13 Nguyên Nhân Gây Hỏng Động Cơ Phổ Biến NHẤT

Động cơ được sử dụng rộng rãi trong môi trường công nghiệp và ngày càng trở nên phức tạp hơn về mặt kỹ thuật, đôi khi gây khó khăn trong việc duy trì hiệu suất tối ưu. Điều quan trọng cần nhớ là các nguyên nhân gây hỏng động cơ để kịp thời khắp phục, giúp tối ưu hóa hiệu suất thiết bị.

Nguyên nhân gây hỏng động cơ do chất lượng điện năng

Chất lượng điện năng ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ và hiệu suất của động cơ điện, đặc biệt là cách điện cuộn dây và ổ trục. 

Điện áp tức thời

Điện áp quá độ có thể xuất hiện từ nhiều nguồn khác nhau trong hoặc ngoài hệ thống điện của nhà máy, bao gồm: Tải liền kề đóng/ngắt, các tụ bù hệ số công suất hoặc ảnh hưởng của thời tiết từ xa.

Những xung điện áp này có biên độ và tần số thay đổi, có thể làm xói mòn hoặc phá hỏng lớp cách điện của cuộn dây động cơ. Việc phát hiện nguồn gốc của điện áp quá độ gặp nhiều khó khăn do tần suất xuất hiện thấp và triệu chứng không rõ ràng.

Hậu quả: Làm suy giảm cách điện cuộn dây, gây hỏng động cơ sớm và thời gian ngừng máy không mong muốn.

Mất cân bằng điện áp

Hệ thống điện ba pha thường cấp nguồn cho các tải một pha, gây ra sự mất cân bằng điện áp do:

• Chênh lệch trở kháng hoặc phân bố tải không đều giữa các pha.
• Lỗi trong hệ thống dây cáp, đầu nối hoặc cuộn dây động cơ.

Mất cân bằng điện áp làm tăng dòng điện trên một hoặc nhiều pha, gây quá nhiệt và làm hỏng cách điện động cơ. Hậu quả: Dòng điện dư thừa làm tăng nhiệt độ vận hành, dẫn đến hỏng cách điện cuộn dây.

Méo dạng sóng hài

Sóng hài là các thành phần điện áp hoặc dòng điện có tần số cao không mong muốn xuất hiện trong hệ thống, có thể do:

• Tải phi tuyến tính như biến tần, thiết bị điện tử công suất.
• Hiện tượng cộng hưởng trong hệ thống điện.

Năng lượng dư thừa do sóng hài không được sử dụng để quay trục động cơ mà lưu thông trong cuộn dây, tạo ra tổn thất nhiệt. Hậu quả: Giảm hiệu suất động cơ, tăng chi phí vận hành và nhiệt độ hoạt động.

=> Thiết bị đo lường và chẩn đoán: Máy phân tích chất lượng điện năng và động cơ Fluke 438-II giúp:

– Phát hiện và đo lường điện áp quá độ. 

– Đo lường và phân tích sự mất cân bằng điện áp. 

– Phân tích mức độ méo sóng hài theo tiêu chuẩn IEEE 519-1992.

Nguyên nhân gây hỏng động cơ do biến tần

Biến tần (VFD – Variable Frequency Drive) giúp điều khiển tốc độ động cơ linh hoạt nhưng cũng có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng tới động cơ:

Phản xạ trên tín hiệu đầu ra PWM của biến tần

Biến tần sử dụng kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) để điều khiển điện áp và tần số đầu ra. Hiện tượng phản xạ xảy ra khi có sự không phù hợp về trở kháng giữa nguồn và tải, nguyên nhân bao gồm:

• Lắp đặt không đúng kỹ thuật.
• Chọn linh kiện không phù hợp.
• Thiết bị xuống cấp theo thời gian.

Phản xạ có thể tạo ra điện áp đỉnh cao, đôi khi bằng mức điện áp DC bus, gây áp lực lên cách điện cuộn dây động cơ. Hậu quả: Phá hỏng cách điện cuộn dây, dẫn đến thời gian ngừng máy không mong muốn.

=> Thiết bị đo lường và chẩn đoán: 

– Máy hiện sóng Fluke 190-204 để phân tích tín hiệu PWM.

