Vì sao lò nung báo nhiệt độ chuẩn nhưng sản phẩm ra lò vẫn bị lỗi quá nhiệt ?

Trong các ngành công nghiệp mũi nhọn như luyện kim, sản xuất gốm sứ hay chế biến thực phẩm, việc kiểm soát nhiệt độ lò nung là yếu tố sống còn quyết định chất lượng thành phẩm. Các kỹ sư vận hành thường xuyên đối mặt với một nghịch lý khó giải thích: màn hình điều khiển trung tâm vẫn hiển thị con số nhiệt độ hoàn hảo đúng như cài đặt, nhưng sản phẩm lấy ra lại bị cháy khét, biến dạng hoặc không đạt độ cứng yêu cầu.

Sự sai lệch vô hình này thường xuất phát từ sự lão hóa của các cảm biến đo lường hoặc sự suy hao tín hiệu trên đường dây dẫn sau thời gian dài hoạt động trong môi trường khắc nghiệt. Hệ thống điều khiển chỉ đơn thuần hiển thị con số dựa trên tín hiệu điện áp nhận được, nó không thể tự nhận biết được tín hiệu đầu vào đó có còn chính xác hay không.

Để tìm ra nguyên nhân gốc rễ mà không cần phải thay thế thử nghiệm từng linh kiện một cách tốn kém, kỹ thuật viên cần sử dụng máy hiệu chuẩn đa năng. Thiết bị này đóng vai trò như một trọng tài trung gian, vừa có khả năng đo lường tín hiệu thực tế từ cảm biến, vừa có khả năng giả lập tín hiệu chuẩn để kiểm tra độ chính xác của bộ điều khiển, từ đó khoanh vùng chính xác điểm hỏng hóc trong vòng lặp nhiệt độ.

Vì sao lò nung báo nhiệt độ chuẩn nhưng sản phẩm ra lò vẫn bị lỗi quá nhiệt ?

I. SỰ TRÔI TÍN HIỆU CỦA CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ SAU THỜI GIAN DÀI SỬ DỤNG

Cảm biến nhiệt độ, phổ biến nhất là cặp nhiệt điện hoặc nhiệt điện trở, là những thành phần phải chịu đựng điều kiện làm việc khắc nghiệt nhất trong hệ thống. Dưới tác động của chu kỳ nóng - lạnh liên tục diễn ra hàng ngày, các mối hàn kim loại bên trong đầu dò cảm biến sẽ dần bị oxy hóa hoặc thay đổi cấu trúc vật lý. Hiện tượng này dẫn đến việc điện trở hoặc sức điện động (mV) sinh ra không còn tuân theo biểu đồ chuẩn ban đầu.

Khi cảm biến bị "trôi", nó sẽ gửi về một tín hiệu điện yếu hơn hoặc mạnh hơn thực tế. Bộ điều khiển nhận được tín hiệu này và "ngây thơ" tin rằng nhiệt độ lò đang thấp hơn mong muốn. Hệ quả là nó ra lệnh cho bộ gia nhiệt tăng công suất hoạt động hết mức. Kết quả là nhiệt độ thực tế vọt lên quá cao gây hỏng sản phẩm, trong khi màn hình hiển thị vẫn báo con số an toàn. Việc tháo cảm biến ra mang đi phòng thí nghiệm kiểm tra rất mất thời gian, do đó kỹ thuật viên cần đo trực tiếp tín hiệu mV hoặc Ohm ngay tại hiện trường để so sánh và kết luận.

II. SAI SỐ DO DÂY BÙ NHIỆT VÀ ĐIỂM KẾT NỐI KHÔNG ĐẠT CHUẨN

Một nguyên nhân khác thường bị bỏ qua nằm ở hệ thống dây dẫn tín hiệu từ cảm biến về tủ điện trung tâm. Đối với Thermocouple, việc truyền dẫn tín hiệu đòi hỏi sự khắt khe về vật liệu dây và kỹ thuật đấu nối để tránh sai số tại điểm nối lạnh (Cold Junction).

