Xử lý sự cố giảm áp suất trong các hệ thống hàng hải

Đối với bất kỳ hệ thống làm mát bằng nước biển, đường ống chuyển nhiên liệu dầu hoặc hệ thống đường ống chữa cháy nào, việc giảm áp suất không được giải thích rõ ràng sẽ dẫn đến cảnh báo ngắt hoạt động và làm suy giảm thiết bị, gây giảm hiệu suất và đe dọa hiệu suất của các máy móc quan trọng. Do đó, việc ngắt hoạt động không cần thiết và việc đưa tàu vào ụ khô tốn kém có thể được tránh khỏi, giúp kỹ sư tàu và giám sát kỹ thuật xác định chính xác vị trí sự cố một cách đáng tin cậy. Nhờ sự hỗ trợ của hơn 100 kỹ thuật viên Cơ – Điện (E&M) và xưởng rộng 5.000 m² tại Thành phố Nantong, SME Group đã tham gia vào các dự án kỹ thuật thiết bị hàng hải và trung bình mỗi năm thực hiện hơn 500 dự án kể từ khi thành lập năm 2000, đồng thời đạt chứng nhận ISO 9001/14001/45001 (ANAB/IAF/UKAS) và phục vụ khách hàng trên toàn thế giới. Trong phần này, chúng ta cùng tìm hiểu một phương pháp nhanh để chẩn đoán nguyên nhân giảm áp suất trong thiết bị và hệ thống hàng hải.

Xác định nguyên nhân gốc rễ: Tắc nghẽn bộ lọc và lưới lọc

Bộ lọc hoặc lưới chặn bị tắc là nguyên nhân phổ biến nhất gây sụt áp trong hệ thống ống dẫn trên tàu biển. Theo quy tắc chung, mọi vật liệu lạ — như sinh vật biển bám vào, cát, vỏ hàu, v.v., và trong một số trường hợp là các mảnh gỉ — thường tích tụ trong giỏ lọc của bạn trong các hệ thống nước biển. Khi giỏ lọc ngày càng bị bẩn nhiều hơn, chênh lệch áp suất qua bộ lọc tăng lên do áp suất ở phía hạ lưu giảm xuống, trong khi áp suất ở phía thượng lưu giữ nguyên hoặc tăng nhẹ. Việc kiểm tra định kỳ các bộ lọc và đảm bảo chúng chưa bị tắc là rất quan trọng trước khi xem xét các nguyên nhân khác. Một phép thử đơn giản là kiểm tra đồng hồ đo chênh lệch áp suất của bộ lọc và ghi nhận bất kỳ thay đổi nào. Chúng tôi khuyến nghị sử dụng bộ lọc kép (duplex strainers), vì bạn có thể chuyển đổi giữa hai bộ lọc để tháo giỏ lọc ra làm sạch trong khi bộ lọc còn lại vẫn hoạt động bình thường. Nếu các bộ lọc và lưới chặn của bạn đang vận hành bình thường, đã đến lúc rà soát lại quy trình vận hành nội bộ hoặc cân nhắc liên hệ một kỹ sư kỹ thuật chuyên sâu (SME) để lắp đặt thêm hệ thống giám sát nhằm xác định thời điểm cần làm sạch bộ lọc.

Sự cố van và van cổng đóng một phần

Tổn thất áp suất do sai sót của con người hoặc sự cố van là điều thường gặp. Các loại van hoạt động ở vị trí "mở hoàn toàn" như van bi, van cổng hoặc van bướm đôi khi bị đóng một phần, dẫn đến hạn chế dòng chảy nghiêm trọng. Tình huống này có thể xảy ra do trục van mòn, chỉ thị mòn, hoặc sai số trong vận hành thông thường hay hiệu chuẩn. Van một chiều đã hỏng do đĩa bị ăn mòn hoặc bám cặn, hoặc chốt bản lề bị mòn khiến đĩa bị giữ ở vị trí mở một phần thay vì vị trí đóng hoàn toàn. Để kiểm tra, người vận hành cần kiểm tra trực quan từng van trên mạch đang xét, so sánh từng van với sơ đồ đường ống của mạch đó, và tiến hành lần lượt từng van. Đối với van một chiều, trong nhiều trường hợp (sau khi thực hiện đầy đủ các biện pháp an toàn), có thể dùng búa gõ nhẹ vào thân van để giải phóng đĩa bị kẹt; tuy nhiên, van một chiều bị dính hoặc hỏng thường cần được thay thế hoặc tháo rời để bảo trì. Cũng nên kiểm tra các đường ống nối tắt nhằm đề phòng khả năng người vận hành vô tình để van nối tắt ở vị trí mở một phần hoặc mở hoàn toàn, gây ra áp suất bất ngờ. Đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm tại SME thực hiện chức năng này như một phần trong các gói bảo trì và kiểm tra định kỳ, nhờ đó giảm thiểu rủi ro từ vấn đề vô hình này.

