Các nguyên tắc lập kế hoạch bảo dưỡng cho nhà máy công nghiệp

Các nguyên tắc lập kế hoạch bảo dưỡng cho nhà máy công nghiệp

Các nguyên tắc lập kế hoạch bảo dưỡng cho nhà máy công nghiệp:

Để chuẩn bị lập kế hoạch bảo dưỡng, kế hoạch tổng thể, thông thường kế hoạch được lập theo các đề mục, sau đó chuẩn bị lịch trình thực hiện chi tiết dựa trên quyết định cuối cùng về các hạng mục bảo dưỡng, bảo dưỡng theo yêu cầu, bảo dưỡng ưu tiên và qui trình bảo dưỡng.

Các yêu cầu khi lập kế hoạch bảo dưỡng:

Phải thu thập dữ liệu về kiểm tra và bảo dưỡng của từng phân xưởng, thiết bị nhằm lập kếhoạch và thực hiện công tác bảo dưỡng được hiệu quả hơn, như làm sạch, sửa chữa, thay thế, tân trang, … các dữ liệu này rất có ích cho các lần lập kế hoạch bảo dưỡng tiếp sau

Các yêu cầu bảo dưỡng phải lấy thông tin từ bộ phận sản xuất: trong quá trình vận hành,

phòng vận hành có thể phát hiện được các sự cố như: tích tụ bẩn (fouling), tạo cốc

(coking), ăn mòn, xói mòn ở các thiết bị tĩnh, các hỏng hóc của các thiết bị quay, … trongtrường hợp này, nhân viên vận hành sẽ yêu cầu thực hiện các công tác bảo dưỡng theo từng hạng mục khi thiết bị vẫn đang hoạt động

Kế hoạch bảo dưỡng phải được lập dựa trên kế hoạch sản xuất tức kế hoạch nhập liệu và xuất sản phẩm

Các hạng mục cần chú ý khi lập kế hoạch bảo dưỡng

Cân bằng các phân xưởng phụ trợ

Nguồn nhân lực sẵn có phục vụ công tác bảo dưỡng, phân bố nhân lực phù hợp với

phạm vi và hạng mục công việc

Các thiết bị, vật tư dự phòng (spare parts), nguyên vật liệu phải sẵn có trong thời gian thực hiện công tác bảo dưỡng Thường thì thiết bị dự phòng và nguyên vật liệu được dự trữ cho công tác bảo dưỡng được quyết định theo kinh nghiệm

Ngân sách bảo dưỡng thường được dự toán dựa trên cơ sở kinh nghiệm, các ngân sách

phục vụ bảo dưỡng ưu tiên được quyết định đặc biệt

Thời gian thực hiện bảo dưỡng thường bị giới hạn bởi lịch trình sản xuất Một kế hoạch

bảo dưỡng có hiệu quả nhất thường dựa trên kinh nghiệm, nhân lực, thiết bị và qui trình bảo dưỡng sẵn có Để hạn chế thời gian ngưng hoạt động nhà máy, phải thực hiện tất cả các công việc như kiểm tra, chuẩn bị bảo dưỡng có thể thực hiện khi nhà máy đang hoạt động Thời tiết cũng là một thông số ảnh hưởng đến kế hoạch bảo dưỡng

Để có thể đạt được hiệu quả cao nhất trong việc sử dụng các thiết bị, nhân lực, nguyên vật liệu và thời gian, lịch trình bảo dưỡng cần phải thực hiện cho toàn bộ nhà máy Việc xác định thời gian hoạt động an toàn và thời gian ngưng hoạt động yêu cầu cho công tác bảo dưỡng là thông số rất quan trọng khi lập kế hoạch Để đạt được yêu cầu này, việc thu

thập dữ liệu về kiểm tra, bảo dưỡng là rất quan trọng

Nếu dữ liệu kiểm tra và bảo dưỡng thu thập đầy đủ, công tác bảo dưỡng sẽ thực hiện có hiệu quả hơn Đối với thiết bị xây dựng được vài năm, nên thực hiện công việc bảo dưỡng sau khi shutdown hàng năm nhằm thu thập dữ liệu

Công tác kiểm tra, sửa chữa, bảo dưỡng cho từng thiết bị riêng lẻ nên thực hiện theo chỉ

dẫn của nhà sản xuất

5 phương pháp bảo trì quan trọng trong công nghiệp:

Bảo trì và các phương pháp của nó có tầm quan trọng đặc biệt trong công nghiệp Trong bài này, chúng ta sẽ

đi tìm hiểu hầu hết các phương pháp quan trọng bao gồm: bảo trì phục hồi, bảo trì phòng ngừa, bảo trì cơ hội, bảo trì dựa trên tình trạng và bảo trì dự đoán.

Bảo trì phục hồi: (hay gọi là sửa chữa phục hồi) Phương

pháp bảo dưỡng này cũng được đặt tên bảo trì chữa cháy (fire-fighting maintenance) hay bảo dưỡng dựa trên hư hỏng (failure based maintenance

or breakdown maintenance) Khi phương pháp bảo trì phục hồi được áp dụng, bảo trì không được thực hiện cho đến khi xảy ra sự hư hỏng Đây được coi là một phương pháp khả thi trong trường hợp lợi nhuận lớn Tuy nhiên, giống như chữa cháy, loại bảo trì này thường xuyên gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho thiết bị phương tiện, con người và môi trường Hơn nữa, với sự cạnh tranh toàn cầu và mức lợi nhuận nhỏ đã buộc các nhà quản

lý bảo trì phải áp dụng phương pháp bảo dưỡng hiệu quả và đáng tin cậy hơn

Bảo trì phòng ngừa: phương pháp này dựa trên đặc điểm độ tin cậy các thành phần của

thiết bị Dữ liệu có thể dùng để phân tích cách thức hư hỏng của các thành phần máy và cho phép các kỹ sư bảo trì xác định một chương trình bảo dưỡng định kỳ cho nó Các chính sách bảo trì phòng ngừa cố gắng để xác định một loạt các công việc kiểm tra, thay thế hoặc sửa đổi các thành phần của máy với một tần suất thực hiện dựa trên tần suất hư hỏng Nói cách khác, bảo trì phòng ngừa duy trì được hiệu quả của việc khắc phục các vấn đề liên quan đến việc mài mòn của các thành phần máy Một điều hiển nhiên rằng, sau khi kiểm tra, không phải lúc nào cũng cần thiết thay thế các thành phần Để duy trì hoạt động phòng ngừa, một hệ thống hỗ trợ ra quyết định là cần thiết và thường rất khó

