Đối với các nhà máy và cơ sở công nghiệp, hệ thống khí nén, gas và chân không là nguồn năng lượng chuyển đổi không thể thiếu. So với các nguồn tài nguyên khác như điện, bạn dễ dàng tìm thấy máy nén khí ở khắp nơi trong các nhà máy ngày nay. Chúng giúp vận hành máy móc, dụng cụ, robot, máy laser, hệ thống xử lý sản phẩm và nhiều thiết bị khác.
Máy dò rò rỉ khí bằng sóng âm Fluke
Tuy nhiên, nhiều hệ thống khí nén, gas và chân không lại hay hỏng do ăn mòn và phương pháp bảo trì kém, dẫn đến một trong những nguyên nhân gây lãng phí nguồn tài nguyên lớn nhất - các điểm rò rỉ. Những điểm rò này có thể nằm ẩn phía sau thiết bị, tại cái đầu nối, ở đường ống cố định trên cao hoặc đường ống bị nứt hay ống bị ăn mòn. Sự lãng phí này tăng lên nhanh chóng và có thể dẫn đến việc ngừng hoạt động (downtime).
Lãng phí khí gây tốn kém
Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, một điểm rò rỉ 1/8” (3mm) duy nhất trong đường khí nén có thể khiến bạn tốn đến 2.500 đô la Mỹ một năm. Cơ quan này ước tính trung bình một nhà máy ở Mỹ không bảo trì tốt có thể lãng phí 20% tổng sản lượng khí nén của họ do rò rỉ Chính phủ New Zealand, trong dự án Hướng đến sự bền vững của mình, ước tính rò rỉ trong hệ thống có thể chiếm từ 30% đến 50% công suất của một hệ thống khí nén. Phát hiện nhanh rò rỉ khí nén, gas và chân không là yếu tố duy nhất trong việc tìm ra lợi nhuận that thoát. Rò rỉ khí cũng có thể dẫn đến phí tổn vốn đầu tư, sửa chữa, ngừng hoạt động hoặc vấn đề về chất lượng và tăng chi phí bảo trì.
Để bù vào lượng áp suất bị mất do rò rỉ, người vận hành thường phải mua máy nén lớn hơn cần thiết, làm tăng đáng kể chi phí vốn và chi phí năng lượng. Rò rỉ hệ thống cũng có thể ảnh hưởng thiết bị vận hành bởi khí nén bị hỏng do áp suất hệ thống thấp. Điều này có thể dẫn đến trì hoãn sản xuất, ngừng hoạt động bất ngờ, vấn đề về chất lượng, giảm tuổi thọ và tăng bảo trì do phải luân chuyển máy nén không cần thiết.
Quản lí bảo trì của một nhà sản xuất ở Hoa Kỳ cho biết áp suất thấp ở một trong các dụng cụ xoắn khí của họ có khả năng khiến sản phẩm bị hỏng. Anh cho biết: “Thiết bị xoắn sai, xoắn không đủ hay xoắn quá mức có thể dẫn đến việc phải thu hồi sản phẩm. Và điều đó cũng dẫn đến việc dành nhiều giờ làm hơn cho điều lẽ ra nên là quy trình rất chuẩn. Đó là việc ném tiền qua cửa sổ do mất lợi nhuận và sản lượng. Trong trường hợp xấu nhất, chúng tôi sẽ phải giải thể do mất nhu cầu vì không thể cung cấp sản phẩm như đã hứa cho khách hàng.”
Không ngạc nhiên khi các nhà máy, ngành công nghiệp và chính phủ đều tập trung vào các hệ thống khí nén là nguồn tiết kiệm chi phí tiềm năng. Rò rỉ dẫn đến lãng phí. Việc khắc phục các điểm rò này tiết kiệm chi phí cho người vận hành và ngăn nhà máy phát sinh công suất cho hệ thống của họ.
