Giải pháp giám sát nồng độ khí cho buồng kín

1. Những vị trí kín cần giám sát nồng độ khí

1.1. Khai thác khoáng sản

Có trải nghiệm thực tế trong hầm lò mới thấy được nhiều hơn sự vất vả trong công việc của những người thợ lò. Để có được những tấn “vàng đen” quý giá, hàng ngày họ không chỉ phải làm việc trong những hầm sâu chật hẹp, tăm tối, mà còn phải đối mặt với hàng loạt hiểm họa, rủi ro có thể xảy ra. Mặc dù khoa học và công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ nhưng những hiểm họa này vẫn chưa được loại bỏ hoàn toàn.

Hiểm họa cháy nổ khí mê tan

Nổ khí mê tan và tiếp theo nữa là nổ bụi than là một trong những mối hiểm họa nguy hiểm nhất trong ngành công nghiệp khai thác mỏ. Trong vòng gần 20 năm trở lại đây, ngành Than Việt Nam đã chứng kiến nhiều vụ tai nạn do cháy nổ khí mê tan. Điển hình là vụ nổ khí mê tan tại Công ty than Mạo Khê năm 1999 hay vụ nổ tại Công ty than Khe Chàm năm 2008…

Để phòng ngừa cháy nổ khí mê tan trong khai thác hầm lò, góp phần giảm thiểu tai nạn lao động do cháy nổ khí, TKV đã đề ra nhiều giải pháp như: Thứ nhất, công tác thông gió phải được chú trọng nhất. Thứ hai, tất cả các hầm lò có khí mê tan đều phải sử dụng các thiết bị điện phòng nổ phù hợp. Các lò có độ nguy hiểm khí mê tan càng cao thì phải sử dụng các thiết bị có mức độ an toàn phòng nổ càng cao; thiết bị điện, thuốc nổ sử dụng trong mỏ than hầm lò phải đảm bảo tính năng phòng nổ, nguồn nhiệt phát ra khi nổ không thể kích nổ bầu không khí có chứa khí mê tan ở giới hạn cháy nổ. Thứ ba, công tác đo đạc và kiểm soát khí đặc biệt quan trọng, hiện nay các mỏ đang sử dụng máy đo khí mê tan cầm tay dùng để xác định nhanh hàm lượng khí mê tan có trong bầu không khí mỏ. Đây là phương tiện cực kỳ cần thiết đề phòng nguy hiểm cháy nổ khí mê tan. Bên cạnh đó xây dựng hệ thống quan trắc tập trung tự động có khả năng đo đạc hàm lượng khí mê tan, tốc độ gió, khói, hàm lượng một số loại khí độc... Thứ tư, cần tháo khí mê tan trước khi khai thác đã làm giảm mức độ cháy nổ khí trong các vỉa có chứa khí loại 3 và siêu hạng. Thứ năm, việc đào tạo nâng cao ý thức phòng ngừa nguy cơ cháy nổ khí mê tan cho cán bộ công nhân trực tiếp lao động là việc làm cần thiết.

1.2. Nhà xưởng kín

Một ngọn lửa có thể gây nguy hiểm cho toàn bộ kho hàng của bạn, nhưng nguy hiểm kho này cũng là một trong những tai nạn có thể phòng ngừa nhất. Cần thực hiện tất cả các biện pháp sau yêu cầu giấy phép xây dựng đối với các nhà thầu, lối thoát hiểm đánh dấu rõ ràng, đặt bình chữa cháy ở mọi chỗ để tránh hỏa hoạn. Tuy nhiên, nếu không nâng cao ý thức của người lao động thì tai nạn cháy nổ vẫn xảy ra.

1.3. Buồng làm mát tuabin máy phát điện

Cơ chế làm mát máy phát điện bằng khí Hydro

Khi dòng điện đi qua các dây dẫn và có sự hiện hữu của từ thông xoay chiều, trong lõi thép sẽ phát sinh những tổn thất làm nóng máy. Để làm mát máy cần có thiết bị quạt gió cưỡng bức bởi vì hiệu quả làm mát tự nhiên không đủ.

Các máy phát điện tuabin hơi căn cứ theo phương pháp làm mát được phân chia thành các máy làm mát bằng không khí, khí hydro và chất lỏng (nước, dầu) hoặc kết hợp.

Việc nâng cao công suất máy phát điện ban đầu được thực hiện bằng cách tăng kích thước. Điều đó đã tiếp tục cho đến khi các tải cơ học của các phần tử khác nhau trên rotor (đai, nêm chèn…) đạt các trị số giới hạn. Việc tiếp tục tăng công suất máy phát điện được thực hiện chủ yếu nhờ nâng cao mật độ dòng điện trong các cuộn dây và tăng cường làm mát. Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng công suất thì các tổn thất về quạt gió và ma sát giữa rotor với không khí tăng mạnh, vì vậy cần phải chuyển sang làm mát trực tiếp các cuộn dây và lõi thép của máy phát điện.

Ưu việt của việc làm mát bằng khí hydro: nhờ tỷ trọng của hydro nhỏ hơn gần 10 lần so với không khí, độ dẫn nhiệt cao gấp 7 lần không khí. Việc sử dụng hydro làm mát cho phép tăng công suất máy phát điện thêm 35 - 40% so với làm mát bằng không khí (kích thước máy phát điện như nhau), tăng hiệu suất thêm 1% trở lên, tăng tuổi thọ của máy. Thí dụ đối với máy phát điện công suất 100 MW, 3.000 vòng/ phút khi làm mát bằng hydro tăng thêm hiệu suất 1,2%; với máy phát điện làm mát bằng không khí công suất 200 MW, tổn thất thông gió là 1.195 kW, còn khi làm mát bằng hydro chỉ còn dưới 140 kW.

