RSS Feed for Các giải pháp cần thiết nâng cao hiệu quả bảo dưỡng sửa chữa nhà máy điện | Tạp chí Năng lượng Việt Nam Thứ sáu 30/09/2022 22:03
TRANG TTĐT CỦA TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Các giải pháp cần thiết nâng cao hiệu quả bảo dưỡng sửa chữa nhà máy điện

 - Với các yêu cầu ngày càng cao về sản xuất và kinh doanh, các đơn vị sản xuất điện ngày càng chú trọng thực hiện các giải pháp nhằm nâng cao chất lượng công tác bảo dưởng sửa chữa (BDSC). Các giải pháp thường là tăng cường chất lượng BDSC thường xuyên và BDSC định kỳ. Hiệu quả công tác BDSC sẽ được nâng cao hơn nữa nếu thực hiện lựa chọn mục tiêu và kết hợp các phương pháp BDSC phù hợp. Ngoài ra, cần thiết áp dụng các giải pháp là khai thác ứng dụng hệ thống CMMS, trang bị các ứng dụng chuyển đối số và áp dụng quy trình phân tích nguy cơ sự cố hoặc các thử nghiệm, thí nghiệm và kiểm định thiết bị nhằm nâng cao độ sẵn sàng và độ tin cậy của hệ thống thiết bị.
Kết nối trong chuyển đổi số các nhà máy điện Kết nối trong chuyển đổi số các nhà máy điện

Khai thác và sử dụng dữ liệu vận hành thiết bị bằng cách áp dụng các giải pháp và ứng dụng trong chuyển đổi số các nhà máy điện có thể giúp nâng cao hiệu quả các quá trình sản xuất. Một phương pháp khác các nhà sản xuất thiết bị cũng đang tích cực phát triển là bảo dưỡng sửa chữa trên cơ sở kiểm soát thông số vận hành (Predictive Maitenance-PdM). Phương pháp này thực hiện trên cơ sở khai thác hiệu quả dữ liệu vận hành thiết bị của các hệ thống điều khiển DCS, SCADA, PLC. Dữ liệu vận hành được các hệ thống điều khiển (HTĐK) thu thập sẽ kết nối và xử lý trên một nền tảng công nghệ gọi là IIoT (Industrial Internet of Things). Thiết bị IoT điển hình là đồng hồ thông minh thu thập các thông số của cơ thể hoặc CCTV thông minh phát hiện các chuyển động. Nếu kết hợp với các HTĐK sẽ tạo ra PLC+IIoT hoặc SCADA+IIoT, DCS+IIoT mà các hãng sản xuất đang bắt tay vào thương mại hóa như WAGO, Emerson, UniCloud, CODESYS… Đây có thể là một giải pháp tốt giúp nâng cao độ sẵn sàng làm việc của các hệ thống thiết bị quan trọng trong nhà máy điện.

Giải pháp và ứng dụng trong chuyển đổi số các nhà máy điện Giải pháp và ứng dụng trong chuyển đổi số các nhà máy điện

Bài viết tập trung vào việc phân tích xu thế và mục tiêu của chuyển đổi số đối với các nhà máy điện. Các nhà máy điện là cơ sở sản xuất có mức độ hiện đại và tự động hóa cao, do đó các hạn chế, khó khăn và lợi ích của việc chuyển đổi số và ứng dụng các giải pháp số hóa cần được xem xét và đánh giá một cách có hệ thống. Một bộ các ứng dụng và giải pháp số hóa được tổng hợp từ kinh nghiệm và chiến lược số hóa của các hãng công nghệ lớn bao gồm: Đào tạo và phát triển đội ngũ kỹ thuật, tối ưu hóa công tác bảo dưỡng sửa chữa và nâng cao hiệu quả vận hành. Gần 240 phiếu khảo sát đã được thực hiện tại 10 nhà máy điện để đánh giá mức độ ưu tiên và quan tâm đến bộ các ứng dụng và giải pháp số hóa. Qua đó có thể thấy cần bắt đầu ngay với các chương trình chuyển đổi số mà không cần chờ đợi các hãng công nghệ hoàn thiện phương pháp đánh giá, tiêu chuẩn sản xuất hay các dòng sản phẩm công nghệ.


Sơ lược về bảo dưởng sửa chữa nhà máy điện:

Trong hệ thống điện, các phần tử hệ thống gồm đường dây, trạm biến áp và các tổ máy phát điện cần có độ sẵn sàng làm việc cao nhằm đảm bảo vận hành tin cậy và an ninh hệ thống. Độ sẵn sàng của các tổ máy phát điện có vai trò quan trọng đối với sản xuất - kinh doanh của bản thân các đơn vị sản xuất điện. Một tổ máy bị sự cố sẽ ảnh hưởng đến doanh thu và làm tăng chi phí BDSC. Thông thường các giải pháp là: Tăng cường chất lượng BDSC thường xuyên, chú trọng BDSC định kỳ và kết hợp dừng máy để kiểm tra, đánh giá tình trạng thiết bị chính xác hơn. Tuy nhiên nhiều thống kê, phân tích đã chỉ ra rằng giải pháp hiệu quả nhằm tăng độ sẵn sàng của hệ thống và thiết bị lại chính là vấn đề lựa chọn phương pháp BDSC phù hợp với mục tiêu hay chiến lược BDSC.