để xác định khoảng thời gian giữa hai lần bảo trì hiệu quả nhất vì thiếu các dữ liệu lịch

sử Trong nhiều trường hợp khi các phương pháp bảo dưỡng được sử dụng, hầu hết các máy được duy trì đáng kể tuổi thọ có ích Tuy nhiên, phương pháp này thường dẫn đến bảo trì không cần thiết, thậm chí làm hư hỏng máy nếu bảo trì không đúng

Bảo dưỡng Cơ hội: được thực hiện cùng một thời gian nhằm thay thế hay kiểm tra các

thành phần khác nhau trên cùng một máy hoặc nhà máy Loại bảo trì có thể toàn bộ nhà máy phải shutdown tại thời gian đã định để thực hiện các công việc bảo trì liên quan cùngmột lúc Bảo trì cơ hội thường tiến hành theo cách mà tiết kiệm chi phí khi mà ít nhất hai công việc bảo trì được thực hiện cùng một lúc Để giảm tổng chi phí bảo trì và mất sản xuất Phương pháp bảo trì này đòi hỏi phải có sự phối hợp và hỗ trợ bộ phận sản xuất

Bảo trì dựa trên tình trạng: quyết định bảo trì được thực hiện tùy thuộc vào dữ liệu đo

được từ một hệ thống cảm biến Ngày nay, một số kỹ thuật giám sát chẳng hạn như giám sát rung động, phân tích chất bôi trơn và kiểm tra siêu âm Các các thông số dữ liệu thiết

bị được theo dõi có thể cho các kỹ sư biết tình trạng máy, cho phép các nhân viên bảo trì thực hiện bảo dưỡng cần thiết trước khi sự hư hỏng xảy ra Phương pháp này thường được áp dụng cho các máy quay và máy tịnh tiến, ví dụ: tua bin, máy bơm ly tâm và máy nén Tuy nhiên, sự hạn chế chất lượng và trong thu thập dữ liệu làm giảm hiệu quả và độ chính xác của phương pháp bảo trì dựa trên tình trạng

Bảo trì dự đoán: Không giống như chính sách bảo trì dựa trên tình trạng, bảo dưỡng dự

đoán thu thập các dữ liệu, thông số quan trọng cần được kiểm soát để phân tích nhằm tìm

ra một khuynh hướng thay đổi có thể Điều này làm cho nó có thể dự đoán khi lượng giá trị kiểm soát đạt hoặc vượt quá giá trị ngưỡng Các nhân viên bảo trì sau đó sẽ có thể lên

kế hoạch khi nào (tùy thuộc vào điều kiện vận hành), các thành phần cần thay thế hoặc sửa chữa

Lập kế hoạch hoạch bảo trì và theo dõi tốt hơn hệ thống lưới điện với giải pháp CBM:

Bảo trì dựa trên tình trạng thiết bị (Condition- Based Maintenance – CBM) theo thời gian thực là giải pháp độc đáo cho vấn đề muôn thuở là làm sao để lập kế hoạch hoạch và theo dõi tốt hơn các qui trình bảo trì

và các thiết bị quan trọng.

Mục tiêu của tất cả các công ty truyền tải và phân phối điện là cung cấp điện tin cậy và liên tục, nhưng để duy trì hệ thống luôn vận hành tốt không phải là nhiệm vụ dễ dàng Điện năng phải được sản xuất, truyền tải và phân phối – hầu như tức thời – tới điểm tiêu thụ của khách hàng.

Hãy hình dung trường hợp điển hình đối với công ty truyền tải khi xảy ra sự cố nhảy máy cắt Đầu tiên người vận hành đóng máy cắt, máy cắt nhảy Nghi ngờ tiếp điểm chưa tiếp xúc, anh ta cố đóng lại lần nữa Thử nghiệm xác định sự cố – cắt, đóng, cắt, đóng – khiến máy cắt phải chịu ứng suất nặng nề.

Điều gì sẽ xảy ra nếu như người vận hành có mọi dữ liệu hồi cố – về hao mòn trong quá trình sử dụng, nhật ký vận hành, sự cố trước đây – cũng như những dữ liệu theo thời gian thực về thiết bị đó? Trong trường hợp này, những dữ liệu về thiết bị

sẽ giúp ích cho việc đưa ra quyết định Nếu có được những thông tin này, người vận hành đã có thể hành động tự tin hơn, tránh tạo ra các ứng suất lên thiết bị khi thực hiện phép thử và sai theo kiểu mò mẫm.

Nếu cộng hàng trăm những trường hợp như vậy xảy ra hằng ngày với các thiết bị ở

xa, sẽ là một vấn đề không nhỏ trong một hệ thống Thay đổi phương pháp này bằng việc sử dụng những dữ liệu chính xác theo thời gian thực trong công tác vận hành, sẽ đem lại hiệu quả tích cực đến độ tin cậy và hiệu quả hoạt động.

Các công ty sử dụng dữ liệu theo thời gian thực trong các hệ thống SCADA và EMS hiện mới chỉ khai thác được trên bề mặt lượng thông tin có được Hiện nay, thông qua các hệ thống điều khiển theo thời gian thực mới chỉ thu thập được 10% tổng số

dữ liệu vận hành (mà không phải lúc nào cũng được lưu trữ lâu dài) Số 90% còn lại bao gồm những dữ liệu chưa được khai thác đầy đủ.

