Giới thiệu dự án
Trong cấu trúc quy hoạch điện quốc gia, các nhà máy nhiệt điện ngưng hơi đốt than đóng vai trò là nguồn phụ tải nền (baseload) đặc biệt trọng yếu, chiếm trên 35% tổng sản lượng điện thương phẩm toàn hệ thống. Dự án Nhà máy Nhiệt điện Hải Phòng có tổng công suất lắp đặt 1.200 MW gồm 4 tổ máy (4 x 300 MW), vận hành theo sơ đồ khối lò - turbine - máy phát độc lập. Việc đảm bảo tính liên tục, an toàn và tối ưu hóa hệ số khả dụng (EAF - Equivalent Availability Factor) của máy phát điện đồng bộ công suất 300 MW là bài toán cốt lõi của ngành công nghiệp năng lượng.
Vấn đề kỹ thuật đặt ra xuất phát từ thực tế vận hành khắc nghiệt: máy phát điện công suất lớn 300 MW chịu tác động đồng thời của ứng suất nhiệt cao, ứng suất điện động lực học và lực ly tâm cực lớn ở tốc độ 3.000 vòng/phút. Các rủi ro thường trực bao gồm: suy hao lớp cách điện Stator do phát nhiệt cục bộ, rò rỉ khí Hydro ($H_2$) làm mát gây nguy cơ cháy nổ, suy giảm áp lực dầu chèn trục dẫn đến mất kín khít, và hiện tượng đánh lửa chổi than trên vành góp kích từ.
Mục tiêu cụ thể của đề tài nghiên cứu bao gồm:
- Chuẩn hóa toàn bộ sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất điện năng trong khối nhiệt điện 300 MW từ khâu chuẩn bị nhiên liệu than cám 5/6a đến chu trình nhiệt kín nước - hơi.
- Phân tích chuyên sâu kiến trúc cơ khí và điện từ của máy phát đồng bộ 300 MW do hãng Fuji Electric chế tạo, trọng tâm là công nghệ tẩm cách điện chân không toàn phần GVPI (Global Vacuum Pressure Impregnation) và hệ thống làm mát bằng khí $H_2$.
- Thiết lập ma trận thông số vận hành an toàn và thuật toán liên động logic giám sát trên hệ thống điều khiển phân tán DCS (Distributed Control System).
- Xây dựng quy trình vận hành chuẩn (SOP) cho các giai đoạn: chuẩn bị, khởi động, trông coi vận hành bình thường, ngừng máy và xử lý các sự cố nghiêm trọng (quá nhiệt gối trục, đánh lửa chổi than, rò đường ống làm mát).
Giải pháp kỹ thuật tập trung vào việc tích hợp hệ thống giám sát đa kênh thời gian thực: đo nhiệt độ cuộn dây và lõi từ bằng cảm biến Pt100 kết hợp cặp nhiệt điện Type K, đo rung động gối trục bằng cảm biến từ FL-202, giám sát hạt nano ion hóa cảnh báo sớm sự cố quá nhiệt lõi thép bằng thiết bị GCM-X (Generator Core Monitor), và duy trì hệ thống dầu chèn vi sai tự động bảo vệ lớp khí $H_2$. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong khối tổ máy 300 MW tại Nhà máy Nhiệt điện Hải Phòng và các hệ thống phụ trợ đồng bộ đi kèm.
Phân tích và thiết kế giải pháp
Phân tích hiện trạng
Tại các nhà máy nhiệt điện quy mô công suất 300 MW - 600 MW, các giải pháp tản nhiệt và cấu trúc cách điện máy phát đóng vai trò quyết định đến kích thước hình học và độ tin cậy vận hành.
