Tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống hơi nước và nước ngưng tụ

Hai học viên Franz Weber và Martin Becher đã phát hiện ra những phương án tiềm năng để tiết kiệm năng lượng thông qua việc kiểm tra định kỳ các van xả hơi. Năm 2018, cả hai đã được trao giải thưởng với dự án mang tên “Van xả hơi – thành phần quan trọng trong hiệu quả năng lượng”.

Martin Becher, một thợ cơ khí công nghiệp đang trong năm thứ ba của chương trình học nghề, giải thích: “Sau khi hoàn thành một số mô-đun về các chủ đề hiệu quả năng lượng, thực hiện dự án và làm việc với các thiết bị đo lường tại Phòng Thương mại và Công nghiệp (IHK) ở Dresden, chúng tôi được giao nhiệm vụ thực hiện một dự án hiệu quả năng lượng thực tế tại công ty của mình.

Sau khi tiến hành nghiên cứu và tham vấn với Quản lý Năng lượng, hai học viên đã quyết định kiểm tra kỹ lưỡng các van xả hơi tại nhà máy điện.

‘Các van xả hơi bị hỏng có thể dẫn đến thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch và tiêu thụ năng lượng cao hơn. Bằng cách kiểm tra định kỳ các van xả hơi, việc sửa chữa và thay thế có thể được lên kế hoạch tốt hơn. Chi phí năng lượng cho sản xuất hơi nước cũng có thể được giảm đáng kể, điều mà chúng tôi đã chứng minh trong dự án của mình,’ Franz Weber, một kỹ thuật viên điện tử đang học năm thứ tư của chương trình học nghề, giải thích.

Nhà máy giấy chủ yếu cần hơi nước trong quá trình sấy khô, nơi nước dư từ giấy được bay hơi. Tấm giấy trang trí chạy qua mê cung gồm 30 trục sấy trong máy làm giấy. Vào cuối quá trình, giấy thành phẩm chứa 7 đến 8 phần trăm độ ẩm dư.

Kiểm tra kết hợp bằng sóng siêu âm và nhiệt độ

Martin Becher giải thích: “Cho đến nay, chúng tôi chưa có nhiều kinh nghiệm về các hệ thống hơi nước và nước ngưng tụ. Ban đầu, chúng tôi phải làm quen với chủ đề này và đã tham gia một khóa đào tạo kéo dài một ngày tại SONOTEC.”

Trong buổi đào tạo, hai chuyên gia năng lượng này đã học được, trong số những điều khác, cách phân biệt bẫy hơi còn nguyên vẹn và bị hỏng thông qua các mẫu âm thanh. Tùy thuộc vào thiết kế, một bẫy hơi hoạt động bình thường sẽ mở và đóng liên tục hoặc không liên tục và tạo ra các tín hiệu siêu âm đặc trưng trong quá trình này. Các tín hiệu này có thể được ghi lại và phân tích bằng thiết bị kiểm tra siêu âm kỹ thuật số SONAPHONE®, ứng dụng LevelMeter® và cảm biến siêu âm băng thông rộng kết hợp cảm biến nhiệt độ BS20. Sau đó, lý thuyết đã được áp dụng vào thực tế tại Penig.

Một đoạn đường ống với 28 van xả ngưng tụ nhiệt và phao được chọn để phân tích. Tất cả các van xả hơi trong thiết bị đều được ghi lại và được thiết lập làm điểm kiểm tra kèm theo hình ảnh, số hiệu và loại. Sau đó, các chuyên gia năng lượng cắm cảm biến BS20 vào thiết bị và bắt đầu kiểm tra.

Ban đầu, nhiệt độ của van xả hơi được đo tại đầu vào và đầu ra. Nhiệt độ có thể xác định, ví dụ, liệu van xả hơi có đạt nhiệt độ hoạt động dự kiến hay không, hoặc liệu nó có xu hướng quá lạnh (nước ngưng tụ ứ đọng) hay quá nóng (rò rỉ) tùy thuộc vào áp suất của hệ thống. Sự chênh lệch nhiệt độ được đánh giá tại đầu vào và đầu ra tùy thuộc vào nguyên lý hoạt động của van xả hơi.

