Tối ưu hóa tính năng: Chiến lược O&M và quản lý tài sản hiệu quả dùng cho các nhà máy nhiệt điện

Để duy trì hoạt động hiệu quả, các TPP phải áp dụng các chiến lược vận hành và quản lý (O&M) hiệu quả (Ảnh st)

Với tỷ trọng năng lượng tái tạo ngày càng tăng trong cân bằng điện, các nhà máy nhiệt điện (TPP) phải thường xuyên điều chỉnh hoạt động của mình thông qua thay đổi phụ tải theo chu kỳ, bao gồm tăng và giảm nhanh theo chu kỳ. Vì Ấn Độ đặt mục tiêu đáp ứng 50% nhu cầu năng lượng năng lượng tái tạo vào năm 2030, nên điều quan trọng là các TPP phải hoạt động ở các mức tối thiểu về mặt kỹ thuật mặc dù đã thiết kế để vận hành phụ tải nền. Hoạt động theo chu kỳ và vận hành non tải gần mức tối thiểu này gây ra ứng suất nhiệt, hư hại linh kiện, hệ số nhiệt kém và mức tiêu thụ điện tự dùng cao hơn, dẫn đến tăng chi phí vận hành, mất điện và tổn thất doanh thu. Các TPP cũng phải đối mặt với các tiêu chuẩn phát thải nghiêm ngặt hơn, với các khoản phạt do không phù hợp, đòi hỏi phải nâng cấp các hệ thống kiểm soát ô nhiễm.

Để duy trì hoạt động hiệu quả, các TPP phải áp dụng các chiến lược vận hành và quản lý (O&M) hiệu quả. Điều này rất quan trọng không chỉ để đạt được tính năng cao mà còn để duy trì tình trạng và tuổi thọ của thiết bị.

Phương pháp luận bảo trì

Bảo trì thiết bị phòng ngừa là rất quan trọng để ngăn ngừa các vấn đề lớn trong vận hành. Điều này bao gồm nhiều cấp độ kiểm tra máy phát điện: kiểm tra ban đầu (sau 10.000 đến 20.000 giờ vận hành), kiểm tra nhỏ, kiểm tra trung gian và kiểm tra lớn (khuyến cáo sau 40.000 đến 60.000 giờ). Tiến hành kiểm tra tra nhỏ và trung gian giữa các lần kiểm tra lớn giúp đảm bảo độ tin cậy và tính năng liên tục của máy phát điện.

Lịch trình kiểm tra stato cần bao gồm đo điện trở cách điện của cuộn dây stato, thực hiện các thử nghiệm cách điện và dòng rò trên hệ thống H2 và tháo các sứ xuyên để thay thế các miếng đệm. Ngoài ra, phải tháo rời các tấm chắn đầu stato, thay thế các miếng đệm và kiểm tra tình trạng của các miếng đệm kín giữa lõi stato và vỏ. Kiểm tra rôto cần bao gồm việc kiểm tra độ lệch tâm, kiểm tra các nêm rôto, các vòng giữ và các bề mặt ổ trục và đo điện trở cách điện. Ngoài ra, phải kiểm tra các bề mặt tiếp xúc của phớt trục, căn chỉnh rôto và mặt bích ghép nối.

Để tăng hiệu suất lò hơi, giảm nhiệt độ khói thải xuống 22°C có thể tăng 1% hiệu suất và tăng nhiệt độ không khí đốt lên 20°C có thể nâng 1% hiệu suất nhiệt. Cắt giảm 5% không khí dư thừa cũng có thể tăng 1% hiệu suất. Ngoài ra, để ngăn ngừa tổn thất nhiệt, cần khảo sát cách nhiệt thường xuyên bằng cách sử dụng hỏa kế (thiết bị đo nhiệt độ của các vật có nhiệt độ cao).