Bằng việc tập trung tất cả các dữ liệu động vào cùng nơi lưu trữ, sau đó theo dõi và phân tích trên quan điểm vận hành và kỹ thuật, các công ty điện lực có thể biến nguồn dữ liệu dồi dào này thành những thông tin hữu hiệu, tác động trực tiếp tới hiệu quả và năng suất hoạt động.

Khi mọi thứ ngày một già cỗi

Cắt điện ngoài kế hoạch có thể gây nhiều tổn thất và rất nhiều phiền hà nếu không được kiểm soát tốt Do mức độ kết nối cao của hệ thống điện hiện đại ở Bắc Mỹ, nhiễu loạn cục bộ cũng có thể ảnh hưởng trên diện rộng tới độ tin cậy của hệ thống.

Để tăng cường hiệu quả quản lý thiết bị và tích hợp các dữ liệu theo thời gian thực vào các qui trình sao cho hiệu quả về kinh tế, các công ty điện lực phải xét đến thực

tế là cơ sở hạ tầng ngày một cũ nát và lực lượng lao động có kinh nghiệm kỹ thuật

và đúng chuyên ngành ngày một khan hiếm.

Trong khi các công ty điện lực đang tìm cách xin điều chỉnh giá điện thông qua ủy ban quản lý các doanh nghiệp công ích (Public Utility Commission – PUC) để tăng vốn đầu tư cho các dự án cải thiện cơ sở hạ tầng và vận động hành lang để Quốc hội thông qua, thì các dữ liệu về doanh nghiệp theo thời gian thực lại có thể khẳng định các thiết bị đắt tiền mặc dầu đã cũ, vẫn sẽ vận hành an toàn trong thời gian dài hơn.

Ngoài ra, trong tình hình phân bố tuổi của lực lượng lao động có sự thay đổi, các công ty cần phát huy tối đa nguồn dữ liệu thời gian thực của họ, tạo ra cơ chế nắm bắt những “tri thức nội bộ” để áp dụng trong toàn công ty.

Tạo lợi thế cạnh tranh nhờ giải pháp CBM

Làm thế nào để các công ty điện lực duy trì được lợi thế cạnh tranh và hoạt động như một doanh nghiệp truyền thống chịu sự điều tiết trong điều kiện thị trường cạnh tranh ngày nay? Câu trả lời là cắt giảm chi phí bảo trì thiết bị, quản lý đầu tư

và tài sản một cách chiến lược hơn.

Theo thời gian, các qui trình bảo trì và hệ thống đã thay đổi rất nhiều Ban đầu, bảo trì là để phòng chống hư hỏng cơ khí các thiết bị, nhưng khi công nghệ ngày một phát triển, giải pháp cũng thay đổi dần, từ mô hình bảo trì định kỳ sang mô hình bảo trì theo tình trạng thiết bị.

Giờ đây, các hệ thống bảo trì hiệu quả có khả năng phát hiện sớm sự xuống cấp dưới mọi hình thức nhờ các biện pháp bảo trì tiên liệu kết hợp với CBM.

Giải pháp bảo trì tiên liệu (predictive maintenance) bao gồm các phương pháp tiên đoán hoặc chẩn đoán các vấn đề rắc rối trong một thiết bị, dựa trên xu hướng kết quả thử nghiệm Các phương pháp này sử dụng các kỹ thuật thử nghiệm không phá hủy để đo và xác định xu hướng biến đổi tính năng của thiết bị đó.

Bảo trì dựa trên tình trạng thiết bị (CBM) là phương pháp luận kết hợp bảo trì tiên liệu và bảo trì dự phòng (preventive maintenance) với theo dõi theo thời gian thực

Hệ thống CBM phát hiện được nguồn gốc hư hỏng từ rất sớm trước khi xảy ra sự

cố, nhờ đó công tác bảo trì mang tính phòng ngừa tích cực.

Công nghệ CBM xác định chính xác hiện trạng của hệ thống cơ khí và dự đoán khả năng hệ thống có thể hoạt động mà không xảy ra sự cố Công nghệ này sử dụng mức ứng suất được tạo ra trong quá trình thiết kế máy, đo đạc những thông số thích hợp nhằm định lượng mức ứng suất hiện tại, hiệu chỉnh các môi trường vận hành để các mức này tương thích với sản lượng kinh tế ứng với tuổi thọ của thiết bị.

Nâng cao công tác quản lý thiết bị bằng hệ thống CBM

Công nghệ CBM bổ sung thêm hai yếu tố quan trọng cho các giải pháp bảo trì tiên liệu truyền thống.

Trước hết, hệ thống CBM rà soát toàn bộ hệ thống và tất cả các tài sản thiết bị Cách tiếp cận tổng thể này là bước chuyển đổi căn bản so với những công nghệ manh mún trước đây Mặc dầu CBM có thể thực hiện theo từng bước, tuy nhiên tiềm năng lớn nhất của giải pháp này được phát huy khi CBM được áp dụng nhất quán và đồng đều trên toàn bộ lớp tài sản thiết bị, áp dụng triệt để các ý tưởng về bảo trì.

Yếu tố bổ sung thứ hai là ý tưởng kéo dài khoảng cách giữa các lần bảo trì Công nghệ CBM thay thế việc bảo trì định kỳ cứng nhắc bằng việc bảo trì theo lịch biểu dựa trên tình trạng thiết bị CBM chủ động phân tích dữ liệu về tình trạng máy để dựa vào đó lên kế hoach và lập lịch biểu bảo trì hoặc sửa chữa trước khi xảy ra sự cố.

Sử dụng triệt để dữ liệu trong toàn bộ hệ thống sẽ giúp công ty ngăn ngừa sự cố Yếu tố quan trọng chính là dữ liệu: kết hợp giữa dữ liệu thời gian thực với dữ liêu theo yêu cầu cộng với những thông tin ít nhạy cảm với thời gian hơn Bằng cách tự động phân tích dữ liệu trước khi chuyển tới tất cả các bên chịu trách nhiệm, các công ty điện lực có thể biến những dữ liệu xếp đống này thành những thông tin hữu hiệu.

