Tần suất kiểm tra các phớt bơm vữa trên máy đẩy ống cân bằng vữa là bao nhiêu?

Việc bảo trì độ nguyên vẹn cơ học của một máy Đẩy Ống Cân Bằng Bùn là một lĩnh vực chuyên biệt, giúp phân biệt các hoạt động đào hầm hiệu quả với những chu kỳ ngừng hoạt động tốn kém. Trong số tất cả các bộ phận có thể bảo dưỡng được trên thiết bị này, phớt bơm bùn có lẽ là bộ phận cần được kiểm tra kỹ lưỡng nhất. Chúng tạo thành rào cản chính giữa bùn dưới áp lực và các bộ phận cơ khí bên trong cụm bơm; và khi chúng bắt đầu suy giảm, hậu quả sẽ lan rộng nhanh chóng — đồng thời ảnh hưởng đến việc cân bằng áp lực đào, tuổi thọ thiết bị và an toàn của đội thi công.

Câu hỏi về tần suất kiểm tra phớt bơm bùn trên máy khoan đẩy ống cân bằng bùn không có một câu trả lời chung duy nhất, nhưng lại có một khung cấu trúc dựa trên lập luận logic mà mọi kỹ sư dự án và giám sát viên hiện trường đều cần hiểu rõ. Tần suất kiểm tra phụ thuộc vào số giờ vận hành, điều kiện đất đá, mức độ mài mòn của bùn, chu kỳ tải bơm và thiết kế cụ thể của phớt được lắp đặt. Bài viết này trình bày các nguyên tắc xác định thời điểm kiểm tra chủ chốt, các dấu hiệu cảnh báo dựa trên tình trạng thực tế và các quy trình kiểm tra thực tiễn nhằm đảm bảo máy khoan đẩy ống cân bằng bùn luôn vận hành với độ tin cậy cao nhất.

Hiểu rõ vai trò của phớt bơm bùn trong hệ thống cân bằng bùn

Cách phớt duy trì tính toàn vẹn của áp lực

Trên máy khoan đẩy ống có hệ thống bùn sét, hệ thống tuần hoàn bùn sét duy trì sự cân bằng áp lực tại mặt đào bằng cách liên tục vận chuyển vật liệu đào được trộn với bùn sét bentonite ra khỏi đầu cắt và đưa trở lại nhà máy tách. Bơm bùn sét là trái tim cơ học của mạch tuần hoàn này, và các phớt làm kín của nó có nhiệm vụ ngăn không cho bùn sét xâm nhập vào buồng ổ trục, buồng động cơ hoặc khu vực trục dẫn động. Bất kỳ hư hỏng nào ở phớt làm kín đều dẫn đến việc các hạt mài mòn xâm nhập vào các bộ phận chính xác, làm gia tốc quá trình mài mòn với tốc độ cao hơn nhiều so với mức suy giảm thông thường trong vận hành.

Các phớt cơ khí trên bơm bùn được sử dụng trong máy đẩy ống có hệ thống cân bằng bùn thường bao gồm một mặt quay ghép đôi với một mặt cố định, được giữ chặt với nhau nhờ lực căng lò xo và được bôi trơn bằng chất lỏng xả kiểm soát. Độ nguyên vẹn của cặp mặt này quyết định thời gian mà phớt duy trì hiệu suất trong giới hạn cho phép. Khi các mặt làm kín mòn đi, các đường rò rỉ bắt đầu hình thành. Ban đầu, hiện tượng này biểu hiện dưới dạng rò rỉ nhẹ — một lớp màng mỏng bùn hoặc chất lỏng xả có thể quan sát thấy ở vỏ phớt. Nếu không được xử lý kịp thời, mức độ mòn sẽ gia tăng dẫn đến hiện tượng rò rỉ hoàn toàn, làm suy giảm khả năng của bơm trong việc duy trì lưu lượng và áp suất ổn định.

Việc hiểu rõ cơ chế này là điều kiện tiên quyết trước khi xác định chu kỳ kiểm tra. Trong hầu hết các trường hợp, phớt không hỏng đột ngột — mà suy giảm dần dần. Một chương trình kiểm tra hiệu quả được thiết kế nhằm phát hiện phớt ở giai đoạn mòn ban đầu, trước khi mức độ suy giảm vượt ngưỡng gây gián đoạn vận hành.

