Khoa học công nghệ điện - Số 1 - Năm 2018

ật thể 
phát sinh nhiệt độ, các sensor phát ra các 
sĩng cao tần, sĩng cao tần được truyền tới 
các anten gắn trên các modul cảm biến, 
sĩng cao tần được chuyển thành sĩng âm 
tần, sĩng âm tần lại truyền tới đầu đọc và 
được quy đổi ra nhiệt độ tương ứng với 
nhiệt độ phát ra từ vật thể cần đo. Các tín 
hiệu từ đầu đọc cĩ thể gửi qua cổng RS485 
Hình 7. Lắp đặt trên thanh cái Hình 8. Lắp đặt trên đầu ra của cáp trung áp
Giám sát
Mạng khác
Giám sát
Giám sát
Ethernet M
ạng cục bộ
Đầu đọc 1 Đầu đọc 2 Đầu đọc 127
Máy con 
Máy chủ 
Hình 7. 
Kết nối 
giám sát 
từ xa
TỰ ĐỘNG HĨA
29 KHCN Điện, số 1.201828 
Khi bắt đầu tiến hành đại tu các 
tổ máy tuabin-máy phát điện của Nhà 
máy điện số 3 Grand Coulee cơng suất 
6.809 MW, Cục Thủy lợi thuộc Bộ Nội vụ 
Hoa Kỳ đã xác định rằng các bề mặt bê 
tơng sần sùi trong ống hút cấp nước 
cho Tổ máy 23 đang ảnh hưởng xấu 
đến dịng nước chảy qua ống hút.
Ống hút bê tơng của tổ máy này là 
một kết cấu ống hình vuơng cĩ cạnh 
khoảng 40 foot (cỡ 12m) nằm ở đáy 
của đập, nơi mà nước chảy ra khỏi 
tuabin đổ vào sơng Columbia ở bang 
Washington (Mỹ). Nước chảy qua ống 
hút với tốc độ rất cao, kết quả là theo 
thời gian, bề mặt bê tơng đã bị bào 
mịn. Trên thực tế, các đường hằn cĩ 
độ sâu trung bình từ 1/2 inch đến 3/4 
inch (12 đến 18mm).
Để cải thiện dịng chảy trong ống 
hút, theo cơng thức Hazen-Williams, 
cần giảm tổn thất do ma sát và tạo ra 
một mẫu dịng chảy êm ả hơn qua ống 
hút. Do đĩ, tuabin sẽ đỡ bị tổn thất và, 
phát ra cơng suất cao hơn.
CHỌN GIẢI PHÁP
Sau một cuộc khảo sát tại hiện 
trường cho thấy cĩ những đường bào 
mịn trong ống, Cục Thủy lợi quyết 
định phủ tồn bộ bề mặt ống bằng keo 
epoxy (epoxy gel). Cục Thủy lợi trước 
đây đã khảo sát hơn 50 loại vật liệu sửa 
chữa bê tơng được đề xuất cho các sửa 
chữa lớp mỏng tại Phịng Thí nghiệm 
Bê tơng, Địa chất Kỹ thuật và Kết cấu ở 
Denver (Mỹ) về các tiêu chí bao gồm độ 
bền kéo và độ bền nén, độ bám dính 
vào cốt liệu ẩm ướt, khả năng lưu hĩa ở 
nhiệt độ thấp và dễ dàng trát bả.
Đối với dự án này, sản phẩm được 
lựa chọn phải cĩ đặc tính chảy tốt (bề 
mặt rất mịn màng), trong khi đĩ lại 
khơng chứa hợp chất hữu cơ dễ bay hơi 
(VOC) theo quy định của Tiêu chuẩn 
ASTM C881 và cĩ thể trát bả tới độ dày 
1 inch (25,4mm) khi trát bả trên vách 
thẳng đứng cũng như trên trần.
