Giải pháp giám sát điều khiển năng lượng trong các nhà máy

1. Hệ thống năng lượng trong các nhà máy

Về cơ bản, năng lượng được hiểu là khả năng làm biến đổi về trạng thái hoặc thực hiện công năng, tác dụng lên một hệ vật chất. Tất cả mọi hoạt động xung quanh chúng ta có thể diễn ra là nhờ năng lượng, mỗi đối tượng lại sử dụng một loại khác nhau. 

Trong công nghiệp, các nguồn energy đóng vai trò giúp vận hành các loại máy móc thiết bị, sử dụng cho hệ thống chiếu sáng, sản xuất, phân phối hàng hóa,…

Năng lượng từ than đá
Trong lịch sử, than đá được sử dụng để tạo ra năng lượng từ rất sớm. Từ cuối thế kỉ 19, việc sử dụng than đá cho các ngành công nghiệp đã khá phổ biến và đạt cực thịnh vào đầu thế kỉ 20 khi ngành công nghiệp luyện kim lên ngôi.

Tuy nhiên, vì than đá là loại năng lượng hóa thạch có tốc độ phục hồi rất chậm, việc khai thác và sử dụng than đã suy giảm nhanh chóng, giá thành cũng bị đẩy lên cao đồng thời gây nên nhiều ảnh hưởng không tốt đến môi trường. Dù hiện nay vẫn còn sót lại một số nhà máy công nghiệp sử dụng than đá nhưng đa phần các công ty, doanh nghiệp đều hướng đến những nguồn hiệu quả, bảo vệ môi trường và có chi phí thấp hơn.

Từ dầu mỏ, khí đốt
Dầu mỏ và khí đốt bắt đầu được ưa chuộng vào nửa sau thế kỷ 20, đóng góp không nhỏ cho sự phát triển của nhiều ngành nghề, điển hình cho ngành công nghiệp hóa chất, hóa dầu. Tính đến thời điểm hiện tại, dầu mỏ khí đốt vẫn giữ một vai trò quan trọng trong cuộc sống và hoạt động sản xuất trên thế giới.

Tương tự như than đá, dầu mỏ khí đốt cũng là những loại nguyên liệu gần như không thể phục hồi, trữ lượng dự trữ cũng có dấu hiệu giảm dần. Bởi vậy, hiện nay, các ngành công nghiệp đều chuyển hướng sang sử dụng các loại năng lượng có nhiều tiềm năng và đem đến hiệu quả lớn hơn.

Năng lượng thủy điện
Là một trong những nguồn năng lượng được sử dụng phổ biến nhất ở Việt Nam hiện nay. Trên thế giới, thủy điện cũng là 1 trong những loại  được ưa chuộng chiếm tỷ trọng 22% tổng energy sử dụng trên thế giới. Thủy điện được tạo ra bởi thể năng của dòng nước làm chạy các tuabin máy phát điện, do đó, việc xây dựng các nhà máy thủy điện bị ảnh hưởng nhiều bởi yếu tố môi trường, địa lý.

Thủy điện có thể được sử dụng trong hầu hết mọi ngành công nghiệp, đặc biệt là những ngành công nghiệp sản xuất đòi hỏi tiêu thụ một lượng điện năng rất lớn như sản xuất nhôm. So với những loại nhiên liệu hóa thạch, thủy điện giúp tiết kiệm đáng kể chi phí nhiên liệu, nhân công và cũng ít tạo nên tác động tiêu cực đến môi trường.

2. Điều khiển năng lượng trong các nhà máy

• Đo lường: Một nhân tố quan trọng của đo lường năng lượng là tập hợp các dữ liệu năng lượng cùng với thông tin sản xuất, chẳng hạn số lượng thành phẩm , thay vì chỉ thu thập dữ liệu sử dụng năng lượng. Ở khu vực hiện trường, thông tin sản xuất được lưu trữ trong PLC, và cung cấp dữ liệu năng lượng vào PLC, hoàn toàn có thể tìm ra mối liên hệ giữa điều kiện sản xuất và tình trạng vận hành của thiết bị.
• Mô tả bằng biểu đồ: thông tin năng lượng và thông tin sản xuất được thu thập ở bước đo lường và cung cấp cho PLC được phân tích bằng công nghệ thông tin, và sau đó, thông tin đó được dựng thành biểu đồ theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn theo bộ phận, theo sản phẩm, theo thiết bị...
• Giảm thiểu lãng phí: Để bước này thực hiện thành công, cần phải sử dụng những trang thiết bị hiệu quả cao. Một ví dụ là để tối ưu hóa lượng năng lượng tiêu thụ của cơ sở vật chất và thiết bị bằng cách sử dụng biến tần, mô tơ và các thiết bị khác hiệu suất cao.
• Quản lý và điều khiển: Kiểm soát lượng năng lượng tiêu thụ cụ thể ở từng máy và tính ra phần trăm chi phí năng lượng trên 1 đơn vị sản phẩm là rất cần thiết. Từ chỉ số cụ thể, nhiều giải pháp tiết kiệm năng lượng thực tế được đề xuất. Từ việc tăng năng suất sản xuất (tăng sản lượng trong giờ thấp điểm để tận dụng giá điện thấp) cho tới giảm chi phí năng lượng trên 1 sản phẩm (tránh dừng máy trong sản xuất vì máy móc vẫn tiêu tốn năng lượng trong thời gian chờ đợi, dẫn đến chi phí năng lượng cho lô hàng bị tăng cao).

3. Hệ thống Van điều khiển lưu lượng

Van điều khiển có ứng dụng rất da dạng. Việc tìm hiểu rõ các ứng dụng của van sẽ giúp khách hàng khai thác đúng năng suất, chức năng, nhiệm vụ của van.

Van điều khiển lưu lượng

Van điều khiển khí nén có thể điều khiển lưu lượng một cách chính xác, đáp ứng các yêu cầu công việc ở từng thời điểm khác nhau. Khi chúng ta cần lưu lượng ổn định để vận hành thì việc điều chỉnh lưu lượng, chính xác của thiết bị đo rất quan trọng. Van khí nén điều chỉnh lưu lượng được dùng trong các ngành chế biến lương thực thực phẩm, sản xuất nước giải khát, sữa, bia…

Van điều khiển áp suất

Với chức năng điều khiển áp suất thì cũng tương tự như với điều khiển nhiệt độ. Nó cũng cần cảm biến áp suất và bộ điều khiển áp suất.  Khi bộ điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất thì nó xuất tín hiệu đến van. Van sẽ nhận được tín hiệu, vận hành theo thông số, tín hiệu được cài đặt. Có một điều đặc biệt đó là, van điều khiển khí nén có thể biến thành van giảm áp bởi vì nó nhận tín hiệu và chạy theo giá trị của bộ điều khiển đã cài đặt.

Van điều khiển nhiệt độ

Nếu lắp van điều khiển khí nén với cây cảm biến nhiệt loại Pt100 và bộ điều khiển nhiệt độ PID 4-20mA thì nó sẽ thực hiện chức năng điều khiển nhiệt độ một cách tốt nhất. Chúng ta có thể hiểu đơn giản như sau: Bộ điều khiển nhiệt độ sẽ nhận tín hiệu được xuất từ cây cảm biến nhiệt, sau đó xuất tín hiệu PID 4-20mA đến van. Tại đây, van sẽ nhận được tín hiệu và vận hành theo đúng giá trị nhiệt độ đã được cài đặt. Nếu khách hàng không có điều kiện để sử dụng bộ điều khiển nhiệt thì sử dụng PLC.