rò qua ổ lăn. Nếu chỉ thay bạc đạn mà không tìm nguyên nhân gốc, sự cố gần như chắc chắn sẽ quay lại.

Khi gặp hiện tượng rung, ồn, nóng, mỡ đổi màu, dòng tăng, phớt hỏng kèm theo, hãy coi bạc đạn là “người báo động” chứ đừng chỉ coi nó là chi tiết tiêu hao. Với các hệ dùng máy bơm nước Pentax, máy bơm nước công nghiệp Pentax, nhóm máy bơm nước Pentax CM EN733, máy bơm nước Pentax CMS, hay khi so sánh cùng các dòng máy bơm nước Ebara, máy bơm Ebara 3M, máy bơm nước Ebara 3D, cách tiếp cận đúng luôn là: quan sát dấu hiệu, đo đạc xu hướng, phân tích tải cơ – tải thủy lực – điều kiện bôi trơn – điều kiện lắp đặt, rồi xử lý tận gốc.

Một bạc đạn tốt không chỉ cần đúng mã. Nó cần được đặt trong một hệ bơm đúng tâm, đúng tải, đúng mỡ, đúng điểm làm việc và đúng cách vận hành. Khi những điều đó được kiểm soát tốt, tuổi thọ của bạc đạn sẽ tăng lên rõ rệt, và quan trọng hơn, toàn bộ cụm bơm sẽ vận hành ổn định, êm và bền hơn nhiều.