Van đang vận hành bình thường rồi bắt đầu phát ra tiếng rung. Đôi khi nhẹ như tiếng vo ve. Đôi khi mạnh đến mức rung cả đường ống xung quanh. Nhiều người xử lý bằng cách siết chặt giá đỡ hoặc thêm vật nặng để cố định. Rung giảm tạm thời rồi lại xuất hiện. Vấn đề thực sự không nằm ở bên ngoài van. Rung động van thường bắt nguồn từ những nguyên nhân sâu xa bên trong dòng chảy và cấu trúc hệ thống. Xử lý đúng nguyên nhân gốc rễ mới giải quyết được triệt để.
Tại Sao Rung Động Van Là Vấn Đề Nghiêm Trọng?
Rung động không chỉ gây tiếng ồn khó chịu. Nó phá hủy thiết bị theo cơ chế mỏi tích lũy mà không ai nhìn thấy rõ ràng từ bên ngoài.
Mỗi chu kỳ rung là một lần ứng suất tác động lên kim loại. Ứng suất nhỏ nhưng lặp lại hàng triệu lần mỗi ngày. Vết nứt mỏi hình thành tại điểm ứng suất tập trung. Lan rộng dần. Đến một ngày nứt hoàn toàn mà không có dấu hiệu rõ ràng trước đó.
Rung động làm lỏng bu lông và đầu nối cáp theo thời gian. Mặt bích bị rung liên tục làm giảm lực siết bu lông dần dần. Rò rỉ xuất hiện không phải vì gioăng hỏng mà vì bu lông không còn đủ lực kẹp.
Thiết bị đo lắp trên van bị ảnh hưởng trực tiếp. Cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ và positioner van tự động đều không hoạt động tốt trong môi trường rung mạnh. Tín hiệu nhiễu. Kết quả đo sai lệch. Hệ thống điều khiển đưa ra quyết định sai.
Với lưu chất nguy hiểm, mối hàn nứt do rung mỏi có thể dẫn đến rò rỉ nghiêm trọng. Rung động van không kiểm soát được là rủi ro an toàn thực sự, không chỉ là bất tiện vận hành.
Nguyên Nhân Thứ Nhất: Van Vận Hành Ở Độ Mở Quá Nhỏ
Đây là nguyên nhân phổ biến nhất gây rung động van điều khiển và van tiết lưu.
Khi van chỉ mở một phần rất nhỏ, ví dụ 5 đến 15 phần trăm, tiết diện khe hở giữa đĩa van và seat cực kỳ nhỏ. Lưu chất phải xuyên qua khe hẹp này với vận tốc rất cao. Dòng chảy tốc độ cao qua khe hẹp tạo ra xoáy và rối loạn dòng chảy cường độ lớn.
Các xoáy này tác động lên đĩa van và cán van theo hướng ngẫu nhiên. Đĩa van bắt đầu rung lên xuống hoặc xoay nhỏ quanh vị trí cân bằng. Cán van truyền rung động ra ngoài. Đường ống và giá đỡ cảm nhận được rung động này.
Với van butterfly và van cánh mỏng, hiện tượng này gọi là flutter. Đĩa van không đủ cứng hoặc không đủ lực giữ bắt đầu dao động quanh trục khi dòng chảy qua mạnh.
Giải pháp cơ bản nhất là tránh vận hành van ở độ mở quá nhỏ trong thời gian dài. Nếu hệ thống thường xuyên cần lưu lượng rất nhỏ, van hiện tại quá lớn cho ứng dụng. Cần thay van nhỏ hơn hoặc lắp thêm van bypass kích thước nhỏ để xử lý lưu lượng thấp.
Nguyên Nhân Thứ Hai: Xâm Thực Bên Trong Van
Xâm thực là hiện tượng vật lý xảy ra khi áp suất cục bộ trong lưu chất giảm xuống dưới áp suất hóa hơi. Bong bóng hơi hình thành trong lòng lưu chất. Khi bong bóng di chuyển sang vùng áp suất cao hơn, chúng vỡ đột ngột với lực cực lớn.