Theo dõi tình trạng thiết bị cần bao gồm việc phân tích độ rung đối với các thiết bị có công suất danh định từ 45kW trở lên và phân tích các mảnh vụn trên các thành phần quan trọng như máy bơm nước cấp lò hơi, máy nghiền và quạt gió sơ cấp. Ngoài ra, cần cân nhắc chụp ảnh nhiệt các thiết bị điện ngoài trời, cách nhiệt lò hơi và các đường ống. Cần sử dụng chất tẩy rửa dạng lỏng tĩnh điện đối với các hệ thống nối tắt áp suất cao và áp suất thấp để nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của thiết bị.

Bảo trì tiên đoán sử dụng theo dõi tình trạng trực tuyến để dự báo sự cố thiết bị. Các hệ thống nhận dạng hình mẫu nâng cao (APR) phân tích hành vi thiết bị trong quá khứ để xây dựng một loạt các đường cong vận hành. Các đường cong này được so sánh liên tục với dữ liệu thời gian thực, cho phép hệ thống phát hiện rất sớm những sai lệch trước khi chúng kích hoạt các giới hạn báo động của hệ thống kiểm soát phân tán. Các hệ thống APR không chỉ giới hạn ở việc theo dõi một tham số duy nhất mà còn sử dụng một thuật toán tinh vi cân nhắc nhiều yếu tố. Bằng cách cung cấp các cảnh báo sớm về các chế độ sự cố mới phát sinh, các hệ thống dựa trên APR hỗ trợ việc theo dõi liên tục tình trạng và tính năng của thiết bị. Phương pháp chủ động này cho phép các chuyên gia nhận dạng những thay đổi tinh tế trong hành vi của thiết bị, giảm thiểu rủi ro vận hành và tối ưu hóa các chiến lược bảo trì. Ngoài ra, các hệ thống này tạo điều kiện thuận lợi cho việc ra quyết định sáng suốt bằng cách cung cấp thông tin chi tiết kịp thời về các vấn đề tiềm ẩn, bằng cách đó nâng cao độ tin cậy và hiệu quả của các hoạt động.

Các công ty điện lực ngày càng thường xuyên áp dụng các chiến lược bảo trì tập trung vào độ tin cậy (RCM) để cải thiện độ tin cậy của các nhà máy điện. RCM tập trung vào việc đánh giá rủi ro và chi phí liên quan đến việc bảo trì các thiết bị cụ thể, cho phép ưu tiên các hoạt động bảo trì hiệu quả hơn. Phương pháp này kết hợp các kỹ thuật bảo trì phòng ngừa, bảo trì tiên đoán, bảo trì thời gian thực, bảo trì thụ động và bảo trì chủ động để tối ưu hóa độ khả dụng của thiết bị đồng thời giảm chi phí bảo trì. Bằng cách nhấn mạnh vào độ tin cậy hơn là tính khả dụng đơn thuần, RCM áp dụng một vị thế chủ động, nhằm ngăn ngừa các sự cố trước khi chúng xảy ra thay vì chỉ phản ứng thụ động với chúng. Thông qua việc sử dụng dữ liệu thời gian thực để phân tích và tiên đoán, các kỹ sư có thể nhận dạng các cơ hội để nâng cao độ tin cậy và nhận các cảnh báo tự động khi tình trạng thiết bị suy giảm xuống quá giới hạn chấp nhận được.

Hơn nữa, các công ty điện lực có thể phát triển một chiến lược bảo trì mạnh mẽ bằng cách phân tích nguyên nhân gốc rễ trên nhiều thiết bị khác nhau, cân nhắc tổn thất phát điện và thời gian trung bình trước khi hỏng hóc. Cần tiến hành phân tích các chế độ và hiệu ứng sự cố dựa trên mức độ nghiêm trọng, tần suất, tỉ lệ phát hiện và tác động tài chính của các sự cố. Đối với các thiết bị và hoạt động quan trọng, một kế hoạch ngừng hoạt động cưỡng bức bằng 0 là thiết yếu. Theo dõi các chỉ số về mức độ sẵn sàng và chất lượng đại tu cũng rất quan trọng.

