I. Sơ lược những điểm chính
• Ổ trục đơn: Rôto chỉ được đỡ bởi một ổ trục ở một đầu của máy phát, đầu còn lại được đỡ bởi khớp nối/ổ trục động cơ hoặc kết cấu. Nó có kích thước nhỏ hơn, giá thành thấp hơn và dễ lắp ráp hơn. Nó phù hợp với nguồn điện thấp-hoặc các ứng dụng có đế cố định tốt và độ rung thấp.
• Vòng bi-kép: Rôto được đỡ bởi vòng bi ở cả hai đầu. Vị trí rôto bị hạn chế hơn, với độ cứng hướng tâm và hướng tâm/trục tốt hơn trong quá trình quay. Nó có thể duy trì khe hở không khí ổn định và có khả năng chống lại sự lệch bên mạnh mẽ. Nó phù hợp với công suất cao hơn, điều kiện hàng hải/chuyển động/rung hoặc các ứng dụng có yêu cầu cao về độ ổn định khe hở không khí.
• Nguyên tắc lựa chọn (Phiên bản đơn giản): Xác định ổ trục-đơn hoặc ổ trục kép-dựa trên chiều dài công suất/rôto (tỷ lệ đúc hẫng), môi trường hàng hải/chuyển động, chất lượng cơ sở, sự thay đổi khe hở không khí cho phép, phương pháp khớp nối (khớp nối trực tiếp/khớp nối linh hoạt), kết quả phân tích độ rung và độ rung xoắn, khả năng tiếp cận bảo trì và chi phí.
II. Sự khác biệt về cấu trúc
2.1 Phương pháp hỗ trợ cơ học
Ổ bi đơn: Chỉ một đầu gần vỏ máy phát điện có ổ lăn/trượt, còn đầu còn lại bị ràng buộc bởi khớp nối với đầu động cơ hoặc đế. Ưu điểm là nhỏ gọn, trọng lượng thấp và giảm sử dụng vật liệu; Nhược điểm là rôto là "côngxon" và khe hở không khí dễ bị không đồng đều dưới tải trọng hướng tâm hoặc độ lệch, ảnh hưởng đến hiệu suất điện và độ rung.
2.2 Độ cứng và độ ổn định khe hở không khí
Vòng bi đôi: Hỗ trợ-hai đầu giúp tăng đáng kể độ cứng của rôto, duy trì khe hở không khí đồng đều hơn giữa stato và rôto, giảm sự bất đối xứng điện từ, tải nhiệt cục bộ và tiếng ồn do lệch gây ra. Các thiết kế nhạy cảm với độ lệch và độ lệch thường sử dụng vòng bi đôi.
2.3 Khả năng chịu rung/sốc
Trên các bệ có-độ rung cao hoặc-có khối lượng thấp (chẳng hạn như tàu hoặc bệ di động), ổ trục đôi có thể hấp thụ/phân phối tải trọng ngang tốt hơn và giảm độ mỏi tập trung trên một ổ trục đơn.
2.4 Bảo trì và chi phí
Vòng bi đơn có ít bộ phận hơn, dễ lắp ráp và tháo rời hơn và chi phí bảo trì thấp hơn; tuy nhiên, khi xảy ra sự cố về ổ trục hoặc khớp nối, tác động do lỗi có thể phức tạp hơn (ví dụ, phần đầu động cơ cũng có thể bị ảnh hưởng). Vòng bi đôi có chi phí ban đầu cao hơn và nhiều điểm bảo trì hơn nhưng mang lại độ ổn định vận hành cao hơn và phù hợp cho hoạt động lâu dài-tải trọng-nặng.
III. Lựa chọn
3.1 Xác định các thông số cơ bản: Công suất định mức, tốc độ, tổng chiều dài rôto (đặc biệt là chiều dài nhô ra khỏi stato hoặc đúc hẫng) và phân bổ khối lượng rôto.
3.2 Đánh giá Môi trường Vận hành: Ngoài khơi/trên bờ, độ cứng của nền tảng, phổ rung động dự kiến và liệu có tác động hay chu kỳ khởi động-dừng thường xuyên hay không. Vòng bi đôi được ưu tiên cho các thiết bị di động hoặc ngoài khơi.
3.3 Phương pháp ghép/lắp đặt: Khớp nối cố định trực tiếp (khớp nối cứng) hoặc khớp nối đàn hồi; nếu rôto được đỡ bởi ổ trục đầu động cơ thì giải pháp ổ trục đơn phải đảm bảo ổ trục đầu động cơ và đế có thể chịu được tải trọng bổ sung.
