Thiết bị đầu quay không lõi là sản phẩm công nghệ đầu tiên được nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bởi các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ Hàn và xử lý bề mặt – Viện nghiên cứu Cơ khí. Đây là nghiên cứu góp phần nâng cao trình độ kỹ thuật, công nghệ trong nước nhằm mục tiêu ứng dụng hiệu quả vào sản xuất phát huy vai trò đầu nghành của Viện trong lĩnh vực cơ khí – tự động hóa.

 

Thiết bị công nghệ là sản phẩm đề tài xuất phát từ yêu cầu thực tiễn

 

Hiện nay, hệ thống trao đổi nhiệt đang được sử dụng phổ biến trong ngành xi măng, nhiệt điện, hóa chất, giấy, dệt may… Trong quá trình hoạt động, các đường ống của hệ thống trao đổi nhiệt bị cặn bám lấp đầy, cần được bảo dưỡng và làm sạch. Doanh nghiệp trong nước thường áp dụng các phương pháp khác nhau để vệ sinh làm sạch lòng ống chủ yếu là dùng thiết bị, nguyên liệu nhập ngoại. Tuy nhiên, ngoài việc giá thành cao khiến chi phí sản xuất gia tăng, trong một số điều kiện cụ thể bộc lộ hạn chế như hiệu quả làm sạch không cao, thiếu an toàn, quy trình sử dụng phức tạp. Với phương pháp làm sạch bằng hoá chất chỉ phù hợp với các hệ thống nhỏ, đối với hệ thống lớn chi phí rất cao, mất thời gian và không an toàn bởi tác dụng phụ của các hóa chất lên thiết bị.

 

Từ thực tế đó, đề tài “Thiết kế, chế tạo thiết bị đầu quay không lõi làm sạch cáu cặn lòng ống bằng nước áp lực cao” ra đời. Từ kết quả ban đầu, nhóm tác giả đã đi sâu nghiên cứu, cải tiến mở rộng khả năng kỹ thuật, tăng cường ứng dụng của thiết bị vệ sinh lòng ống bằng áp lực vào thực tiễn và đã đạt được những kết quả ngoài mong đợi. Kết quả chạy thực nghiệm, vệ sinh lòng ống tháp trao đổi nhiệt được thực hiện tại Xí nghiệp a xít – Công ty CP Supe Phốt phát Hóa chất Lâm Thao cho thấy việc tính toán thiết kế và chế tạo thiết bị đầu quay không lõi mà đề tài đặt ra rất khả quan cho việc khảo nghiệm thực tế tại hiện trường. Sau khi khảo nghiệm đã cho kết quả: Lòng ống được đánh sạch không gây ra rạn nứt hay biến dạng; Năng suất làm sạch đạt 35 m/h. Đối với điều kiện cụ thể của hiện trường thì năng suất làm sạch của đầu quay cao hơn gấp 3 lần so với đăng ký. Năng suất làm sạch tại hiện trường cao hơn 7 lần so với các phương pháp vệ sinh trước đây ở Công ty CP Supe Phốt phát và Hóa chất Lâm Thao.

 

Tính độc đáo của thiết bị

 

Thiết bị đầu quay không lõi là sản phẩm công nghệ lần đầu tiên được nghiên cứu thiết kế và chế tạo tại Việt Nam. Sản phẩm có cấu tạo và kiểu dáng mới, không trùng lặp với sản phẩm thiết bị tương tự nào trên thế giới. Với nguyên lý hoạt động là dùng nước, khí áp lực cao kết hợp các chuyển động quay, cánh búa văng ly tâm có tính tự lựa hướng tâm, khả năng làm việc không phụ thuộc vào chiều dài lòng ống, làm sạch mọi dạng cặn bám kể cả cặn làm tắc ống. Thực hiện tại hiện trường kể cả kết cấu công trình không tháo rời, khả năng thao tác ở mọi tư thế thẳng đứng, nghiêng hoặc nằm ngang. Đầu quay không lõi có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, độc đáo dễ sử dụng, mềm mại linh hoạt trong lòng ống, đảm bảo tính an toàn trong sử dụng rất phù hợp và hiệu quả trong việc vệ sinh các hệ thống trao đổi nhiệt… Sự cải tiến đã cho ra sản phẩm có thể vệ sinh cả ống tắc nhờ đầu quay khoan phá cặn phối hợp.

 

Thiết bị có thể phối hợp với hóa chất theo quy trình cụ thể làm tăng tính hiệu quả cũng như giải quyết được những khó khăn riêng của công việc làm sạch lòng ống. Đặc biệt, không ảnh hưởng thứ cấp gây hại cho công trình, giảm ô nhiễm, độc hại cho môi trường và làm việc được trong những môi trường cặn hóa chất khác nhau. Sản phẩm đáp ứng yêu cầu đặt ra trong việc làm sạch cáu cặn lòng ống trao đổi nhiệt từ Ø36 – Ø 50. Năng suất có thể đạt tới 1m²/ph trong những điều kiện cụ thể.

