Lô sấy thép tuy mang lại hiệu suất làm việc ấn tượng, nhưng lại đòi hỏi một môi trường vận hành cực kỳ ổn định.

Do tính chất đàn hồi cao, giảm chấn thấp và sự phụ thuộc hoàn toàn vào lớp phủ kim loại, bất kỳ sai lệch nhỏ nào trong thiết lập cơ khí hay hóa chất đều có thể biến thành chuỗi cộng hưởng gây thiệt hại nghiêm trọng. Việc nhận biết và khắc phục nhanh chóng các sự cố là kỹ năng sống còn của các chuyên gia sản xuất giấy tissue.

Quản lý hiện tượng vết xước do rung động (Chatter Marks) và cộng hưởng cơ học

Cơ chế hiện tượng: "Chatter marks" là thuật ngữ kỹ thuật chỉ những vết hằn ngang, gợn sóng xuất hiện một cách có chu kỳ trên bề mặt lớp kim loại phủ của lô sấy Yankee. Hiện tượng này xảy ra khi các dao động cơ học không mong muốn tạo ra cộng hưởng với tần số tự nhiên của hệ thống dao gạt. Sự cộng hưởng này khiến lưỡi dao tạo nếp (creping doctor blade) liên tục nảy lên, uốn cong và đập mạnh xuống bề mặt kim loại đang quay với tốc độ cao, đào sâu thành các hố rãnh theo một quy luật lặp lại. Do lô thép thiếu vắng mạng tinh thể graphite để triệt tiêu rung động, khi vết chatter xuất hiện, biên độ của chúng sẽ bị khuếch đại cực kỳ nhanh chóng.

Phân tích nguyên nhân cốt lõi: Sự xuất hiện của chatter hiếm khi đến từ một lỗi đơn lẻ, mà thường là kết quả cộng gộp của các sai lệch về quy trình và cơ khí .

Biến động ma sát từ Profile độ ẩm kém: Nguyên nhân phổ biến nhất là sự xuất hiện các dải giấy ướt xen kẽ dải khô (wet/dry streaks) theo chiều ngang máy. Giấy quá khô sẽ làm lớp hóa chất bảo vệ (coating chemistry) bị nướng cứng lại trên bề mặt lô, trong khi giấy ướt làm mềm lớp hóa chất bảo vệ này. Khi dao gạt quét qua khu vực có dải ướt và khô nằm cạnh nhau, sự chênh lệch lực ma sát đột ngột sẽ lập tức kích hoạt dao động vặn xoắn trên lưỡi dao. Nguồn gốc của các dải ẩm này thường do hệ thống trục ép hút bị lệch, biên dạng ép (nip profile) không chuẩn, hoặc các vòi phun hóa chất bị tắc hoặc lắp đặt góc xen kẽ sai.

Tạo lớp màng phủ lô thất bại: Lớp vỏ bọc hóa học trên lô sấy chịu ảnh hưởng nghiêm trọng từ nồng độ pH, các tăng bền, tạp chất ion (ionic trash) và chất oxy hóa trong bột giấy. Môi trường hóa học bất lợi làm mất tác dụng bảo vệ của lớp tách phủ lô, để lộ trực tiếp bề mặt lớp kim loại phủ ra trước lực ma sát của lưỡi cạo.

Sai số thiết bị cơ khí: Việc lực ép dao cạo lô không đều, sử dụng góc vát dao (bevel angle) sai, hoặc áp suất xi lanh khí nén bị dao động sẽ khiến dao không tì sát đều đặn. Thêm vào đó, nếu cơ cấu trượt dao qua lại bị kẹt / không mượt, hoặc giá đỡ dao thuộc thiết kế cũ không chịu được tốc độ cao, sẽ hình thành hiệu ứng vằn vện kiểu "da cọp" (Tiger Stripes).

Biện pháp khắc phục:

• Can thiệp hệ thống hóa chất (Chemistry Control): Đây là biện pháp xử lý tình huống nhanh nhất. Các kỹ sư cần tăng cường độ cứng cáp cho lớp màng bảo vệ bằng cách bổ sung hóa chất gốc Phosphate (đặc biệt là MAP - Mono Ammonium Phosphate) qua hệ thống vòi phun. MAP tương tác rất tốt với bề mặt lớp phủ kim loại của lô thép, giúp neo giữ lớp màng bảo vệ hữu cơ (organic coating), làm mịn dao động cắt.