Các phương pháp, mục tiêu và công cụ trong quản lý BDSC đã hình thành một cách có hệ thống từ lâu và được đề cập trong rất nhiều tài liệu sẵn có, tuy nhiên cũng nên xem xét sơ qua sự phát triển của lĩnh vực BDSC để thấy được công tác BDSC cần được đầu tư hơn nữa cả về chuyên môn lẫn nghiệp vụ.

Công tác BDSC bắt đầu hình thành từ những năm 1780 khi mà thiết bị cơ khí, động cơ hơi nước công nghiệp phát triển. Triết lý chính là chạy đến lúc hỏng (Run to Failure) hay giờ đây thường gọi là BDSC khắc phục (Reactive/Corrective Maintenance or Breakdown Maintenance-RM or BM). Phương pháp này vẫn tiếp tục sử dụng cho đến tận ngày nay và áp dụng sau khi sự cố hỏng hóc xảy ra.

Các giải pháp cần thiết nâng cao hiệu quả bảo dưỡng sửa chữa nhà máy điện

Đến những năm 1800, hình thức thứ hai BDSC xuất hiện. Đó là BDSC phòng ngừa - Preventive Maintenance (PM) - dựa trên việc thay thế/sửa chữa theo chu kỳ và theo điều kiện làm việc thực tế của vật tư/thiết bị trong các lĩnh vực công nghiệp, điện và động cơ đốt trong.

Các phương pháp BDSC khắc phục (BM) hay phòng ngừa (PM) tiếp tục phát triển đáp ứng tốc độ phát triển nhanh của các ngành công nghiệp. Đồng thời cũng trong khoảng thời gian thập niên 60, thế kỷ 19 với sự bùng nổ của các ngành công nghiệp vật liệu bán dẫn, kỹ thuật số, internet và tự động hóa, 2 phương pháp BDSC mới đã được giới thiệu. Phương pháp BDSC tập trung vào độ tin cậy (Reliability Centered Maintenance-RCM) do người Mỹ xây dựng và BDSC năng suất toàn diện (Total Productive Maintenance-TPM) do các kỹ sư người Nhật phát triển. Các phương pháp này đều bao gồm các hướng dẫn, quy trình quản lý, áp dụng, đo lường và đánh giá.

Công nghệ phát triển cũng đem đến sự chuyển dịch trong việc ứng dụng các phương pháp BDSC khác nhau (Hình 1). Điều này đã thể hiện rõ trong sự phát triển của các thiết bị cảm biến đo lường chính xác, các công nghệ thu thập dữ liệu lớn, các phần mềm phân tích dữ liệu vận hành. Phương pháp BDSC theo tình trạng vận hành của thiết bị (Conditioned Based Maintenance-CBM) là giải pháp giúp sớm phát hiện các bất thường để kịp thời đưa ra biện pháp khắc phục, ngăn ngừa sự cố xảy ra hoặc hạn chế việc thay thế các vật tư/thiết bị được lập kế hoạch theo chu kỳ trong khi thiếu đánh giá mức độ mòn, hỏng. Tuy nhiên để đánh giá và phân tích dữ liệu các chế độ làm việc của thiết bị cần đến các kỹ sư vận hành/BDSC, chuyên gia có năng lực hoặc sử dụng phần mềm chuyên phân tích, dự báo tình trạng thiết bị.

Phương pháp BDSC mới nhất hiện nay là BDSC theo dự báo tình trạng thiết bị (Predictive Maintenance-PdM). Phương pháp này ứng dụng các công nghệ IIoT trong đó bao gồm: giao tiếp/truyền thông với các thiết bị đo (sensor), tổng hợp các dữ liệu từ nhiều định dạng (I/O), xử lý dữ liệu tại chỗ (Edge Computing), bảo mật dữ liệu, truyền dữ liệu lên lưu trữ đám mây. Có lẽ đây là phương pháp chủ đạo của tương lai, nhưng các phương pháp truyền thống vẫn sẽ là cơ bản đối với lĩnh vực BDSC hiện nay.

Phương pháp BDSC chủ yếu được áp dụng trong công tác BDSC nhà máy điện tại Việt Nam là BDSC khắc phục và BDSC phòng ngừa. Nếu tăng cường áp dụng kết hợp các phương pháp hiện đại như trong một số nhà máy điện đã bắt đầu đưa ra yêu cầu và định hướng BDSC theo tình trạng vận hành (CBM) và BDSC theo định hướng độ tin cậy (RCM), có thể hạn chế hoặc tránh được các sự cố lớn gần đây tại một số nhà máy điện. Hoặc áp dụng các giải pháp bổ sung như giới thiệu sau đây cho 2 phương pháp truyền thống có thể nâng cao hiệu quả BDSC.