| Tiêu chí kỹ thuật |
Làm mát bằng không khí hở |
Làm mát bằng khí $H_2$ cưỡng bức (Hải Phòng) |
Làm mát trực tiếp Stator bằng nước khử khoáng |
| Mật độ công suất |
Thấp ($< 150\text{ MVA}$) |
Rất cao ($200 - 600\text{ MVA}$) |
Cực đại ($> 600 - 1200\text{ MVA}$) |
| Hiệu suất tản nhiệt |
Hệ số dẫn nhiệt cơ sở ($1.0\times$) |
Cao gấp $7\times$ so với không khí; mật độ thấp $0.1\times$ |
Cao nhất (truyền nhiệt trực tiếp qua rãnh đồng rỗng) |
| Tổn thất ma sát gió |
Lớn (chiếm $1.5 - 2.0%$ công suất) |
Rất thấp (giảm $85 - 90%$ tổn thất quạt gió) |
Thấp ở phần Rotor, Stator dùng nước |
| Độ phức tạp hệ thống |
Đơn giản, chi phí bảo trì thấp |
Yêu cầu trạm sinh khí $H_2$, dầu chèn trục, $CO_2$ thổi khí |
Hệ thống xử lý nước tinh khiết, rò rỉ điện trở cách điện |
| Rủi ro vận hành |
Bám bụi, ẩm buồng dây |
Nguy cơ cháy nổ nếu độ tinh khiết $< 90%$ |
Tắc nghẽn ống đồng, rò nước cao áp vào khe từ |
Phân tích yêu cầu kỹ thuật theo mô hình MoSCoW:
- Must have: Hệ thống dầu chèn tự động duy trì chênh áp $\Delta P = P_{\text{oil}} - P_{H_2} \ge 1.2\text{ barG}$; độ tinh khiết khí $H_2$ trong thân máy duy trì $\ge 97%$; cảm biến bảo vệ trip độ rung gối trục ở ngưỡng $250,\mu\text{m}$.
- Should have: Giám sát liên tục nhiệt độ thanh dẫn Stator qua DCS với ngưỡng cảnh báo $\ge 110^\circ\text{C}$; thiết bị sấy vành góp tự động kích hoạt khi ngừng máy chống đọng sương.
- Could have: Cảnh báo sớm phân rã cách điện bằng hệ thống bắt hạt ion hóa GCM-X dải tín hiệu 4-20mA; bộ khử từ dư trục tự động bằng chổi nối đất carbon chuyên dụng.
- Won't have: Cơ chế thay thế trực tiếp thanh dẫn Stator cục bộ tại hiện trường mà không rút Rotor.
Thiết kế hệ thống
Kiến trúc máy phát điện 300 MW bao gồm các cụm phân hệ cơ khí - điện từ liên kết chặt chẽ:
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ 300 MW |
| |
| +---------------------------+ +---------------------------+ |
| | STATOR CORE | | ROTOR KHỐI | |
| | - Thép Silic dập nguội | | - Thép non rèn nguyên khối| |
| | - Sơn cách điện 2 mặt | | - Khe đồng mạ bạc rãnh dọc| |
| | - Cách điện GVPI Class F | KHE HỞ TỪ | - Vành băng đa hợp kim | |
| | - Chuyển vị Roebel chống |<===================>| phi từ tính | |
| | dòng xoáy Foucault | Khí H2: 3.0 barG | - Quạt hướng trục 2 đầu | |
| | - Sứ xuyên Epoxy mặt bạc | | - Cánh hướng dòng IGV | |
| +---------------------------+ +---------------------------+ |
| ^ ^ |
+----------------|-------------------------------------------------|----------------+
v v
+------------------------------------+ +--------------------------------+
| HỆ THỐNG LÀM MÁT KHÍ H2 | | HỆ THỐNG DẦU CHÈN TRỤC |
| - 4 Bộ trao đổi nhiệt Cu-Al | | - Bể chân không: -0.7 barG |
| - Lưu lượng nước kín: 420 m3/h | | - Áp suất dầu cấp: 6.2 barG |
| - Tự động xả khí / xả đọng | | - Chênh áp duy trì: 1.2 barG |
+------------------------------------+ +--------------------------------+
| |
+-----------------------+-------------------------+
v
+-------------------------------+
| ĐO LƯỜNG & BẢO VỆ DCS |
| - 18x Pt100 Stator, Core |
| - 6x Can nhiệt K gối trục |
| - 6x Cảm biến rung FL-202 |
| - 1x Bộ giám sát lõi GCM-X |
+-------------------------------+
Stack công nghệ chế tạo và thiết bị đo lường chuẩn hóa:
- Nhà sản xuất tổ máy: Fuji Electric (Nhật Bản).
- Hệ thống cách điện: GVPI Class F chịu nhiệt đến $155^\circ\text{C}$, tẩm áp lực chân không nhựa Epoxy nguyên khối.
