Mất cân bằng rotor: Nguyên nhân gây rung động nghiêm trọng trong thiết bị quay

“Máy chạy càng nhanh thì rung càng mạnh – dù vừa mới bảo trì xong”

Một quản lý kỹ thuật từng kéo tôi lại gần một động cơ công suất lớn và nói nhỏ: “Anh nghe không, máy vừa đại tu xong mà rung như thế này thì chắc có gì đó không ổn.”
Quả thật, khi tốc độ tăng lên, rung động lan truyền rõ rệt qua bệ máy, ống dẫn và cả nền xưởng. Điều đáng nói là vòng bi mới, trục thẳng, bôi trơn đúng loại. Nhưng chỉ sau vài tháng, rung ngày càng tăng, kéo theo tiếng ồn và nhiệt độ bất thường.

Nguyên nhân cuối cùng được xác định không nằm ở những thứ “quen thuộc” đó, mà đến từ mất cân bằng rotor – một lỗi rất phổ biến trong thiết bị quay, nhưng thường bị phát hiện muộn.

Nếu bạn từng gặp:

• Máy rung mạnh khi tăng tốc

• Rung xuất hiện đều theo tốc độ quay

• Thiết bị mới sửa nhưng vẫn “không êm”

Rất có thể, rotor đang mất cân bằng và gây ra những rung động nghiêm trọng hơn bạn nghĩ.

Mất cân bằng rotor là gì – và vì sao nó nguy hiểm?

Hiểu đơn giản nhưng đúng bản chất

Rotor được coi là cân bằng khi khối lượng của nó phân bố đều quanh trục quay. Khi đó, lực ly tâm sinh ra trong quá trình quay được triệt tiêu lẫn nhau.

Mất cân bằng rotor xảy ra khi:

• Khối lượng phân bố không đều

• Tâm khối lượng không trùng với tâm quay

Hệ quả là khi rotor quay, một lực ly tâm không mong muốn sẽ xuất hiện, kéo rotor “văng” ra ngoài theo mỗi vòng quay.

Ở tốc độ thấp, rung có thể nhẹ. Nhưng khi tốc độ tăng, lực ly tâm tăng theo bình phương tốc độ, khiến rung động trở nên cực kỳ nguy hiểm.

PAS – Vấn đề bắt đầu nhỏ, hậu quả lại rất lớn

Problem – Vấn đề:
Rotor mất cân bằng tạo ra lực ly tâm liên tục trong quá trình quay.

Agitate – Khuếch đại hậu quả:
Lực này gây rung động mạnh, làm mỏi trục, phá vòng bi, nứt bệ máy và ảnh hưởng cả những thiết bị lân cận.

Solution – Giải pháp:
Nhận diện sớm mất cân bằng rotor và xử lý đúng cách trước khi rung động gây hư hỏng dây chuyền.

Những nguyên nhân phổ biến gây mất cân bằng rotor

1. Sai lệch khối lượng do gia công hoặc lắp ráp

Trong thực tế, rotor có thể mất cân bằng ngay từ đầu do:

• Gia công không đều

• Lắp cánh quạt, bánh đà sai vị trí

• Dung sai tích lũy sau nhiều lần sửa chữa

👉 Một rotor quạt công nghiệp chỉ lệch vài gram cũng đủ gây rung rõ rệt ở tốc độ cao.

2. Bám bẩn, đóng cặn không đều

Đây là nguyên nhân rất thường gặp nhưng hay bị bỏ qua.

• Bụi

• Dầu khô

• Cặn sản phẩm

… bám không đều lên rotor sẽ làm thay đổi phân bố khối lượng theo thời gian. Điều nguy hiểm là:

• Ban đầu máy chạy êm

• Sau vài tháng rung tăng dần

• Khi phát hiện thì hư hỏng đã bắt đầu

3. Mài mòn không đồng đều trong quá trình vận hành

Rotor làm việc trong môi trường khắc nghiệt có thể:

• Mòn lệch một phía

• Ăn mòn cục bộ

• Biến dạng nhẹ do nhiệt

Tất cả đều dẫn đến mất cân bằng rotor thứ cấp, rất khó nhận ra nếu chỉ nhìn bằng mắt thường.

Mất cân bằng rotor gây rung động như thế nào?