Các quy định liên quan bảo dưỡng sửa chữa:

Các quy định, tiêu chuẩn về BDSC gắn liền với hệ thống công nghệ của các nhà máy và công tác BDSC thường được lập kế hoạch thực hiện dựa trên theo chu kỳ và bám sát vào tài liệu O&M và khuyến cáo của nhà sản xuất. Các quy định/quy chuẩn này bao gồm: Quy trình lập kế hoạch bảo dưỡng sửa chữa lưới điện và nhà máy điện trong hệ thống điện quốc gia trong Quyết định số 02/QĐ-ĐTĐL ngày 10/1/2019; Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về kỹ thuật điện, QCVN QTĐ-6: 2008/BCT. Tập 6: Vận hành, sửa chữa trang thiết bị Hệ thống điện; Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về kỹ thuật điện, QCVN QTĐ-5: 2008/BCT. Tập 5: Kiểm định trang thiết bị Hệ thống điện. Các quy định trên không đề cập đến phương pháp BDSC nào hay đo lường các tiêu chí nào, mà các nhà máy điện được chủ động xây dựng hệ thống quản lý BDSC của mình để đáp ứng theo yêu cầu sản xuất và thị trường.

Bảng 1: Tỷ lệ chi phí BDSC nhà máy điện:

STT

Nhà máy điện

Đời sống kinh tế

Tỷ lệ chi phí BDSC thường xuyên hàng năm

Tỷ lệ chi phí vận hành và bảo dưỡng nhà máy

Tỷ lệ chi phí sửa chữa lớn và chi phí khác

Tỷ lệ chi phí nhân công

1

Nhiệt điện than

30 năm

0.8%

2.5%

1.5%

2

Nhiệt điện khí (TBK-CTHH)

25 năm

0.8%

4.37%

1.9%

3

Thủy điện (theo dải công suất: dưới 150MW, 150-300 và trên 300MW)

40 năm

NA

0.6-1.2%

0.3-0.8%

Khác với hệ thống quản lý kỹ thuật BDSC, chi phí BDSC của các nhà máy điện được quản lý bằng các quy định, đơn giá của Nhà nước. Các mức chi phí BDSC (thường xuyên và sửa chữa lớn) được quy định trong Thông tư số 57/2020/TT-BCT ngày 31/12/2020 của Bộ Công Thương về Quy định phương pháp xác định giá phát điện, hợp đồng mua bán điện. Theo đó các hạng mục chi phí này là tỷ lệ phần trăm của tổng chi phí xây dựng và thiết bị, và không vượt quá giá trị như bảng số 1.

Trong các tỷ lệ chi phí trên, sẽ có thể cần một số diễn giải để thực hiện như trượt giá, phân bổ theo đời sống kinh tế..., tuy nhiên có thể thấy rằng chi phí dành cho công tác BDSC là không hề nhỏ. Trên thực tế trong các kỳ đại tu các nhà máy điện than hoặc nhiệt điện khí, chi phí BDSC lên đến hơn 1.000 tỷ đồng. Do đó, nếu áp dụng các phương pháp phù hợp sẽ cho phép lập kế hoạch thực hiện BDSC hiệu quả và đảm bảo mục tiêu kiểm soát chất lượng BDSC tốt nhất, hạn chế các hư hỏng và sự cố vận hành tổ máy.

Lựa chọn mục tiêu và phương pháp BDSC:

Để biết được hiệu quả hay chưa hiệu quả, cũng như hoạt động khác, công tác BDSC cần được đo lường, và cần đo lường theo mục tiêu lựa chọn. Nếu lựa chọn “đa mục tiêu” sẽ rất khó đáp ứng, chưa nói là sẽ bị rối, thậm chí là các mục tiêu sẽ mâu thuẫn với nhau. Bảng 2 là các mục tiêu trong BDSC nhà máy điện hiện đang áp dụng phổ biến trên thế giới. Nếu áp dụng mục tiêu số 1, sẽ khó đáp ứng được mục tiêu số 2. Nếu cam kết với mục tiêu số 3 hoặc 4, sẽ đòi hỏi nhiều nỗ lực chuyên gia và công cụ để giám sát, đánh giá và phân tích quá trình làm việc của thiết bị. Do đó cần thiết phải có mục tiêu chính, vì đó là hướng đi của cả đội ngũ chuyên môn và nghiệp vụ làm việc trong một thời gian dài.

Bảng 2: Mục tiêu BDSC các nhà máy điện:

1

Giảm sự cố và thời gian khắc phục sự cố

2

Tối ưu hóa (giảm) chi phí BDSC thiết bị

3

Nâng cao độ sẵn sàng và độ tin cậy hệ thống thiết bị

4

Kéo dài thời gian vận hành (vòng đời) của thiết bị

Để đạt được 1 trong các mục tiêu trên, cần coi các mục tiêu khác là ràng buộc và tập trung vào việc thực hiện các biện pháp hay chương trình, trong đó có việc lựa chọn phương pháp BDSC và công cụ liên quan. Mỗi mục tiêu trên cần có sự chuẩn bị về nguồn lực khác nhau: Đó là danh mục và số lượng vật tư cần thay thế và dự phòng; số lượng nhân công, chuyên gia; thời gian dừng máy để sửa chữa và quan trọng nhất cách thức xác định hư hỏng, đánh giá theo dõi bất thường với các loại thiết bị. Nếu áp dụng phương pháp BDSC khắc phục (BM) thì đáp ứng tốt mục tiêu số 2 nhưng khó thể đáp ứng mục tiêu số 1 nếu hư hỏng xảy ra trên hệ thống thiết bị chính (tuabin-máy phát, lò hơi). Nếu áp dụng phương pháp BDSC theo độ tin cậy (RCM) thì có thể đáp ứng tốt mục tiêu số 3 nhưng mục tiêu tiết kiệm chi phí BDSC lại rất khó thành công.