Tại sao tình trạng phớt ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất máy

Máy khoan đẩy ống bằng vữa dựa vào áp suất vữa chính xác tại mặt đào để chống lại áp lực đất và áp lực nước ngầm. Nếu lưu lượng bơm giảm do rò rỉ phớt, cân bằng áp suất tại mặt đào sẽ bị xáo trộn, làm tăng nguy cơ lún đất phía trên đường hầm hoặc hiện tượng phun vữa (blowout) trong điều kiện đất yếu. Người vận hành có thể cố gắng bù đắp bằng cách tăng tốc độ bơm, điều này lại làm gia tốc quá trình mài mòn phớt thêm nữa — tạo thành một vòng phản hồi suy giảm liên tục.

Ngoài ra, các hộp ổ bi bị nhiễm bẩn do phớt hỏng dẫn đến việc thay thế ổ bi sớm hơn so với dự kiến, gây tốn kém đáng kể về nhân công và thời gian ngừng máy. Trong các dự án khoan đẩy ở khu vực đô thị chật hẹp, nơi chi phí gián đoạn mặt bằng rất cao, các lần dừng bất ngờ để đại tu bơm trở nên đặc biệt tốn kém. Việc kiểm tra định kỳ phớt giúp chuyển đổi những sửa chữa khẩn cấp mang tính phản ứng thành các hoạt động bảo trì đã được lên kế hoạch và kiểm soát chi phí.

Xác lập khoảng thời gian kiểm tra cơ sở cho phớt bơm vữa

Lịch kiểm tra theo thời gian và theo giờ

Đối với máy khoan đẩy ống có hệ thống bùn tuần hoàn hoạt động trong điều kiện tiêu chuẩn — đất có độ mài mòn trung bình, tải bơm ổn định và bùn đã được lọc — khoảng thời gian kiểm tra định kỳ thông thường đối với phớt bơm bùn (bao gồm kiểm tra trực quan và kiểm tra chức năng) là sau mỗi 200–250 giờ vận hành. Khoảng thời gian này phù hợp với hướng dẫn của nhà sản xuất bơm dành cho phớt cơ khí khi làm việc trong môi trường bùn mài mòn, đồng thời cung cấp đủ số liệu để theo dõi xu hướng hao mòn phớt trong suốt quá trình thực hiện dự án.

Tính theo thời gian lịch, đối với một máy hoạt động hai ca mỗi ngày, mỗi ca kéo dài khoảng tám giờ, thì 200 giờ tương đương khoảng 12–13 ngày làm việc. Điều này có nghĩa là việc kiểm tra phớt theo kế hoạch nên được thực hiện định kỳ khoảng hai tuần một lần trong điều kiện vận hành tiêu chuẩn. Các quản lý dự án cần đưa chu kỳ này vào kế hoạch bảo trì ngay từ giai đoạn khởi đầu, chứ không nên chờ đến khi phát sinh sự cố đầu tiên liên quan đến phớt mới phản ứng.

Tuy nhiên, mốc chuẩn 200 giờ không phải là một quy tắc cố định. Đây chỉ là điểm khởi đầu, cần được điều chỉnh dựa trên dữ liệu vận hành thực tế. Nếu lần kiểm tra đầu tiên phát hiện dấu hiệu hao mòn rõ rệt trong vòng 150 giờ, thì khoảng thời gian kiểm tra cho máy cụ thể đó trên công trình cụ thể đó cần được rút ngắn tương ứng. Khoảng thời gian bảo trì đối với máy khoan đẩy ống cân bằng vữa phải linh hoạt phản ứng theo các điều kiện quan sát được, chứ không cứng nhắc bám vào các hướng dẫn chung.

Khi nào cần rút ngắn khoảng thời gian kiểm tra

Một số điều kiện vận hành đòi hỏi chu kỳ kiểm tra ngắn hơn đáng kể. Khi máy khoan đẩy ống cân bằng bùn hoạt động trong các tầng đất có tính mài mòn cao — như sỏi thô, đá nứt vỡ hoặc đất hỗn hợp với hàm lượng cát lớn — các hạt mài mòn trong dòng bùn sẽ làm tăng tốc độ hao mòn bề mặt làm kín một cách đáng kể. Trong những điều kiện này, việc giảm khoảng thời gian giữa các lần kiểm tra xuống còn 100–150 giờ là hợp lý; hơn nữa, một số nhà thầu làm việc trong môi trường đất cực kỳ mài mòn còn thực hiện kiểm tra trực quan hàng tuần bất kể số giờ đã vận hành.

