Sai số nhiệt độ, áp suất –điểm mù vận hành lò hơi công suất lớn

Trong phòng điều khiển trung tâm của một nhà máy nhiệt điện than công suất lớn, áp lực vận hành luôn tỷ lệ thuận với mức tải của tổ máy. Sự khắc nghiệt của môi trường lò hơi với nhiệt độ hàng nghìn độ C và bụi than mài mòn luôn khiến các thiết bị đo lường tại hiện trường bị suy giảm chất lượng theo thời gian, dẫn đến việc dữ liệu hiển thị trên màn hình không còn phản ánh đúng thực tế vật lý đang diễn ra trong buồng đốt.

Sự sai lệch này dù nhỏ nhưng lại là nguyên nhân gốc rễ của việc tiêu hao nhiên liệu vô ích hoặc nghiêm trọng hơn là các sự cố dừng máy không mong muốn. Để giải quyết bài toán này, các kỹ sư I&C (Đo lường & Điều khiển) cần một thiết bị tham chiếu có độ chính xác cao hơn để thực hiện các bài kiểm tra nóng ngay tại hiện trường. Lúc này, máy hiệu chuẩn đóng vai trò như một trọng tài kỹ thuật, giúp xác minh tính toàn vẹn của các vòng lặp tín hiệu và khoanh vùng chính xác điểm hư hỏng.

Việc duy trì độ tin cậy của hệ thống đo lường không chỉ đơn thuần là công tác sửa chữa hư hỏng, mà là chìa khóa để giữ vững hiệu suất nhiệt động của chu trình Rankine. Khi các tín hiệu đầu vào chính xác, hệ thống tự động hóa mới có thể đưa ra các lệnh điều khiển nhiên liệu và gió tối ưu nhất, đảm bảo tính kinh tế và an toàn cho toàn bộ dây chuyền sản xuất điện năng.

Sai số nhiệt độ, áp suất –điểm mù vận hành lò hơi công suất lớn

I. XỬ LÝ HIỆN TƯỢNG TRÔI TÍN HIỆU NHIỆT ĐỘ TẠI KHU VỰC BỘ QUÁ NHIỆT

Bộ quá nhiệt là một trong những thành phần chịu tải nhiệt lớn nhất trong lò hơi, có nhiệm vụ nâng nhiệt độ hơi bão hòa lên mức quá nhiệt (khoảng 540°C - 570°C) trước khi đưa vào tua-bin. Kiểm soát nhiệt độ tại đây cực kỳ quan trọng và thường gặp rắc rối do sự lão hóa của cảm biến cặp nhiệt điện (Thermocouple). Dưới đây là các vấn đề và quy trình xử lý cụ thể:

Sự sai lệch tín hiệu dẫn đến điều khiển sai lầm:

Sau thời gian dài hoạt động, các can nhiệt loại K thường bị "trôi" tín hiệu, báo về DCS nhiệt độ cao hơn thực tế (ví dụ thực tế 535°C nhưng báo 550°C). Hệ thống điều khiển sẽ hiểu nhầm là quá nhiệt và tự động mở van phun nước giảm ôn (Desuperheater spray). Hành động này làm giảm entalpy của hơi nước, khiến tua-bin không đạt công suất thiết kế dù lượng than đốt vẫn giữ nguyên, gây lãng phí nhiên liệu rất lớn.

Quy trình kiểm tra nóng bằng thiết bị tạo nguồn:

Kỹ sư sẽ mang thiết bị chuyên dụng lên sàn thao tác, ngắt dây tín hiệu từ can nhiệt và kết nối thiết bị vào mạch đo. Thay vì đo thụ động, kỹ sư sử dụng chức năng "Source" (Phát nguồn) để giả lập tín hiệu điện áp mV tương ứng chính xác với 540°C.

Xác minh và loại trừ lỗi hệ thống:

Nếu màn hình DCS hiển thị đúng 540°C khi thiết bị phát nguồn chuẩn, kỹ sư có thể khẳng định ngay lập tức rằng bộ chuyển đổi tín hiệu (Transmitter), dây dẫn và card đầu vào PLC đều hoạt động tốt. Lỗi được khoanh vùng nằm ở chính đầu dò cảm biến trong lò.