Cách lựa chọn mục tiêu là do doanh nghiệp hướng đến để tập trung nguồn lực của mình. Do vai trò và cơ cấu nguồn điện trong các hệ thống điện khác nhau, mục tiêu số 1 được EGAT (Thái Lan) lựa chọn làm mục tiêu chính cho BDSC các nhà máy điện, mục tiêu số 3 lại lựa chọn của KEPCO (Hàn Quốc), mục tiêu số 4 lại là mục tiêu BDSC của J-Power (Nhật Bản).

Như đã phân tích ở trên, thực hiện mục tiêu nào thì cách thức xác định hư hỏng, đánh giá theo dõi bất thường các loại thiết bị vẫn là cơ bản nhất. Bảng 3 giới thiệu cách áp dụng phương pháp BDSC cho các hệ thống thiết bị và cách thức xác định hư hỏng, đánh giá theo dõi bất thường các loại thiết bị. Việc kết hợp các phương pháp và sử dụng như thế nào phụ thuộc vào chuyên môn và nghiệp vụ của đội ngũ quản lý BDSC các nhà máy điện nhằm đem lại hiệu quả theo mục tiêu ban đầu. Tuy nhiên kết hợp các phương pháp và thực hiện phân loại các nhóm thiết bị là cách thức linh hoạt, dễ kiểm soát, có thể điều chỉnh được, phù hợp với mục tiêu lựa chọn.

Bảng 3: Áp dụng các phương pháp BDSC trong nhà máy điện:

STT

Phương pháp

Đặc điểm chính

Phạm vi áp dụng

1

BDSC khắc phục

(Reactive, Corrective or Breakdown Maintenance)

Thực hiện sau khi sự cố hỏng hóc xảy ra.

Là giải pháp hiệu quả đối với một số thiết bị/vật tư: băng tải, rulo truyền động, cơ khí giản đơn, một số thiết bị/động cơ nhỏ trên hệ thống BOP và phụ trợ.

2

BDSC ngăn ngừa

(Preventive Maintenance-PM)

Theo thời gian vận hành, hướng dẫn, tài liệu O&M, khuyến cáo của Nhà sản xuất.

Theo thực tế kiểm tra/đánh giá tình trạng vận hành của thiết bị.

Áp dụng cho tất cả các hệ thống công nghệ/thiết bị.

Các quy trình thực hiện có nhiều cải tiến theo thực tế sản xuất. Hiệu quả hơn nếu kết hợp với các phương pháp BDSC khác, hay gần đây là kết hợp các hệ thống thu thập số liệu, phân tích tổng hợp dữ liệu.

3

BDSC theo độ tin cậy

(Reliability Centered Maintenance-RCM)

Thiết lập hệ thống quy trình quản lý bao gồm phân loại nhóm thiết bị, phân tích nguy cơ sự cố (FMEA), phân tích nguyên nhân sự cố (RCA), định lượng độ tin cậy các phần tử và hệ thống thiết bị.

Thuận lợi hơn đối với hệ thống các thiết bị điện, do phương pháp định lượng độ tin cậy của các phần tử hệ thống điện đã được sử dụng nhiều. Hoặc áp dụng một số khâu của hệ thống RCM vào quy trình BDSC hiện hữu, ví dụ khâu phân tích nguy cơ sự cố (FMEA)

4

BDSC theo điều kiện vận hành

(Conditioned Based Maintenance-CBM)

Thông số làm việc của thiết bị được liên tục theo dõi và giám sát: nhiệt độ, độ rung, độ di trục tại các gối trục, chất lượng dầu bôi trơn, dầu cách điện, biến thiên dòng, điện áp, số lần đóng cắt; áp suất, lưu lượng khí/hơi/nước, độ mở van...

Chức năng giám sát thông số vận hành trên các hệ thống thiết bị trong nhà máy điện như DCS, PLC, SCADA là cơ sở để áp dụng phương pháp CBM. Áp dụng phương pháp chuyên gia để đánh giá và phân tích các thông số vận hành hoặc hệ thống phần mềm để phân tích, dự báo tình trạng thiết bị.

5

BDSC theo dự báo tình trạng thiết bị

(Predictive Maintenance-PdM)

ứng dụng các công nghệ IIoT: giao tiếp truyền thông với các thiết bị đo, tổng hợp dữ liệu từ nhiều định dạng (I/O), xử lý dữ liệu tại chỗ (Edge Computing), bảo mật dữ liệu, truyền dữ liệu lên lưu trữ đám mây …

Gần với định nghĩa của CBM. Nhưng là xu hướng của CMCN 4.0 ứng dụng IIoT.

Xem xét áp dụng trang bị mới cho các hệ thống BOP hoặc kết hợp với các hệ thống thiết bị kết nối DCS, PLC, SCADA.