Những thử nghiệm ứng dụng làm mát bằng hydro cho các máy phát điện đã được thực hiện lần đầu tại Mỹ vào năm 1923. Sau đó hệ thống làm mát bằng hydro đã được thử nghiệm trên hàng loạt các máy phát điện và máy bù đồng bộ công suất lớn và chỉ từ năm 1936 – 1938 ở Mỹ mới bắt đầu chế tạo những máy phát điện tuabin hơi công suất lớn hàng trăm MW với các hệ thống làm mát bằng hydro.

Trong các máy phát điện với hệ thống làm mát bằng hydro khoang bên trong được làm kín cách ly với môi trường bên ngoài nên hầu như không có oxy trong đó. Trong điều kiện đó máy phát điện không cần trang bị thiết bị chống cháy (vì hydro không duy trì sự cháy).

Các máy phát điện làm mát bằng hydro được thiết kế với áp suất hydro khác nhau: 3; 3,5; 4 kG/cm2. Khi áp suất hydro trong thân máy giảm thì công suất của máy phát giảm đáng kể. Thí dụ máy phát điện công suất 320 MW được thiết kế với áp suất dư của hydro 3,5 kG/cm2 thì khi áp suất đó giảm xuống 3 kG/cm2 công suất của máy phát điện chỉ còn 87% công suất định mức; khi áp suất 2,5 kG/cm2 – 73%; khi áp suất 2,0 kG/cm2 – 60% và khi áp suất 1,5 kG/cm2 chỉ còn 47% công suất định mức.

Việc duy trì độ tinh khiết của hydro là rất quan trọng xuất phát từ các quan điểm an toàn phòng nổ cũng như hiệu suất của máy phát điện. Thí dụ đối với máy phát điện làm mát trực tiếp rotor bằng hydro, sự giảm độ tinh khiết của hydro từ 98 xuống 93% gây ra sự tăng tổn thất quạt khí khoảng 1,5 lần, dẫn đến giảm hiệu suất máy phát điện khoảng 1,5 lần.

Độ ẩm của hydro tăng cao ảnh hưởng xấu tới trạng thái cách điện và độ bền cơ của các đai rotor, tạo ra sự ăn mòn lõi thép… vì vậy cần phải duy trì độ ẩm của hydro trong thân máy không vượt quá 12 – 13 g/m3 với các trị số vận hành về áp suất và nhiệt độ của khí hydro lạnh, tức làm ứng với 30 – 40% độ ẩm tương đối.

Vào những năm 60 của thế kỷ trước, ở Liên Xô các máy phát điện có công suất 50MW trở lên được trang bị hệ thống làm mát bằng hydro. Nhưng ở các nước khác, các hệ thống làm mát bằng hydro chỉ sử dụng cho các máy phát điện công suất từ 300 MW trở lên, còn dưới 300 MW được làm mát bằng không khí.

Những máy phát điện công suất đơn vị từ 300MW đến 1.200 MW (thậm chí tới 1.500MW) có hệ thống làm mát riêng cho stator (bằng nước cất đi trong dây dẫn rỗng của stator) và làm mát bằng hydro cho rotor.

1.4. Đường ống khí

Môi trường không khí ngày càng chịu nhiều tác động từ các chất thải và khí thải từ hoạt động sản xuất của con người dẫn đến ô nhiễm môi trường không khí xung quanh. Môi trường không khí không chỉ chịu tác động từ sản xuất và còn chịu tác động trong giao thông đi lại của con người do đó các loại khí thải rất đa dạng và ảnh hưởng lớn đến môi trường và sức khỏe con người.

Trong thành phần các loại khí thải thì SO2 là loại khí có mức độ ô nhiễm và ảnh hưởng nhiều đến con người do tính chất vật lí tan nhiều trong nước nặng hơn không khí và có mùi sốc gây bệnh về hô hấp. SO2 là một trong những chất chủ yếu gây ô nhiễm môi trường gây mưa axit, bệnh về phổi bệnh mắt và bệnh về da cho con người. Nguồn phát sinh khí SO2 chủ yếu là từ các trung tâm nhiệt điện , lò nung, lò hơi khí đốt nhiên liệu than, dầu và khí có chứa S hay các hợp chất có chứa S.

Khí SO2 chất khí ô nhiễm rất điển hình do khả năng hòa tan trong nước lớn hơn các chất khí khác nên dễ tác động đến cơ quan hô hấp của con người và động vật gây rối loạn quá trình chuyển hóa các chất trong cơ thể dẫn đến các bệnh có liên quan đến hô hấp, bệnh da và suy giảm miễn dịch.

2. Giải pháp giám sát nồng độ khí

Cảm biến dò khí là cảm biến dùng để đo, phát hiện nồng độ các loại khí cần đo trong công nghiệp. Các loại cảm biến dò khí hiện nay đều có mặt hiển thị tại chỗ hoặc đầu ra 4-20mA đưa tín hiệu về hệ thống hiển thị theo đơn vị PPM, LEL, VOL... tùy vào nhu cầu thực tế các đơn vị sẽ dùng cảm biến với dải đo phù hợp.