3.4 Phân tích khớp nối điện/cơ khí: Tiến hành đánh giá độ nhạy khe hở không khí và phân tích rung xoắn để xem liệu ổ trục đơn có gây ra độ lệch tâm khe hở không khí hoặc kích thích sự mất cân bằng điện từ do độ lệch hay không. Nếu phân tích cho thấy khe hở không khí hoặc cân bằng động dễ bị ảnh hưởng thì nên sử dụng vòng bi đôi.
3.5 Chiến lược bảo trì và độ tin cậy: Đối với các yêu cầu-không thể tiếp cận lâu dài hoặc có độ tin cậy cao (chẳng hạn như tàu-đi biển, nguồn điện dự phòng quan trọng), nên sử dụng vòng bi đôi; ngược lại, nếu cần ưu tiên khối lượng/chi phí và có thể bảo trì thường xuyên thì có thể chọn vòng bi đơn.
3.6 Yêu cầu về thông số kỹ thuật và nhà sản xuất: Một số nhà sản xuất máy phát điện có thể trực tiếp khuyến nghị hoặc bắt buộc sử dụng vòng bi đôi cho các ứng dụng cụ thể (trên công suất nhất định, loại tàu cụ thể) và nên tham khảo hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất và các quy định hàng hải.
Ⅳ. Các chế độ lỗi phổ biến
4.1 Độ mỏi tiếp xúc khi lăn
Nguyên nhân: Ứng suất tuần hoàn, tập trung tải trọng, tuổi thọ mỏi của vật liệu bị cạn kiệt. Thường xảy ra ở những khu vực có tải chu kỳ cao hoặc quá tải cục bộ.
Chẩn đoán: Tăng độ rung, vỡ/bột trên mương ổ trục, tăng các hạt kim loại trong dầu.
4.2 Mặc
Nguyên nhân: Bôi trơn không đủ, các hạt nhiễm bẩn, tiếp xúc kim loại do bôi trơn ranh giới/hỗn hợp.
Chẩn đoán: Phân tích hạt dầu, nhiệt độ ổ trục tăng, vết xước bề mặt nhìn thấy được.
4.3 Lỗi bôi trơn (Không đủ dầu, chất lượng dầu kém)
Nguyên nhân: Lượng dầu không đủ, đường dẫn dầu bị tắc, mỡ/dầu không đúng, thoái hóa nhiệt hoặc nhũ hóa (xâm nhập nước biển).
Chẩn đoán: Nhiệt độ tăng đột ngột, phân tích dầu (thay đổi độ nhớt/ô nhiễm/hàm lượng nước), cảnh báo hệ thống bôi trơn.
4.4 Gia công phóng điện, EDM
Nguyên nhân: Rotor hoặc bộ phận tiếp đất/rò rỉ hoặc dòng điện tự do được tạo ra bởi thiết bị kích thích/chỉnh lưu chạy qua ổ trục xuống đất, gây ra hiện tượng rỗ/rỗng trên rãnh ổ trục.
Chẩn đoán: Rỗ-như kim hoặc rãnh-như trên rãnh vòng bi, hư hỏng ban đầu khó giải thích được vì lý do cơ học. Phổ biến trong máy phát điện.
4.5 Ăn mòn (kể cả ăn mòn nước biển)
Nguyên nhân: Lỗi bịt kín khiến nước biển/độ ẩm xâm nhập hoặc ô nhiễm hóa chất gây hư hỏng kim loại trắng/vòng bi.
Chẩn đoán: Bề mặt rỉ sét, sản phẩm oxy hóa màu trắng, vết nứt do mỏi sớm kèm theo vết ăn mòn.
4.6 Lỗi căn chỉnh/lắp đặt
Nguyên nhân: Định tâm không chính xác, siết chặt không đúng cách và định vị trục không chính xác. Thiết kế ổ trục-đơn đặc biệt nhạy cảm (độ lệch của công xôn).
Chẩn đoán: Phổ rung tần số cụ thể (2X, 3X), gia nhiệt cục bộ và mài mòn sớm không đều.
4.7 Ngâm nước muối / Ngâm nước muối giả / Làm phiền
Nguyên nhân: Rung lắc trong quá trình vận chuyển hoặc bảo quản, ma sát dọc trục hoặc tải trọng gián đoạn gây ra vết lõm hoặc mòn bề mặt tiếp xúc.
Chẩn đoán: Vết lõm/vết mòn trên đường đua, độ rung/tiếng ồn sau khi khởi động.
4.8 Gãy/mòn vòng cách
Nguyên nhân: Bôi trơn kém, vật lạ xâm nhập, lỗi sản xuất hoặc tác động thoáng qua quá mức.
Chẩn đoán: Tiếng ồn bất thường, trục lăn ổ trục bị lệch, mảnh vụn trong dầu.