Với những thông tin hữu hiệu này, các công ty có thể áp dụng các biện pháp phòng ngừa và hành động theo phân cấp ưu tiên một cách tự tin, đồng thời thu thập những tri thức riêng lẻ dưới dạng thuật toán, phân tích, qui tắc trong doanh nghiệp sao cho

có thể ứng dụng các thông tin này cho các thiết bị hoặc lưới điện cùng loại của công

ty điện lực.

Với CBM, công ty chỉ tiến hành bảo trì khi cần thiết nhằm không để xảy ra trường hợp suy giảm tính năng vận hành hoặc sự cố, loại bỏ phương án bảo trì định kỳ tốn kém, và giảm đáng kể xác suất hư hỏng cơ khí.

Ngày nay, phương pháp chủ động nhận diện và xử lý những vấn đề về bảo trì có thể đem lại lợi ích lớn trong kinh doanh.

Khi các công ty chế tạo và các công ty điện lực càng ngày càng cạnh tranh nhiều hơn trên thị trường toàn cầu, thì độ khả dụng cao trở thành một yêu cầu Các công

ty phải điều hành các doanh nghiệp truyền thống chịu sự điều tiết sao cho đảm bảo tính cạnh tranh, cắt giảm chi phí bảo trì, quản lý đầu tư và tài sản một cách chiến lược và hiệu quả.

Cũng vậy, trong thị trường phi điều tiết, dịch vụ khách hàng và thỏa mãn khách hàng là vấn đề thiết yếu Các công ty điện phải cố gắng đạt tính năng tối đa với mức chi phí chu kỳ tuổi thọ thấp nhất, đồng thời tăng độ tin cậy của hệ thống bằng việc loại trừ những sự cố thiết bị tai hại Hệ thống CBM sẽ giúp nhận biết những sự cố ngay lúc ban đầu trước khi chúng trở nên nghiêm trọng.

CBM – Hệ thống dẫn đường của bạn

Bằng cách đưa ra những thông tin có giá trị – ví dụ như các phân tích, thông báo hay báo động, những hiển thị trực giác – kết hợp với các dữ liệu thời gian thực, các công ty điện có thể ứng phó với vô vàn thách thức về lực lượng lao động có tuổi đời ngày càng cao, quản lý chủ động số lượng thiết bị ngày càng lớn và yêu cầu đáp ứng ngày càng tăng.

Được truy cập hàng đống các dữ liệu vận hành tự nó không hề đảm bảo người vận hành hay người kỹ sư có thể phát hiện được nguy cơ hay sự cố ngầm bên trong Giải pháp CBM tùy thuộc vào:

Khả năng dễ dàng lập các phép tính hoặc các thông báo nhắc nhở người vận hành phải hành động;

Dự báo xu hướng thời gian thực kết hợp với những phân tích biến những dữ liệu sẵn có thành những thông tin hiệu quả, nhận ra những xu hướng và hiện tượng bất thường của hệ thống (đây là cốt lõi của vấn đề quản lý hiệu quả các tài sản thiết bị, đặc biệt đối với các thiết bị ở xa, hay phân tán cao);

Hiển thị theo yêu cầu và báo động là yêu cầu tất yếu đảm bảo sự thành công – hiển thị phải mang tính trực giác xúc tích, chính xác và có khả năng điều hướng.

Các công ty điện cần phải xây dựng chiến lược lâu dài để thay thế dần cơ sở hạ tầng đường dây truyền tải và trạm biến áp truyền tải và phân phối đang cũ dần, một cách chủ động và tùy thuộc mức độ rủi ro, nhằm nâng cao độ tin cậy và kiểm soát chi phí vận hành và bảo trì Các công ty cũng còn phải có kế hoạch chi tiêu để hỗ trợ việc thay thiết bị đã cũ, kể cả việc dự trữ những phụ tùng thiết bị ở mức cần thiết.

Bằng cách từ bỏ chế độ bảo trì định kỳ để chuyển sang chế độ quản lý tài sản thiết

bị mang tính năng động và hiệu quả hơn, các công ty điện có thể tiên đoán tốt hơn các sự cố trước khi xảy ra, giảm thiểu các sự cố gây tổn thất, tự động thông báo yêu cầu bảo trì và kéo dài tuổi thọ của thiết bị thông qua việc theo dõi tính năng một cách hiệu quả hơn.

Tin tưởng vào dữ liệu để tự tin hơn khi quyết định

Đã tới lúc có thể kỳ vọng hơn vào những gì công ty điện lực có thể kiểm soát và những gì họ có thể cung cấp Với việc áp dụng các công nghệ chiến lược CBM, các công ty sẽ tránh tình trạng gián đoạn cung cấp điện và quản lý tốt hơn các sự cố cắt điện.

Cùng với sự phát triển của công nghệ, tần suất dữ liệu sẽ tăng lên theo cấp số mũ, và các công ty điện lực sẽ cần đến một cơ sở hạ tầng có đủ khả năng quản lý Khi có ý

đồ xây dựng cơ sở hạ tầng lưới điện thông minh và đo tự động điện năng (Intelligent Grid and Automatic Metering Infrastructure – AMI), cần chú ý rằng bạn sẽ thu được lợi ích thực từ việc kết hợp và hài hòa với các nguồn dữ liệu mới, chẳng hạn như dữ liệu từ hệ thống AMI (dữ liệu sử dụng và sự kiện), với dữ liệu vận hành từ

hệ thống SCADA và các nguồn khác.

Điều đó sẽ cho phép thấy được theo thời gian thực tình hình ở sau máy cắt và tăng khả năng vận hành thời gian thực, trong một số trường hợp gần với thời gian thực, bao gồm:

- Điều độ phụ tải phục vụ quản lý lưới điện.

- Quản lý các nguồn năng lượng phân tán.

- Dữ liệu tình thế gần thời gian thực.