Tần suất vận hành bơm cao cũng làm tăng tốc độ hao mòn. Máy khoan đẩy ống cân bằng bùn thường xuyên khởi động và dừng lại — do vật cản, điều chỉnh hướng hoặc dòng bùn chảy ngắt quãng — sẽ gây ra các biến thiên áp lực lặp đi lặp lại lên các gioăng làm kín, dẫn đến mỏi bề mặt làm kín nhanh hơn so với chế độ vận hành liên tục ổn định. Nếu nhật ký vận hành ghi nhận tần suất dừng–khởi động cao, cần rút ngắn tương ứng khoảng thời gian giữa các lần kiểm tra.

Nhiệt độ bùn sệt tăng cao cũng là một yếu tố kích hoạt khác. Khi bùn sệt tuần hoàn trong một mạch kín trong thời gian dài mà không được làm mát đầy đủ, nhiệt độ tại phớt làm kín của bơm sẽ tăng lên, gây suy giảm các thành phần đàn hồi và làm giảm độ nhớt của chất làm sạch phớt. Nếu nhiệt độ bùn sệt thường xuyên vượt quá 40°C tại đầu vào bơm, cần tăng tần suất kiểm tra và xác minh rằng hệ thống làm sạch phớt đang hoạt động đúng cách.

Những nội dung cần bao quát trong một cuộc kiểm tra kỹ lưỡng phớt làm kín bơm bùn

Các bước kiểm tra bằng mắt và kiểm tra vật lý

Một cuộc kiểm tra có ý nghĩa đối với phớt làm kín bơm bùn trên máy đẩy ống có cân bằng bùn không chỉ dừng lại ở việc quan sát nhanh các vết rò rỉ rõ ràng. Việc kiểm tra nên bắt đầu bằng việc kiểm tra cẩn thận bề mặt ngoài của vỏ phớt để phát hiện bất kỳ dấu hiệu nào của bùn sệt lan dọc theo bề mặt, các lớp khoáng chất kết tinh (chỉ ra hiện tượng rò rỉ chậm) hoặc đổi màu do tác động của nhiệt. Mỗi dấu hiệu như vậy đều phản ánh một tình trạng và cơ chế hỏng hóc cụ thể của phớt.

Hệ thống nước xả nối với phớt cơ khí cần được kiểm tra để đảm bảo lưu lượng và áp suất đủ yêu cầu. Lưu lượng nước xả không đủ là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây hỏng sớm phớt trên các bơm bùn được sử dụng trong máy đẩy ống có hệ thống cân bằng bùn. Nếu áp suất nước xả giảm xuống dưới mức tối thiểu do nhà sản xuất phớt quy định, các bề mặt làm kín sẽ hoạt động trong tình trạng khô, dẫn đến mài mòn nhanh bề mặt và nứt nhiệt ở bộ phận quay.

Các ổ bi nằm kề bên phớt cần được kiểm tra về nhiệt độ bất thường bằng nhiệt kế tiếp xúc hoặc súng đo hồng ngoại. Nhiệt độ ổ bi tăng cao kết hợp với hiện tượng rò rỉ nhẹ từ phớt là dấu hiệu rõ ràng cho thấy đã xảy ra nhiễm bẩn và phớt đã bị suy giảm nghiêm trọng, vượt quá mức hao mòn thông thường. Trong trường hợp này, cần tiến hành tháo rời toàn bộ bơm và thay thế phớt ngay lập tức, thay vì chờ đến lần bảo trì định kỳ tiếp theo.

