Những năm gần đây, Viện Nghiên cứu Cơ khí (Narime) đã từng bước nghiên cứu, giải mã và làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo các bộ trao đổi nhiệt. Điểm đáng chú ý là Narime không tiếp cận theo hướng sao chép hình dáng thiết bị, mà bắt đầu từ yêu cầu vận hành thực tế tại nhà máy: tính toán cân bằng nhiệt, lựa chọn vật liệu, xác định tiết diện dòng chảy, thiết kế kết cấu ống trao đổi, xây dựng phương án hàn kín và kiểm tra áp lực trước khi đưa thiết bị vào sử dụng.
Hình 1. Bộ làm mát dầu máy biến áp do Narime chế tạo, lắp đặt tại công trình thủy điện YALY, Hòa Bình.
Thông số kỹ thuật của Bộ làm mát dầu máy biến áp:
- Công suất trao đổi nhiệt: ≥ 1000 kW;
- Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: ≥ 53 m²;
- Lưu lượng nước làm mát: khoảng 72 m³/h;
- Lưu lượng dầu làm mát: khoảng 100 m³/h;
- Nhiệt độ làm việc của dầu: 10 - 95°C;
- Nhiệt độ nước làm mát: 1 - 40°C;
- Áp suất làm việc (phía nước): 0,03 - 0,2 MPa;
- Áp suất làm việc (phía dầu): khoảng 0,4 MPa.
Các thông số kỹ thuật các bộ trao đổi nhiệt trên cho thấy sản phẩm có khả năng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật tương đương thiết bị nhập khẩu cùng loại. Để đạt được mức này, khâu thiết kế phải kiểm soát đồng thời nhiều yếu tố: khả năng truyền nhiệt, tổn thất áp suất, độ sạch của môi chất, dao động nhiệt độ, độ kín của mối ghép và độ bền của cụm ống trong điều kiện làm việc liên tục.
Một trong những sản phẩm thể hiện rõ năng lực làm chủ công nghệ của Narime là bộ làm mát dầu máy biến áp, đã được lắp đặt tại các nhà máy thủy điện như Hòa Bình, Ialy và nhiều công trình khác. Với thiết bị này, yêu cầu đặt ra không chỉ là chế tạo đúng kích thước để lắp thay thế, mà còn phải bảo đảm hiệu suất trao đổi nhiệt, độ kín, khả năng chịu áp lực và độ ổn định trong quá trình vận hành dài hạn.
Khó khăn khi lần đầu nghiên cứu, làm chủ công nghệ
Khó khăn lớn nhất trong quá trình nghiên cứu không nằm ở việc chế tạo một chi tiết cơ khí đơn lẻ, mà ở việc làm chủ toàn bộ bài toán thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt trong điều kiện không có đầy đủ hồ sơ thiết kế gốc. Nhóm nghiên cứu phải khảo sát thiết bị hiện hữu, đo đạc tại hiện trường, phân tích vật liệu, đánh giá chế độ tải của nhà máy và xây dựng lại các thông số tính toán để thiết bị mới có thể lắp thay thế, đồng thời phù hợp với điều kiện vận hành thực tế.
Bên cạnh đó, thiết bị làm mát dầu máy biến áp làm việc đồng thời với hai môi chất dầu và nước, nên yêu cầu về độ kín và độ an toàn rất cao. Chỉ một sai lệch nhỏ trong tính toán lưu lượng, diện tích trao đổi nhiệt, kết cấu ống hoặc chất lượng mối hàn cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất làm mát và độ tin cậy của tổ máy. Vì vậy, quá trình thiết kế, chế tạo phải đi kèm kiểm tra áp lực, thử kín, kiểm soát chất lượng vật liệu và nghiệm thu chặt chẽ trước khi bàn giao cho nhà máy.
Giải mã công nghệ lõi
Để chế tạo được thiết bị này, Narime đã thực hiện một quá trình nghiên cứu có chiều sâu, bao gồm: phân tích kết cấu trao đổi nhiệt kiểu ống chùm; tính toán tối ưu dòng chảy của dầu và nước; làm chủ công nghệ chế tạo ống trao đổi nhiệt và mối hàn kín chịu áp lực; kiểm soát ứng suất nhiệt, biến dạng và độ bền trong quá trình vận hành dài hạn. Thiết bị cũng phải phù hợp với điều kiện vận hành tại Việt Nam, nơi nhiệt độ môi trường, chất lượng nước làm mát và chế độ tải của nhà máy có thể thay đổi đáng kể theo mùa và theo phụ tải hệ thống điện.
Mỗi nhà máy có điều kiện vận hành khác nhau, vì vậy thiết bị được thiết kế theo từng công trình, thay vì sản xuất hàng loạt theo một mẫu cố định. Cách làm này giúp thiết bị mới tương thích với không gian lắp đặt hiện hữu, tận dụng được hệ thống đường ống và cụm liên kết sẵn có, đồng thời hạn chế thời gian dừng máy khi thay thế.
Đến nay, các bộ trao đổi nhiệt do Narime nghiên cứu, thiết kế và chế tạo đã được ứng dụng tại hơn 29 công trình thủy điện trong nước như Hòa Bình, Sơn La, Tuyên Quang, Trị An, Thác Mơ, Bản Chát, Buôn Kuốp... Việc đưa sản phẩm vào vận hành tại nhiều nhà máy là minh chứng quan trọng cho khả năng chuyển kết quả nghiên cứu thành thiết bị công nghiệp có địa chỉ ứng dụng cụ thể.
Hiệu quả đối với chủ đầu tư và ngành cơ khí trong nước
Việc nội địa hóa thành công các bộ trao đổi nhiệt mang lại hiệu quả thiết thực cho chủ đầu tư: giảm giá thành ít nhất 30% so với phương án nhập ngoại; rút ngắn thời gian sửa chữa, bảo dưỡng; chủ động cung cấp phụ tùng thay thế; đồng thời giảm rủi ro phụ thuộc vào nhà cung cấp nước ngoài trong các tình huống cần xử lý nhanh tại nhà máy.
Quan trọng hơn, kết quả này không chỉ dừng ở một sản phẩm cụ thể, mà còn hình thành năng lực tính toán, thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và tích hợp thiết bị theo yêu cầu của từng công trình. Đây là nền tảng để Narime tiếp tục phát triển các sản phẩm cơ khí có yêu cầu kỹ thuật cao hơn trong lĩnh vực năng lượng và công nghiệp.
Từ thiết bị đơn chiếc đến năng lực làm chủ hệ thống
Từ các bộ trao đổi nhiệt, Narime đang mở rộng năng lực sang các cụm thiết bị phụ trợ, thiết bị thay thế và các hệ thống đồng bộ phục vụ nhà máy năng lượng. Đây là hướng đi phù hợp với yêu cầu phát triển cơ khí trong nước: không chỉ chế tạo được chi tiết, mà phải từng bước làm chủ thiết kế, tích hợp và dịch vụ kỹ thuật sau bán hàng.
Trong bối cảnh nhiều nhà máy điện và nhà máy công nghiệp đang bước vào giai đoạn cần đại tu, nâng cấp, thay thế thiết bị, việc làm chủ các sản phẩm như bộ trao đổi nhiệt có ý nghĩa rất thực tế. Đó là cách giảm chi phí, chủ động tiến độ sửa chữa, nâng cao tỷ lệ nội địa hóa và từng bước xây dựng năng lực tự chủ công nghệ cho ngành cơ khí Việt Nam.
Có thể bạn quan tâm