- Cảm biến nhiệt độ: Can nhiệt điện trở Pt100 (dải đo $0 - 200^\circ\text{C}$), Can nhiệt cặp nhiệt điện Type K (Okazaki Manufacturing Company, Nhật Bản).
- Cảm biến rung trục: Kiểu điện từ trường FL-202 (dải đo $0 - 400,\mu\text{m}$, phương X-Y độc lập).
- Hệ thống điều khiển trung tâm: DCS Foxboro I/A Series / Ovation DCS điều phối liên động van và hệ thống tự động hòa đồng bộ.
Methodology
Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa mô hình hóa quy trình nhiệt - động lực học và thực nghiệm đối chuẩn tại hiện trường Nhà máy Nhiệt điện Hải Phòng. Đề tài tiến hành đánh giá rủi ro hệ thống bằng phương pháp FMEA (Failure Mode and Effects Analysis):
| Rủi ro kỹ thuật |
Mức độ nghiêm trọng |
Nguyên nhân gốc rễ |
Biện pháp giảm thiểu |
| Mất chèn khí Hydro |
Thảm họa |
Áp lực dầu chèn tụt dưới ngưỡng $P_{H_2} + 0.8\text{ barG}$ |
Tự động khởi động bơm dầu chèn sự cố nguồn DC trong $< 0.5\text{s}$ |
| Đánh lửa chổi than |
Nghiêm trọng |
Áp lực lò xo không đều, màng oxit vành trượt bị vỡ |
Kiểm tra áp lực kẹp trượt, duy trì sấy vành góp chống ẩm |
| Nổ khí trong thân máy |
Thảm họa |
Nồng độ khí $H_2$ giảm xuống vùng nổ ($4% - 75%$ trong không khí) |
Duy trì độ tinh khiết $H_2 \ge 97%$, cảnh báo nghiêm ngặt khi $\le 90%$ |
| Cháy bạc gối trục |
Nghiêm trọng |
Mất màng dầu bôi trơn khi quay chậm/dừng |
Bơm dầu nâng trục cao áp đẩy rotor trước khi kích hoạt máy quay trục |
Implementation và kết quả
Development process
Quá trình điều khiển và vận hành máy phát điện 300 MW được số hóa thành các chuỗi liên động logic (Permissive Logic & Safety Interlocks). Dưới đây là thuật toán điều khiển liên động kiểm tra điều kiện an toàn khởi động máy phát và hệ thống dầu chèn thực thi trên hệ thống DCS:
(* THUẬT TOÁN LOGIC LIÊN ĐỘNG KHỞI ĐỘNG VÀ VẬN HÀNH AN TOÀN MÁY PHÁT 300MW *)
PROGRAM Generator_Safety_Interlock_Control
VAR
(* Input Signals from Instrumentation *)
H2_Purity_Percent : REAL; (* % Độ sạch khí Hydro *)
H2_Casing_Pressure_barG : REAL; (* barG Áp suất Hydro thân máy *)
Seal_Oil_Pressure_barG : REAL; (* barG Áp suất dầu chèn *)
Seal_Oil_Diff_Press_barG : REAL; (* barG Chênh áp Dầu - H2 *)
Stator_Core_Temp_Max_degC: REAL; (* degC Nhiệt độ lõi Stator lớn nhất *)
Stator_Winding_Temp_degC : REAL; (* degC Nhiệt độ cuộn dây lớn nhất *)
Vibration_Shaft_X_um : REAL; (* um Rung trục phương X *)
Vibration_Shaft_Y_um : REAL; (* um Rung trục phương Y *)
Cooling_Water_Flow_m3h : REAL; (* m3/h Lưu lượng nước làm mát H2 *)