Nằm trên sơng Columbia ở bang Washington, Grand Coulee là cơng trình 
sản xuất điện lớn nhất ở Mỹ (Ảnh; st)
Cải thiện dịng chảy 
trong ống hút 
bằng nhựa epoxy
Cục Thủy lợi lựa chọn Epoxy-Gel MC lưu hĩa bằng dung mơi 
của Cơng ty Milamar Coating LLC (Mỹ) trên một phương án kết 
dính xi măng, bởi vì Cục đã dự kiến rằng lớp phủ epoxy sẽ chỉ 
dày nửa inch (12,7mm) và ít phải chuẩn bị bề mặt. Ngồi ra, dự 
kiến epoxy sẽ giúp kết dính tốt hơn và cĩ khả năng chịu mài 
mịn cao hơn so với phương pháp dựa vào gốc bê tơng.
NHỮNG THÁCH THỨC TẠI CƠNG TRƯỜNG VÀ VIỆC 
CHUẨN BỊ TẠI HIỆN TRƯỜNG
Đi vào ống hút, nằm bên dưới sàn tuabin 230 foot (70m), 
bằng cách dùng cầu trục hạ giỏ chứa sáu người. Tất cả các dụng 
cụ, máy nâng, sản phẩm epoxy và các thiết bị khác phải được hạ 
xuống hàng ngày khi cần.
May mắn thay, nhiệt độ trong ống hút và khơng khí xung 
quanh giữ ổn định ở 55 độ F (13oC) - là mơi trường hồn hảo đối 
với Epoxy-Gel MC, cĩ nhiệt độ danh định là 50 độ F (10oC).
Các quy định do những hạn chế về vật lý của ống hút cũng 
như các thơng lệ về mơi trường của Cục Thủy lợi đặt ra cũng 
gĩp một phần lớn vào cách chuẩn bị lớp nền bê tơng của ống 
hút để nhận được gel epoxy. Cơng việc này do một 
nhĩm từ Cơng ty Andritz Hydro (Cộng hịa Áo) thực 
hiện, nhĩm này được nhân viên thực địa do Cơng 
ty Process Equipment Corp. (PEC của Mỹ) và hãng 
chế tạo chất phủ Milamar (Mỹ) cử đến đào tạo đặc 
biệt cho dự án này.
Thơng thường, cĩ thể sử dụng kết hợp ăn mịn 
bằng axit, phun cát và mài bằng kim cương trước 
khi trát bả epoxy, tuy nhiên trong trường hợp này 
chỉ dùng máy phun nước áp lực cao để làm sạch và 
chuẩn bị bề mặt. Phương pháp này tương đối dễ 
thực hiện lại thân thiện với mơi trường, chỉ thải ra 
nước và chất thải rắn ở mức tối thiểu.
Cuối cùng, sử dụng vịi phun khơng khí để loại 
bỏ nước ứ đọng tụ lại.
TRÁT BẢ EPOXY
Nhĩm lắp đặt và PEC đã sớm xác định rằng quy 
trình sử dụng thiết bị trộn và bơm tự động là khơng 
khả thi vì một số lý do. Thứ nhất, những hạn chế của 
thang máy sáu người sẽ khiến cho việc vận chuyển 
thiết bị trở nên khĩ khăn, trong khi đĩ các cân nhắc 
về mơi trường, hạn chế về khơng gian và mối quan 
ngại về an tồn nên bất kỳ chất làm sạch và dung 
mơi nào mà thiết bị trát bả yêu cầu chỉ cĩ thể được 
sử dụng cách sàn tuabin 230 feet (70m).
Như vậy sẽ khĩ duy trì được một gờ ướt giữa các 
mẻ epoxy bởi vì các nhĩm thi cơng khi đĩ sẽ chỉ 
cĩ tối đa là 90 phút để kéo thiết bị lên từ ống hút, 
làm sạch thiết bị, chuẩn bị lơ tiếp theo và đưa trả lại 
trước khi phần trước đĩ đã lưu hĩa.
