3 phương pháp phát hiện và khắc phục rò rỉ khí nén

Các biện pháp phát hiện rò rỉ phòng ngừa đóng một vai trò quan trọng trong tính bền vững trong môi trường sản xuất

Khí nén là một trong những tiện ích đắt đỏ và thiết yếu nhất đối với nhiều ngành công nghiệp. Thông thường, chi phí cao hơn nhiều so với nhiều việc sử dụng điện, khí đốt tự nhiên hoặc nước trong việc duy trì và vận hành một nhà máy. Tuy nhiên, có tới 1/3 lượng khí nén đó bị mất hàng năm do rò rỉ và không hiệu quả. Cuối cùng, việc tìm kiếm và sửa chữa rò rỉ là rất quan trọng để giảm chi phí, hoạt động hiệu quả và giảm lượng khí thải carbon của tổ chức đồng thời có khả năng cải thiện quan hệ giữa các bên liên quan và nhà đầu tư chính.

Ngăn ngừa lãng phí năng lượng

Rò rỉ là một nguồn năng lượng lãng phí lớn cho các hệ thống khí nén, và theo Văn phòng Hiệu quả Năng lượng &; Năng lượng Tái tạo, những rò rỉ đó chiếm khoảng 20-30% tổng sản lượng máy nén khí trong một cơ sở. Hơn nữa, rò rỉ góp phần gây ra các vấn đề vận hành hệ thống như áp suất hệ thống dao động lớn, có thể khiến các công cụ khí nén hoặc thiết bị vận hành bằng khí nén hoạt động kém hiệu quả hơn và có thể ảnh hưởng đến sản xuất. Rò rỉ không xác định cũng có thể yêu cầu công suất máy nén dư thừa, có khả năng yêu cầu máy nén bổ sung có thể không cần thiết, dẫn đến chi phí cao hơn mức cần thiết. Chúng cũng có thể dẫn đến giảm tuổi thọ trong khi tăng nhu cầu bảo trì do hoạt động không cần thiết và tăng thời gian chạy.

Hình minh họa cách micro tác động đến khả năng 'nhìn thấy' vấn đề.

Bên cạnh việc bảo tồn năng lượng và tài nguyên, chi phí có thể được giảm đáng kể thông qua phát hiện rò rỉ chủ động. Văn phòng Hiệu quả Năng lượng & Năng lượng Tái tạo đã tiến hành một nghiên cứu tại một nhà máy hóa chất đã thực hiện chương trình ngăn chặn rò rỉ sau khi kiểm toán khí nén, chứng minh chi phí nhà máy có thể được giảm đáng kể thông qua các nỗ lực khắc phục. Bằng cách khắc phục chỉ 10 rò rỉ lớn nhất được tìm thấy tại nhà máy, các nhà khai thác có thể tạo ra 70% khoản tiết kiệm chi phí tiềm năng tổng thể.

Để cải thiện tiêu chuẩn năng lượng, giảm chất thải dư thừa và phù hợp với kỳ vọng của quy định, thuế và nhà đầu tư. Nhiều tổ chức công nghiệp cũng đang tìm cách phù hợp với các tiêu chuẩn quản lý năng lượng ISO 50001. Giống như các tiêu chuẩn hệ thống quản lý ISO khác, chứng nhận ISO 50001 không bắt buộc, nhưng nó yêu cầu các tổ chức phát triển chính sách để sử dụng năng lượng hiệu quả hơn. Điều này bao gồm cố định các mục tiêu và mục tiêu để đáp ứng chính sách; sử dụng dữ liệu để hiểu rõ hơn và đưa ra quyết định về sử dụng năng lượng; đo lường kết quả; xem xét chính sách hoạt động tốt như thế nào và liên tục cải thiện quản lý năng lượng. Khi các nhà lãnh đạo tổ chức quyết định thực hiện các tiêu chuẩn này, nó trao quyền cho họ hiểu lượng khí thải carbon tương ứng của tổ chức và cho các bên ngoài và nhà đầu tư thấy rằng doanh nghiệp đã thực hiện một hệ thống quản lý năng lượng hiệu quả.

Tìm phương pháp phát hiện

Cho dù một tổ chức có kế hoạch thực hiện ISO 50001 hay chỉ đơn giản là muốn cải thiện hiệu quả của nhà máy để tiết kiệm chi phí, việc xác định rò rỉ khí nén là rất quan trọng, nhưng chúng có thể đặc biệt khó xác định trong môi trường sản xuất ồn ào. Do đó, việc xác định các phương pháp hoặc công cụ thích hợp nhất cho tình huống là rất quan trọng đối với một chương trình thành công.