Đánh giá dựa trên chức năng và hiệu năng

Ngoài việc quan sát bằng mắt, việc kiểm tra hiệu năng hoạt động còn mang lại một lớp đảm bảo thứ hai cho quá trình kiểm tra phớt làm kín. Trong quá trình vận hành bình thường của máy khoan đẩy ống cân bằng vữa, lưu lượng bơm và áp suất hút cần được ghi chép liên tục. Sự suy giảm dần theo xu hướng của lưu lượng ở tốc độ không đổi, hoặc sự gia tăng dao động áp suất phía hút, có thể cho thấy hiện tượng rò rỉ nội bộ — nguyên nhân có thể do phớt làm kín bị suy giảm hoặc bánh công tác bị mài mòn. Việc so sánh dữ liệu hiệu năng hiện tại với các số liệu chuẩn ban đầu khi đưa vào vận hành sẽ cung cấp một thước đo định lượng về mức độ suy giảm.

Phân tích rung, nếu các thiết bị đo lường có sẵn tại hiện trường, sẽ cung cấp cảnh báo sớm về các vấn đề liên quan đến phớt và bạc đạn trước khi những vấn đề này trở nên rõ ràng. Sự gia tăng đáng kể biên độ rung tại thân bơm, đặc biệt là theo hướng trục, thường cho thấy phớt cơ khí không còn được lắp đặt đồng đều — đây là dấu hiệu báo trước của sự mài mòn không đều trên bề mặt tiếp xúc và rò rỉ gia tăng. Việc tích hợp các kiểm tra nhanh độ rung vào quy trình kiểm tra định kỳ của máy khoan đẩy ống cân bằng bùn giúp nâng cao chương trình bảo trì từ trạng thái phản ứng sang trạng thái dự đoán.

Các yếu tố kích hoạt việc thay thế phớt và các yếu tố cần xem xét trong lập kế hoạch

Xác định ngưỡng thay thế

Không phải mọi lần kiểm tra phớt đều dẫn đến việc thay thế, nhưng dữ liệu kiểm tra cần được sử dụng để đưa ra quyết định này một cách khách quan. Đối với máy khoan đẩy ống dẫn bùn (slurry balance pipe jacking machine), việc quyết định thay thế phớt nên dựa trên các chỉ số đo lường được thay vì phỏng đoán. Các chỉ số này bao gồm: độ mài mòn bề mặt phớt vượt ngưỡng thay thế do nhà sản xuất quy định (thường được đánh dấu trực tiếp trên bộ phận phớt hoặc nêu rõ trong sổ tay bảo trì bơm), xuất hiện vết mẻ hoặc nứt rõ ràng trên vật liệu bề mặt phớt, hoặc các thành phần đàn hồi (elastomeric) cho thấy hiện tượng cứng hóa, phồng rộp hoặc trồi ra ngoài giới hạn dung sai.

Nếu tốc độ rò rỉ đã tăng lên mức làm lượng nước xả (flush water) tiêu thụ vượt đáng kể so với mức bình thường — ví dụ như cao hơn 20% hoặc nhiều hơn so với giá trị cơ sở — đây là dấu hiệu đáng tin cậy cho thấy phớt không còn hoạt động trong phạm vi thiết kế ban đầu. Ở giai đoạn này, việc tiếp tục vận hành mà không thay thế phớt sẽ gây rủi ro tổn hại dây chuyền (cascading damage) đối với các bộ phận bên trong bơm, dẫn đến chi phí sửa chữa cao hơn nhiều so với giá trị của chính phớt.

Lập kế hoạch hậu cần cho việc bảo trì phớt trên các dự án đang triển khai

Việc thay thế phớt trên máy đẩy ống cân bằng bùn cần được lên kế hoạch phù hợp với tiến độ đẩy, chứ không được để việc thay thế này gây ra các đợt ngừng hoạt động ngoài kế hoạch. Đối với các dự án có chiều dài đẩy lớn, việc dự trữ sẵn phớt cơ khí dự phòng tại hiện trường ngay từ ngày đầu tiên là một thực tiễn tốt — các phớt này phải được chọn đúng kích thước và thông số kỹ thuật tương thích chính xác với các mô hình bơm đã lắp đặt. Việc có phớt dự phòng tại chỗ giúp khi kiểm tra phát hiện dấu hiệu mài mòn sớm, công tác thay thế có thể được thực hiện trong khoảng thời gian ngừng hoạt động đã lên kế hoạch — thường là thời điểm bàn giao ca hoặc thời điểm bảo trì định kỳ — thay vì giữa quá trình đẩy.

