Đăng ký thành viên

Tầm quan trọng của các máy bơm và hệ thống đường ống trong nhà máy điện

Hiệu quả, an toàn và cung cấp hỗ trợ để đạt tính năng tối ưu là những cân nhắc quan trọng khi lựa chọn thiết bị vận chuyển nước và nhiên liệu trong nhà máy điện.

Những người vận hành nhà máy điện biết tầm quan trọng của các máy bơm và hệ thống đường ống đối với tính năng của cơ sở. Một số loại máy bơm khác nhau có thể sử dụng trong các nhà máy điện với một dải rộng các ứng dụng.

Điều này bao gồm máy bơm cấp liệu cho lò hơi, thường có nhiều tầng và sử dụng để cấp nước cho lò hơi. Các công nghệ máy bơm khác bao gồm thiết bị tăng cường cấp liệu và xử lý nước ngưng, cùng với máy bơm tuần hoàn bình ngưng và lò hơi, máy bơm thoát nước gia nhiệt, v.v.

Những máy bơm này hoạt động phối hợp với hệ thống đường ống để hỗ trợ hệ thống ống nước cũng như chuyển nước, khí đốt, hơi nước, dầu, hóa chất, khí nén và trong một số trường hợp là tro hoặc bùn. Các hệ thống này cũng hỗ trợ phòng cháy chữa cháy, cùng với hệ thống sưởi, làm mát và điều hòa không khí trong các nhà máy điện và các cơ sở công nghiệp khác.

Việc phân loại hệ thống đường ống thường tùy thuộc vào loại vật liệu sử dụng trong đường ống, có thể là kim loại hoặc phi kim loại, composite hoặc hệ thống lót bên trong. Các hệ thống này có thể tác động đến hiệu suất của nhà máy điện, từ đó xác định liệu cơ sở phát điện có thể tối ưu hóa sản lượng điện và tính kinh tế của nó hay không.

Campbell Tourgis, Phó Chủ tịch Điều hành kiêm Giám đốc vận hành tại Công ty Wainbee, một trong những nhà phân phối công nghiệp lớn nhất Canađa, cho biết: “Máy bơm hiệu quả về năng lượng giúp giảm chi phí vận hành và giảm tác động đến môi trường, hài hòa với các mục tiêu bền vững. Việc tùy chỉnh đảm bảo máy bơm đáp ứng các yêu cầu vận hành riêng biệt, cải thiện an toàn độ tin cậy và khả năng tương thích với cơ sở hạ tầng hiện có”.

Theo Tourgis: “Một trong những máy bơm quan trọng nhất trong các nhà máy điện hiện nay là máy bơm ly tâm. Các máy thủy lực này di chuyển những khối lượng lớn chất lỏng qua đường ống để chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng thủy điện… các máy bơm ly tâm hỗ trợ trí tuệ nhân tạo (AI) có khả năng phân tích dữ liệu mạnh mẽ và cảm biến tích hợp, tối ưu hóa tính năng và nâng cao hiệu quả vận hành. Với những tiến bộ trong công nghệ AI, các hệ thống đường ống sẽ cải thiện rất nhiều việc phân tích dữ liệu về áp suất, nhiệt độ, lưu lượng và độ rung. Công nghệ này có thể phát hiện và lường trước những sự cố tiềm ẩn, giúp ngăn ngừa thời gian ngừng hoạt động và sửa chữa tốn kém. Các kỹ sư có thể thiết kế và mô phỏng các hệ thống đường ống thông qua mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán, nâng cao hiệu quả, độ tin cậy và an toàn trong các hệ thống lắp đặt mới”.

Vận hành hiệu quả, an toàn

Peter Gaydon là Phó Giám đốc Điều hành của Viện Thủy lực (HI), tập đoàn có trụ sở tại Mỹ và là cơ quan có uy tín toàn cầu về máy bơm và hệ thống máy bơm (Hình 1). HI xây dựng nhiều tiêu chuẩn ngành thông qua nhiều nguồn tài liệu kỹ thuật bao gồm các sách hướng dẫn ứng dụng, công cụ trực tuyến và máy tính.

Hình 1. Viện Thủy lực này xây dựng nhiều tiêu chuẩn công nghiệp dùng cho máy bơm công nghiệp, giúp người vận hành luôn theo kịp các công nghệ mới nhất, bao gồm cả các hệ thống sử dụng trong các nhà máy điện (Ảnh st)

Gaydon cho biết người vận hành nhà máy điện cũng cần xem xét các cân nhắc về an toàn khi lựa chọn máy bơm và hệ thống đường ống.