-Kiểm tra bong bóng xà phòng

Công cụ phát hiện rò rỉ truyền thống là một giải pháp xà phòng đặc biệt, đòi hỏi phải bão hòa khu vực nghi ngờ rò rỉ bằng dung dịch xà phòng đã được phê duyệt. Nói một cách đơn giản, nếu có rò rỉ, xà phòng sẽ bắt đầu nổi bong bóng. Phương pháp này hoạt động nếu vị trí rò rỉ được biết đến và hệ thống được điều áp tốt. Tuy nhiên, trong trường hợp không xác định được vị trí rò rỉ, đây có thể là một quy trình rườm rà, nơi người vận hành có thể cần áp dụng giải pháp cho toàn bộ thiết bị bị nghi ngờ với hy vọng xác định chính xác rò rỉ. Do đó, các thử nghiệm bong bóng xà phòng có thể trở nên tốn thời gian và lộn xộn mà không nhất thiết phải cung cấp đủ dữ liệu để xác nhận kích thước rò rỉ và tốc độ dòng chảy chính xác.

-Phát hiện rò rỉ micrô đơn

Máy dò rò rỉ siêu âm (âm thanh) cung cấp một giải pháp có thể phát hiện rò rỉ bằng cách sử dụng một hệ thống micrô duy nhất hoạt động khoảng 40 kilohertz (kHz). Phương pháp này dựa trên "heterodyning" để cho phép người vận hành phân biệt giữa tiếng ồn do rò rỉ và tiếng ồn xung quanh. Heterodyning chuyển đổi tiếng ồn tần số cao sang tần số âm thanh thấp hơn, mà người vận hành nhận ra dựa trên các đặc tính âm thanh. Micrô được quét qua lại trên đường ống quy trình đang được kiểm tra cho đến khi phát hiện và đo lường nghi ngờ rò rỉ. Báo động sai về rò rỉ không tồn tại và rò rỉ thực tế bị thiếu có thể phổ biến đối với các thanh tra viên thiếu kinh nghiệm. Hơn nữa, việc di chuyển micrô theo cách thủ công xung quanh thiết bị để xác định vị trí rò rỉ có thể tốn thời gian và có thể khiến người vận hành gặp nguy hiểm. Ngoài ra, hệ thống này đòi hỏi thời gian đào tạo đáng kể để thành thạo.

-Hình ảnh âm thanh độ nét cao

Các thiết bị hình ảnh âm thanh độ nét cao (HD) dựa trên một loạt các micrô tích hợp chuyên dụng có thể phát hiện rò rỉ nhanh hơn tới 10 lần so với các phương pháp truyền thống, chẳng hạn như bong bóng xà phòng và các tùy chọn siêu âm micrô đơn. Nói chung, số lượng micrô càng cao thì hiệu suất âm thanh càng tốt. Sự lựa chọn tối ưu trong trường hợp này sẽ là micrô MEMS (hệ thống cơ khí vi điện tử), nhỏ, tiêu thụ ít năng lượng hơn và cung cấp hiệu suất và độ ổn định tốt hơn so với các hệ thống khác.

Hình ảnh âm thanh HD cung cấp hình ảnh âm thanh chính xác hiển thị trực quan thông tin siêu âm, ngay cả trong môi trường ồn ào. Hình ảnh được hoán đổi trong thời gian thực trên đầu trang của hình ảnh máy ảnh kỹ thuật số, cho phép chính xác chính xác của nguồn âm thanh. Tùy thuộc vào công cụ, nó có thể được trang bị khả năng kết nối mạng tự động lưu hình ảnh lên đám mây để xem xét và xử lý sau kiểm tra. Điều này cho phép dễ dàng truy cập vào các tệp được lưu trữ và tách các nguồn âm thanh dễ dàng hơn để phân tích và phân loại sâu hơn về vấn đề tại văn phòng. Khi kết hợp với thói quen bảo trì thường xuyên, hình ảnh âm thanh có thể giúp các cơ sở tiết kiệm tiền cho hóa đơn tiện ích và trì hoãn chi phí vốn lớn cần thiết để thay thế máy nén và các thiết bị liên quan khác.