Những vấn đề thường gặp trên đường dây dẫn bao gồm:

Sử dụng sai loại dây dẫn: Thay vì dùng dây bù nhiệt chuyên dụng (compensation cable) cùng chất liệu với cảm biến, thợ điện đấu nối nhầm bằng dây đồng thường, tạo ra điện áp sai lệch ngay tại điểm nối.
Mối nối bị oxy hóa: Các điểm đấu nối trung gian (terminal block) bị rỉ sét hoặc lỏng lẻo làm tăng điện trở tiếp xúc, gây sụt áp tín hiệu.
Điện áp ký sinh: Sự chênh lệch nhiệt độ tại các điểm nối không đồng chất sinh ra một dòng điện phụ. Nếu dòng này cùng chiều sẽ làm nhiệt độ hiển thị cao hơn, ngược chiều sẽ làm nhiệt độ hiển thị thấp hơn thực tế.
Nhiễu điện từ: Dây tín hiệu đi chung máng với dây động lực công suất lớn mà không có bọc giáp chống nhiễu, làm tín hiệu nhiệt độ bị dao động không ổn định.

Vì sao lò nung báo nhiệt độ chuẩn nhưng sản phẩm ra lò vẫn bị lỗi quá nhiệt ?

III. KIỂM TRA ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN BẰNG TÍN HIỆU GIẢ LẬP

Đôi khi lỗi không nằm ở cảm biến hay dây dẫn, mà nằm ở chính bộ điều khiển nhiệt độ hoặc thẻ Analog Input của PLC. Sau nhiều năm hoạt động liên tục, các linh kiện điện tử bên trong bộ chuyển đổi tương tự sang số (A/D converter) có thể bị lão hóa, dẫn đến việc đọc sai giá trị đầu vào. Để kiểm chứng điều này, chúng ta không thể ngồi chờ lò nung nóng lên rồi so sánh một cách thụ động, mà cần một phương pháp chủ động hơn gọi là "Source" (Phát tín hiệu).

Thiết bị chuyên dụng sẽ đóng vai trò là một cảm biến ảo để kiểm tra độ trung thực của bộ điều khiển. Người dùng sẽ cài đặt thiết bị phát ra một tín hiệu chuẩn xác tương đương 1000°C và đưa trực tiếp vào bộ điều khiển. Nếu màn hình hiển thị 980°C hay 1020°C thay vì con số 1000°C chuẩn, thì chắc chắn bộ điều khiển đang bị sai số. Phương pháp này giúp loại trừ hoàn toàn các yếu tố ngoại cảnh, cho phép khẳng định chắc chắn 100% tình trạng sức khỏe của bộ não điều khiển hệ thống để có phương án hiệu chỉnh lại ngay lập tức.

IV. VẤN ĐỀ CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU TRUNG GIAN 4-20MA

Trong các nhà máy hiện đại quy mô lớn, tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ thường không đi trực tiếp về phòng điều khiển mà thông qua một bộ chuyển đổi tín hiệu để biến đổi thành dòng điện 4-20mA. Dòng điện này giúp tín hiệu truyền đi xa mà không bị suy hao. Tuy nhiên, thêm một thiết bị trung gian là thêm một khả năng gây lỗi nếu không được cấu hình đúng.

Các lỗi thường gặp ở khâu trung gian này bao gồm:

Lệch dải đo (Range Mismatch): Bộ Transmitter đang được cài đặt 20mA tương ứng với 1200°C, nhưng PLC lại đang hiểu 20mA là 1000°C. Sự bất đồng bộ này khiến con số hiển thị sai lệch rất lớn.
Trôi điểm Zero và Span: Sau thời gian sử dụng, giá trị dòng điện đầu ra tại 0°C và tại nhiệt độ max bị trôi đi, không còn giữ được sự tuyến tính.
Hỏng mạch tuyến tính hóa: Transmitter không thể chuyển đổi đúng đặc tuyến phi tuyến của Thermocouple sang dạng đường thẳng cho PLC đọc.
Khó kiểm tra: Cần thiết bị có khả năng vừa phát tín hiệu giả lập nhiệt độ (đầu vào Transmitter) vừa đo dòng điện mA (đầu ra Transmitter) cùng lúc để vẽ lại đặc tuyến làm việc.