Biện pháp khắc phục tạm thời và dài hạn:

Từ kết quả đo kiểm, vận hành viên có cơ sở để áp dụng một giá trị bù (Bias) trên phần mềm điều khiển để tiếp tục chạy máy an toàn cho đến kỳ bảo dưỡng tiếp theo mới thay thế cảm biến, tránh việc phải dừng lò đột ngột.

II. ĐỒNG BỘ HÓA GÓC MỞ CÁNH HƯỚNG ĐẦU VÀO CỦA QUẠT GIÓ CẤP 1

Lò hơi than phun hoạt động dựa trên nguyên lý dùng gió cấp 1 (Primary Air - PA) áp lực cao để sấy và vận chuyển bột than từ máy nghiền lên vòi đốt. Lưu lượng gió này quyết định trực tiếp đến sự ổn định của ngọn lửa và khả năng tải của tổ máy. Cơ cấu chấp hành phổ biến để điều chỉnh gió là hệ thống cánh hướng hoặc van gió, được điều khiển bởi bộ định vị nhận tín hiệu 4-20mA. Tuy nhiên, vấn đề thường gặp nhất ở khu vực này là sự mất đồng bộ giữa lệnh điều khiển và độ mở thực tế do rơ lỏng cơ khí hoặc trôi dòng điều khiển.

Khi DCS xuất lệnh 50% (tương ứng 12mA), do các yếu tố ma sát hoặc lỗi bộ chuyển đổi điện-khí nén, cánh hướng thực tế tại hiện trường có thể chỉ mở 40%. Sự thiếu hụt gió này khiến than không được sấy khô kịp, gây nghẹt máy nghiền hoặc làm buồng đốt bị thiếu khí cục bộ, sinh ra nhiều khí CO và làm tăng tổn thất nhiệt. Để xử lý, kỹ sư sử dụng thiết bị chuyên dụng kết nối trực tiếp vào bộ Positioner và thực hiện chế độ kiểm tra bước nhảy.

Quá trình này diễn ra bằng cách thiết bị sẽ tự động phát lần lượt các mức dòng điện chuẩn 4mA, 8mA, 12mA, 16mA, 20mA. Tại mỗi điểm dừng, kỹ thuật viên cơ khí sẽ quan sát thước đo góc mở trên trục cánh quạt. Nếu phát hiện sự sai lệch phi tuyến tính (ví dụ lệnh 50% nhưng mở 40%, trong khi lệnh 100% vẫn mở hết), kỹ sư sẽ thực hiện thao tác tinh chỉnh ngay trên bộ điều khiển thông minh của van. Mục tiêu là nắn lại đường đặc tuyến sao cho tín hiệu điện và vị trí cơ khí hoàn toàn trùng khớp, giúp vận hành viên kiểm soát chính xác lưu lượng gió vào lò.

III. KIỂM TRA ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA CẢM BIẾN CHÊNH ÁP MỨC NƯỚC BAO HƠI

Bao hơi (Steam Drum) là trái tim của lò hơi tuần hoàn tự nhiên, nơi diễn ra quá trình tách nước và hơi. Việc đo lường mức nước tại đây được thực hiện gián tiếp thông qua đo chênh lệch áp suất (Differential Pressure - DP). Trong môi trường áp suất tĩnh lên tới 170-180 bar, các transmitter rất dễ bị sai số điểm 0 (Zero Drift).

Tầm quan trọng của phép đo chính xác:

Mức nước bao hơi là thông số bảo vệ sống còn. Nếu đo sai mức thấp, lò vẫn đốt trong khi ống sinh hơi cạn nước sẽ gây nổ ống. Ngược lại, đo sai mức cao sẽ khiến nước bị cuốn sang tua-bin gây hỏng cánh. Hệ thống thường dùng 3 transmitter hoạt động song song để so sánh.