Tỷ lệ đường ống, ăn mòn và bám cặn bên trong

Theo thời gian, các thành phần sẽ bắt đầu tích tụ cặn bên trong ống dẫn trong môi trường biển — bao gồm lớp cặn vô cơ, sản phẩm ăn mòn và lớp bám sinh học; tất cả những yếu tố này làm giảm diện tích mặt cắt ngang của đường ống. Điều này đặc biệt đúng với các ứng dụng làm mát bằng nước biển: sự kết tủa CaCO3 (canxi cacbonat) hoặc sự phát triển của hàu, sò trong ống theo thời gian có thể làm giảm hiệu quả đường kính thông thủy của ống. Sự bám bẩn bên trong hình thành dần và biểu hiện qua việc giảm áp suất liên tục — tình trạng này thường không được phát hiện kịp thời trong vận hành cho đến khi hiệu suất tàu bắt đầu suy giảm ở giai đoạn then chốt. Tình huống này tốt nhất nên được giám sát bằng cách so sánh áp suất xả bơm và lưu lượng hiện tại với các giá trị đã công bố trong hồ sơ thử nghiệm trên biển ban đầu / dữ liệu hiệu suất gốc. Việc tắc nghẽn nghiêm trọng — ví dụ như giảm 15–20% lưu lượng ở một tốc độ vận hành cụ thể — cần được điều tra ngay để xác định mức độ tắc nghẽn tương ứng. Kiểm tra độ dày bằng siêu âm và kiểm tra bằng ống soi nội soi (borescope) sẽ giúp liên hệ mức độ bám cặn với điều kiện thực tế của đường ống. Làm sạch hóa chất (tẩy cặn bằng axit) hoặc phun nước áp lực cao có thể khắc phục tình trạng này, thường được thực hiện khi tàu nằm trong ụ khô. Trong một số trường hợp khác, các đoạn ống bị ảnh hưởng chỉ có thể được thay thế hoàn toàn. Tại SME, chúng tôi thường xuyên sử dụng và lắp đặt hệ thống bảo vệ điện hóa cathodic (ICCP) kết hợp với khảo sát đánh giá tình trạng đường ống; thông tin từ khảo sát giúp khách hàng chủ động dự báo và ngăn ngừa hiện tượng bám bẩn trong quá trình vận hành sau này — tránh để xảy ra khủng hoảng do sụt giảm áp suất hoặc trở thành sự cố khẩn cấp thực sự đối với tàu hoặc nhà máy.

Mài mòn bơm, hư hỏng bánh công tác và suy giảm hiệu suất động cơ

Vì vậy, nếu các bộ lọc và van nằm ở thượng lưu của bơm đã được kiểm tra và xác định là hoạt động đạt 100%, thì chính bơm thường là nguyên nhân gây tổn thất cột áp. Mài mòn là điều không thể tránh khỏi đối với mọi bơm trong môi trường phục vụ hàng hải; đây là vấn đề phổ biến liên quan đến các cánh bánh công tác, các vòng làm kín (wear rings), bề mặt trong của thân bơm và các thành phần khác. Hiện tượng này dẫn đến tăng rò rỉ nội bộ trong bơm hoặc tăng tuần hoàn nội bộ, từ đó làm gia tăng tổn thất tuần hoàn, v.v. Các cánh bánh công tác cũng có thể bị gãy do áp suất hút quá thấp; hiện tượng xâm thực (cavitation) khiến hiệu suất bơm giảm nhanh chóng và đôi khi gây sụp đổ đột ngột lưu lượng đầu ra của bơm. Do đó, cần ghi lại áp suất đầu ra tại mặt bích đầu ra của bơm, đồng thời cắt bỏ đường ống hút và đo trước van cách ly đầu tiên (van này có thể được cách ly để kiểm tra nếu cần thiết). Nếu áp suất đo được thấp hơn giá trị dự kiến của bơm khi vận hành ở áp suất hút định mức, thì bơm đang không hoạt động đúng công suất thiết kế — rất có thể các chi tiết đã bị mài mòn hoặc một hoặc hai cánh bánh công tác đã bị mất. Ngoài ra, cần so sánh tải động cơ: dòng điện tiêu thụ thấp hơn cho thấy tải nhẹ hơn, có thể do bơm bị mài mòn hoặc bánh công tác bị hư hỏng; trái ngược với tình trạng tải tăng bình thường khi hệ thống bị tắc nghẽn. Mài mòn dễ nhận biết nhất thông qua độ rung và nhiệt độ ổ bi. Kỹ thuật viên của SME sẽ hỗ trợ xác minh đường đặc tính hiệu suất của bơm trên tàu bằng các thiết bị hiệu chuẩn như lưu lượng kế và cảm biến áp suất, v.v. Việc xử lý sự cố tụt áp đòi hỏi phân tích logic theo từng bước, bắt đầu từ việc làm sạch đơn giản bộ lọc và tiến tới giám sát nâng cao cùng chẩn đoán chuyên sâu đối với bơm. Nhờ phương pháp luận kỷ luật này, kỹ sư hàng hải có thể chẩn đoán hệ thống nhanh chóng và hiệu quả, đồng thời rút ngắn thời gian xử sự cố và tránh thay thế linh kiện không cần thiết. SME Group có hơn 20 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực hàng hải, mạng lưới hỗ trợ toàn cầu và đội ngũ luôn sẵn sàng nỗ lực vượt mức để đáp ứng nhu cầu và yêu cầu của khách hàng.