Một motor kéo quạt hoặc bơm có thể rung bất thường trong nhiều ngày hoặc nhiều tuần trước khi xuất hiện sự cố nghiêm trọng. Nếu phát hiện sớm, doanh nghiệp có thể kiểm tra ổ bi, khớp nối hoặc bệ đỡ trước khi máy hỏng và phải dừng hoạt động ngoài kế hoạch. Vậy độ rung bao nhiêu là bình thường? Khi nào cần lên kế hoạch bảo trì và khi nào phải xem xét dừng máy?

Tiêu chuẩn độ rung ISO 20816 cung cấp cơ sở để đo lường và đánh giá rung động của máy móc theo các tiêu chí thống nhất. Trong đó, bốn vùng A, B, C và D giúp kỹ thuật viên nhận biết mức độ rung, còn giá trị vận tốc rung RMS được sử dụng để so sánh kết quả đo với các ngưỡng đánh giá phù hợp.

Bài viết dưới đây sẽ giải thích phạm vi áp dụng của ISO 20816, bảng ngưỡng rung motor, cách đo độ rung đúng quy trình và cách lựa chọn cảm biến rung phục vụ giám sát tình trạng máy.

TIÊU CHUẨN ĐỘ RUNG ISO 20816 LÀ GÌ?

ISO 20816 là bộ tiêu chuẩn quốc tế về đo lường và đánh giá rung động cơ học của máy móc, có tên tiếng Anh là Mechanical vibration - Measurement and evaluation of machine vibration.

Bộ tiêu chuẩn này kế thừa và thay thế dần các phần tương ứng của ISO 10816 và ISO 7919. Thay vì chỉ dựa vào cảm nhận hoặc một ngưỡng rung chung, ISO 20816 hướng dẫn đánh giá tình trạng máy dựa trên mức rung đo được, sự thay đổi rung động theo thời gian và đặc điểm của từng loại thiết bị.

Một số phần tiêu chuẩn thường được tham khảo gồm:

• ISO 20816-1: Quy định nguyên tắc chung về đo lường và đánh giá rung động máy.
• ISO 20816-2: Áp dụng cho các tổ máy tuabin hơi, tuabin khí và máy phát điện thuộc phạm vi quy định.
• ISO 20816-3: Đánh giá rung động của các nhóm máy công nghiệp có công suất trên 15 kW, tốc độ từ 120 đến 30.000 vòng/phút và đáp ứng điều kiện áp dụng của tiêu chuẩn.
• ISO 20816-4: Áp dụng cho các tổ máy tuabin khí thuộc phạm vi quy định.
• ISO 20816-5: Áp dụng cho tổ máy trong nhà máy thủy điện và trạm bơm.
• ISO 20816-8: Đánh giá rung động của hệ thống máy nén khí kiểu piston.
• ISO 20816-9: Đánh giá rung động của cụm hộp số.

Đối với hệ thống công nghiệp, ISO 20816-3 thường là tài liệu tham khảo quan trọng khi đánh giá rung động của động cơ điện, máy nén quay và một số loại quạt công nghiệp.

Tuy nhiên, không phải mọi motor, bơm và quạt đều có thể áp dụng trực tiếp cùng một bảng ngưỡng. Chẳng hạn, tiêu chuẩn có các ngoại lệ đối với một số loại bơm, máy nén và thiết bị có cấu hình đặc biệt. Với quạt công nghiệp, các tiêu chí trong ISO 20816-3 nhìn chung được áp dụng cho quạt trên 300 kW hoặc quạt không được đỡ mềm; các loại quạt khác cần xem xét tiêu chuẩn và hướng dẫn phù hợp.

Xem thêm: Cảm biến rung máy bơm công nghiệp và hệ thống HVAC

VÌ SAO CẦN ÁP DỤNG TIÊU CHUẨN ISO 20816 ĐO ĐỘ RUNG MOTOR

Độ rung là một trong những thông số giúp nhận biết sự thay đổi trong tình trạng cơ khí của thiết bị. Khi rotor mất cân bằng, trục bị lệch, chân đế lỏng hoặc ổ bi xuống cấp, đặc tính rung của máy có thể thay đổi so với trạng thái vận hành bình thường. Nếu chỉ kiểm tra khi máy phát ra tiếng ồn lớn hoặc nhiệt độ tăng cao, doanh nghiệp có thể bỏ lỡ giai đoạn phát hiện sớm. Ngược lại, nếu dừng máy ngay khi thấy rung tăng nhẹ mà chưa đánh giá đầy đủ, hoạt động sản xuất có thể bị gián đoạn không cần thiết.