Tourgis cho biết: “Khi lựa chọn công nghệ máy bơm cho nhà máy điện, an toàn là điều tối quan trọng”. “Điều này liên quan đến việc tích hợp các hệ thống phát hiện rò rỉ để kịp thời nhận dạng và xử lý các rò rỉ tiềm ẩn, ngăn ngừa thất thoát chất lỏng nguy hiểm. Cơ chế bảo vệ quá áp giúp ngăn máy bơm vượt quá giới hạn áp suất an toàn, giảm nguy cơ hư hỏng thiết bị hoặc sự cố nghiêm trọng. Cơ chế an toàn tự động tắt máy bơm khi có sự cố nghiêm trọng, giảm thiểu hư hỏng thiết bị và khả năng xảy ra tai nạn hoặc thương tích tiềm ẩn”.

Tourgis cũng cho biết thêm: “Với sự phát triển của các công nghệ số, bảo mật dữ liệu là yếu tố quan trọng trong công nghệ máy bơm. Các nhà chế tạo đang triển khai các biện pháp bảo mật và kỹ thuật mã hóa mạnh mẽ trong máy bơm ly tâm thông minh để bảo vệ dữ liệu được truyền và lưu trữ. Những biện pháp này bảo vệ thông tin vận hành, ngăn chặn truy cập trái phép và đảm bảo độ tin cậy của máy bơm trong các nhà máy điện hiện đại”.

Cân nhắc ứng dụng

Các chuyên gia về máy bơm và hệ thống đường ống đã trao đổi với Tạp chí POWER cho biết người vận hành nhà máy điện cần tập trung vào ứng dụng cụ thể mà công nghệ yêu cầu để đưa ra lựa chọn tốt nhất khi lựa chọn thiết bị.

Pablo Martinez-Moore, Giám đốc Thương mại và Tiếp thị tại North Ridge Pumps, nhà cung cấp máy bơm công nghiệp và hàng hải có trụ sở tại Vương quốc Anh, cho biết: “Khi các nhà máy ngày càng trở nên tự động hóa hơn, một số tổ chức đang lựa chọn các thiết kế máy bơm dễ bảo trì hơn. Đây là một chiến lược mang lại lợi ích khi mà việc tiếp cận nhân viên có kỹ thuật cao hoặc trình độ cao gặp khó khăn hoặc thiếu nguồn cung. Có một số thiết kế máy bơm có mức đầu tư ban đầu cao hơn nhưng bảo trì nhanh hơn nhiều, hoặc có tùy chọn 'bộ phận lắp máy bơm' trong đó các bộ phận làm việc chính của máy bơm có thể dễ dàng thay đổi, do đó không yêu cầu bảo trì phức tạp hoặc tốn thời gian”.

Gaydon cho biết: “Có nhiều loại máy bơm sử dụng trong các nhà máy điện và rất khó xếp hạng tầm quan trọng vì chúng đều phục vụ một mục đích riêng. Tuy nhiên, nếu chúng ta tập trung vào hệ thống nước cấp, máy bơm nước ngưng tụ sẽ bắt đầu quá trình bằng cách bơm nước bão hòa vào bộ gia nhiệt và cuối cùng là các bơm nước cấp cho lò hơi. Sau đó, các máy bơm nước cấp cho lò hơi sẽ bơm chất lỏng vào lò hơi”.

Gaydon nói với POWER: “Các máy bơm này có thiết kế đặc biệt cho những ứng dụng đòi hỏi khắt khe. Ví dụ, máy bơm nước ngưng có thiết kế để có yêu cầu về cột hút dương (NPSH) thấp vì chất lỏng rất gần với áp suất hơi của nó và máy bơm nước cấp cho lò hơi có thiết kế cho lưu lượng cao và áp suất chênh lệch cao để nước cấp có thể đẩy tới lò hơi”.

Hình 2. Máy bơm nước cấp cho lò hơi nhiều tầng này sẽ là một trong những máy bơm tiêu thụ nhiều điện năng nhất trong nhà máy điện. Việc bảo trì đúng cách các máy bơm như vậy là rất quan trọng để luôn đạt tính năng tối ưu (Ảnh st)

Martinez-Moore cho biết: “Bơm cấp liệu cho lò hơi (Hình 2) có tốc độ thay đổi để đáp ứng những biến động về nhu cầu. Do bơm nước ở nhiệt độ cao nên thường có mức áp suất hút thấp, nghĩa là việc cấp thường nước bằng máy bơm tăng áp để loại bỏ những vấn đề như vậy. Việc bịt kín trên các máy bơm như vậy thường thực hiện bằng miếng bịt cơ khí hoặc bằng rãnh đặt trên trục, có thể ưu tiên trong các ứng dụng có điều kiện NPSH thấp, vì miếng bịt cơ khí có thể bị mài mòn nhanh trong những điều kiện như vậy”.

Gaydon cho biết: “Máy bơm nước cấp cho lò hơi sẽ là máy bơm tiêu thụ điện năng cao nhất vì lưu lượng cao và áp suất chênh lệch cao. Trong các nhà máy nhiệt điện than truyền thống, các máy bơm này có thể đạt công suất lên tới 60.000 mã lực, do đó việc đánh giá hoạt động của các máy bơm này thường xuyên để duy trì hiệu suất tối ưu có thể giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể”.