Các kỹ sư dự án phụ trách máy đẩy ống cân bằng bùn cũng cần duy trì nhật ký kiểm tra, ghi chép đầy đủ ngày kiểm tra, tổng số giờ vận hành tính đến thời điểm kiểm tra, tình trạng quan sát được, bất kỳ số liệu đo đạc nào và quyết định xử lý đã được đưa ra. Trong suốt quá trình thực hiện dự án, nhật ký này sẽ hình thành một bộ dữ liệu xu hướng mài mòn, từ đó hỗ trợ việc xác định thời điểm thay thế phù hợp cũng như rút ra bài học kinh nghiệm sau dự án để áp dụng cho các hợp đồng tương lai trong điều kiện địa chất tương tự.

Điều chỉnh tần suất kiểm tra ở các giai đoạn khác nhau của dự án

Giai đoạn vận hành ban đầu của dự án

Trong giai đoạn vận hành ban đầu và giai đoạn nâng đẩy đầu tiên của một dự án sử dụng máy đào đẩy ống cân bằng vữa, tần suất kiểm tra cần được chủ động thiết lập cao hơn mức chuẩn ổn định. Khoảng 50–100 giờ vận hành đầu tiên là giai đoạn chạy rà quan trọng, trong đó các gioăng làm kín dần ổn định vị trí, hệ thống xả rửa đạt trạng thái ổn định, đồng thời các sai sót trong lắp đặt hoặc khuyết tật sản xuất (nếu có) sẽ bộc lộ rõ. Việc kiểm tra tình trạng gioăng làm kín sau mỗi 50 giờ vận hành trong giai đoạn này giúp đội ngũ kỹ thuật xác lập được tốc độ mài mòn đáng tin cậy cho máy cụ thể và điều kiện địa chất tại hiện trường, trước khi chuyển sang áp dụng khoảng cách kiểm tra tiêu chuẩn là 200 giờ.

Nếu phát hiện các bất thường sớm — chẳng hạn như mức tiêu thụ nước xả quá cao hoặc mòn bề mặt rõ rệt trong vòng 80 giờ đầu tiên — đây là cơ hội để điều tra nguyên nhân gốc trước khi chúng trở thành những vấn đề ảnh hưởng nghiêm trọng đến dự án. Các nguyên nhân gốc có thể bao gồm việc lắp đặt phớt không đúng, trục bơm bị lệch tâm hoặc áp lực cấp nước xả không đủ; tất cả những nguyên nhân này đều có thể khắc phục được ở giai đoạn đầu, nhưng chi phí sửa chữa sẽ ngày càng tăng nếu để tình trạng kéo dài.

Giai đoạn vận hành kéo dài và giai đoạn giữa dự án

Khi máy khoan đẩy ống (pipe jacking) sử dụng hệ thống cân bằng vữa tiến vào giai đoạn vận hành giữa, dữ liệu kiểm tra phớt từ giai đoạn đầu có thể được sử dụng để hiệu chỉnh chính xác lịch trình bảo trì tiếp theo. Nếu kết quả kiểm tra ban đầu cho thấy mức mòn rất thấp sau 200 giờ, việc kéo dài khoảng cách giữa các lần kiểm tra một cách hợp lý là khả thi — tuy nhiên, trong điều kiện làm việc với vữa, khoảng cách này hiếm khi vượt quá 300 giờ. Ngược lại, nếu tốc độ mòn cao hơn mức dự kiến, khoảng cách giữa các lần kiểm tra cần được duy trì ngắn hơn cho đến khi điều kiện vận hành thay đổi.

Các giai đoạn giữa dự án khi thi công hầm dài thường liên quan đến sự chuyển đổi điều kiện mặt đất. Việc di chuyển từ vùng đất mềm sang khu vực có thành phần hỗn hợp hoặc đá cứng làm thay đổi đáng kể mức độ mài mòn tác động lên mạch bùn. Khi máy khoan đẩy ống cân bằng bùn bước vào một vùng địa chất mới, việc coi đây là một giai đoạn hiệu chỉnh ban đầu mới nhằm mục đích kiểm tra — với tần suất kiểm tra tăng cao trong giai đoạn đầu — là một chiến lược giảm thiểu rủi ro hợp lý.