- Thông tin về tình hình cắt điện và cung cấp điện ở cấp khách hàng.

- Các sáng kiến phương án giá điện hỗ trợ.

Các công ty điện cần những dữ liệu mang lại kết quả tin cậy, tức là những dữ liệu có thể hài hòa và kết hợp với việc tự động hóa phân phối điện và các chỉ số công tơ AMI, cung cấp các dữ liệu kiểm toán.

Hệ thống quản trị dữ liệu cấp doanh nghiệp sẽ phân phối những thông tin thông minh cho các cán bộ và các hệ thống, ví dụ như các kỹ sư, người vận hành, các hệ thống quản lý sự cố mất điện (Outage Management System – OMS), và công cụ phân tích lưới điện Sau cùng, hệ thống quản trị dữ liệu này sẽ cho phép thực hiện lưới điện thông minh, là lưới điện tự động xử lý sự cố nhờ hệ thống thông báo, phân tích hiệu quả và trực quan các dữ liệu theo thời gian thực.

Sử dụng công nghệ thay thế con người, các công ty truyền tải và phân phối điện sẽ

có thể thu thập dữ liệu một cách hiệu quả, cung cấp phương tiện cho việc phân tích sâu, tạo thành môi trường ở đó tất cả các cấp trong doanh nghiệp sẽ nắm biết tốt hơn về hiện trạng các thiết bị chủ chốt Và khi đã hiểu, tự tin và nhận biết rõ ràng

về hệ thống của mình, doanh nghiệp sẽ nhận ra được lợi nhuận trực tiếp ngày một lớn hơn.

Lưu ý khi bảo dưỡng máy công cụ Thực hiện chế độ bảo dưỡng định kỳ cũng là một phương pháp nhằm nâng cao tuổi thọ của máy Thông qua việc bảo dưỡng định kỳ, có thể phát hiện ra các bộ phận, chi tiết hư hỏng của máy để xử lý kịp thời, tránh tình trạng một chi tiết hỏng làm ảnh hưởng đến các bộ phận, chi tiết khác.

Hiện nay, cả nước có khoảng 40.000 máy công cụ đang được sử dụng trong các doanh nghiệp cơ khí, góp phần rất lớn vào quá trình sản xuất các loại máy móc, thiết bị đơn lẻ hoặc toàn bộ, phục vụ các ngành công nghiệp như đóng tàu,

xi măng, giấy, sản xuất linh kiện ôtô, xe máy và các sản phẩm cơ khí tiêu dùng khác Phần lớn các loại máy công cụ kể trên đều được sản xuất ở các nước Đông Âu từ những năm 60 – 70 của thế kỷ XX, và được nhập về Việt Nam dưới dạng viện trợ, hoặc theo cácnguồn vốn vay dài hạn Các loại máy công cụ này đều có một đặc điểm chung là độ bền cao, vận hành dễ dàng, mạch điện điều khiển của máy đều sử dụng rơle, công tắc, sử dụng các loại hộp số, các cơ cấu, bộ truyền động truyền thống để điều khiển các chuyển động của máy Thế hệ máy công cụ này thường chưa được trang bị các hệ thống đo gắn liền với máy, một số máy doa toạ độ có khả năng gia công với độ chính xác cao, được trang bị hệ thống thước đo quang học, nhưng việc đọc các giá trị đo phụ thuộc rất nhiều vào kín

Trong những năm gần đây, nhờ sự kết hợp của các ngành cơ khí, điện tử, công nghệ thông tin mà trên thế giới đã xuất hiện một thế hệ máy công cụ có tính năng hiện đại hơn,

đó là máy CNC Thế hệ máy này kế thừa được các ưu điểm của máy công cụ truyền thống, bên cạnh đó, sử dụng các bộ điều khiển điện tử làm đơn giản hoá quá trình điều khiển các chuyển động cần thiết của máy, tránh được các khâu truyền động trung gian, làm tăng độ chính xác gia công của máy Việc ứng dụng công nghệ thông tin trợ giúp việc thiết kế và viết chương trình điều khiển cho phép máy có thể gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp, mà trước đây không thực hiện được hoặc phải làm thủ công với năngsuất thấp Các doanh nghiệp cơ khí Việt Nam đang từng bước đầu tư thế hệ máy mới này.Hầu hết các máy CNC được nhập về từ các nước có nền chế tạo phát triển cao như CHLBĐức, Ý, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan…

Bài viết này đề cập đến một số vấn đề cần lưu ý trong việc sử dụng máy công cụ thuộc nhóm gia công có phôi, điển hình là máy tiện và máy phay.

Đối với thế hệ máy cũ, do đặc điểm của các kết cấu cơ khí cũng như bộ phận điều khiển nên điều kiện khí hậu, thời tiết không ảnh hưởng nhiều lắm đến tuổi thọ của máy Để kéo dài tuổi thọ và đảm bảo độ chính xác của máy, thì trong quá trình vận hành cần chú ý đếncác thông số đầu vào như điện áp, cường độ dòng điện, có biện pháp khắc phục tình trạngthông số lưới điện dao động quá phạm vi cho phép của máy, kiểm tra bộ phận bôi trơn

cho các bộ phận truyền động như cổ trục chính, hệ vít me đai ốc, tuân thủ đúng các quy trình về bôi trơn cho ổ lăn, thường xuyên kiểm tra lượng dầu trong các bình dầu bôi trơn.Thực hiện chế độ bảo dưỡng định kỳ cũng là một phương pháp nhằm nâng cao tuổi thọ của máy Thông qua việc bảo dưỡng định kỳ, có thể phát hiện ra các bộ phận, chi tiết hư hỏng của máy để xử lý kịp thời, tránh tình trạng một chi tiết hỏng làm ảnh hưởng đến các

bộ phận, chi tiết khác

Mặt khác, phải khống chế chế độ cắt trong giới hạn cho phép, không nên vì nhằm tăng năng suất của một vài ca làm việc, mà nâng cao tốc độ cắt hặc chiều sâu cắt dẫn tới hiện tượng quá tải của các cơ cấu truyền động, làm giảm tuổi thọ của máy