(* Control Outputs *)
Permissive_Start_Gen : BOOL := FALSE;
Alarm_High_H2_Leak : BOOL := FALSE;
Emergency_Trip_Gen : BOOL := FALSE;
Start_DC_Emergency_Pump : BOOL := FALSE;
END_VAR
(* 1. KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN LIÊN ĐỘNG KHỞI ĐỘNG MÁY PHÁT (PERMISSIVE START) *)
IF (H2_Purity_Percent >= 97.0) AND
(H2_Casing_Pressure_barG >= 3.0) AND (H2_Casing_Pressure_barG <= 3.3) AND
(Seal_Oil_Diff_Press_barG >= 1.0) AND
(Cooling_Water_Flow_m3h >= 400.0) THEN
Permissive_Start_Gen := TRUE;
ELSE
Permissive_Start_Gen := FALSE;
END_IF;
(* 2. GIÁM SÁT VI SAI ÁP SUẤT DẦU CHÈN - BẢO VỆ KHÍ H2 *)
Seal_Oil_Diff_Press_barG := Seal_Oil_Pressure_barG - H2_Casing_Pressure_barG;
IF (Seal_Oil_Diff_Press_barG <= 0.8) THEN
Start_DC_Emergency_Pump := TRUE; (* Tự động khởi động bơm DC khẩn cấp *)
END_IF;
(* 3. LOGIC CẢNH BÁO VÀ TRÌNH TỰ BẢO VỆ DỪNG MÁY KHẨN CẤP (TRIP) *)
IF (H2_Purity_Percent <= 90.0) THEN
Alarm_High_H2_Leak := TRUE;
END_IF;
IF (Stator_Winding_Temp_degC >= 110.0) OR
(Stator_Core_Temp_Max_degC >= 110.0) OR
(Vibration_Shaft_X_um >= 250.0) OR
(Vibration_Shaft_Y_um >= 250.0) OR
(Seal_Oil_Diff_Press_barG <= 0.5) THEN
Emergency_Trip_Gen := TRUE; (* Phát lệnh Trip cắt máy cắt đầu cực và dập từ *)
END_IF;
Cấu trúc mạch vật lý và công nghệ quấn dây Stator sử dụng phương pháp chuyển vị Roebel (Roebel transposition): các sợi dẫn dẹt bằng đồng trong cùng một thanh dẫn được vặn xoắn $360^\circ$ dọc theo chiều dài rãnh lõi từ. Giải pháp này giúp triệt tiêu hoàn toàn sự chênh lệch từ thông rò giữa các sợi dẫn ở đỉnh và đáy rãnh, giảm dòng xoáy ký sinh Foucault và loại bỏ hiện tượng quá nhiệt cục bộ.
Testing và validation
Các chỉ tiêu kiểm tra cơ khí, áp lực và kiểm định động lực học được thực hiện nghiêm ngặt trước khi hòa lưới:
- Kiểm tra chịu áp thủy lực khung Stator: Thử nghiệm thủy lực ở áp suất $8.0\text{ bar}$ (gấp 2.4 lần áp suất làm việc định mức), duy trì áp lực theo từng bậc và kiểm tra biến dạng dư bằng không.
- Kiểm tra độ kín khí: Thử nghiệm nén khí áp lực $4.5\text{ barG}$ toàn bộ thân vỏ và các mối hàn mặt bích, độ sụt áp trong $24\text{ giờ} \le 0.05\text{ bar}$.
- Thử nghiệm cân bằng động và vượt tốc Rotor: Rotor sau gia công được cân bằng động trên bệ thử ở nhiều dải tốc độ ($600, 1500, 3000\text{ rpm}$) và thử nghiệm chịu vượt tốc ở mức $120%$ tốc độ định mức ($3.600\text{ rpm}$) liên tục trong thời gian $2\text{ phút}$ mà không phát sinh biến dạng cơ khí.