Vì sao lò nung báo nhiệt độ chuẩn nhưng sản phẩm ra lò vẫn bị lỗi quá nhiệt ?

V. TẦM QUAN TRỌNG CỦA THIẾT BỊ KIỂM TRA ĐA NĂNG TẠI HIỆN TRƯỜNG

Môi trường nhà máy với bụi bẩn, độ ẩm và nhiệt độ thay đổi liên tục đặt ra thách thức lớn cho chính các thiết bị đo lường. Một công cụ dùng để đi "khám bệnh" cho máy móc khác thì bản thân nó phải có độ ổn định cao hơn gấp nhiều lần đối tượng cần đo. Các dòng thiết bị tạo và đo tín hiệu hiện đại được thiết kế tích hợp tất cả trong một (All-in-one) để giải quyết bài toán này.

Sự linh hoạt của thiết bị thể hiện ở khả năng phát và đo đồng thời cho đa dạng các loại tín hiệu từ Thermocouple, RTD, điện áp, dòng điện đến xung tần số. Tính năng tự động quét giúp kiểm tra độ tuyến tính của van điều khiển hoặc bộ ghi nhiệt độ mà không cần kỹ thuật viên phải đứng vặn núm chỉnh thủ công liên tục. Độ chính xác cao và ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường đảm bảo rằng kết quả đo tại lò nung nóng bức cũng chính xác như trong phòng thí nghiệm mát mẻ, giúp đội ngũ bảo trì nhanh chóng đưa dây chuyền sản xuất trở lại trạng thái hoạt động ổn định nhất.

VI. TRẢI NGHIỆM MUA SẮM THIẾT BỊ HIỆU CHUẨN TẠI HIOKI VIETNAM

Sở hữu một thiết bị tạo và đo tín hiệu chuẩn xác là bước đầu tư thông minh để kiểm soát chất lượng sản phẩm ngay từ gốc rễ. Hioki Vietnam tự hào mang đến các dòng sản phẩm máy phát tín hiệu và hiệu chuẩn chuẩn mực từ Nhật Bản, đáp ứng những tiêu chuẩn khắt khe nhất của ngành công nghiệp hiện đại.

Khi lựa chọn Hioki Vietnam là đối tác cung cấp thiết bị, quý khách hàng sẽ nhận được:

Sự tư vấn kỹ thuật tận tâm: Chúng tôi phân tích kỹ lưỡng hệ thống điều khiển trong nhà máy của bạn để đề xuất model thiết bị có tính năng phù hợp nhất, tránh lãng phí ngân sách.
Thiết bị chính hãng, độ bền cao: Sản phẩm Hioki nổi tiếng toàn cầu với sự bền bỉ, hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, đi kèm đầy đủ giấy tờ CO/CQ.
Chính sách hỗ trợ sau bán hàng chuyên nghiệp: Dịch vụ hướng dẫn sử dụng chi tiết, bảo hành và hiệu chuẩn thiết bị định kỳ giúp bạn khai thác tối đa công năng của máy.
Kho hàng sẵn sàng: Luôn có sẵn các dòng máy chủ lực để đáp ứng nhanh chóng nhu cầu cấp thiết của các dự án bảo trì, sửa chữa.

Đến với Hioki Vietnam, bạn không chỉ mua một thiết bị đo, mà còn mua sự an tâm cho quy trình kiểm soát chất lượng của toàn bộ nhà máy.

Việc nhiệt độ lò nung hiển thị sai lệch so với thực tế là một "căn bệnh" âm thầm nhưng gây hậu quả lớn về kinh tế. Sử dụng thiết bị hiệu chuẩn chuyên dụng để kiểm tra định kỳ là phương pháp duy nhất để chẩn đoán chính xác tình trạng hệ thống.

Sản phẩm liên quan