Thao tác cô lập và cân bằng áp suất:

Để kiểm tra, kỹ sư sử dụng cụm van 5 ngả (5-way manifold) để khóa đường áp suất cao và thấp từ bao hơi, sau đó mở van cân bằng (Equalizing valve) để thông hai buồng đo của transmitter với nhau. Lúc này chênh áp thực tế tác động lên màng đo là 0.

Kiểm tra dòng rò và trôi điểm Zero:

Khi chênh áp bằng 0, transmitter phải xuất ra tín hiệu chuẩn 4.000 mA. Kỹ sư dùng thiết bị đo chính xác để kiểm tra dòng điện này. Nếu kết quả là 4.050 mA hoặc 3.950 mA, sai số này ở áp suất cao sẽ tương đương mức nước lệch vài chục mm, gây dao động cho hệ thống cấp nước tự động 3 yếu tố.

Thực hiện Zero Trim tại chỗ:

Sử dụng chức năng Trim trên thiết bị đo, kỹ sư điều chỉnh dòng ra của transmitter về đúng 4.000 mA. Việc này đảm bảo cả 3 bộ đo đều có cùng một điểm xuất phát, giúp logic bảo vệ 2-trên-3 (2oo3 logic) hoạt động tin cậy, loại bỏ các trường hợp Trip lò giả (Spurious Trip).

IV. MÔ PHỎNG TÍN HIỆU ĐỂ KIỂM TRA HỆ THỐNG BẢO VỆ AN TOÀN LÒ (FSSS)

Hệ thống giám sát an toàn lò (FSSS - Furnace Safeguard Supervisory System) là lá chắn cuối cùng ngăn chặn các thảm họa cháy nổ. Một trong những logic quan trọng nhất là bảo vệ mất ngọn lửa. Khi cảm biến giám sát lửa không nhìn thấy tia lửa, nó phải gửi tín hiệu về để hệ thống cắt ngay nhiên liệu cấp vào, tránh tích tụ than chưa cháy trong buồng nóng gây nổ. Trong các kỳ đại tu, việc kiểm tra hệ thống này là bắt buộc, nhưng kỹ sư không thể đốt lò thật để thử nghiệm.

Giải pháp tối ưu là sử dụng tính năng mô phỏng tín hiệu dòng điện tuyến tính (Ramp function) của thiết bị tạo nguồn. Kỹ sư I&C sẽ tháo dây tín hiệu từ Flame Scanner và đấu nối thiết bị vào tủ FSSS. Họ thiết lập một chương trình mô phỏng tín hiệu cường độ ngọn lửa giảm dần từ 100% (20mA) xuống 0% (4mA) trong một khoảng thời gian nhất định, ví dụ là 30 giây. Khi dòng điện giảm từ từ qua ngưỡng cài đặt trip (thường là 20% hoặc 4mA tùy thiết kế), kỹ sư sẽ quan sát trạng thái của rơ-le ngắt nhiên liệu.

Nếu dòng điện mô phỏng đã giảm xuống dưới mức cài đặt mà hệ thống vẫn không tác động, hoặc tác động quá chậm so với thời gian trễ cho phép, điều này cảnh báo rủi ro cực lớn về an toàn. Nhờ khả năng tạo dòng biến thiên mượt mà và chính xác của thiết bị, đội ngũ kỹ thuật có thể tinh chỉnh lại ngưỡng tác động của các card đầu vào, đảm bảo rằng khi có sự cố mất lửa thật sự, hệ thống sẽ phản ứng tức thời để bảo vệ nhà máy.

V. ĐÁNH GIÁ ĐỘ TUYẾN TÍNH CỦA CÁC THIẾT BỊ PHÂN TÍCH KHÍ THẢI

Để tối ưu hóa quá trình cháy, tỷ lệ gió/than (Air/Fuel ratio) được điều chỉnh dựa trên nồng độ Oxy (O2) và khí CO dư trong đường khói. Các thiết bị phân tích khí (Analyzer) sử dụng cảm biến Zirconia thường làm việc trong môi trường rất bụi và ăn mòn, dẫn đến hư hỏng cả phần đầu dò (Probe) lẫn phần mạch điện tử xử lý.