Khai thác công cụ phần mềm CMMS:

Hệ thống phần mềm CMMS (Computerized Maintenance Management System) là một công cụ mạnh trong công tác quản lý BDSC. Trên thế giới có nhiều nhà cung cấp hệ thống CMMS cho các nhà máy công nghiệp, trong đó các các nhà máy điện. CMMS cho phép thực hiện công tác quản lý BDSC nhiều nhà máy trên một nền tảng được chỉnh sửa riêng phù hợp.

Báo cáo khảo sát của Plant Engineering năm 2021 (Hình 2) cho thấy số lượng khách hàng sử dụng công cụ phần mềm CMMS trong BDSC các nhà máy công nghiệp là 52% trong số các 203 nhà máy công nghiệp được khảo sát, đứng thứ 2 sau trong các chiến lược hay chương trình BDSC công nghiệp hiện nay.

Thông thường một hệ thống CMMS sẽ bao gồm các chức năng chính như trong Bảng 4, bao gồm: Yêu cầu sửa chữa (Service Request-SR); Phiếu công việc (Work Order-WO); Quản lý vật tư và thiết bị và Báo cáo, phân tích và lập kế hoạch BDSC.

Các giải pháp cần thiết nâng cao hiệu quả bảo dưỡng sửa chữa nhà máy điện

Trong nhà máy điện, số lượng thiết bị có thể lên tới hàng nghìn thiết bị, mỗi thiết bị gồm nhiều chi tiết. Quản lý, thống kê, theo dõi công tác BDSC là khối lượng công việc lớn, rất dễ nhầm lẫn, sai sót. CMMS sẽ giúp cho đội ngũ kỹ thuật quản lý giám sát các công tác BDSC hàng ngày, quản lý vật tư, nhân công và tổng hợp báo cáo cũng như phân tích các hư hỏng nhằm đưa ra được một kế hoạch thực hiện tối ưu. Tốc độ, khả năng kết nối, thống kê, phân tích cho thấy CMMS thực sự là một công cụ hiệu quả.

Bản thân hệ thống phần mềm không thể giải quyết được mục tiêu của doanh nghiệp, mà chính đội ngũ BDSC sẽ khai thác tốt nhất công cụ để đáp ứng mục tiêu của đơn vị. Tuy nhiên vẫn có các vướng mắc, khó khăn trong việc phát huy hiệu quả của phần mềm CMMS như sau:

1/ Có nhiều nhà cung cấp phần mềm CMMS và CMMS là phần mềm dùng chung cho các nhà máy công nghiệp nên khi sử dụng cho nhà máy điện phải chỉnh sửa theo điều kiện riêng. Nếu chỉnh sửa không phù hợp sẽ ảnh hưởng đến quy trình quản lý và sản xuất.

2/ Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống CMMS cho các nhà máy điện tương đối lớn. Chi phí bảo dưỡng, nâng cấp phần mềm cũng khá cao. Một số các doanh nghiệp có bộ phận công nghệ thông tin mạnh có thể lập quy trình và tự thiết kế các mô đun như quản lý kỹ thuật vật tư, thiết bị, quản lý công tác sửa chữa… sau đó kết nối với nhau thành hệ thống phần mềm CMMS.

3/ Vận hành hệ thống CMMS đòi hỏi phải được đào tạo, phải liên tục cập nhật thông số thiết bị, vật tư xuất, nhập. Kinh nghiệm khai thác sử dụng cần thường xuyên trao đổi và cập nhật với đơn vị cung cấp để đảm bảo hiệu quả.

Hạn chế được các khó khăn trên và khai thác tốt CMMS sẽ tạo ra một hệ thống quản lý BDSC hiệu quả, linh hoạt và dễ kiểm soát. Hiệu quả thể hiện qua việc khai thác, hệ thống hóa dữ liệu vật tư, phiếu công việc, lập kế hoạch BDSC... Linh hoạt thể hiện qua việc có thể điều chỉnh áp dụng các phương pháp BDSC khác nhau hoặc kết hợp với các chức năng phân nhóm thiết bị, đánh giá nguy cơ sự cố… Dễ kiểm soát thể hiện qua kết quả các bước thực hiện, các loại báo cáo, phân tích đánh giá đều trực quan, trực tiếp hiển thị cho các nhà máy điện, các tổ máy và các hệ thống thiết bị.

Bảng 4: Các chức năng chính của phần mềm CMMS trong BDSC:

(1) Yêu cầu sửa chữa (Service Request-SR)

(2) Quản lý vật tư và thiết bị

Tạo phiếu yêu cầu công việc, thông tin sơ bộ mức độ hỏng hóc, vị trí thiết bị, mức độ khẩn cấp cần sửa chữa.

Thông tin về hư hỏng để bố trí đội công tác có chuyên môn phù hợp (điện, CI, cơ khí…). Phối hợp khảo sát thiết bị để chuẩn bị công cụ dụng cụ, vật tư, nhân công sửa chữa.

Thống kê theo dõi, truy xuất dữ liệu công tác và tình trạng thiết bị, mức độ đáp ứng công tác BDSC…

Tra soát vật tư trong kho, trong các hợp đồng mua sắm và giữa các nhà máy, đảm bảo đúng chủng loại, mã (code) theo hệ thống thiết bị.