ISO 20816 giúp giải quyết vấn đề này bằng cách cung cấp cơ sở đánh giá mức rung và sự thay đổi rung động trong quá trình vận hành.

Trong thực tế, tiêu chuẩn hỗ trợ ba hoạt động chính:

• Đánh giá rung động của máy mới lắp đặt hoặc máy vừa được tu sửa lại trong điều kiện vận hành phù hợp.
• So sánh kết quả đo với các ngưỡng đánh giá và giá trị nền để phát hiện những thay đổi bất thường.
• Xác định mức độ ưu tiên kiểm tra, phân tích nguyên nhân và lên lịch xử lý trước khi sự cố ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống.

Điểm quan trọng là ISO 20816 không chỉ giúp xác định máy đang rung nhiều hay ít, mà còn hỗ trợ đưa ra quyết định bảo trì dựa trên dữ liệu.

BẢNG NGƯỠNG RUNG THEO TIÊU CHUẨN ISO 20816-3

ISO 20816-3 sử dụng giá trị vận tốc rung hiệu dụng RMS (Root mean square), đơn vị mm/s, để đánh giá mức rung trên các bộ phận được quy định của máy.

RMS là giá trị hiệu dụng của tín hiệu rung trong khoảng thời gian đo. Khi áp dụng đúng dải tần và điều kiện đo, vận tốc rung RMS giúp đánh giá mức độ rung tổng thể và so sánh kết quả với các ranh giới vùng trong tiêu chuẩn.

Bốn vùng đánh giá độ rung A, B, C và D

Kết quả đo được đối chiếu với các ranh giới vùng để xác định mức độ rung của máy.

Bảng ngưỡng vận tốc rung RMS theo ISO 20816-3

Các ranh giới dưới đây được tham chiếu từ ISO 20816-3:2022, áp dụng cho những nhóm máy và điều kiện thuộc phạm vi tiêu chuẩn.

Việc phân loại nền cứng hay nền mềm không chỉ dựa vào cảm quan như bệ bê tông nặng hay bệ thép nhẹ. Cần xem xét đặc tính động lực học của toàn bộ hệ máy và kết cấu đỡ theo hướng dẫn của tiêu chuẩn.

Cách đọc bảng: Với nhóm máy và nền đỡ đã xác định, giá trị nằm giữa hai ranh giới liên tiếp sẽ thuộc vùng tương ứng. Ví dụ, máy nhóm 2 trên nền cứng có vận tốc rung RMS 2,0 mm/s nằm trong vùng B; nếu đạt 3,2 mm/s, máy đã chuyển sang vùng C.

Lưu ý rằng các ngưỡng trên không phải giới hạn chung cho mọi motor hoặc mọi loại bơm, quạt. Cần xác nhận phạm vi áp dụng trước khi dùng bảng để nghiệm thu, cảnh báo hoặc quyết định dừng máy.

CÁCH ĐO ĐỘ RUNG MOTOR THEO ISO 20816

Để đánh giá đúng theo tiêu chuẩn độ rung motor, cần bảo đảm vị trí đo, điều kiện vận hành và phương pháp thu thập dữ liệu nhất quán. Nếu thay đổi cách đo giữa các lần kiểm tra, sự khác biệt trong kết quả có thể xuất phát từ phương pháp đo thay vì tình trạng thực tế của máy.

Đo tại vị trí phù hợp

Vị trí đo thường nằm trên vỏ ổ trục, gối đỡ ổ trục hoặc các bộ phận được tiêu chuẩn quy định. Với motor nằm ngang, phép đo hướng tâm thường được thực hiện theo hai hướng vuông góc nhau: phương ngang và phương thẳng đứng.

Tùy cấu hình máy và mục đích chẩn đoán, kỹ thuật viên có thể đo bổ sung theo hướng dọc trục để kiểm tra các vấn đề như lệch khớp nối hoặc tình trạng ổ chặn.

Cần phân biệt giữa số đo dùng để đánh giá mức rung tổng thể và số đo bổ sung phục vụ chẩn đoán. Không nên gộp các hướng đo khác nhau thành một giá trị duy nhất nếu phương pháp đánh giá không cho phép.

Đo khi máy vận hành ổn định

ISO 20816-3 áp dụng cho phép đo rung tại chỗ trong điều kiện máy vận hành ổn định, trong phạm vi tốc độ làm việc định mức.

