Cân bằng động rôto máy nén ly tâm theo tiêu chuẩn ISO 21940

Rôto máy nén khí ly tâm quay ở tốc độ rất cao nên chỉ một lượng mất cân bằng nhỏ cũng tạo lực ly tâm lớn, gây rung động và mòn ổ đỡ. Vì vậy cân bằng động (dynamic balancing) theo tiêu chuẩn ISO 21940 là bước bắt buộc khi chế tạo và sau mỗi lần đại tu. Bài viết giải thích nguyên lý, cấp cân bằng và quy trình.

Mất cân bằng và hệ quả

Mất cân bằng là sự lệch giữa trục quán tính khối lượng và trục quay hình học. Lực ly tâm do mất cân bằng tỷ lệ với bình phương tốc độ quay (F ∝ m·e·ω²), nên ở tốc độ cao, một vài gram·mm lệch tâm cũng sinh lực đáng kể. Hệ quả: rung 1× tốc độ quay, tải động lên ổ đỡ, mỏi và giảm tuổi thọ.

Cân bằng tĩnh và động

Loại	Bản chất
Cân bằng tĩnh (1 mặt phẳng)	Khử lệch tâm khối — đủ cho đĩa mỏng
Cân bằng động (2 mặt phẳng)	Khử cả lực và ngẫu lực — bắt buộc cho rôto dài, nhiều tầng
Cân bằng tốc độ cao	Trên máy cân bằng tại tốc độ gần vận hành cho rôto mềm

Cấp cân bằng theo ISO 21940

Tiêu chuẩn ISO 21940-11 (thay cho ISO 1940 cũ) quy định các cấp chất lượng cân bằng ký hiệu G (ví dụ G2.5, G1.0…). Rôto turbo tốc độ cao thường yêu cầu cấp rất nghiêm (G2.5 trở lên, nhiều máy yêu cầu G1.0 hoặc chặt hơn). Cấp G xác định mức mất cân bằng dư cho phép theo khối lượng rôto và tốc độ vận hành.

Quy trình cân bằng

1. Làm sạch rôto khỏi cặn bám (fouling gây mất cân bằng giả).
2. Đo mất cân bằng trên máy cân bằng động ở hai mặt phẳng hiệu chỉnh.
3. Thêm/bớt khối lượng đúng vị trí (khoan bớt hoặc thêm bù) tới khi đạt cấp G yêu cầu.
4. Với rôto mềm: cân bằng ở nhiều tốc độ hoặc tốc độ cao để khống chế dạng dao động.
5. Ghi biên bản cân bằng làm cơ sở so sánh cho lần sau.

Lưu ý thực tế

• Sau mỗi lần thay/gia công bánh công tác phải cân bằng lại cả cụm rôto.
• Fouling tích lũy không đều là nguyên nhân phổ biến làm rung 1× tăng dần — vệ sinh trước khi kết luận mất cân bằng cơ khí.
• Lắp ráp sai (lệch tâm, ba-vơ) cũng gây “mất cân bằng lắp ráp” dù từng chi tiết đã cân.

Kết luận

Cân bằng động theo ISO 21940 với cấp G phù hợp là điều kiện tiên quyết để rôto máy nén ly tâm chạy êm, ổ đỡ bền và rung động trong giới hạn. Đây là công đoạn không thể bỏ qua sau mỗi lần đại tu hay thay thế bộ phận quay.