Đối chiếu vật tư sử dụng theo các phiếu công việc (WO) để xác định tồn kho, dự phòng.

Thống kê cập nhật chi phí vật tư theo thời gian, theo hình thức BDSC, theo hình thức mua sắm và theo thiết bị.

(3) Phiếu công việc (Work Order-WO)

(4) Báo cáo và lập kế hoạch BDSC

Tạo các Phiếu công việc, trong đó thể hiện các công tác để khắc phục, sửa chữa các hư hỏng bao gồm vật tư, nhân công, thời gian, chi phí…

WO cho phép chia sẻ thông tin thống nhất giữa các bộ phận vận hành-sửa chữa-quản lý

Thống kê, phân loại và theo dõi toàn bộ các công tác theo ngày/tháng, theo hệ thống thiết bị, theo chuyên ngành (điện, cơ, CI), theo loại sự cố/hư hỏng.

Lập cơ sở để nghiệm thu, thanh toán, quyết toán vật tư, nhân công theo hình thức hoặc hợp đồng BDSC: Thường xuyên, định kỳ hay sự cố.

Cập nhật, phân tích và báo cáo dữ liệu về thiết bị: đặc tính kỹ thuật vật tư sửa chữa, thay thế.

Cập nhật, phân tích và báo cáo dữ liệu về hệ thống: chi tiết trên các thiết bị theo mã code.

Thống kê nguyên nhân, tần suất hư hỏng, độ tin cậy trên cơ sở các chỉ số Mean Time To Failure (MTTF), Mean Time Between Repair (MTBR), Mean Time Between Succescive Failure (MTBF)

Lập và tối ưu hóa kế hoạch các kỳ sửa chữa lớn, bao gồm yêu cầu về phạm vi công việc, vật tư thay thế, dự phòng, nhân công, thời gian, chi phí…

Quy trình đánh giá và phân tích nguy cơ sự cố:

Một nhà máy điện, đặc biệt là nhà máy điện than hoặc khí, bao gồm nhiều hệ thống thiết bị: Các thiết bị tuabin - máy phát, các thiết bị BOP của tuabin - máy phát, lò hơi/lò thu hồi nhiệt, các thiết bị BOP cho lò, các hệ thống thiết bị xử lý nước, môi trường... Trong mỗi hệ thống thiết bị bao gồm các thiết bị điện, cơ, C&I. Trong quá trình lập kế hoạch BDSC, cần lập danh sách các chi tiết/thiết bị cần thay thế vật tư, phụ kiện hoặc sửa chữa, căn chỉnh, thay dầu nhớt mỡ hoặc vệ sinh, thậm chí chỉ là kiểm tra. Và sau đó lắp lại và thử nghiệm vận hành.

Với số lượng thiết bị rất lớn, việc xếp loại, xác định mức độ ưu tiên công việc là những khó khăn từ lâu bộ phận BDSC phải đối mặt. Các biện pháp cũng đã được đưa ra bao gồm: Nhóm các thiết bị có vai trò quan trọng tương đương nhau, gọi là grouping hay khai thác năng lực của bộ phận vận hành để tự đánh giá ưu tiên, thường được sử dụng. Ngoài ra tài liệu hướng dẫn của nhà sản xuất (tài liệu O&M) tham khảo thời gian vận hành chính là cơ sở để lựa chọn biện pháp BDSC là giữ nguyên -chạy đến khi hỏng, thay thế vật tư mới hay tiếp tục theo dõi đánh giá.

Tuy nhiên với yêu cầu về mục đích có lựa chọn, việc điều chỉnh phạm vi BDSC theo cách thông thường trên là khó thực hiện. Nếu giảm số lượng công việc BDSC sẽ giảm tổng chi phí và tiết kiệm thời gian BDSC. Nếu tăng số lượng công tác BDSC sẽ tăng nhiều chi phí liên quan. Vậy tăng hay giảm sẽ phù hợp và mức độ rủi ro vận hành sẽ đến đâu. Sử dụng quy trình đánh giá và phân tích nguy cơ sự cố (Failure Mode and Effect Analysis- FMEA) sẽ giúp đánh giá hiệu quả mục tiêu trong từng kỳ sửa chữa lớn và điều chỉnh phạm vi công việc một cách phù hợp nhất.

Các giải pháp cần thiết nâng cao hiệu quả bảo dưỡng sửa chữa nhà máy điện

FMEA được ứng dụng từ những năm 1960 và ra đời cùng hệ thống quản lý BDSC sử dụng phương pháp RCM (Reliability Centred Maintenance). Tuy nhiên quy trình FMEA, với một số cải tiến tiêu chuẩn đánh giá, bổ sung bước xác định nguyên nhân gốc và hoàn thiện hệ thống áp dụng cho hệ thống công nghiệp/công nghệ cho thấy FMEA hiệu quả hơn khi kết hợp với phương pháp BDSC phòng ngừa.