Vì vậy, khi so sánh với các ngưỡng đánh giá, cần ghi nhận các thông tin như tốc độ quay, tải vận hành và trạng thái của hệ thống. Số liệu thu được trong lúc khởi động, dừng máy hoặc thay đổi tốc độ cần được xem xét theo điều kiện đo tương ứng, không nên đối chiếu một cách máy móc với ngưỡng dành cho trạng thái ổn định.

Chọn đúng dải tần đo rung

Đối với các tiêu chí vận tốc rung trong ISO 20816-3, dải tần thường được sử dụng là 10-1.000 Hz. Với máy vận hành dưới 600 vòng/phút, dải đánh giá liên quan có thể bắt đầu từ 2 Hz.

Dải tần cần phù hợp với loại máy, tốc độ quay và mục đích đo. Nếu chỉ sử dụng một thiết bị có dải đo không phù hợp, các thành phần rung quan trọng có thể bị bỏ sót.

Ngoài vận tốc rung RMS, phép đo gia tốc hoặc phân tích phổ tần số có thể được sử dụng để hỗ trợ chẩn đoán các thành phần rung tần số cao, chẳng hạn dấu hiệu liên quan đến ổ bi hoặc bánh răng.

Duy trì phương pháp đo

Để theo dõi xu hướng rung động, doanh nghiệp nên đánh dấu cố định các điểm đo, duy trì cùng hướng đo và sử dụng phương pháp lắp đầu đo nhất quán trong các lần kiểm tra.

Mỗi kết quả cần được lưu cùng thời điểm đo, tốc độ, tải và các điều kiện vận hành liên quan. Nhờ đó, kỹ thuật viên có thể phân biệt mức rung vốn có của máy với sự thay đổi xuất hiện trong quá trình sử dụng.

Xem thêm: Cảm biến độ rung động và 4 phân loại phổ biến

CÁCH CHỌN CẢM BIẾN RUNG PHỤC VỤ GIÁM SÁT THEO ISO 20816

Cảm biến rung là thiết bị chuyển đổi dao động cơ học thành tín hiệu điện để hệ thống giám sát thu thập và xử lý dữ liệu. Tùy cấu hình, tín hiệu có thể được đưa về bộ hiển thị, bộ điều khiển, PLC, BMS hoặc SCADA.

Để sử dụng dữ liệu cho việc đánh giá theo ISO 20816, cảm biến và hệ thống đo cần đáp ứng các yêu cầu phù hợp với đại lượng đo, dải tần và điều kiện vận hành của máy.

Chọn đúng đại lượng đo

ISO 20816-3 cung cấp các tiêu chí đánh giá dựa trên vận tốc rung RMS và, trong những trường hợp liên quan, độ dịch chuyển rung. Cảm biến vận tốc có thể phù hợp khi cần đo trực tiếp vận tốc rung; cảm biến gia tốc có thể được sử dụng cùng hệ thống xử lý tín hiệu thích hợp để tính toán vận tốc.

Cần kiểm tra khả năng xử lý tín hiệu, dải tần và phương pháp tính RMS của toàn bộ hệ thống. Không phải mọi cảm biến gia tốc đều tự động cung cấp giá trị vận tốc RMS phù hợp để đối chiếu với tiêu chuẩn.

Kiểm tra dải đo và dải tần

Dải đo phải đáp ứng mức rung dự kiến trong quá trình vận hành, bao gồm cả các mức cảnh báo được thiết lập cho thiết bị. Dải tần của cảm biến và bộ xử lý cũng cần bao phủ dải đánh giá cần thiết.

Đối với các máy có yêu cầu phát hiện hư hỏng ổ bi hoặc bánh răng ở tần số cao, có thể cần bổ sung phép đo gia tốc hoặc phân tích phổ chuyên sâu thay vì chỉ theo dõi vận tốc rung tổng thể.

Lựa chọn tín hiệu ngõ ra

Tín hiệu 4-20 mA có thể thuận tiện khi cần đưa giá trị đo về PLC hoặc bộ điều khiển công nghiệp. Giao tiếp số như Modbus RTU có thể phù hợp với hệ thống cần truyền nhiều thông số hoặc tích hợp dữ liệu giám sát.