Một số thiết bị cầm tay chỉ cần một tay để hoạt động cùng với khả năng tiến hành đánh giá chính xác cách xa đến 100 mét để phát hiện và phân tích sự cố an toàn, cải thiện hơn nữa độ an toàn và tiện lợi. Người vận hành có thể tiến hành quét nhanh các khu vực rộng lớn từ khoảng cách an toàn mà không cần chạm vào máy móc hoặc tắt dây chuyền sản xuất.

-Vấn đề rò rỉ trong môi trường ồn ào

Các nhà máy và môi trường sản xuất ồn ào có thể khiến gần như không thể phát hiện rò rỉ bằng tai người, vì vậy dải tần số là rất quan trọng đối với công nghệ phát hiện rò rỉ. Dải tần số hiệu quả nhất để phát hiện rò rỉ khí nén là từ 20 đến 30 kHz, vì phạm vi đó hỗ trợ phân biệt rò rỉ khí nén với tiếng ồn xung quanh trong môi trường nhà máy. Biên độ nhiễu máy móc thường đạt đỉnh dưới 10 kHz và có xu hướng giảm xuống 0 ở 60 kHz, và vì có sự khác biệt lớn hơn giữa tiếng ồn rò rỉ không khí và tiếng ồn xung quanh giữa 20-30 kHz so với tần số cao hơn, nên việc phát hiện rò rỉ không khí trong phạm vi này sẽ dễ dàng hơn.

Tiếng ồn rò rỉ không khí so với tiếng ồn xung quanh so với việc tìm tần số tối ưu trong môi trường ồn ào

Tuy nhiên, nhiễu tiếng ồn xung quanh vẫn có thể là một vấn đề. Trong trường hợp này, các thiết bị phải có khả năng phân biệt các nguồn âm thanh giống như rò rỉ với các âm thanh gây nhiễu khác. Phần lớn các camera âm thanh trên thị trường yêu cầu người dùng tự lọc tiếng ồn gây nhiễu bằng cách sử dụng thanh trượt để thay đổi dải tần số, nhưng thiết bị lý tưởng có thể tự động phát hiện các mẫu âm thanh giống với rò rỉ khí nén và loại bỏ tiếng ồn gây nhiễu cho cả nguồn âm thanh đơn và nhiều nguồn âm thanh bằng cách sử dụng các bộ lọc dựa trên AI, trên máy ảnh tiên tiến. Về bản chất, các thiết bị này có thể nhận ra liệu âm thanh có giống với rò rỉ không khí hay tiếng ồn xung quanh hay không, mà không cần sự can thiệp của người dùng thủ công, giống như cách mọi người có thể phân biệt cùng một nốt nhạc được chơi bởi hai nhạc cụ khác nhau.

Số lượng micro cũng đóng một vai trò lớn trong việc phát hiện rò rỉ – đặc biệt là với các nguồn âm thanh tần số rất cao. Để nghe chính xác những âm thanh này, camera âm thanh phải có vô số micrô, tốt nhất là ở gần nhau, nếu không các vấn đề về biên độ không gian xảy ra, dẫn đến kết quả sai và nguồn âm thanh hiển thị tại các vị trí không phù hợp.

Một minh họa về mất phạm vi phát hiện ở các tần số khác nhau

§Lợi ích lâu dài

Ngoài việc tiết kiệm chi phí, hình ảnh âm thanh HD cung cấp cho các tổ chức một công cụ hiệu quả để giảm thiểu sự thiếu hiệu quả, giảm lượng khí thải carbon tổng thể trong hoạt động của nhà máy và cải thiện sự an toàn của nhân viên vận hành và kiểm tra thiết bị nén khí.

Cuối cùng, các biện pháp phát hiện rò rỉ phòng ngừa có thể đóng một vai trò quan trọng và chiến lược trong tương lai bền vững của môi trường sản xuất. Sửa chữa và giảm thiểu rò rỉ khí nén có thể là một cách nhanh chóng để các tổ chức giảm mức tiêu thụ năng lượng và tận hưởng các cải tiến về chi phí và an toàn cần thiết. Với năng lượng là một trong những chi phí hoạt động có thể kiểm soát lớn nhất cho các tổ chức sử dụng hệ thống khí nén công nghiệp - tài nguyên, thời gian, tiền bạc và các mối quan hệ bên liên quan chính đều có thể được bảo vệ.