Do đĩ, họ đã đi đến quyết định rằng do thiếu máy 
hồn thiện và các thách thức về mơi trường làm việc 
nên phương pháp mẻ nhỏ trộn bằng tay sẽ là thích 
hợp hơn. Keo epoxy được pha trộn mỗi lần 3 gallon 
(11,4 lít) cĩ thể bao phủ trung bình 40 foot vuơng 
(3,72m2) khi trát bả dày 1/8 inch (3,2mm) hoặc 10 foot 
vuơng (0,93m2) khi trát bả dày 1/2 inch (12,7mm).
Phương pháp này tỏ ra thuận tiện hơn để cung 
cấp epoxy cho nhĩm trát bả. Vật liệu được đặt bằng 
các cơng cụ chuyên dụng điển hình, và tiếp tục được 
đặt và hồn thiện bằng cách trát bằng tay trên các 
bức tường. Để hợp lý hơn, các bề mặt được phủ theo 
từng lơ và sản phẩm cuối cùng nhẵn nhụi hơn nhiều 
đồng thời lại được hồn thiện theo các quy định kỹ 
thuật mong muốn. Ngồi ra, do cĩ rất ít hoặc khơng 
cĩ chất thải nên nhĩm thực hiện cĩ thể trộn sản 
phẩm và làm sạch một cách dễ dàng hơn nhiều.
Mặc dù ban đầu Cục Thủy lợi cho rằng cần phải 
bao phủ epoxy tồn bộ ống hút với chiều dày một 
nửa inch (12,7mm), nhưng người ta nhận thấy rằng 
cĩ thể chỉ cần lấp đầy các khe nứt dọc, sau đĩ phủ 
lớp mỏng dày 1/8 inch (3,2mm) trên tồn bộ bề mặt. 
Ngồi ra cịn cĩ một số lỗ sâu hơn và chỗ nứt vỡ hạn 
chế, cũng được làm mịn và điền đầy epoxy.
Chỉ mất hơn sáu tuần để hồn thành cơng việc 
trên diện tích 6.400 foot vuơng (595m2) của ống hút, 
phần lớn là do điều kiện khĩ khăn tại hiện trường, 
khơng gian chật hẹp và thời gian làm quen với cơng 
việc mới.
KẾT LUẬN
Lớp phủ trên bề mặt bê tơng trong ống hút 
bằng nhựa epoxy sẽ ngăn ngừa tình trạng tiếp tục 
mài mịn, hạn chế sự xuống cấp và xĩi mịn và nâng 
cao các hệ số dịng chảy bề mặt. Dữ liệu cho thấy hệ 
số dịng chảy Hazen-Williams đã được cải thiện nhờ 
việc áp dụng này, với độ mịn bề mặt bằng 150.
Độ bám dính của gel epoxy vào các bề mặt bê 
tơng đã được chuẩn bị là tuyệt vời như thể hiện 
qua các thử nghiệm kéo. Các thử nghiệm này cho 
thấy, với thử nghiệm kéo trung bình 480 psi, bề mặt 
bị hỏng là lớp nền bê tơng chứ khơng phải là mặt 
phân cách giữa epoxy và bê tơng.
Cục Thủy lợi tin tưởng vào kết quả trát bả epoxy 
bên dưới tổ máy số 23, do đĩ Cục đã chọn để phủ 
một ống hút thứ hai bắt đầu vào năm 2016. Các vật 
liệu hiện đã được chở tới hiện trường và cơng việc 
đã bắt đầu. Cục Thủy lợi cho biết họ sẽ phủ ống hút 
thứ ba vào năm 2017-2018.