 

Kết quả khảo nghiệm của sản phẩm đề tài được đơn vị ứng dụng đánh giá cao và đặt vấn đề hợp tác cho việc vệ sinh định kỳ trong thời gian tới giúp đơn vị chủ động, nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm giá chi phí nhân công và giá thành trong công tác vệ sinh. Đặc biệt, chi phí để chế tạo thiết bị thấp vì cấu tạo thiết bị đơn giản, vật liệu khá phổ biến, nguồn áp lực dùng chung và tuổi thọ nguồn áp lực không phụ thuộc vào môi trường làm việc.

 

Phát triển kết quả nghiên cứu để ứng dụng rộng rãi

 

Kết quả thực nghiệm đã cho thấy khả năng ứng dụng của thiết bị với các ưu điểm nổi bật. Tính hiệu quả của phương pháp này dựa trên những đặc tính cơ bản như: Tính chất liên kết của cặn khác với tổ chức mạng tinh thể của ống; tác động cơ học của đầu búa vào cặn bám dưới dạng xung, tần số va đập cao rất rễ lấy cặn ra khỏi vị trí của nó; Khả năng tự lựa và bám sát bề mặt lòng ống tốt là điều kiện thuận lợi cho việc làm sạch cặn; Các ảnh hưởng thứ cấp không đáng kể.

 

Hầu như không có ảnh hưởng hóa học do sử dụng môi chất là không khí, nước và các môi chất trung hòa. Ảnh hưởng về cơ học rất thấp do sử dụng năng lượng xung phân tán trên từng cánh búa. Vì vậy có thể sử dụng để vệ sinh cặn trong lòng ống graphite hay những lòng ống phi kim loại. Do tương tác cơ học trực tiếp với bề mặt cặn phương pháp này giảm thiểu được những lãng phí về nguyên liệu và năng lượng chính là cơ sở cho việc tăng năng suất, giảm giá thành nâng cao hiệu quả.

 

Từ thực tế này tạo ra hướng phát triển của việc nghiên cứu chế tạo Đầu quay không lõi phù hợp không còn giới hạn bởi sản phẩm Đầu quay không lõi phối hợp khoan phá cặn dùng cho vệ sinh ống tắc (đã áp dụng thành công tại Công ty Cp Supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao và Công ty cổ phần DAP – VINACHEM). Nếu nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một tổ hợp đầu quay tự hành kết hợp thiết bị giám sát vệ sinh lòng ống có thể áp dụng để vệ sinh làm sạch lòng ống có đường kính và chiều dài lớn. Như vậy phương pháp vệ sinh mới này không những có thể ứng dụng đối với các hệ thống trao đổi nhiệt mà còn có thể ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác như các công trình giao thông, thủy lợi, dân dụng và dầu khí.

 

Nghiên cứu, thiết kế chế tạo đầu quay không lõi làm sạch đường ống bằng nước áp lực cao là đề xuất hoàn toàn mới ở Việt Nam. Với mục tiêu phát triển công nghệ ứng dụng vào thực tiễn, đáp ứng tích cực vào nhu cầu sử dụng trong nước, thay thế hàng nhập ngoại. Việc chế tạo thành công thiết bị đầu quay không lõi sẽ được ứng dụng rộng rãi và rất cần thiết trong các nhà máy nhiệt điện, hóa chất, xi măng, nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng, dệt may.

 

Box: Công trình “Thiết kế, chế tạo thiết bị đầu quay không lõi làm sạch cáu cặn lòng ống trao đổi nhiệt bằng nước, khí áp lực cao” do Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ Hàn và xử lý bề mặt – Viện nghiên cứu Cơ khí chủ trì. Chủ nhiệm đề tài do ThS Ngô Xuân Cường, đồng chủ nhiệm PGS.TS Lê Thu Quý, ThS Đỗ Thanh Tùng và cộng sự ThS Nguyễn Anh Dũng thực hiện. Đây là Đề tài cấp Bộ Công Thương được nghiệm thu tháng 1/2016, liên tục sau đó đã được cải tiến hoàn thiện để áp dụng tại Công ty CP Supe Phốt phát và Hóa chất Lâm Tthao từ các năm 2016 -2019.

 

Công trình dành giải nhì VIFOTEC 2018, bằng khen sáng tạo khoa học công nghệ của Tổng liên đoàn Lao động VN 2018, Sách vàng sáng tạo Việt Nam 2019, Bằng khen của Thủ tướng 2019 và cờ luân lưu của liên Bộ KHCN – Liên hiệp các hội KHKT Việt Nam

 

Công trình đã đoạt giải 3 quốc tế và giải vàng THAILAND tại hội chợ phát minh sáng chế quốc tế SIIF 2019 – SEOUL Hàn Quốc.

Một số hình ảnh trao giải thưởng cho tác giả và nhòm tác của công trình nghiên cứu.