Việc đánh giá tình trạng đòi hỏi phải có kinh nghiệm

Sau đó, hai thực tập sinh đã ghi lại tín hiệu siêu âm bằng cảm biến âm thanh truyền qua kết cấu băng rộng với dải tần số từ 20 đến 100 kilohertz. Quá trình thử nghiệm diễn ra suôn sẻ và họ cũng có thể tiến hành các thử nghiệm trong khi thiết bị đang hoạt động. Họ đã chọn các khoảng thời gian đo sao cho van xả hơi đã tuần hoàn và xả nước ít nhất một lần.

Khoảng thời gian khoảng một phút được sử dụng cho van xả ngưng tụ kiểu phao và khoảng ba phút cho van xả nhiệt. Việc hiển thị tín hiệu âm thanh dưới dạng phổ âm thanh trên màn hình đã chứng tỏ là hữu ích cho việc đánh giá sau đó của họ.

Các thay đổi đặc trưng về âm thanh của van xả hơi bị hỏng có thể được phân biệt ngay lập tức với âm thanh đặc trưng của van xả hơi còn nguyên vẹn.

“Ban đầu, chúng tôi ghi lại tín hiệu từ một van xả mới, rất có thể đang hoạt động bình thường. Sau đó, chúng tôi có thể so sánh bản ghi này với các bản ghi khác và đưa ra một số kết luận về những van xả nào bị hỏng. Điều này cũng đòi hỏi phải có một chút kinh nghiệm.”

Franz Weber, Schoeller Technocell GmbH & Co. KG Werk Penig

Trong quá trình thử nghiệm, hai học viên đã sử dụng ứng dụng LevelMeter®. Sau khi ghi lại nhiệt độ và sóng siêu âm, họ có thể thêm ảnh, ghi âm giọng nói và nhận xét vào từng điểm kiểm tra. Franz Weber cho biết: “Việc sử dụng SONAPHONE® thực sự rất trực quan và dễ dàng; nó tương tự như việc sử dụng điện thoại thông minh. Sau khi hoàn tất, chúng tôi có thể tạo báo cáo chỉ với vài cú nhấp chuột.”

50% số bẫy bị lỗi

Khi kết thúc nghiên cứu điển hình, mọi người đều ngạc nhiên trước kết quả của các cuộc kiểm tra. 50%, tức là 14 trong số 28 bẫy, được xác định là bị lỗi.

Rico Eidam cho biết: “Nếu giả định rằng mỗi bẫy bị hỏng gây thiệt hại khoảng 4.000 euro mỗi năm, thì chỉ riêng ở khu vực này, chúng ta có thể tiết kiệm được khoảng 48.000 euro bằng cách thay thế các bẫy.” Những bẫy bị hỏng còn lại sẽ được thay thế trong lần ngừng hoạt động tiếp theo. Quản lý Năng lượng báo cáo: “Nhiệt độ của nước ngưng tụ đã giảm đáng kể kể từ khi chúng ta thay thế các van xả hơi đầu tiên.”

Trong tương lai, tất cả các van xả hơi tại nhà máy Peniger sẽ được ghi chép và kiểm tra định kỳ. Công tác bảo trì phòng ngừa theo lịch trình sẽ bao gồm việc theo dõi tình trạng của các van xả hơi mỗi sáu tháng. Hơn nữa, đội ngũ cũng có kế hoạch sử dụng SONAPHONE cho các nhiệm vụ bảo trì khác.

Ví dụ, họ có thể sử dụng thiết bị kiểm tra kỹ thuật số này để phát hiện rò rỉ trong hệ thống khí nén và theo dõi tình trạng của các ổ lăn và ổ bi. Ngoài ra, thiết bị kiểm tra này còn phù hợp để kiểm tra hiện tượng phóng điện cục bộ trong thiết bị điện. Khi nói đến việc tiết kiệm năng lượng, Peniger đã đi đầu.

Nhóm “Thám tử năng lượng” đã nhận được giải thưởng cho dự án “Van xả hơi – thành phần quan trọng cho hiệu quả năng lượng” trong một cuộc thi do sáng kiến “Chuyển đổi Năng lượng và Bảo vệ Khí hậu” tài trợ dành cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ tại Saxony. “Chúng tôi tất nhiên rất tự hào về thành tích này. Cho đến nay, chúng tôi đã vượt qua mục tiêu tiết kiệm năng lượng hàng năm. Loại dự án này là một thành phần quan trọng để đạt được mục tiêu của chúng tôi và nó nâng cao nhận thức về vấn đề này trong toàn thể nhân viên.”