Các quy trình vận hành tiêu chuẩn

Cần lập báo cáo độ sai lệch hệ số nhiệt hàng ngày, mà truy vết các tham số chính như áp suất và nhiệt độ hơi mới, nhiệt độ hơi gia nhiệt lại, lưu lượng phun của bộ quá nhiệt và bộ gia nhiệt lại, và độ chân không của bình ngưng. Về tối ưu hóa quá trình đốt, các thực hành vận hành chính bao gồm kiểm tra chéo lượng oxy và cacbon monoxide đầu vào của bộ gia nhiệt trước không khí (APH) bằng máy phân tích khí di động và theo dõi rò rỉ APH và ống dẫn. Ngoài ra, cần theo dõi chặt chẽ mức oxy trong khói thải, cacbon chưa cháy kiệt trong tro bay và tro đáy, nhiệt độ nước cấp tại đầu vào bộ tiết kiệm, lưu lượng nước bổ sung và mức tiêu thụ điện tự dùng. Có thể thường xuyên so sánh các số liệu này với dữ liệu lịch sử từ tổ máy và các thiết bị phụ trợ tương tự khác để nhận dạng và quản lý các yếu tố có thể kiểm soát được vốn tác động đến hiệu suất năng lượng của nhà máy. Hơn nữa, cần tiến hành khảo sát cách nhiệt bất cứ khi nào có thể để nâng cao hơn nữa hiệu suất.

Ngoài ra, tối ưu hóa quạt tháp làm mát, làm sạch các ống của bình ngưng và kiểm tra thường xuyên chênh lệch nhiệt độ đầu cuối của các bộ gia nhiệt là rất quan trọng. Thử nghiệm khí heli có thể phát hiện không khí xâm nhập vào bình ngưng và tổn thất bức xạ có thể giảm thiểu bằng cách tiến hành các nghiên cứu cách nhiệt trên các đường ống quan trọng và khu vực lò đốt.

Ngoài ra, các nhiệm vụ hiệu suất và tính năng hàng tháng (và khi cần thiết) cần bao gồm việc tiến hành các thử nghiệm hiệu suất cho từng tổ máy, các thử nghiệm tính năng bằng cách sử dụng các thiết bị đo đặc biệt (ví dụ như các thử nghiệm luồng không khí sạch và không khí bẩn), và thử nghiệm tính năng của bình ngưng, bộ gia nhiệt trước không khí và các bộ gia nhiệt áp suất cao. Ngoài ra, có thể tiến hành các cuộc diễn tập chữa cháy giả định.

Các giải pháp mới nổi

Việc số hóa và tích hợp tích phân nâng cao mang lại một cơ hội quý giá để nâng cao độ chính xác của lịch trình phát điện và tối ưu hóa việc quản lý kho than. Phương pháp này cho phép lập kế hoạch và lên lịch giao than hiệu quả hơn, đảm bảo sử dụng hiệu quả các nguồn lực và giảm thiểu thời gian chết, phù hợp với nhu cầu vận hành thực tế của nhà máy nhiệt điện. Có thể sử dụng máy bay không người lái để đo thể tích đống than và kiểm tra các boongke, trong khi robot có thể phát hiện bùn lắng trong các đường ống dưới nước. Hình ảnh nhiệt của bãi than cũng có thể sử dụng để giảm tổn thất nhiệt.

Người ta ngày càng sử dụng tia gamma nhiều hơn để theo dõi phát thải, đánh giá tình trạng rỗng bên trong của phễu bộ lọc tĩnh điện và lên lịch bảo trì. Máy đo lớp bong tróc truy vết các lớp oxit lắng đọng trong các cuộn dây, trong khi các hệ thống mồi lửa ít dầu và các thử nghiệm siêu âm lệch pha nhận dạng các khiếm khuyết luyện kim. Chu trình xử lý oxy hóa có thể giảm thiểu ăn mòn và sắt mang theo.