Đối với thế hệ máy CNC, ngoài các điều cần lưu ý nói trên, thì trong quá trình sử dụng máy cần chú ý thêm đến một số yếu tố khác nữa làm ảnh hưởng đến tuổi thọ, cũng như

độ chính xác gia công của máy

Toàn bộ hệ điều khiển của các loại máy này là các mạch điện tử, do đó yếu tố thời tiết, khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm ảnh hưởng rất lớn đến độ bền của các linh kiện này Các linhkiện điện tử đều có các dải tham số làm việc liên quan đến nhiệt độ, độ ẩm, nên khi vượt qua giới hạn này, bộ điều khiển sẽ không làm việc chính xác Vì vậy, cần có biện pháp khống chế các tham số này như trang bị thêm hệ thống quạt làm mát cho máy (không kể các hệ thống làm mát có sẵn của máy), trang bị hệ thống hút ẩm trong trường hợp độ ẩm của không khí thường xuyên ở mức cao Đã có nhiều trường hợp doanh nghiệp bố trí các loại máy này vào cùng một phân xưởng, hoặc một phòng lớn và trang thiết bị máy điều hoà làm mát cho hệ thống này

Bụi bẩn cũng là một tác nhân làm giảm tuổi thọ và ảnh hưởng đến độ chính xác gia công của máy Các hạt bụi bám vào bề mặt của các mạch điện tử khi gặp không khí ẩm sẽ nối thông các linh kiện, dẫn đến làm hỏng cả khối điều khiển Khi các hạt bụi này bám vào

bề mặt của hệ thống đo quang học, sẽ làm sai giá trị của các phép đo, nên các tủ điều khiển phải được lắp các túi lọc bụi tại cửa thoáng hoặc cửa thông gió Có chế độ định kỳ

vệ sinh các túi lọc bụi này, nhằm làm tăng khả năng lưu thông của không khí trong tủ điều khiển

Yếu tố rung động từ các máy xung quanh không những làm ảnh hưởng đến độ chính xác gia công của chi tiết, mà còn ảnh hưởng đến độ bền của các linh kiện của bộ phận điều khiển Chính vì vậy, khi lắp đặt máy cần chọn địa điểm cách xa các máy đột đập, máy búa nhằm giảm thiểu độ rung động ảnh hưởng đến máy

Bên cạnh các yếu tố kể trên, thì các yếu tố nhiễu do từ trường và các yếu tố bên ngoài gâynên cũng ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác gia công Khi thay thế, sửa chữa cần đảm bảo nguyên tắc thay thế đúng chủng loại linh kiện, cáp dẫn chống nhiễu Các điểm nối đất cũng cần được để ý và lắp đặt theo đúng yêu cầu

Máy biến áp lực: Nguyên nhân hư hỏng và giải pháp theo dõi

Máy biến áp lực là thành phần thiết yếu của hệ thống truyền tải điện và thường là tài sản giá trị nhất trong trạm biến áp Kết cấu các cuộn dây máy biến áp dựa trên công nghệ đã được kiểm nghiệm theo thời gian, đó là dây dẫn đồng bọc trong cách điện xenlulô được tẩm kỹ dầu cách điện.

Trong nhiều thập kỷ qua, nhờ cải tiến công cụ thiết kế và công nghệ chế tạo, người ta đã giảm đáng kể được tổn thất, sử dụng vật liệu một cách tối ưu, nhờ đó giảm được kích thước máy và giá thành chế tạo Với mức thời gian trung bình giữa hai sự cố (mean time between failure – MTBF) là trên 100 năm, máy biến áp được xem là loại thiết bị có độ tincậy cao

Tuy nhiên, đội ngũ máy biến áp ở Bắc Mỹ hiện đang ngày một già cỗi (tuổi trung bình của máy là khoảng 30 năm, nhiều máy còn trên 50 năm) Điều này tự nó đã làm tăng rủi

ro sự cố, nhưng kèm theo đó lại là xu hướng ép buộc các máy biến áp phải mang tải cao hơn, trước sức ép kinh tế trong điều kiện hệ thống điện đã được tự do hóa Mặt khác, áp lực kinh tế cũng đòi hỏi phải kéo dài tuổi thọ máy biến áp đồng thời cắt giảm chi phí bảo trì Thật may mắn là đa phần những yêu cầu đối nghịch này xem ra vẫn có thể đáp ứng được nếu áp dụng rộng rãi công nghệ đỉnh cao về phương pháp theo dõi loại thiết bị lạc mốt này Theo dõi trực tuyến liên tục cho phép phát hiện sớm hiện tượng xuống cấp cách điện có nguy cơ dẫn tới sự cố Phát hiện sớm sự xuống cấp cách điện máy biến áp sẽ giúpgiảm thiểu sự cố nghiêm trọng có thể dẫn tới cắt điện ngoài kế hoạch và yên tâm hơn trong trường hợp cho máy làm việc quá tải định mức

Các loại hình sự cố

Hệ thống theo dõi toàn diện phải bao quát những loại sự cố khác nhau có thể xảy ra trongmáy biến áp Các nguyên nhân chính gây nên sự cố có thể được tóm tắt như sau:

Lão hóa cách điện

Theo thời gian, và dưới tác dụng của nhiệt độ, mạch phân tử cách điện dây quấn máy biến áp dần bị đứt, làm giảm độ bền cơ học của giấy cách điện Độ ẩm trong giấy và khí ôxy trong dầu cách điện cũng là những yếu tố thúc đẩy quá trình xuống cấp này Giảm đặc tính cơ học dẫn đến nguy cơ phá hủy cách điện dây quấn khi máy biến áp chịu tác động của lực điện động do dòng ngắn mạch gây nên Những rạn nứt trong cách điện của cuộn dây làm giảm cường độ điện môi và có thể dẫn đến phóng điện mặt ngoài khi có điện áp quá độ, thậm chí ngay cả trong điều kiện làm việc bình thường Những hiện tượng này có thể được theo dõi liên tục nhờ thuật toán dựa trên các đặc tính của máy biến