Tìm và khắc phục rò rỉ không hề dễ dàng
Nhiều nhà máy và cơ sở không có chương trình phát hiện rò rỉ. Tìm và khắc phục rò rỉ không hề dễ dàng. Định lượng lãng phí và xác định chi phí cần chuyên gia hoặc cố vấn năng lượng sử dụng các máy phân tích năng lượng và logger để kiểm tra các hệ thống khí. Bằng cách tính toán có hệ thống lượng chi phí hàng năm nhờ loại bỏ rò rỉ, họ có thể tạo ra đề xuất kinh doanh vững chắc để tiến hành dự án như vậy.
Việc kiểm tra năng lượng của hệ thống khí nén thường được tiến hành thông qua quan hệ đối tác với các tổ chức ngành, chính phủ và phi chính phủ (NGO). Compressed Air Challenge (CAC) là một tổ chức được tạo ra bởi sự cộng tác tự nguyện của các nhóm trên. Mục tiêu duy nhất của chương trình là cung cấp thông tin trung lập về sản phẩm và tài liệu đào tạo giúp các ngành tạo và sử dụng khí nén ở mức hiệu suất bền vững cao nhất.
Vì sao phát hiện rò rỉ bằng sóng siêu âm là không đủ
Các phương pháp phát hiện rò rỉ chủ yếu khá thô sơ. Phương pháp xưa cũ là lắng nghe âm thanh rò rỉ mà gần như không thể nghe thấy được trong nhiều môi trường hoặc phun nước xà phòng lên khu vực nghi ngờ có rò rỉ, dẫn đến hiện trường lộn xộn và tạo rủi ro trượt ngã.
Dụng cụ hiện nay mọi người tìm đến để phát hiện rò rỉ máy nén là máy dò bằng siêu âm, một thiết bị điện tử cầm tay nhận diện âm thanh tần số cao liên quan đến rò rỉ khí. Máy dò siêu âm thông thường có thể tìm thấy điểm rò nhưng mất thời gian và đội sửa chữa nhìn chung chỉ có thể sử dụng các phương pháp này trong thời gian ngừng hoạt động theo lịch, trong khi dành thời gian bảo trì các máy thiết yếu có vẻ hữu ích hơn. Những thiết bị này cũng cần người vận hành ở gần thiết bị để tìm rò rỉ, khiến chúng khó sử dụng trong khu vực khó tiếp cận chẳng hạn như trần nhà hoặc phía sau thiết bị khác.
Bên cạnh thời gian cần để tìm rò rỉ bằng nước xà phòng hoặc máy dò siêu âm, việc sử dụng những kỹ thuật này còn tiềm ẩn các vấn đề an toàn khi tìm rò rỉ trên cao hoặc dưới thiết bị. Leo lên thang hoặc di chuyển lân cận quanh thiết bị có thể rất nguy hiểm.
“Dụng cụ thay đổi khái niệm” trong phát hiện rò rỉ khí nén
Sẽ ra sao nếu công nghệ phát hiện rò rỉ có thể xác định vị trí chính xác từ khoảng cách đến 50 mét, trong môi trường ồn ào, mà không cần tắt thiết bị? Fluke đã phát triển một máy chụp ảnh công nghiệp làm được điều đó. Giám đốc bảo trì công nghiệp gọi Máy chụp ảnh nhiệt bằng sóng âm công nghiệp ii900 là “ Bước ngoặt công nghệ ” trong việc tìm điểm rò rỉ khí nén.
Camera sóng âm công nghiệp mới này—có thể phát hiện phạm vi tần số rộng hơn các thiết bị siêu âm truyền thống–nhờ sử dụng công nghệ SoundSight™ có khả năng quét hình ảnh điểm rò nâng cao, tương tự như cách camera hồng ngoại phát hiện điểm nóng.
ii900 có một hệ thống micrô âm học nhỏ siêu nhạy phát hiện cả sóng âm và siêu âm. ii900 phát hiện nguồn âm thanh tại vị trí rò tiềm ẩn, sau đó áp dụng các thuật toán độc quyền để hiển thị âm thanh dưới dạng rò rỉ. Kết quả là bạn có ảnh SoundMap™—một bản đồ màu chồng lên ảnh thật—chỉ ra chính xác vị trí rò rỉ. Kết quả được hiển thị trên màn hình LCD 7” dưới dạng ảnh tĩnh hoặc video theo thời gian thực. ii900 có thể lưu đến 999 tập tin ảnh hoặc 20 tập tin video cho mục đích lưu trữ, báo cáo.
