Sự cố lực dọc trục và hỏng ổ chặn ở máy nén khí ly tâm

Trong máy nén khí ly tâm, chênh lệch áp suất giữa mặt trước và mặt sau mỗi bánh công tác tạo ra lực dọc trục (axial thrust) rất lớn hướng về đầu hút. Lực này được cân bằng bởi piston/tang cân bằng (balance drum) và phần dư được ổ chặn (thrust bearing) hấp thụ. Khi hệ cân bằng lực dọc trục hỏng, ổ chặn quá tải và có thể phá hủy chỉ trong thời gian ngắn. Bài viết phân tích sự cố lực dọc trục và ổ chặn.

Cơ chế cân bằng lực dọc trục

Balance drum tạo một lực ngược chiều bằng cách cho chênh áp tác dụng lên tiết diện tang, phần khí rò qua khe hở tang được dẫn về đầu hút qua đường cân bằng (balance line). Ổ chặn chỉ chịu phần lực dư (residual thrust). Do đó, mọi thay đổi làm sai lệch cân bằng đều dồn tải lên ổ chặn.

Dấu hiệu sự cố

• Nhiệt độ ổ chặn (thrust pad) tăng cao, chênh lệch giữa các má.
• Dịch chuyển dọc trục (axial position) trôi dần hoặc vượt ngưỡng cảnh báo/ngắt.
• Hạt babbitt trong dầu, tăng rung động.
• Tiếng va chạm dọc trục khi tải thay đổi đột ngột.

Nguyên nhân gốc

Nguyên nhân	Cơ chế
Mòn khe hở balance drum	Khe hở tang cân bằng tăng, lực cân bằng giảm, tải dồn lên ổ chặn.
Tắc/hỏng đường balance line	Áp sau tang không được giải phóng đúng, mất cân bằng lực.
Fouling bánh công tác	Phân bố áp thay đổi làm lực dọc trục tăng ngoài dự kiến.
Vận hành lệch điểm thiết kế	Tỷ số nén/lưu lượng thay đổi mạnh, surge làm đảo chiều lực đột ngột.

Quy trình chẩn đoán

1. Theo dõi xu hướng nhiệt ổ chặn và vị trí dọc trục theo thời gian và theo tải.
2. Kiểm tra đường balance line: thông thoáng, không tắc, van đúng trạng thái.
3. Đánh giá khe hở balance drum khi có cơ hội mở máy (so với dung sai nhà chế tạo).
4. Đối chiếu điểm vận hành với đường đặc tính; xem lịch sử surge.
5. Phân tích dầu tìm hạt babbitt từ ổ chặn.

Biện pháp xử lý

Thông tắc và khôi phục đường balance line; phục hồi khe hở balance drum (thay bạc labyrinth tang cân bằng) khi mòn; vệ sinh bánh công tác để trả lại phân bố áp thiết kế; đưa máy về vận hành gần điểm thiết kế và bảo vệ chống surge. Nếu ổ chặn đã hỏng, thay ổ chặn mới đúng thông số, kiểm tra bề mặt trục và khôi phục lưu lượng dầu bôi trơn. Luôn dừng máy khi vị trí dọc trục vượt ngưỡng bảo vệ.

Phòng ngừa

• Giám sát liên tục vị trí dọc trục và nhiệt ổ chặn với ngưỡng cảnh báo trước ngắt (API 670).
• Kiểm tra định kỳ đường balance line và khe hở tang cân bằng trong đại tu.
• Vệ sinh bánh công tác, tránh vận hành xa điểm thiết kế và chống surge tốt.
• Đảm bảo hệ dầu tới ổ chặn luôn đủ áp và lưu lượng.

Kết luận

Ổ chặn thường hỏng không phải do bản thân nó yếu mà do hệ cân bằng lực dọc trục bị sai lệch: mòn balance drum, tắc balance line hoặc fouling. Giám sát vị trí dọc trục và nhiệt ổ chặn, cùng bảo dưỡng hệ cân bằng, là cách tin cậy để ngăn sự cố lực dọc trục.