Biên dịch: Trần Việt Tiến
Theo “Hydroworld”, số 3/2017
Các nhà máy đầu tiên của Grand Coulee được hồn thành 
vào năm 1942. Nhà máy thứ ba được hồn thành vào năm 
1974 (Ảnh; st)
SỬA CHỮA BẢO DƯỠNG
30 31 KHCN Điện, số 1.2018
A. SỰ RA ĐỜI CỦA GIẢI PHÁP
1. Tình trạng kỹ thuật hiện tại
- Tần suất hư hỏng thiết bị cao. Khơng giám sát 
được tình trạng làm việc của các tín hiệu đầu ra một 
cách trực quan và chi tiết. 
- Cĩ thể gây dừng sự cố tổ máy khi hệ thống giám 
sát cánh hướng tác động nhầm. Mất nhiều thời gian 
để thay thế thiết bị. 
- Phụ thuộc cơng nghệ nên khĩ tìm mua thiết bị 
trên thị trường, giá thành thiết bị cao.
- Phải sử dụng hai thiết bị để giám sát tình trạng 
làm việc của hệ thống cánh hướng.
2. Đặc điểm
- Hiện tại, 3 tổ máy Thủy điện Sê San 4 đang sử 
dụng các thiết bị:
+ Bộ giám sát cánh hướng mã hiệu JZX-2, xuất xứ 
Trung Quốc. 
+ Bộ chỉ thị độ mở cánh hướng mã hiệu DYK-700, 
xuất xứ Trung Quốc. 
- Các thiết bị này được sản xuất theo cơng nghệ 
cũ, lạc hậu, là sản phẩm khơng được phổ biến trên thị 
trường, mục đích sử dụng rất hạn chế.
3. Ưu điểm
Vận hành từ năm 2010 đến 2015, song các thiết bị 
trên đã sớm bộc lộ khuyết điểm của chúng.
4. Khuyết điểm
- Các thiết bị này làm việc khơng ổn định, khĩ tìm 
thiết bị thay thế trên thị trường, giá thành thiết bị cao.
- Thiết bị giám sát cánh hướng JZX-2 dễ tác động 
nhầm khi mất tín hiệu đầu vào. Thiết bị này hay hư 
hỏng khi cĩ dao động nguồn nuơi, tuổi thọ thấp. Khi 
mạch đầu vào tín hiệu (Input) bị hở hoặc mất nguồn sẽ 
gây hiện tượng tác động nhầm và gửi tín hiệu đến hệ 
thống điều khiển tổ máy đi dừng sự cố tổ máy và đĩng 
cửa nhận nước, đây là trường hợp dừng sự cố tổ máy 
khơng đáng cĩ.
- Bộ chỉ thị cánh hướng DYK-700 cĩ tình trạng làm 
việc khơng tin cậy, độ ổn định khơng cao nên thường 
xảy ra hư hỏng.
B. NỘI DUNG GIẢI PHÁP
1. Những điểm khác biệt của giải pháp mới so với 
giải pháp đang được áp dụng
- Trước khi cĩ giải pháp: Tần suất hư hỏng thiết bị 
cao. Khơng giám sát được tình trạng làm việc của các 
tín hiệu đầu ra một cách trực quan và chi tiết. Cĩ thể 
gây dừng sự cố tổ máy khi hệ thống giám sát cánh 
hướng tác động nhầm. Mất nhiều thời gian để thay thế 
thiết bị. Phụ thuộc cơng nghệ nên khĩ tìm mua thiết bị 
trên thị trường, giá thành thiết bị cao.
- Sau khi cĩ giải pháp: Hạn chế hư hỏng thiết bị. 
Giám sát được tình trạng làm việc của các đầu vào, đầu 
ra một cách trực quan và chi tiết hơn. Ngăn ngừa sự 
cố khơng mong muốn do bộ JZX tác động nhầm, đảm 
bảo cho tổ máy vận hành an tồn. Rút ngắn thời gian 
thay thế khi thiết bị hư hỏng, thiết bị được bán rộng rãi 
trên thị trường, giá thành thiết bị thấp.