Quy trình này cho phép đánh giá các hệ thống thiết bị đến khi xác định được chi tiết tiềm ẩn nguy cơ gây hỏng hóc/sự cố, nguyên nhân gốc gây ra sự cố và biện pháp khắc phục. Đầu tiên là đánh giá chỉ số ưu tiên theo rủi ro: Risk Priority Number-RPN. Chỉ số RPN là cơ sở để xếp hạng đánh giá sơ bộ mức độ ưu tiên cần BDSC. Chỉ số được tính toán trên như sau: RPN = S x O x D

Trong đó S - Severity là mức độ nghiêm trọng của các sự cố/hư hỏng đến vận hành của thiết bị; O -Occurence là tần suất xuất hiện sự cố/hư hỏng; D - Detection là khả năng phát hiện sự cố/hư hỏng trước khi xảy ra. Việc đánh giá này do bộ phận vận hành thực hiện và được thống kê theo hệ thống đánh số thiết bị.

Bước tiếp theo là đánh giá nguyên nhân hư hỏng. Trên rất nhiều thiết bị cần giám sát và phân tích nhiều thông số vận hành, chẳng hạn nhiệt độ, chất lượng dầu, áp suất, độ rung… Các thông số này cần thiết được theo dõi trong một khoảng thời gian cùng với việc phân tích các chỉ số MTTF, MTTR và MTBF (Mean Time To Failure, Mean Time Between Repair và Mean Time Between Succescive Failure). Nhiệm vụ này do các tổ chuyên môn hoặc thuê chuyên gia đánh giá phân tích và so sánh với các tiêu chuẩn vận hành tùy loại/cấp của thiết bị. Sau các bước trên, có thể xác định được các sự cố/hư hỏng có nguy cơ cao trên một hệ thống/thiết bị và các nguyên nhân gốc tiềm ẩn có thể xảy ra.

Giải pháp cho việc khắc phục/ngăn ngừa này chính là phạm vi công việc BDSC. Trên đó thể hiện vật tư, nhân công, thời gian, giá thành… của mỗi công việc. Và quan trọng hơn cả là phương pháp lựa chọn sau khi đánh giá là: Giữ nguyên - chạy đến khi hỏng (BM), thay thế vật tư mới (PM) hay tiếp tục theo dõi đánh giá (PdM). Việc đưa ra giải pháp để khắc phục/phòng ngừa sự cố/hư hỏng sau khi xác định được cũng cần phải căn cứ vào các biện pháp xử lý tốt nhất đang thực hiện với điều kiện vận hành của thiết bị tương tự.

Sử dụng FMEA đem lại 3 lợi ích chính: Xếp loại và xác định mức độ ưu tiên các công việc BDSC, đánh giá được nguyên nhân gốc tiềm ẩn các sự cố/hư hỏng và cho phép kiểm tra, đánh giá lại các hệ thống thiết bị sau BDSC trên cơ sở dữ liệu lập kế hoạch BDSC ban đầu.

Ứng dụng chuyển đổi số trong BDSC các nhà máy điện:

Chuyển đổi số các nhà máy điện là thực hiện các giải pháp và ứng dụng số nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và kinh doanh với các mục tiêu: Nâng cao độ sẵn sàng và độ tin cậy của hệ thống thiết bị, cải thiện an toàn lao động, tối ưu hóa chi phí BDSC và tăng tính chủ động, linh hoạt trong các phương án kinh doanh.

Bảng 5 đưa ra 8 giải pháp ứng dụng số trong BDSC nhà máy điện. Các giải pháp ứng dụng này được đưa ra khảo sát và lấy ý kiến đánh giá tại các nhà máy điện trong năm 2021. Khảo sát được thực hiện tại các nhà máy điện: Nhiệt điện Vĩnh Tân 4, Nhiệt điện Cần Thơ, Nhiệt điện Hải Phòng, Nhiệt điện Duyên Hải, Nhiệt điện Vũng Áng 1, điện khí Cà Mau, Nhơn Trạch 1 và Nhơn Trạch 2, Thủy điện Huội Quảng-Bản Chát, Hủa Na, Đại Ninh. Các đối tượng khảo sát bao gồm: Vận hành viên, kỹ thuật viên hoặc tương đương, kỹ sư và chuyên viên kỹ thuật, trưởng ca/trưởng kíp, quản đốc/phó quản đốc/trưởng phó phòng, lãnh đạo nhà máy/lãnh đạo các ban của công ty/tổng công ty, lãnh đạo cấp cao (HĐQT, Ban TGĐ). Tổng số 240 phiếu trả lời thể hiện mức độ ưu tiên đối với các giải pháp ứng dụng và được sắp xếp theo thứ tự từ cao đến thấp như trong Bảng 5.