Rung có tính chu kỳ – dấu hiệu đặc trưng

Khác với rung do lỏng bulông hay lệch trục, rung do mất cân bằng rotor thường:

• Xuất hiện đều theo mỗi vòng quay

• Tăng tỷ lệ thuận với tốc độ

• Rất “đều” và ổn định theo thời gian

Đây là lý do tại sao nhiều kỹ sư cảm nhận được rung nhưng không biết chính xác nguyên nhân.

Rung không chỉ ảnh hưởng đến rotor

Lực rung từ rotor sẽ truyền qua:

• Vòng bi

• Trục

• Gối đỡ

• Bệ móng

Về lâu dài, nó gây:

• Mỏi kim loại

• Nứt kết cấu

• Lỏng liên kết

• Giảm tuổi thọ toàn bộ hệ thống

Câu chuyện thực tế: Khi rung không đến từ vòng bi

Một dây chuyền quạt hút trong nhà máy thép liên tục gặp tình trạng:

• Vòng bi hỏng sớm

• Tiếng ồn lớn khi tăng tốc

• Đã thay vòng bi nhiều lần nhưng không cải thiện

Sau khi phân tích rung, kết luận được đưa ra:

• Biên độ rung đúng tần số quay

• Không có dấu hiệu lệch trục

Nguyên nhân cuối cùng: mất cân bằng rotor do bám bụi kim loại không đều.

Chỉ cần:

• Làm sạch rotor

• Cân bằng động lại

Rung giảm rõ rệt, vòng bi vận hành ổn định trở lại. Không cần thay thêm bất kỳ linh kiện nào.

AIDA – Vì sao không nên xem nhẹ rung do mất cân bằng rotor?

Attention – Chú ý:
Rung động là “ngôn ngữ” mà thiết bị đang cố nói với bạn.

Interest – Quan tâm:
Khi rung tăng theo tốc độ và ổn định theo thời gian, rất nhiều khả năng rotor đang mất cân bằng.

Desire – Mong muốn:
Không ai muốn thay vòng bi liên tục, dừng máy bất ngờ hay sửa chữa kết cấu.

Action – Hành động:
Đo rung, phân tích và xử lý cân bằng rotor sớm trước khi thiệt hại lan rộng.

FAB – Cân bằng rotor mang lại lợi ích gì?

Feature – Đặc điểm:
Rotor được cân bằng đúng kỹ thuật, khối lượng phân bố đều quanh trục quay.

Advantage – Ưu điểm:

• Giảm lực ly tâm dư thừa

• Rung động giảm rõ rệt

• Tải lên vòng bi và trục giảm

Benefit – Lợi ích:

• Tăng tuổi thọ thiết bị

• Giảm chi phí bảo trì

• Nâng cao độ tin cậy vận hành

Dấu hiệu sớm cho thấy rotor đang mất cân bằng

Bạn nên cảnh giác nếu nhận thấy:

• Rung tăng theo tốc độ quay

• Rung ổn định, không thay đổi nhiều theo tải

• Vòng bi mòn không đều

• Tiếng ồn trầm, đều, lặp lại theo vòng quay

Đây thường là những dấu hiệu rất điển hình của mất cân bằng rotor, khác với các lỗi cơ khí khác.

Mất cân bằng rotor – vấn đề kỹ thuật nhưng cần tư duy hệ thống

Nhiều nhà máy mắc sai lầm khi:

• Chỉ tập trung thay vòng bi

• Gia cố bệ móng

• Siết chặt liên kết

Trong khi nguyên nhân gốc – rotor mất cân bằng – vẫn còn đó.

Mất cân bằng không phải là lỗi “nhìn thấy được”, mà cần:

• Đo đạc

• Phân tích

• Hiểu đúng hành vi rung của thiết bị

Kết luận: Đừng để rung động nhỏ dẫn đến hư hỏng lớn

Mất cân bằng rotor là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây rung động nghiêm trọng trong thiết bị quay. Nó không phá hỏng máy ngay lập tức, nhưng:

• Âm thầm bào mòn tuổi thọ

• Gây hư hỏng dây chuyền

• Tăng chi phí bảo trì theo thời gian

Nếu bạn đang vận hành thiết bị quay và nhận thấy rung động “không bình thường”, đừng vội quy kết cho vòng bi hay bôi trơn. Đôi khi, câu trả lời nằm ở chính sự mất cân bằng của rotor.

Việc hiểu đúng và xử lý sớm không chỉ giúp máy chạy êm hơn, mà còn giúp bạn chủ động kiểm soát rủi ro và chi phí trong dài hạn.