Các thực hành O&M mới nổi khác bao gồm lập bản đồ lò đốt để tối ưu hóa quá trình đốt lò hơi, lập lịch thay đổi thiết bị thông qua SAP (Quy trình Đánh giá Tiêu chuẩn), kiểm tra chéo lượng khí nạp vào bộ gia nhiệt trước bằng máy phân tích khí di động và sử dụng quản lý rò rỉ ống lò hơi, thổi muội thông minh và khảo sát cách nhiệt cho đường ống và lò đốt quan trọng.

Để tăng hiệu quả sử dụng nước, các nhà máy nên triển khai các bình ngưng làm mát bằng không khí, đặc biệt là ở những vùng khan hiếm nước, vì chúng làm giảm nhu cầu nước làm mát bằng cách sử dụng làm mát khô để ngưng tụ hơi nước. Tăng chu kỳ ngưng kết (CoC) trong các hệ thống làm mát cũng rất cần thiết, vì nó giảm thiểu nhu cầu xả đáy và bù nước. Trong khi nhiều hệ thống hoạt động với hai đến bốn CoC, thì có thể cân nhắc tăng lên thành sáu CoC hoặc nhiều hơn. Ngoài ra, các nhà máy nhiệt điện đang hướng tới mục tiêu không xả chất lỏng bằng cách sử dụng các công nghệ xử lý nước thải tiên tiến để làm sạch, tái chế và tái sử dụng nước thải, khép kín hiệu quả vòng tuần hoàn nước trong nhà máy.

Kết luận

Các phương pháp O&M hiệu quả đóng vai trò sống còn trong ngành nhiệt điện than, đặc biệt là khi có sự chuyển đổi cân bằng nhiên liệu, hoạt động linh hoạt và các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về môi trường và an toàn. Việc áp dụng các chiến lược O&M tiên tiến và các giải pháp kỹ thuật số sẽ là chìa khóa để đảm bảo hoạt động bền vững và tính năng cao trong tương lai. Điều quan trọng là phải áp dụng các chiến lược nhấn mạnh vào cơ giới hóa tối đa với công việc thủ công tối thiểu. Các ví dụ về cơ giới hóa bao gồm cờ lê tác động điện, cần trục cổng 2T chạy bằng điện, giá đỡ rôto chạy bằng điện, máy cắt plasma di động, cần trục cổng nâng-và-mang chạy bằng pin và cần trục cổng chế tạo lắp trên bánh xe Teflon. Các công ty điện lực cần tập trung vào việc cải thiện các lĩnh vực hoạt động chính đồng thời thuê ngoài các chức năng ít quan trọng hơn cho các đối tác kinh doanh đáp ứng các tiêu chuẩn tính năng nghiêm ngặt. Có thể đạt được quản lý hàng tồn kho hiệu quả thông qua hàng tồn kho do nhà cung cấp quản lý và hợp đồng lãi suất hàng năm đối với các mặt hàng bán nhanh.

Cần tập trung liên tục vào việc tích hợp các công nghệ mới và sáng tạo, triển khai các biện pháp tiết kiệm chi phí và tự động hóa các quy trình làm việc. Xây dựng và đào tạo năng lực, bao gồm việc sử dụng thực tế tăng cường và bảo trì thực hành, là thiết yếu để cải thiện các hoạt động O&M tại các nhà máy nhiệt điện. Cần có một phân tích kinh tế kỹ thuật toàn diện để xác định các công nghệ và giải pháp phù hợp nhất, cân bằng giữa các chi phí vốn đáng kể với các sửa đổi nhỏ. Bằng cách ưu tiên các chiến lược này, các nhà điều hành nhà máy điện có thể nâng cao hiệu suất, giảm chi phí và đảm bảo tính bền vững và độ tin cậy lâu dài cho hoạt động.

Biên dịch: Bùi Thị Thu Hường

Theo “powerline”, tháng 9/2024