Kết quả đạt được
Hệ thống thiết lập các thông số vận hành thực tế đạt độ ổn định cao, tuân thủ dải định mức thiết kế của nhà sản xuất:
| Đại lượng đo lường |
Dải làm việc bình thường |
Ngưỡng báo động (Alarm) |
Ngưỡng ngắt bảo vệ (Trip) |
| Nhiệt độ cuộn dây Stator |
$85^\circ\text{C} - 90^\circ\text{C}$ |
$\ge 110^\circ\text{C}$ |
$\ge 120^\circ\text{C}$ |
| Nhiệt độ kim loại gối trục 1 & 2 |
$80^\circ\text{C} - 90^\circ\text{C}$ |
$\ge 105^\circ\text{C}$ |
$\ge 120^\circ\text{C}$ |
| Nhiệt độ kim loại gối trục 3 |
$70^\circ\text{C} - 80^\circ\text{C}$ |
$\ge 90^\circ\text{C}$ |
$\ge 120^\circ\text{C}$ |
| Áp suất khí $H_2$ trong thân máy |
$3.0 - 3.3\text{ barG}$ |
$\le 2.85\text{ barG}$ hoặc $\ge 3.3\text{ barG}$ |
$\le 2.5\text{ barG}$ |
| Độ tinh khiết khí $H_2$ |
$97.0% - 99.5%$ |
$\le 90.0%$ |
$\le 85.0%$ |
| Độ rung trục (3000 rpm) |
$30 - 65,\mu\text{m}$ |
$\ge 125,\mu\text{m}$ |
$\ge 250,\mu\text{m}$ |
| Chênh áp Dầu chèn - Khí $H_2$ |
$1.2\text{ barG}$ |
$\le 0.8\text{ barG}$ |
$\le 0.5\text{ barG}$ |
| Mức rò chất lỏng đáy Stator |
$0\text{ cc}$ |
$\ge 1.000\text{ cc}$ |
Liên động xả & cảnh báo |
Đổi mới và đóng góp
Nghiên cứu mang lại những đóng góp kỹ thuật nổi bật trong công tác vận hành máy phát nhiệt điện công suất lớn:
- Tiên phong ứng dụng công nghệ GVPI (Global Vacuum Pressure Impregnation): Đây là một trong những dự án nhà máy nhiệt điện 300 MW đầu tiên tại Việt Nam ứng dụng công nghệ tẩm cách điện chân không toàn phần cho khung dây 3 pha Stator đã lắp sẵn vào lõi từ, loại bỏ hoàn toàn các túi khí vi mô bên trong rãnh, nâng cao độ bền điện môi và độ bền cơ học chống rung động gián cách.
- Tối ưu hóa khí động học làm mát: Ứng dụng cánh dẫn hướng đầu vào (IGV - Inlet Guide Vane) chế tạo bằng hợp kim nhôm định hình phủ màng oxy hóa Alumite chống ăn mòn kết hợp đĩa cách điện Teflon, ngăn ngừa triệt để dòng xoáy cảm ứng sinh ra do từ thông tản đầu cuộn dây Stator.
- Giảm tổn thất cơ học và nâng cao hiệu suất: Cấu trúc làm mát cưỡng bức bằng khí $H_2$ áp lực 3.0 barG giúp giảm tổn thất ma sát quạt gió tới $88%$ so với không khí thông thường, đóng góp nâng cao hiệu suất tổng thể của máy phát điện đạt mức $> 98.7%$.
- Hệ thống hóa thuật toán xử lý sự cố thiết bị phụ: Xây dựng cẩm nang phản ứng nhanh với 9 nhóm sự cố điển hình (nhiệt độ gối trục tăng cao, mài mòn bất thường chổi than, rò ống sinh hàn $H_2$, suy giảm chân không bình dầu chèn), rút ngắn thời gian khắc phục sự cố trung bình (MTTR) từ $4.5\text{ giờ}$ xuống dưới $1.2\text{ giờ}$.
Ứng dụng thực tế và triển khai
Quy trình nghiên cứu đã được chuyển giao và áp dụng trực tiếp tại 4 tổ máy của Công ty Cổ phần Nhiệt điện Hải Phòng, đảm bảo sản lượng điện phát hàng năm đạt trên 7.2 tỷ kWh hòa vào lưới điện 220kV/500kV quốc gia.
Chiến lược vận hành và bảo dưỡng
- Khởi động từ trạng thái nguội (Cold Start): Nạp khí $CO_2$ trơ hóa trước khi nạp $H_2$, kiểm tra độ kín tuyệt đối; khởi động bơm dầu nâng trục đưa rotor nổi tự do với màng dầu áp lực cao trước khi đóng ly hợp máy quay trục (turning gear).
- Vận hành mang tải: Giám sát thời gian thực ma trận 18 điểm nhiệt độ Stator, duy trì cân bằng nhiệt độ $H_2$ đầu ra bộ làm mát ổn định ở mức $48^\circ\text{C} - 53^\circ\text{C}$ thông qua điều tiết lưu lượng nước tuần hoàn kênh hở $55\text{ m}^3/\text{s}$ sông Giá.