Biết các biến số

Người vận hành nhà máy điện cần cân nhắc một số biến số trong việc xác định loại máy bơm phù hợp để sử dụng trong nhà máy điện (Ảnh st)

Một số nhà máy điện, chẳng hạn như nhà máy nhiệt điện kết hợp, hoặc những nhà máy sử dụng tuabin chạy bằng dầu hoặc diesel, sẽ cần máy bơm chuyển nhiên liệu. Martinez-Moore đã nói với POWER: “Các bơm chuyển dịch nhiên liệu còn gọi là bơm nhiên liệu hoặc bơm cấp liệu, bơm chuyển nhiên liệu đảm bảo các tuabin nhận lượng nhiên liệu cần thiết, ở áp suất cần thiết để đốt cháy hiệu quả. Nhiên liệu có thể bơm đến vòi phun nơi nhiên liệu có thể nguyên tử hóa hoặc bơm trực tiếp đến đầu đốt nơi nhiên liệu phải đáp ứng điểm làm việc xác định để đầu đốt tạo ra nhiệt cần thiết”.

Martinez-Moore cho biết: “Một bộ máy bơm chuyển tiếp nhiên liệu thông thường bao gồm một máy bơm làm việc và dự phòng để đảm bảo dư thừa công suất, các bộ chuyển đổi để ghi lại áp suất bơm vận hành và một bảng điều khiển tích hợp với bộ truyền động tần số biến thiên để thay đổi tốc độ bơm theo lưu lượng yêu cầu”.

Thiết bị di chuyển

Hệ thống bơm trong các nhà máy điện cũng có thể giúp di chuyển thiết bị (Ảnh st)

Hệ thống bơm trong các nhà máy điện vượt ra ngoài những hệ thống bơm dùng để di chuyển chất lỏng, chúng cũng có thể giúp di chuyển thiết bị.

David Lundquist, Giám đốc Sản phẩm Toàn cầu của Công ty SPX FLOW Power (Nam Phi) cho biết: “Bơm thủy lực áp suất cao cho phép định vị các vật nặng trong nhà máy điện là rất quan trọng để giúp người dùng tăng thêm tính linh hoạt và tính di động của những công việc trước đây vốn là một nhiệm vụ rất nặng nề”.

Lundquist trao đổi với POWER , “Khách hàng đang yêu cầu nhiều giải pháp hơn cho một số thách thức chung, bao gồm các tùy chọn để nâng cao tính di động và khả năng sử dụng, thiết bị kết hợp tốt hơn nguồn điện với công suất lưu lượng cao và máy bơm đủ bền cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe nhất. Những ứng dụng này bao gồm khả năng tương thích với các hệ thống đường ống, có thể bao gồm đường ống dẫn nước, bao gồm cả nước dịch vụ và nước làm mát; đường ống nhiên liệu (đối với gas hoặc dầu nhiên liệu); và đường ống hóa chất (đối với amoniac, axit, v.v.).

“Khi liên tục tái sử dụng nước từ các tháp giải nhiệt trong một hệ thống khép kín, nước này có thể bị nhiễm bẩn do gặp phải các hạt, ví dụ như bụi, cũng như trở thành có tính axit do đặc điểm của quy trình và các vật liệu trong đó nước tiếp xúc với nhau. Martinez-Moore cho biết: “Trong các ứng dụng cấp liệu cho lò hơi, do bản chất của quá trình đun sôi nước nhiều lần, mức chất rắn hòa tan trong nước liên tục tăng lên, điều này có thể dẫn đến tích tụ cặn và hình thành vôi hóa trong hệ thống đường ống, với máy bơm định lượng sử dụng để kiểm soát chất lượng nước và vận hành hiệu quả lò hơi”.

Martinez-Moore cho biết nước thải ra từ nhà máy phải đáp ứng những tiêu chuẩn nhất định. Ông nói: “Máy bơm định lượng sử dụng để định lượng chất keo tụ nhằm làm trong nước và thêm hóa chất để điều chỉnh độ pH của nước nhằm đảm bảo nó đáp ứng các mức yêu cầu để được phép xả thải”.

Martinez-Moore lưu ý rằng hệ thống đường ống tại các nhà máy điện “có thể tạo ra các điều kiện lý tưởng cho sự tăng trưởng của vi khuẩn Legionella, dẫn đến yêu cầu về hệ thống định lượng để kiểm soát vi khuẩn bằng chất diệt khuẩn định lượng để ngăn chặn Legionella,” đây là một loại vi khuẩn gây ra Bệnh nhiễm trùng phổi. Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Mỹ cho biết việc kiểm soát vi khuẩn Legionella là một cân nhắc quan trọng và một lý do chính khiến các hệ thống đường ống tại các nhà máy điện phải được “khử trùng và bảo trì đúng cách”.

Biên dịch: Hồ Văn Minh

Theo “Powermag”, tháng 6/2024