Tuy nhiên, cần xác nhận cảm biến có xuất đúng đại lượng đo, dải đo và thông tin cần thiết hay không. Một ngõ ra 4-20 mA chỉ biểu diễn đại lượng mà thiết bị được cấu hình để đo; không thể mặc định mọi cảm biến 4-20 mA đều xuất vận tốc rung RMS.

Đảm bảo lắp đặt đúng kỹ thuật

Cảm biến cần được lắp chắc chắn trên bề mặt phù hợp, tại vị trí có khả năng phản ánh rung động của bộ phận cần giám sát. Kiểu gá lắp, độ phẳng của bề mặt và hướng đo đều có thể ảnh hưởng đến kết quả.

Với thiết bị quan trọng như bơm, quạt công nghiệp và máy nén, cảm biến lắp cố định cho phép theo dõi xu hướng rung liên tục hoặc theo chu kỳ, tùy cấu hình hệ thống. Dữ liệu này giúp kỹ thuật viên nhận biết sự thay đổi sớm hơn so với việc chỉ kiểm tra thủ công vào những thời điểm riêng lẻ.

CÂU HỎI THƯỜNG GẶP VỀ TIÊU CHUẨN ĐỘ RUNG ISO 20816

1/ Tiêu chuẩn ISO 20816 dùng để làm gì?

ISO 20816 cung cấp hướng dẫn và tiêu chí đánh giá rung động cơ học của máy. Tiêu chuẩn hỗ trợ nghiệm thu, giám sát vận hành và đánh giá sự thay đổi tình trạng rung, tùy theo phần tiêu chuẩn áp dụng cho từng loại thiết bị.

2/ Độ rung motor bao nhiêu là bình thường?

Không có một ngưỡng duy nhất phù hợp với mọi motor. Giá trị đánh giá phụ thuộc vào nhóm máy, nền đỡ, vị trí đo, dải tần và phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn. Với các máy thuộc ISO 20816-3, có thể tham khảo bảng ranh giới vùng A, B, C và D sau khi xác định đúng nhóm máy.

3/ Có thể dùng cảm biến rung 4-20 mA để giám sát theo ISO 20816 không?

Có thể, nếu cảm biến và hệ thống xử lý cung cấp đại lượng đo, dải đo và dải tần phù hợp với tiêu chí đánh giá.

4/ ISO 20816-3 có áp dụng cho mọi loại bơm và quạt không?

Không. Một số loại bơm, máy nén và thiết bị có cấu hình đặc biệt nằm ngoài phạm vi của phần tiêu chuẩn này. Đối với quạt, các tiêu chí trong ISO 20816-3 có phạm vi áp dụng hạn chế theo công suất và điều kiện đỡ.

MUA CẢM BIẾN RUNG CÔNG NGHIỆP ECOSENSE TẠI SENSORS VIỆT NAM

Sensors Việt Nam cung cấp nhiều dòng cảm biến rung với đa dạng dải đo và kiểu lắp đặt, phù hợp từ hệ thống HVAC đến máy móc trong dây chuyền sản xuất công nghiệp. Nổi bật trong danh mục là dòng cảm biến rung ổ bi ECO-VS của ECOSENSE (Pháp), được thiết kế cho các ứng dụng giám sát rung động trong công nghiệp. Với tín hiệu ngõ ra 4-20 mA, thiết bị có thể kết nối với hệ thống PLC/SCADA để theo dõi mức rung, phát cảnh báo và hỗ trợ triển khai chức năng dừng máy tự động khi đạt ngưỡng nguy hiểm, tùy theo cấu hình hệ thống.

Dòng cảm biến rung công nghiệp ECO-VS được thiết kế để giám sát mức rung tổng thể của động cơ, máy bơm, quạt và máy nén. Thiết bị cung cấp nhiều tùy chọn dải đo gồm 0-10, 0-25, 0-50 và 0-100 mm/s RMS, với dải tần số từ 10 Hz đến 1.000 Hz, đáp ứng các nhu cầu giám sát rung trong nhiều ứng dụng công nghiệp.

ECO-VS có vỏ bằng thép không gỉ, cấp bảo vệ IP67 và dải nhiệt độ hoạt động từ -50°C đến +90°C. Những đặc điểm này giúp thiết bị phù hợp với nhiều điều kiện vận hành công nghiệp, kể cả môi trường có độ ẩm hoặc bụi.

Để tìm hiểu thêm về cảm biến rung và nhận tư vấn, báo giá dòng cảm biến rung công nghiệp ECO-VS, vui lòng truy cập website Sensors Việt Nam hoặc Cảm biến Việt Nam.