Bảng 5: Ứng dụng số trong BDSC nhà máy điện:

1

Số hóa kho hàng điện tử quản lý vật tư, công cụ dụng cụ và tối ưu vật tư tồn kho

2

Hệ thống giám sát hình ảnh và Phiếu công tác điện tử (CCTV & ePTW)

3

Ứng dụng số phân tích nguy cơ sự cố và nguyên nhân sự cố (FMEA & RCA)

4

Tự động xác định độ sẵn sàng và độ tin cậy các hệ thống thiết bị (Availability & Reliability)

5

Đào tạo trên nền tảng số hóa và mô phỏng các vấn đề kỹ thuật O&M

6

Nâng cao ứng dụng số quản lý tài sản và lập kế hoạch BDSC (EAM & CMMS)

7

Ứng dụng số quản lý dầu nhớt mỡ bôi trơn, làm mát

8

Số hóa ứng dụng quản lý ăn mòn bên trong và ăn mòn bên ngoài

Thí nghiệm, thử nghiệm và kiểm định thiết bị:

Các giải pháp nâng cao hiệu quả công tác BDSC các nhà máy điện vẫn được tiếp tục triển khai, chẳng hạn nâng cao cơ cấu tổ chức BDSC, triển khai các chương trình đào tạo chuyên sâu, mở rộng nhà xưởng, nâng cấp trang thiết bị sửa chữa, tuyển dụng chuyên gia các chuyên ngành, hợp tác với các nhà sản xuất và đơn vị sửa chữa/chế tạo quốc tế, bổ sung/điều chỉnh các quy trình, quy định trong đó xác định rõ các mục tiêu và phương pháp BDSC… Tuy nhiên, hiệu quả nhất vẫn là 3 giải pháp đã đề cập ở trên. Đó là nâng cao việc khai thác ứng dụng hệ thống CMMS, trang bị các ứng dụng chuyển đối số và áp dụng quy trình phân tích nguy cơ sự cố.

Nếu các giải pháp trên chưa được triển khai thì cần thiết áp dụng các giải pháp truyền thống là tăng cường việc thực hiện các thử nghiệm, thí nghiệm và kiểm định thiết bị. Công tác thử nghiệm là công tác phổ biến trong vận hành và BDSC các nhà máy điện, tuy nhiên cần thực hiện bổ sung trong giai đoạn kiểm tra thiết bị, khảo sát lập kế hoạch BDSC. Thử nghiệm đơn động, liên động trực tiếp trên thiết bị là biện pháp cho phép xác định chính xác các hư hỏng thiết bị, qua đó đưa ra giải pháp khắc phục hiệu quả. Công tác thí nghiệm thường thực hiện với các loại dầu nhớt kỹ thuật, các thiết bị điện, đo lường, điều khiển, kiểm tra chất lượng nước, chất lượng hơi giúp xác định các bất thường trong quá trình vận hành.

Một công tác khác là kiểm định thiết bị, ở đây chủ yếu đề cập đến kiểm định các hệ thống đường ống áp lực, các hệ thống ống sinh hơi là nguyên nhân dẫn đến gần 50% số sự cố phải xuống máy của các nhà máy nhiệt điện. Các hệ thống này hiện vẫn đang áp dụng phương pháp kiểm định theo chu kỳ do đó chưa đánh giá được đầy đủ các nguy cơ sự cố. Nếu triển khai được kiểm định trên cơ sở rủi ro (Risk Based Inspection - xem quy định tại Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 13: 2021/BCT) sẽ giúp nâng cao đáng kể chất lượng và hiệu quả công tác BDSC./.

TS. VĂN XUÂN ANH (NGÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN)

Tài liệu tham khảo:

1/ Beena Puthillath, Dr. R. Sasikumar (2012). Selection of Maintenance Strategy Using Failure Mode Effect and Criticality Analysis. International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT), Volume 1, Issue 6, June 2012.

2/ Tatan Zakaria et all (2019). Electrostatic Precipitator Failure Analysis Using FMEA method on Steam Turbine Electricity Generation (PLTU Banten 2 - Indonesia). 1st International Multidisciplinary Conference on Education, Technology, and Engieering (IMCETE 2019).

3/ Viện Dầu khí Việt Nam (2022). Đề tài nghiên cứu khoa học:“Nghiên cứu, xây dựng kế hoạch BDSC thiết bị Tổ máy nhiệt điện đốt than của PVN trong một chu kỳ sửa chữa lớn (đại tu) 6 năm” với mã số 03/DIEN/VPI/2019/KHCN.

4/ Srdjan Dragojlovic et all, (2007). CMMS for Power Supply. 19th International Conference on Electricity Distribution, CIRED, Viena, 21-24 May 2007.

5/ Jitendu Kundur, Tewari P.C., Ronald R.S. (2011). Development of CMMS for PTPS (Panipat Thermal Power Plant). International Journal of Applied Engineering Research, January 2011.

6/ Văn Xuân Anh (2021). Giải pháp và ứng dụng trong chuyển đổi số các nhà máy điện. Chương trình phát triển một số ngành công nghiệp công nghệ cao - Bộ Công thương: https://congnghiepcongnghecao.com.vn/

7/ Văn Xuân Anh (2022). Kết nối trong chuyển đổi số các nhà máy điện. Năng lượng Việt Nam: https://nangluongvietnam.vn/

8/ Văn Xuân Anh (2017). Các vấn đề kỹ thuật chính về sự cố tổ máy 1 NMĐ Vũng Áng 1 và hiện tượng cộng hưởng tần số thấp (SSR). Hội nghị Khoa học và Công nghệ Điện lực toàn quốc 2017.

Có thể bạn quan tâm

Các bài mới đăng

Các bài đã đăng

[Xem thêm]
Phiên bản di động