áp kết hợp với việc sử dụng những giá trị đo được về nhiệt độ dầu, dòng tải và hàm lượng

ẩm trong dầu

Suy giảm độ bền điện môi

Với máy biến áp mới, cường độ điện môi của kết cấu cách điện được xác định bằng các thử nghiệm điện môi để xác định độ dư an toàn của độ bền cách điện máy biến áp so với các điều kiện vận hành dự kiến Độ dư an toàn này có thể bị suy giảm do bị nhiễm bẩn nước, các phần tử phụ phẩm của sự xuống cấp dầu, hoặc sự xuất hiện các bọt khí tự do thoát ra từ cách điện ướt quá bão hòa Sự xuống cấp này có thể dẫn đến hiện tượng phóngđiện theo chu kỳ trên bề mặt cách điện Việc đánh giá yếu tố này đòi hỏi phải theo dõi liên tục các lượng cực nhỏ phụ phẩm khí do phóng điện tạo ra và hòa tan trong dầu

Điểm phát nóng cục bộ

Độ ổn định nhiệt của máy biến áp được chứng minh một phần bằng thử nghiệm nhiệt thực hiện khi mua máy, nhưng cũng còn có thể căn cứ vào quá khứ vận hành của máy Khi máy biến áp lão hóa dần, các điểm nóng có thể sẽ phát triển do có những điểm kết nối không chặt hoặc việc làm mát bị suy giảm cục bộ do có sự chuyển vị cuộn dây máy biến áp hay trương nở cách điện Các điểm phát nóng bất thường trên dây dẫn hoặc trong kết cấu cách điện sẽ làm phát sinh khí hòa tan vào trong dầu Có thể phát hiện các điểm nóng cục bộ này nhờ bộ cảm biến đặt đâu đó dọc theo đường tuần hoàn dầu

cấp không thể đảo ngược của các tiếp điểm Nói chung, bộ điều chỉnh điện áp có liên quan đến một tỉ lệ lớn các sự cố máy biến áp Để khắc phục, người ta đã phát triển nhiều phương pháp theo dõi tình trạng cơ khí của chúng nhằm cảnh báo sớm người vận hành máy biến áp.

Giảm thiểu số lần cắt điện

Một phương cách giảm thiểu rủi ro cắt điện là tạo ra độ dư thừa năng lực biến áp Trong tiến trình phát triển, từ các công ty công ích phục vụ các khách hàng cố định chuyển sangcác công ty tư nhân hoạt động trên thị trường tự do, có thể nhận thấy xu hướng hiện nay

là sự thay đổi từ chỗ né tránh rủi ro chuyển sang quản lý rủi ro Trước đây ở nhiều công

ty điện lực, lưới truyền tải thường được trang bị dư thừa máy để dự phòng trường hợp một máy biến áp bị sự cố vẫn đảm bảo được phụ tải mà không gây căng thẳng quá mức lên các máy biến áp còn lại Ngày nay, yêu cầu thực tế về kinh tế buộc các công ty phải khai thác tốt hơn các thiết bị hiện có Xu hướng hiện nay là lượng hóa giá trị của rủi ro sự

cố bằng cách xem xét xác suất xuất hiện sự kiện và hậu quả dự kiến về mặt kinh tế của sựkiện này Theo cách này, có thể lượng hóa lợi ích dự kiến thu được nhờ cải tiến hệ thống theo dõi nhằm giảm xác suất xảy ra sự cố nghiêm trọng

Theo dõi trực tuyến máy biến áp lực không phải là vấn đề hoàn toàn mới Ngay từ thuở ban đầu, máy biến áp đã được trang bị một số cơ cấu cơ bản Trong số các kết cấu này phải kể đến bộ chỉ thị nhiệt độ dây quấn máy biến áp Dạng chung nhất, cơ cấu này bao gồm một bầu cảm biến nhiệt độ, được cài bên trong một ống đặt trong lớp dầu cách điện phía trên cùng của máy biến áp Bao quanh bầu này là bộ gia nhiệt Một phần dòng tải được dẫn qua bộ gia nhiệt này Dòng tải sẽ khiến bầu cảm biến nhiệt độ đọc được nhiệt

độ dầu cộng với số gia nhiệt độ mà theo thiết kế sẽ bằng độ tăng nhiệt cao nhất của dây quấn so với nhiệt độ của lớp dầu trên cùng Chất lỏng trong bầu dãn nở qua một ống mao dẫn nối với một đồng hồ có thang đo được trang bị các tiếp điểm có thể điều chỉnh trong phạm vi dải vận hành Một thiết bị truyền thống khác, đó là ống thu khí đặt bên trên thùng dầu máy biến áp, dùng để thu các bọt khí tạo ra trong dây quấn máy biến áp hoặc trong hệ thống cách điện

Hệ thống Intellix mo150

Ngày nay, nhờ có máy vi tính và khả năng truyền tải dữ liệu, người ta có thể theo dõi liêntục trong phạm vi lớn hơn rất nhiều Dòng sản phẩm Intellix do công ty GE Energy phát triển là ví dụ điển hình của hệ thống này Hệ thống được thiết kế để đo liên tục một số thông số quan trọng như:

 Nhiệt độ dầu,

 Dòng tải,

 Điện áp đặt vào,

 Hàm lượng nước trong dầu,

 Khí hòa tan trong dầu,

 Nhiệt độ của bộ điều chỉnh điện áp

 Trạng thái của bộ tản nhiệt

Hệ thống theo dõi máy biến áp lực Intellix_MO150 Transformer_Monitoring_System

Các mô hình toán học chuyển đổi liên tục các dữ liệu thô thành các thông số có nghĩa, cho phép phát hiện những diễn biến đáng lo ngại xảy ra trong máy biến áp