Trong van, áp suất giảm mạnh khi lưu chất tăng tốc qua khe hẹp giữa đĩa van và seat. Nếu áp suất tại khe hẹp giảm xuống dưới ngưỡng hóa hơi, hàng triệu bong bóng hình thành đồng thời. Ngay sau khe hẹp khi lưu chất giảm tốc, bong bóng vỡ đồng loạt. Lực va đập tập trung vào bề mặt kim loại gần nhất.
Tiếng ồn của xâm thực nghe giống tiếng sỏi hay cát va đập trong van. Rung động do xâm thực có đặc điểm là biên độ lớn và không đều. Van rung mạnh rồi yếu rồi lại mạnh không theo quy luật rõ ràng.
Xâm thực không chỉ gây rung. Nó phá hủy bề mặt kim loại cực kỳ nhanh. Bề mặt seat và đĩa van bị khoét lỗ sâu như tổ ong chỉ sau vài tuần hoặc vài tháng. Van mất độ kín hoàn toàn.
Nguyên nhân sâu xa của xâm thực thường là chênh áp qua van quá lớn so với thiết kế. Hệ thống có áp suất đầu vào cao hơn dự kiến hoặc áp suất đầu ra thấp hơn dự kiến. Hoặc van được chọn không có đặc tính chống xâm thực phù hợp với chênh áp thực tế của hệ thống.
Xử lý xâm thực cần giảm chênh áp qua van bằng cách lắp hai van nối tiếp để chia sẻ chênh áp. Hoặc thay bằng van có thiết kế trim chống xâm thực đặc biệt giúp giảm dần áp suất qua nhiều tầng thay vì một lần.
Nguyên Nhân Thứ Ba: Cộng Hưởng Tần Số
Mọi cấu trúc cơ học đều có tần số cộng hưởng tự nhiên riêng. Đây là tần số mà khi bị kích thích, cấu trúc dao động với biên độ cực lớn dù lực kích thích nhỏ.
Trong hệ thống đường ống, nhiều nguồn kích thích tần số liên tục tồn tại. Bơm pittong tạo xung áp suất theo chu kỳ. Máy nén khí nén tạo xung tần số tương ứng tốc độ quay. Dòng chảy qua van tạo xoáy có tần số xác định theo vận tốc và kích thước van.
Khi tần số kích thích trùng với tần số cộng hưởng của van hoặc đoạn ống, biên độ rung tăng đột ngột. Van bắt đầu rung mạnh dù nguồn kích thích không thay đổi. Đây là cộng hưởng.
Dấu hiệu nhận biết cộng hưởng là rung xuất hiện hoặc tăng mạnh tại một số điều kiện vận hành cụ thể. Ví dụ chỉ rung mạnh khi tốc độ bơm đạt một ngưỡng nhất định. Hoặc chỉ rung khi van mở ở một độ mở nhất định. Thay đổi điều kiện vận hành một chút làm rung giảm hoặc mất hẳn. Đây là đặc điểm đặc trưng của cộng hưởng.
Xử lý cộng hưởng cần thay đổi tần số kích thích hoặc tần số cộng hưởng của cấu trúc. Thay đổi tốc độ bơm. Thêm khối lượng hoặc thay đổi vị trí giá đỡ để thay đổi tần số cộng hưởng của hệ thống. Lắp bộ giảm chấn tại điểm rung mạnh nhất.
Nguyên Nhân Thứ Tư: Dòng Chảy Rối Phía Thượng Nguồn
Van nhận dòng chảy đã bị xáo trộn từ các phụ kiện phía thượng nguồn. Co, cút, tee và van khác đặt quá gần làm dòng chảy đến van không ổn định. Biên dạng vận tốc dòng chảy không đồng đều. Tác động lên đĩa van không đều theo chu vi. Đĩa van chịu lực không cân bằng và bắt đầu rung.
Tiêu chuẩn kỹ thuật thường yêu cầu khoảng thẳng tối thiểu phía thượng nguồn van điều khiển từ 5 đến 10 lần đường kính ống. Nếu van lắp quá gần phụ kiện gây rối dòng, rung động do dòng chảy rối là kết quả tất yếu.