- Bảo dưỡng định kỳ: Kiểm tra độ mòn chổi than kích từ với cơ cấu giá đỡ kiểu hộp trượt cho phép thay thế nóng (online replacement) an toàn ngay khi tổ máy đang mang tải đầy đủ ở tốc độ 3.000 rpm.
Phân tích hiệu quả kinh tế và độ tin cậy
Việc chuẩn hóa quy trình kiểm soát vi sai áp lực dầu chèn và nồng độ khí $H_2$ giúp ngăn ngừa các sự cố dừng máy khẩn cấp do hư hỏng cách điện hoặc suy thoái bạc trục. Ước tính việc tránh được 01 sự cố dừng máy đột xuất (Forced Outage) kéo dài 48 giờ của tổ máy 300 MW tiết kiệm chi phí thiệt hại sản lượng và chi phí sửa chữa ước tính trên $12\text{ tỷ VNĐ}$.
Hạn chế và hướng phát triển
Hạn chế kỹ thuật
- Đặc thù công nghệ GVPI: Khi xuất hiện sự cố phóng điện chập vòng bên trong rãnh Stator, việc sửa chữa cục bộ từng thanh dẫn cực kỳ phức tạp do toàn bộ khối cuộn dây và lõi từ đã bị đóng rắn nguyên khối bởi nhựa Epoxy chân không, thường đòi hỏi phải thay thế toàn bộ phân đoạn cuộn dây.
- Phụ thuộc vào độ tinh khiết nguồn phụ trợ: Hệ thống làm mát $H_2$ đòi hỏi trạm điện phân tạo khí Hydro và hệ thống cung cấp $CO_2$ hóa lỏng có độ tinh khiết cao, quy trình thay thế môi chất làm mát phức tạp.
Hướng phát triển tương lai
- Tích hợp bảo trì dự đoán (PdM - Predictive Maintenance): Ứng dụng mô hình học máy (Machine Learning) trên nền tảng DCS để phân tích tương quan giữa rung động trục đa chiều, phổ nhiệt độ lõi từ và tín hiệu hạt ion hóa GCM-X nhằm phát hiện sớm các điểm phát nhiệt cục bộ trước khi kích hoạt cảnh báo ngưỡng cứng.
- Giám sát phóng điện cục bộ trực tuyến (Online Partial Discharge Monitoring): Lắp đặt các cảm biến tụ ghép cao áp (Capacitive Couplers) tại đầu cực sứ xuyên Stator để liên tục theo dõi tình trạng thoái hóa lớp cách điện Mica trong quá trình vận hành mang tải.
Đối tượng hưởng lợi
- Sinh viên và Học viên ngành Kỹ thuật Điện - Tự động hóa: Tài liệu tham khảo toàn diện, chuẩn mực về công nghệ máy phát điện công suất lớn, hệ thống đo lường điều khiển nhiệt điện và nguyên lý liên động bảo vệ.
- Kỹ sư vận hành Nhà máy điện: Cung cấp tài liệu quy trình chuẩn (SOP), bảng tra cứu thông số định mức, ngưỡng bảo vệ trip và giải pháp xử lý sự cố thiết bị phụ trợ (hệ thống dầu chèn, khí làm mát, kích từ).
- Các doanh nghiệp phát điện (GENCOs / EVN): Mô hình hóa giải pháp nâng cao hệ số tin cậy vận hành, tối ưu hóa quy trình bảo dưỡng và kéo dài tuổi thọ các tổ máy nhiệt điện 300 MW - 600 MW.
- Nhà nghiên cứu năng lượng: Dữ liệu kỹ thuật thực tế về hiệu quả tản nhiệt khí Hydro, công nghệ chuyển vị Roebel và tính toán an toàn nhiệt động lực học trong máy điện đồng bộ.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao phải duy trì áp lực dầu chèn luôn cao hơn áp lực khí $H_2$ trong thân máy phát một giá trị $\ge 1.2\text{ barG}$?
Nếu áp suất dầu chèn tụt xuống thấp hơn áp suất khí $H_2$, màng dầu tại vành chèn trục sẽ bị phá vỡ, khiến khí $H_2$ rò rỉ ra ngoài khoang bạc gối trục và thoát ra môi trường không khí. Khi nồng độ $H_2$ trong không khí đạt ngưỡng $4% - 75%$, hỗn hợp sẽ trở nên cực kỳ nguy hiểm và phát nổ khi gặp tia lửa điện. Ngược lại, nếu chênh áp quá cao, dầu sẽ bị cuốn ngược vào bên trong thân máy phát gây ngập đáy Stator.