Nhiệt độ trên từng dây quấn máy biến áp được tính toán có tính đến dòng tải, nhiệt độ dầu, các đặc trưng của máy biến áp và hằng số thời gian của nhiệt độ dây quấn Quá trìnhlão hóa cách điện được tính toán tùy theo loại giấy cách điện được sử dụng, hàm lượng

ẩm và kiểu hệ thống dãn nở dầu

Hàm lượng nước trong cách điện rắn được tính từ hàm lượng ẩm trong dầu, nhiệt độ cáchđiện và hằng số thời gian khuếch tán giữa dầu và giấy Đây là thông số rất quan trọng đối với cách điện dây quấn máy biến áp, vì nó ảnh hưởng đến tốc độ lão hóa và qui định nhiệt độ tới hạn giải phóng các bọt khí tự do khi máy bị quá tải Hàm lượng ẩm trong màn chắn cactông giữa các dây quấn cũng là thông số tối quan trọng Hàm lượng nước trong vùng này có thể cao hơn rất nhiều so với trong dây quấn do có sự chênh lệch nhiệt

độ Hàm lượng nước này tác động trực tiếp lên độ bền điện của bộ phận chịu ứng suất caonày

Phép đo kết hợp khí hyđrô và ôxit cacbon (CO) hòa tan trong dầu cách điện được phân tích liên tục để sớm phát hiện dấu hiệu phóng điện hoặc phát nóng cục bộ trên dây quấn, dây đấu nối hoặc thùng dầu máy biến áp.

Nhiệt độ trong khoang bộ điều chỉnh điện áp được theo dõi để phát hiện những trường hợp hỏng hóc và cho phép can thiệp trước khi xảy ra phóng điện bề mặt

Hiệu quả của hệ thống làm mát được đánh giá liên tục bằng việc so sánh nhiệt độ thực của dầu với giá trị tính toán dựa theo đặc tính kỹ thuật của hệ thống làm mát, phụ tải thực

tế và điều kiện nhiệt độ môi trường xung quanh Cũng có thể nâng cao độ nhạy của hệ thống làm mát bằng cách kết nối hệ thống điều khiển với phụ tải, nhiệt độ cuộn dây máy biến áp và nhiệt độ dầu

Bộ điều khiển điện tử

Trạm điều khiển Intellix được thiết kế với các đặc tính kỹ thuật sau:

 Gồm các bộ vi xử lý hoàn toàn theo kỹ thuật số;

 Hiển thị chữ và số, điều khiển phông cuốn;

 Dung lượng đủ để chứa trên 100 ngày dữ liệu quá khứ ngắn hạn, trên 3.700 bản ghi chép sự kiện và trên 4.900 ngày hoạt động trong quá khứ;

 Vỏ bọc NEMA 4X bằng thép không gỉ;

 Giao thức trao đổi thông tin: DNP 3 (kết nối nối tiếp);

 Dễ dàng lắp đặt, cấu hình và đưa vào hoạt động;

 Phần mềm giao diện người-máy bằng đồ họa (graphical user interface – GUI), thân thiện với người dùng;

 Tự động thu thập dữ liệu;

 Kết nối thường xuyên (qua DNP 3.0);

 Có tỉ lệ tương tác và hiển thị dữ liệu;

 Có kho lưu trữ dữ liệu (có thể nhập, xuất);

 Có khả năng kết nối thông tin từ xa qua mạng LAN và modem

Khả năng kết nối thông tin từ xa được đảm bảo bằng một mođem hoặc một fiber-modem

để truyền dữ liệu từ máy biến áp đến thiết bị đầu cuối ở xa (RTU) trong phòng điều khiểntrạm biến áp

Hệ thống này có thể được cung cấp kèm theo một màn hình tinh thể lỏng (LCD) đồ họa chiếu sáng lưng (backlit) Bảng hiển thị tại chỗ cũng bao gồm các phím tiếp xúc để ngườidùng có thể lướt qua toàn bộ dữ liệu có sẵn, quan sát các số đo và tính toán đang diễn ra

Sử dụng bàn phím, người dùng cũng có thể cấu hình lại báo hiệu hệ thống và các điểm kiểm tra

Một phiên bản sản phẩm Intellix được thiết kế với độ bền tăng cao để thực hiện chức năng bảo vệ Bộ Intellix này có thể tác động để tách máy biến áp ra khỏi vận hành nếu nhiệt độ dây quấn máy biến áp vượt quá ngưỡng chỉnh định

Các thiết bị theo dõi này được chế tạo để vận hành liên tục ngoài trời trong môi trường khắc nghiệt của các trạm cao áp GE chào bán hệ thống theo dõi Intellix MO150, gồm một hệ thống cảm biến tích hợp, các mô hình phân tích và các đặc tính xử lý dữ liệu, để

có thể ứng phó với phần lớn các chế độ sự cố thường gặp Hệ thống này được thiết kế để tạo ra các công cụ đánh giá trạng thái chủ yếu nhằm quản lý hiệu quả và sử dụng tối ưu một thành phần trọng yếu trong trạm biến áp GE khẳng định rằng với việc sử dụng hệ thống này, có thể biến điều kỳ vọng trở thành hiện thực, đó là cắt giảm chi phí bảo trì đồng thời kéo dài tuổi thọ, với mức độ vững tin cần thiết để vượt qua tình trạng quá tải,

và nhờ đó phát huy đầy đủ năng lực của máy biến áp

Bảo dưỡng cơ hội: nâng cao độ tin cậy nhà máy

Bơm ly tâm một cấp

Bảo trì phòng ngừa thường bao gồm theo dõi tình trạng và thực hiện các công việc nhằm kéo dài tuổi thọ thiết bị, các công việc bảo dưỡng định kỳ được lên lịch thực hiện theo tầnsuất Một số công việc như đo nhiệt độ và đo độ rung, phải được thực hiện trong khi các thiết bị đang hoạt động và trong khi đa số các công việc khác như làm sạch bên trong thiết bị thì phải được thực hiện khi thiết bị ngừng hoạt động