Câu hỏi thường gặp

Khoảng thời gian kiểm tra tối thiểu được khuyến nghị đối với phớt bơm bùn trên máy khoan đẩy ống cân bằng bùn là bao nhiêu?

Đối với hầu hết các điều kiện vận hành, nên kiểm tra tối thiểu mỗi 200 giờ vận hành. Trong điều kiện mặt đất có tính mài mòn cao — chẳng hạn như sỏi thô, đá nứt vỡ hoặc bùn cát có hàm lượng cát cao — khoảng thời gian này cần được rút ngắn xuống còn 100–150 giờ. Trong giai đoạn chạy thử ban đầu của bất kỳ dự án mới nào, việc kiểm tra cần được thực hiện mỗi 50 giờ cho đến khi xác lập được tốc độ mài mòn đáng tin cậy đối với các điều kiện cụ thể mà máy khoan đẩy ống cân bằng bùn gặp phải.

Việc kiểm tra bằng mắt thường riêng lẻ có thể xác định được liệu phớt bơm bùn có cần thay thế hay không?

Kiểm tra bằng mắt là một điểm khởi đầu quan trọng, nhưng không nên là phương pháp đánh giá duy nhất. Các dấu hiệu bên ngoài như vết rò rỉ bùn, cặn khoáng bám xung quanh vỏ phớt và mức tiêu thụ nước xả tăng cao đều là những chỉ báo mạnh, tuy nhiên chúng thường xuất hiện muộn hơn so với mức độ suy giảm thực tế bên trong. Việc kết hợp kiểm tra bằng mắt với giám sát hiệu suất bơm — lưu lượng, áp suất hút và độ rung — sẽ cho cái nhìn toàn diện hơn và cho phép can thiệp sớm hơn trước khi phớt hoàn toàn bị hỏng. Đối với máy đẩy ống cân bằng bùn hoạt động trong điều kiện dung sai rất khắt khe, cách tiếp cận đa phương pháp này là thực tiễn tốt nhất.

Điều kiện địa chất ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ mài mòn phớt bơm bùn trên máy đẩy ống cân bằng bùn?

Điều kiện mặt đất là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tốc độ mài mòn của phớt làm kín. Các hạt mài mòn trong dòng bùn — đặc biệt là cát sắc cạnh, sỏi hoặc các mảnh đá nghiền từ đầu cắt — hoạt động như một chất mài trên bề mặt tiếp xúc của phớt trong mỗi chu kỳ quay. Đất mềm hơn với các hạt mịn và tròn hơn gây ra mức độ mài mòn mài mòn thấp hơn nhiều so với các lớp đất thô hoặc bị nứt vỡ. Khi máy khoan đẩy ống cân bằng bùn chuyển từ vùng đất mềm sang vùng đất cứng hoặc vùng đất hỗn hợp, tốc độ mài mòn của phớt làm kín có thể tăng lên gấp hai lần hoặc nhiều hơn, do đó yêu cầu giảm tương ứng khoảng thời gian giữa các lần kiểm tra.

Những rủi ro khi bỏ qua hoặc trì hoãn việc kiểm tra phớt làm kín bơm bùn trên máy khoan đẩy ống cân bằng bùn là gì?

Việc bỏ qua hoặc trì hoãn các lần kiểm tra sẽ làm tăng đáng kể khả năng xảy ra thời gian ngừng hoạt động máy ngoài kế hoạch, điều này trong một dự án đẩy ống ngầm (pipe jacking) kéo theo chi phí hậu quả cao, bao gồm ứng suất tại mối nối ống do tải đẩy bị đình trệ, nguy cơ lún đất phía trên tuyến ống và các khoản phạt chậm tiến độ hợp đồng. Ngoài thời gian ngừng hoạt động, một phớt bị hỏng còn cho phép vữa mài mòn xâm nhập vào các ổ bi và các bộ phận trục của bơm, biến việc thay thế phớt – một công việc chi phí thấp – thành việc đại tu toàn bộ bơm. Đối với bất kỳ dự án nào sử dụng máy đẩy ống ngầm cân bằng vữa (slurry balance pipe jacking machine), việc kiểm tra định kỳ phớt không phải là lựa chọn — mà là yếu tố nền tảng trong quản lý rủi ro vận hành.