2. Mơ tả chi tiết bản chất của giải pháp
- Thay thế thiết bị JZX-2 và DYK – 700 và rơle đầu 
ra của nĩ bằng thiết bị lập trình PLC S7-200 của hãng 
SIEMENS làm việc tin cậy, an tồn hơn.
- Lập trình lại chương trình điều khiển cho PLC S7-
200 bằng ngơn ngữ LADDER, thể hiện cụ thể logic làm 
việc, tiếp nhận tín hiệu đầu vào và quá trình xử lý để 
cho kết quả đầu ra. Giúp người vận hành dễ kiểm sốt, 
sửa chữa, thay đổi thơng số điều khiển khi cần. Ngồi 
ra cịn tránh được việc dừng sự cố tổ máy do thiết bị cũ 
JZX-2 tác động nhầm khi cĩ tín hiệu thống qua. Đối 
với tín hiệu chỉ thị giá trị độ mở cánh hướng sau khi áp 
dụng giải pháp sẽ chính xác, tin cậy hơn nên làm tăng 
độ ổn định của tổ máy, gĩp phần tăng ổn định cho hệ 
thống điện.
- Trong logic mạch giám sát đứt chốt cắt cánh hướng 
được lập trình thêm mạch duy trì để cĩ thể dễ dàng 
phát hiện các tín hiệu thống qua, giúp cho nhân viên 
sửa chữa kiểm sốt và xử lý kịp thời các chốt cắt cánh 
hướng cĩ nguy cơ bị đứt, gãy. Đảm bảo các tổ máy vận 
hành an tồn. 
C/ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG GIẢI PHÁP MỚI
1. Lĩnh vực mà giải pháp cĩ thể áp dụng
 Thực hiện được trên hệ thống giám sát chốt cắt 
cánh hướng và chỉ thị độ mở cánh hướng ở tất cả các 
nhà máy thủy điện cĩ thiết kế và cơng nghệ tương tự. 
2. Tình hình hiện tại sau khi áp dụng giải pháp
- Từ khi áp dụng giải pháp (2/2015) đến nay, các tổ 
máy Nhà máy Thủy điện Sê San 4 làm việc ổn định và 
tin cậy.
Nghiên cứu, sửa đổi và nâng cấp bộ giám sát đứt chốt 
cắt cánh hướng mã hiệu JZX-2 và bộ chỉ thị độ mở cánh hướng 
mã hiệu DYK-700 bằng bộ điều khiển lập trình S7-200
LTS: Ban biên tập ấn phẩm Khoa học Cơng nghệ Điện xin 
giới thiệu sáng kiến “Nghiên cứu, sửa đổi và nâng cấp bộ 
giám sát đứt chốt cắt cánh hướng mã hiệu JZX-2 và bộ 
chỉ thị độ mở cánh hướng mã hiệu DYK-700 bằng bộ điều 
khiển lập trình S7-200” do các kỹ sư Từ Xuân Trọng, Đinh 
Văn Nhẫn, Nguyễn Đăng Hà của Cơng ty Phát triển Thuỷ 
điện Sê San đề xuất, giải quyết được tình trạng tác động 
nhầm của mạch bảo vệ đứt chốt cắt cánh hướng trong 
trường hợp hở mạch hoặc mất nguồn tín hiệu đầu vào 
bộ JZX-2. Ngăn ngừa sự cố khơng đáng cĩ khi các tổ máy 
đang vận hành. Hạn chế hư hỏng thiết bị, đảm bảo các 
tổ máy vận hành an tồn và tin cậy.
Hình 1. Các thiết bị đang sử dụng tại Nhà máy
Bài và ảnh: Nhĩm tác giả Cơng ty Thủy điện Sê San
Hình 2. Thay thế bằng thiết bị mới
SÁNG KIẾN KỸ THUẬT
33 KHCN Điện, số 1.201832 
- Khơng xảy ra tình trạng hư hỏng thiết bị như trước 
khi áp dụng giải pháp.