2. Xử lý như thế nào khi độ sạch khí Hydro trong thân máy phát giảm xuống dưới $90%$?
Khi độ sạch $H_2 \le 90%$, hệ thống DCS sẽ phát tín hiệu cảnh báo nghiêm trọng. Kỹ sư vận hành phải:
- Kiểm tra ngay độ kín của hệ thống dầu chèn và bể chân không tách khí.
- Tiến hành quy trình xả bớt khí $H_2$ kém phẩm chất qua đường xả trên cao và đồng thời nạp bổ sung khí $H_2$ có độ tinh khiết cao ($> 99.5%$) từ giàn chai nạp để nâng nồng độ trong thân máy lên $\ge 97%$.
3. Công nghệ tẩm cách điện GVPI có ưu điểm gì vượt trội so với công nghệ quấn dán truyền thống?
GVPI (Global Vacuum Pressure Impregnation) là quá trình lắp toàn bộ cuộn dây vào rãnh Stator rồi đưa cả khung máy vào bồn chân không để rút sạch không khí và hơi ẩm, sau đó bơm nhựa Epoxy dưới áp suất cao. Nhựa sẽ thẩm thấu sâu vào từng khe hở vi mô của băng Mica và sợi thủy tinh. Kết quả tạo nên một khối đồng nhất không có bọt khí, tăng cường khả năng dẫn nhiệt ra lõi thép lên $25%$, chống ẩm tuyệt đối và triệt tiêu rung động điện từ giữa các thanh dẫn.
4. Vai trò của chổi than nối đất và bộ giám sát điện áp trục là gì?
Trong quá trình vận hành, sự mất đối xứng từ trường và ma sát tĩnh điện giữa dòng khí làm mát với các cánh hướng dòng IGV sẽ tích tụ điện tích tĩnh trên trục rotor. Nếu không triệt tiêu, điện áp trục sẽ phóng điện qua lớp màng dầu bôi trơn gối trục xuống đất, gây rỗ bề mặt kim loại trắng Babitt của bạc lót. Chổi than nối đất dẫn dòng điện tĩnh này xuống hệ thống tiếp địa an toàn để bảo vệ gối đỡ.
5. Tại sao khi ngừng máy phát phải bật bộ sấy vành góp kích từ?
Khi máy ngừng quay, nhiệt độ bên trong hộp vành góp sẽ giảm dần theo nhiệt độ môi trường. Nếu giảm xuống dưới điểm đọng sương (dew point), hơi ẩm không khí sẽ ngưng tụ thành giọt nước bám lên bề mặt vành trượt và chổi than. Điều này sẽ gây phóng điện đánh lửa dữ dội, làm cháy chổi than và xước vành trượt khi tổ máy khởi động lại. Bộ sấy tự động duy trì nhiệt độ hộp chổi than luôn cao hơn nhiệt độ đọng sương.
Kết luận
Đề tài tốt nghiệp "Tìm hiểu quy trình sản xuất điện năng trong nhà máy nhiệt điện, đi sâu nghiên cứu quy trình vận hành máy phát điện của Công ty Cổ phần Nhiệt điện Hải Phòng" đã hoàn thành xuất sắc việc hệ thống hóa cơ sở lý thuyết gắn liền với thực tiễn vận hành công nghiệp. Bằng việc phân tích chuyên sâu kiến trúc máy phát 300 MW của hãng Fuji Electric, làm sáng tỏ ưu thế của công nghệ cách điện GVPI, cơ chế làm mát Hydro cưỡng bức và thuật toán kiểm soát dầu chèn vi sai, công trình đã đóng góp một tài liệu kỹ thuật có giá trị ứng dụng cao cho ngành năng lượng điện Việt Nam. Việc tuân thủ nghiêm ngặt quy trình vận hành chuẩn và ứng dụng các công nghệ giám sát số hóa chính là chìa khóa để đảm bảo các tổ máy nhiệt điện vận hành an toàn, tin cậy và đạt hiệu suất kinh tế cao nhất.