– Đồng hồ vạn năng Fluke 1587 FC để kiểm tra điện trở cách điện.

Dòng điện Sigma

Dòng điện sigma là dòng điện lạc trong hệ thống, xuất hiện do:

• Ảnh hưởng của tần số tín hiệu, mức điện áp, điện dung và cảm kháng trong dây dẫn.
• Dòng điện sigma có thể chạy qua hệ thống tiếp đất bảo vệ, gây ra sự cố nhảy CB không rõ nguyên nhân hoặc tạo ra nhiệt dư thừa trong cuộn dây động cơ.

Trong điều kiện lý tưởng, tổng dòng điện ba pha tại một thời điểm bất kỳ phải bằng 0, nhưng nếu có dòng sigma, nó sẽ tìm đường qua dây tiếp đất. Hậu quả: Gây sự cố nhảy CB bảo vệ, làm gián đoạn hoạt động của hệ thống.

=> Thiết bị đo lường và chẩn đoán: Máy hiện sóng Fluke 190-204S để phân tích dòng điện sigma.

Quá tải khi vận hành

Động cơ bị quá tải khi chịu tải lớn hơn công suất thiết kế, nguyên nhân có thể do:

• Sai số trong thiết kế hệ thống.
• Lắp đặt động cơ không phù hợp với ứng dụng thực tế.
• Tải tăng đột ngột hoặc kéo dài.

Quá tải làm động cơ kéo dòng cao, phát nhiệt quá mức, ảnh hưởng đến cả cuộn dây và ổ trục. Đây là nguyên nhân gây hỏng động cơ phổ biến, chiếm 30% tổng số lỗi động cơ. Hậu quả: Mài mòn sớm các linh kiện điện và cơ khí, dẫn đến hỏng hóc vĩnh viễn.

=> Thiết bị đo lường và chẩn đoán:

– Camera hồng ngoại Fluke Ti480 PRO để phát hiện nhiệt độ bất thường.

– Đồng hồ vạn năng công nghiệp Fluke 289 True-RMS (ghi nhật ký ) để đo dòng điện động cơ.

Nguyên nhân gây hỏng động cơ do cơ khí

Các vấn đề cơ khí có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuổi thọ của động cơ, bao gồm:

Độ lệch trục

Lệch trục xảy ra khi trục động cơ không thẳng hàng với tải hoặc khớp nối giữa động cơ và tải bị lệch. Một số kỹ thuật viên tin rằng khớp nối linh hoạt có thể khắc phục hiện tượng này, nhưng thực tế, nó chỉ bảo vệ khớp nối khỏi sự lệch trục chứ không loại bỏ hoàn toàn vấn đề.

Có ba dạng lệch trục chính:

• Lệch góc: Tâm của hai trục cắt nhau nhưng không song song.
• Lệch song song: Tâm của hai trục song song nhưng không đồng tâm.
• Lệch tổng hợp: Kết hợp của cả hai dạng trên (phổ biến nhất).

Sự lệch trục gây ra lực tác động chu kỳ lên trục động cơ, làm tăng tải trọng cơ khí và rung động. Hậu quả: Mài mòn sớm các bộ phận truyền động, dẫn đến hỏng hóc nhanh hơn.

Mất cân bằng trục

Mất cân bằng trục xảy ra khi khối tâm của bộ phận quay không nằm trên trục quay, tạo ra một vùng “nặng hơn” trên rotor. Điều này có thể do:

• Bụi bẩn bám vào rotor.
• Thiếu hoặc mất đối trọng cân bằng.
• Sai số trong quá trình sản xuất.
• Khối lượng không đồng đều trong cuộn dây động cơ hoặc các bộ phận bị mài mòn.

Mất cân bằng trục làm tăng lực ly tâm, tạo ra rung động mạnh, ảnh hưởng đến cách điện cuộn dây và ổ trục. Hậu quả: Mài mòn sớm các bộ phận truyền động, làm giảm tuổi thọ động cơ.