Giải pháp là kiểm tra lại bố trí đường ống. Nếu không thể tăng khoảng thẳng, lắp straightener dòng chảy phía thượng nguồn van để ổn định biên dạng dòng chảy trước khi vào van.
Nguyên Nhân Thứ Năm: Mài Mòn Và Lỏng Lẻo Cơ Học Bên Trong Van
Van đã vận hành lâu năm tích lũy mài mòn tại các điểm chuyển động. Trục van mòn tạo khe hở với ổ trục. Cán van lỏng trong buồng packing. Đĩa van mòn tạo khe hở với thanh nối.
Khe hở cơ học lớn lên làm đĩa van không còn được giữ chặt ở vị trí đúng. Dòng chảy tác động một lực nhỏ là đĩa van dịch chuyển trong phạm vi khe hở đó. Dịch chuyển đổi chiều ngay lập tức khi dòng chảy thay đổi. Rung động xuất hiện với tần số liên quan đến tần số thay đổi của dòng chảy.
Dấu hiệu nhận biết là rung kèm theo tiếng lạch cạch hoặc tiếng gõ đặc trưng. Không phải tiếng rít liên tục mà là tiếng va đập gián đoạn. Tần suất tăng theo lưu lượng.
Kiểm tra bằng cách tháo van và kiểm tra khe hở tại các điểm chuyển động. So sánh với khe hở cho phép theo tài liệu kỹ thuật nhà sản xuất. Khe hở vượt quá giới hạn cần sửa chữa hoặc thay thế các bộ phận mòn.
Cách Tiếp Cận Đúng Khi Van Bị Rung
Không vội vàng thêm giá đỡ hoặc siết cứng van vào kết cấu. Đây là giải pháp triệu chứng không phải giải pháp gốc rễ. Rung động tiếp tục tồn tại bên trong van dù không truyền ra ngoài nhiều. Thiệt hại tích lũy bên trong vẫn tiến triển.
Bước đầu tiên là mô tả rõ đặc điểm của rung. Rung xảy ra ở điều kiện vận hành nào? Tần số rung ước tính như thế nào, tiếng cao hay thấp? Rung liên tục hay gián đoạn? Rung mạnh hơn khi tăng hay giảm lưu lượng?
Những thông tin này giúp khoanh vùng nguyên nhân trước khi kiểm tra chi tiết.
Đo tần số và biên độ rung bằng máy đo rung cầm tay. Dữ liệu này so sánh với tần số các nguồn kích thích trong hệ thống để xác định có cộng hưởng không.
Kiểm tra điều kiện vận hành của van. Độ mở van hiện tại là bao nhiêu? Chênh áp qua van là bao nhiêu? So sánh với thông số thiết kế và vùng vận hành khuyến nghị của nhà sản xuất.
Sau khi xác định đúng nguyên nhân mới lên giải pháp xử lý phù hợp. Mỗi nguyên nhân có giải pháp khác nhau và không có giải pháp chung cho mọi trường hợp.
Kết Luận
Van bị rung không bao giờ là vấn đề ngẫu nhiên. Luôn có nguyên nhân sâu xa bên dưới. Độ mở quá nhỏ, xâm thực, cộng hưởng, dòng chảy rối và mài mòn cơ học là năm nhóm nguyên nhân chính cần kiểm tra theo trình tự. Xác định đúng nguyên nhân và xử lý đúng cách giúp loại bỏ rung động triệt để thay vì che giấu triệu chứng. Hệ thống vận hành êm hơn, tuổi thọ thiết bị dài hơn và an toàn hơn cho người vận hành.
Xem thêm sản phẩm TẠI ĐÂY
FACEBOOK:https://web.facebook.com/Công Ty Tnhh Đầu Tư Và Thiết Bị Công Nghiệp ADM
Mọi nhu cầu tư vần hay báo giá sản phẩm liên hệ qua:
Điện thoại:0965.595.039
GMAIL: Vattunhamay01@gmail.com