Tách biệt lỗi phần cứng và phần mềm:Khi tín hiệu nồng độ khí bị sai, thay vì thay thế toàn bộ thiết bị rất đắt tiền, kỹ sư dùng thiết bị tạo nguồn để kiểm tra riêng phần bộ chuyển đổi (Transmitter unit).
Giả lập tín hiệu đầu vào từ Sensor:Kỹ sư ngắt kết nối với đầu dò Zirconia và dùng thiết bị phát tín hiệu mili-volt (mV) hoặc trở kháng đặc thù để giả lập các mức nồng độ O2 khác nhau (ví dụ 1%, 3%, 5%) đưa vào bộ xử lý.
Kiểm tra tính tuyến tính đầu ra:Đồng thời, thiết bị cũng đo dòng điện 4-20mA đầu ra để xem nó có phản hồi tuyến tính với tín hiệu giả lập đầu vào hay không. Nếu bộ xử lý vẫn hoạt động tốt và tuyến tính, kỹ sư kết luận lỗi chỉ nằm ở đầu dò sensor bị bám bẩn hoặc già hóa.
Tiết kiệm chi phí bảo trì:Việc chẩn đoán chính xác này giúp nhà máy chỉ cần thay thế phần đầu dò tiêu hao, giữ lại bộ điều khiển trung tâm, tiết kiệm đáng kể ngân sách bảo dưỡng hàng năm.

Sai số nhiệt độ, áp suất –điểm mù vận hành lò hơi công suất lớn

VI. MUA SẮM GIẢI PHÁP ĐO LƯỜNG CHUYÊN SÂU TẠI HIOKI VIETNAM

Trong ngành công nghiệp năng lượng, đặc biệt là nhiệt điện than, yêu cầu đối với thiết bị đo lường không chỉ dừng lại ở thông số kỹ thuật trên giấy tờ mà còn là khả năng sống sót và hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt. Hioki Vietnam là đối tác tin cậy cung cấp các dòng thiết bị tham chiếu chuẩn mực, đáp ứng hoàn hảo các tiêu chuẩn khắt khe của hệ thống I&C nhà máy điện.

Khi lựa chọn thiết bị tại Hioki Vietnam, khách hàng được đảm bảo các lợi ích thiết thực:

Thiết kế siêu bền cho môi trường công nghiệp nặng: Các sản phẩm được chế tạo với lớp vỏ chịu va đập, kháng bụi và độ ẩm cao, phù hợp để mang đi hiện trường, leo trèo trên các sàn lò cao hay làm việc trong môi trường nhiều bụi than dẫn điện.
Độ chính xác và ổn định nhiệt tuyệt vời: Khả năng phát nguồn và đo lường của thiết bị Hioki giữ được độ chính xác cao ngay cả khi nhiệt độ môi trường thay đổi, giúp các phép hiệu chuẩn tại hiện trường có giá trị tin cậy tương đương phòng thí nghiệm.
An toàn là ưu tiên hàng đầu: Tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn an toàn điện quốc tế (CAT III, CAT IV), bảo vệ tuyệt đối cho kỹ sư khi thao tác trên các mạch vòng điều khiển có điện áp.
Tư vấn kỹ thuật chuyên sâu: Đội ngũ chuyên gia của Hioki Vietnam thấu hiểu quy trình vận hành lò hơi, sẵn sàng tư vấn giải pháp đo lường phù hợp nhất để giải quyết các bài toán cụ thể của nhà máy.
Dịch vụ hậu mãi chính hãng: Cam kết bảo hành minh bạch, nhanh chóng và cung cấp đầy đủ chứng nhận CO/CQ, hỗ trợ đắc lực cho công tác kiểm toán và quản lý chất lượng của doanh nghiệp.

Vận hành một tổ máy nhiệt điện than an toàn và hiệu quả kinh tế là một thách thức liên tục, đòi hỏi sự chính xác trong từng thông số đo lường. Việc sai lệch tín hiệu dù nhỏ cũng có thể dẫn đến những lãng phí lớn về nhiên liệu hoặc tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn nghiêm trọng.

Sản phẩm liên quan