Lỏng trục

Lỏng trục xảy ra khi có khoảng hở quá mức giữa các bộ phận quay và bộ phận cố định, bao gồm:

• Lỏng quay: Giữa các bộ phận quay và cố định, chẳng hạn như bạc đạn và ổ trục.
• Lỏng không quay: Giữa hai bộ phận cố định, chẳng hạn như giữa bệ đỡ và móng máy hoặc giữa vỏ bạc đạn và thân máy.

Lỏng trục có thể gây rung động mạnh, làm hỏng nhanh chóng ổ trục và cuộn dây động cơ. Hậu quả: Mài mòn nhanh chóng các bộ phận cơ khí, làm giảm tuổi thọ động cơ.

Mòn bạc đạn

Mòn bạc đạn là một trong những nguyên nhân cơ khí phổ biến nhất gây hỏng động cơ. Nó có thể xảy ra do:

• Tải trọng vượt quá thiết kế.
• Bôi trơn không đúng cách (thiếu hoặc dùng sai loại dầu mỡ).
• Hệ thống làm kín bạc đạn kém hiệu quả.
• Lệch trục hoặc lắp đặt sai cách.
• Điện áp cảm ứng trên trục gây ra dòng điện rò hủy hoại bề mặt ổ trục.

Khi bạc đạn bắt đầu hư hỏng, nó tạo ra ma sát lớn hơn, tăng nhiệt độ và giảm hiệu suất động cơ. 13% sự cố động cơ là do hỏng bạc đạn, và hơn 60% lỗi cơ khí trong nhà máy liên quan đến bạc đạn.

Hậu quả: Tăng tốc độ mài mòn của các bộ phận quay, dẫn đến hỏng hóc động cơ.

=> Thiết bị đo lường và chẩn đoán:

– Máy phân tích độ rung Fluke 810 giúp kiểm tra rung động và phát hiện dấu hiệu hỏng bạc đạn.

– Công cụ căn chỉnh trục bằng laser Fluke 830 để kiểm tra độ lỏng.

Nguyên nhân gây hỏng động cơ do cài đặt không đúng cách

Việc cài đặt động cơ không đúng cách có thể dẫn đến hỏng hóc nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của động cơ.

Chân đế mềm

Chân đế mềm xảy ra khi chân đế của động cơ hoặc bộ phận truyền động không bằng phẳng, hoặc bề mặt lắp đặt không đều. Điều này khiến động cơ bị biến dạng khi siết chặt bu lông, dẫn đến mất cân bằng và lệch trục.

Có hai loại chân đế mềm:

• Chân đế mềm song song: Một trong bốn chân cao hơn các chân còn lại.
• Chân đế mềm góc: Một chân bị nghiêng, không vuông góc với bề mặt lắp đặt.

Nguyên nhân có thể do sai sót trong gia công, lắp đặt hoặc nền móng không vững chắc. Nếu không khắc phục, tình trạng này sẽ gây lệch trục, làm tăng độ rung và giảm tuổi thọ động cơ. Hậu quả: Lệch trục giữa các bộ phận truyền động, gây ra rung động bất thường, dẫn đến hỏng hóc cơ khí.

Độ căng của ống

Ứng suất đường ống xảy ra khi các lực từ hệ thống đường ống tác động ngược lại lên động cơ và bộ truyền động, làm trục bị lệch. Những nguyên nhân phổ biến bao gồm:

• Nền móng bị dịch chuyển.
• Van hoặc linh kiện mới được lắp đặt làm thay đổi lực tác động lên ống.
• Đường ống bị va chạm, uốn cong hoặc chịu lực ép.
• Giá đỡ ống bị hỏng hoặc không có giá đỡ cố định.

Những lực này có thể gây ra lệch trục động cơ/bơm, làm tăng áp lực lên các bộ phận quay và khiến chúng bị hỏng nhanh chóng. Hậu quả: Lệch trục và tăng áp lực lên các bộ phận quay, gây hỏng hóc sớm.

=> Thiết bị đo lường và chẩn đoán: Công cụ căn chỉnh trục bằng laser Fluke 830 để đo độ phẳng của chân đế và kiểm tra độ thẳng hàng của trục.