- Khơng dừng sự cố tổ máy do hệ thống giám sát 
chốt cắt cánh hướng tác động nhầm.
- Giám sát và kiểm sốt hệ thống cánh hướng triệt để 
hơn. Đảm bảo vận hành an tồn cho các tổ máy.
3. Những điều kiện cần thiết để áp dụng giải pháp
- Vật tư thiết bị: Bộ PLC S7-200 và các thiết bị đi 
kèm.
- Con người: Yêu cầu cán bộ kỹ thuật hiểu và lập trình 
được trên PLC S7-200.
Hình 3. Sơ đồ nguyên lý trước khi nâng cấp
Hình 4. Sơ đồ nguyên lý sau khi nâng cấp
Hình 5. Logic lập trình bằng ngơn ngữ LADDER
Hình 6. Logic delay, set và reset
D/ HIỆU QUẢ DỰ KIẾN KHI ÁP DỤNG GIẢI PHÁP
- Giảm tần suất hư hỏng thiết bị, dễ dàng tìm thiết bị thay thế 
trên thị trường, giá thành thiết bị thấp.
- Ngăn chặn sự cố tổ máy khi hệ thống giám sát cánh hướng 
tác động nhầm.
- Tăng độ tin cậy cho hệ thống giám sát và chỉ thị độ mở 
cánh hướng. Đảm bảo tổ máy làm việc 
ổn định.
- Giảm thời gian dừng máy để xử lý sự 
cố, tăng hệ số khả dụng, hệ số sẵn sàng 
của tổ máy, tăng doanh thu.
* Tính tốn giá trị làm lợi (ước tính)
- Với dạng sự cố này trong một năm 
khả năng xảy ra là một lần. Khi tổ máy bị 
sự cố thì phải mất tối thiểu 120 phút để 
khơi phục tổ máy hoạt động bình thường. 
- Áp dụng sáng kiến sẽ tránh thiệt hại 
về mặt kinh tế do thời gian dừng máy để 
khắc phục (120 phút/năm). 
- Vậy giá trị làm lợi của sáng kiến chính 
là giá trị kinh tế khi một tổ máy Thủy điện 
Sê San 4 phát cơng suất 120MW trong 
120 phút.
- Giá trị kinh tế khi tổ máy phát 120MW 
phát điện trong 120 phút là:
G1 = 978 x 120 x 103 x 120/60 = 
234.720.000 VNĐ. 
G1 = 234.720.000 VNĐ/năm.
Trong đĩ: Đơn giá 1kWh điện hiện tại 
là 978 VNĐ.
- Ngồi ra cĩ thể tính giá trị làm lợi về 
mặt kinh tế khi thay thế thiết bị JZX-2 và 
DYK-700 bằng PLC S7-200 như sau:
Giá thành khi mua thiết bị: 
+ Bộ JZX-2: 30.065.000 VNĐ.
+ Bộ DYK-700: 24.640.000 VNĐ.
+ PLC S7-200 và các thiết bị đi kèm: 
15.000.000 VNĐ.
- Giá trị kinh tế khi mua thiết bị là:
G2 = (30.065.000 + 24.640.000) – 
15.000.000 = 39.705.000 VNĐ.
- Tính cho ba tổ máy của Nhà máy Thủy 
điện Sê San 4, giá trị làm lợi sẽ là: 
G2 = 3x39.705.000 = 119.115.000 VNĐ.
- Tổng giá trị làm lợi của sáng kiến ước 
tính trong một năm là:
G = G1 + G2 = 234.720.000 + 
119.115.000 
G = 353.835.000 VNĐ. 
SÁNG KIẾN KỸ THUẬT
Địa chỉ: Tầng 15, tháp A, tịa nhà EVN, 11 Cửa Bắc, Ba Đình, Hà Nội
Điện thoại: 04.66946700 / 04.66946733 - Fax: 04.37725192
Email: evneic@evn.com.vn / tapchidienluc@gmail.com