Có thể quét nhanh các khu vực rộng lớn hơn, giúp định vị điểm rò nhanh chóng hơn các phương pháp khác. Thiết bị cũng cho phép lọc phạm vi cường độ và tần số. Một đội công nhân tại nhà máy sản xuất lớn gần đây sử dụng hai thiết bị mẫu ii900 và định vị được 80 điểm rò khí nén trong một ngày. Giám đốc bảo trì cho biết lẽ ra họ phải mất nhiều tuần mới tìm ra từng đó số điểm rò nếu sử dụng phương pháp cũ. Bằng cách tìm và khắc phục rò rỉ nhanh chóng, đội không mất thời gian ngừng hoạt động, điều mà tại nhà máy này có thể khiến họ mất khoảng 100.000 đô la/giờ năng suất.
Vị trí tìm rò rỉ:
- Khớp nối
- Ống mềm
- Ống
- Gá lắp
- Mối nối ống có ren
- Ngắt kết nối nhanh
- FRL (kết hợp bộ lọc, bộ điều chỉnh, bộ bôi trơn)
- Bẫy ngưng đọng
- Van
- Mặt bích
- Đệm kín
- Bình chứa khí nén
Bạn đang lãng phí bao nhiêu khí?
Bước đầu tiên để kiểm soát rò rỉ trong hệ thống khí nén, gas và chân không là ước tính tải rò rỉ của bạn. Vài điểm rò rĩ (thấp hơn 10%) có thể chấp nhận được. Ngoài con số đó thì đây được xem là lãng phí. Bước đầu tiên là xác định tải rò rỉ hiện tại để bạn có thể sử dụng giá trị đó làm chuẩn để so sánh cải thiện.
Phương pháp tốt nhất để ước tính tải rò rỉ là dựa trên hệ thống điều khiển. Nếu bạn có hệ thống với điều khiển khởi động/dừng, bạn chỉ cần khởi động máy nén khi không có nhu cầu trên hệ thống—nghĩa là sau giờ làm việc hoặc ngoài ca làm. Sau đó, lấy nhiều số đọc của các chu kỳ máy nén để xác định thời gian trung bình để dỡ tải hệ thống đã tải. Không có thiết bị nào chạy, việc dỡ tải hệ thống là do rò rỉ.
Rò rỉ (%) = (T x 100) ÷ (T + t)T = thời gian có tải (phút), t = thời gian ngưng tải (phút)
Để ước tính tải rò rỉ trong hệ thống có thiết kế điều khiển phức tạp hơn, hãy đặt máy đo áp suất cuối dòng từ thể tích (V, theo đơn vị cubic feet), bao gồm tất cả thiết bị thu phụ, lưới điện và đường ống. Khi không có nhu cầu trên hệ thống, ngoại trừ rò rỉ, đưa hệ thống trở lại áp suất hoạt động bình thường (P1, theo đơn vị psig). Chọn áp suất thứ hai (P2, bẳng một nửa giá trị P1) và đo thời gian (T, theo đơn vị phút) cần để hệ thống hạ xuống giá trị P2.
Rò rỉ (cfm khí tự nhiên) = [(V x ( P1 – P2) ÷ (T x 14,7)] x 1,25
Số nhân 1,25 đưa rò rỉ trờ về áp suất hệ thống bình thường, và do vậy giải thích do việc rỏ rỉ giảm, làm giảm áp suất hệ thống.
Khắc phục và sửa chữa hiệu quả điểm rò có thể làm giảm đáng kể chi phí cho các doanh nghiệp phụ thuộc vào khí. Các công ty không chỉ tiết kiệm năng lượng sử dụng bằng cách khắc phục rò rỉ mà còn cải thiện mức sản xuất và kéo dài tuổi thọ thiết bị.