Điện áp trục

Điện áp trục xảy ra khi điện áp trên trục động cơ vượt quá khả năng cách điện của mỡ bôi trơn trong ổ trục, tạo ra dòng điện phóng qua ổ trục (flashover current). Dòng điện này làm mòn bề mặt ổ trục, tạo ra rãnh và vết rỗ. Dấu hiệu nhận biết sớm:

• Tiếng ồn và nhiệt độ tăng cao do ổ trục bị mài mòn.
• Mạt kim loại trộn lẫn trong mỡ bôi trơn, làm tăng ma sát.

Nếu không phát hiện kịp thời, ổ trục có thể hỏng hoàn toàn chỉ sau vài tháng vận hành, gây gián đoạn sản xuất và chi phí sửa chữa lớn. Hậu quả: Hồ quang điện gây rỗ bề mặt ổ trục, làm tăng độ rung và dẫn đến hỏng hóc hoàn toàn.

=> Thiết bị đo lường và chẩn đoán: Máy hiện sóng Fluke 190-204 để đo điện áp trục khi động cơ đang chạy.

Giải pháp khắc phục nguyên nhân gây hỏng động cơ

Hệ thống điều khiển động cơ đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất. Khi xảy ra sự cố, không chỉ chi phí thay thế linh kiện hoặc động cơ tăng cao mà còn gây gián đoạn sản xuất, ảnh hưởng đến hiệu suất toàn bộ hệ thống. Để ngăn ngừa hỏng hóc sớm và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động, cần áp dụng bốn chiến lược quan trọng sau đây:

Ghi chép các thông tin cần thiết

Mỗi động cơ có các thông số vận hành cụ thể như điện áp, dòng điện, nhiệt độ, độ rung, tải trọng và tốc độ quay. Cần ghi chép chi tiết các thông số này ngay từ lúc lắp đặt và trong suốt quá trình vận hành để theo dõi tình trạng động cơ.

Việc ghi lại các giới hạn dung sai cho từng thông số giúp phát hiện sớm các bất thường và đưa ra phương án bảo trì kịp thời.

Ghi chép thông số đo lường

Ghi lại các phép đo quan trọng trong quá trình lắp đặt, bảo trì và kiểm tra định kỳ:

– Tại thời điểm lắp đặt: Kiểm tra tình trạng động cơ, bao gồm độ thẳng hàng của trục, cách điện cuộn dây, điện áp trục, và độ rung.

– Trước và sau bảo trì: So sánh thông số trước và sau khi bảo trì giúp xác định hiệu quả của việc sửa chữa.

– Kiểm tra định kỳ: Ghi lại các phép đo trong quá trình kiểm tra thường xuyên giúp phát hiện sự cố trước khi chúng trở nên nghiêm trọng.

Tạo kho dữ liệu lưu trữ 

Lưu trữ tất cả dữ liệu đo lường thành một cơ sở dữ liệu giúp theo dõi sự thay đổi của động cơ theo thời gian. Dựa vào dữ liệu này, kỹ thuật viên có thể phát hiện các dấu hiệu cảnh báo sớm như tăng nhiệt độ bất thường, dòng điện tăng đột ngột hoặc sự thay đổi độ rung.

Việc lưu trữ dữ liệu cũng giúp cải thiện khả năng phân tích nguyên nhân gốc rễ khi xảy ra sự cố.

Lập biểu đồ phân tích sự thay đổi

Biểu đồ xu hướng đo lường giúp xác định mức độ ổn định của động cơ. Nếu thông số thay đổi hơn ±10 % đến 20 % so với giá trị trung bình, cần điều tra nguyên nhân ngay lập tức.

Các yếu tố cần theo dõi bao gồm:

• Sự thay đổi của nhiệt độ và dòng điện có thể báo hiệu quá tải hoặc mất cân bằng điện áp.
• Độ rung tăng dần có thể là dấu hiệu của mòn ổ trục hoặc lệch trục.
• Sự thay đổi điện áp trục có thể chỉ ra nguy cơ hư hỏng ổ trục do phóng điện.

Hy vọng qua bài viết này, bạn đã nắm được các nguyên nhân gây hỏng động cơ phổ biến nhất. Đừng quên liên hệ TKTECH để chọn mua các thiết bị đo lường hỗ trợ quá trình kiểm tra suy giảm cách điện cuộn dây và hư hỏng ổ trục.