VIET HUNG TECH cung cấp chất bảo vệ lô TM8255 giúp bổ sung nhanh Phosphate có tác dụng rất tốt trong trường hợp này.

 

 

• Kiểm soát và Đồng bộ cơ khí: Phải tinh chỉnh và canh lề chính xác độ trung cao (crown optimization) giữa lô Yankee và lô ép để đảm bảo biên dạng ẩm đồng đều. Thường xuyên kiểm tra hành trình di chuyển qua lại của giá đỡ dao để đảm bảo tính trơn tru. Nên chuyển sang sử dụng các loại giá kẹp dao chống rung có tính năng hấp thụ lực động.

• Phục hồi bề mặt (Refinishing): Nếu các vết chatter đã hằn quá sâu vào bề mặt và không thể bù đắp bằng hóa chất, nhà máy không còn cách nào khác ngoài việc dừng máy (có thể mất đến 1 tuần) để dùng thiết bị chuyên dụng mài bóng lại lớp phủ kim loại, nhằm khôi phục dạng hình học hoàn hảo của bề mặt lô.

Sự cố hao mòn, bong tróc lớp phủ kim loại bề mặt (Metallization Failure)

Cơ chế hiện tượng: Trái ngược với lớp gang có độ mòn đồng nhất, lớp phủ kim loại (thermal spray metallization) trên thép được đắp lên thông qua quá trình phun hồ quang hoặc plasma nhiệt độ cao. Khi gặp sự cố, lớp phủ có thể bị mài mòn lệch, rỗ bề mặt, nứt chân chim, hoặc nghiêm trọng hơn là bong tróc toàn bộ từng mảng kim loại do mất liên kết với nền thép gốc.

Phân tích nguyên nhân:

• Sử dụng dao làm sạch thiếu hợp lý. Nếu chỉ dùng dao tạo nếp mà không có dao làm sạch định kỳ, các cặn bám, xơ sợi hóa cứng, đi qua đây thì dao sẽ cày xước lớp phủ.

Tại VN, rất nhiều nhà máy, khi dao tạo nếp gặp sự cố, họ không khắc phục ngay mà dùng dao làm sạch để thay cho dao tạo nếp trong thời gian dài, điểu này sẽ khiến hư hại mặt lô (kể cả lô gang)

• Chiều dài dao cạo không được căn chỉnh chuẩn xác so với chiều dài làm việc thực tế của lô Yankee trong quá trình dao trượt, khiến lưỡi dao liên tục chém vào các phần không có giấy ở hai mép trục, gây ra hiện tượng mòn mép.

công thức

Chiều dài dao (l) = Chiều rộng mặt lô (L) + 2 S + C (mm)

Trong đó S là hành trình dao, C là mép dao nằm ngoài giá đỡ theo thiết kế (10÷30mm)

• Lỗi kỹ thuật trong quá trình thi công lớp phun phủ ban đầu gây ra độ xốp, hoặc hệ quả của việc sốc nhiệt quá độ làm nứt liên kết giữa hai vật liệu có hệ số giãn nở khác nhau.

Biện pháp khắc phục:

• Chẩn đoán hiện đại: Trong mỗi đợt bảo dưỡng hằng năm, tiến hành kiểm tra bằng mắt, kết hợp kính hiển vi bề mặt và đo độ nhám (roughness). Quan trọng nhất là đo tổng độ đảo vô hướng (TIR - Total Indicated Runout) trong điều kiện có áp lực ép để đánh giá độ tròn của trụ.

• Chiến lược duy tu: Điều chỉnh chiều dài dao gạt theo công thức tiêu chuẩn. Khi lớp phủ bị mòn và chiều dày còn lại dưới mức an toàn 0,4mm (sau khi trừ đi lượng kim loại buộc phải mài đi do hao mòn không đều), cần phải lập tức tiến hành phun đắp lớp mới hoàn toàn (renew metallization). Đối với các lỗ rỗ siêu nhỏ cục bộ, có thể sử dụng nhựa epoxy chịu nhiệt (plastic filler) đắp bù để trám kín, tuy nhiên chúng không có tác dụng gia cố cấu trúc chịu áp lực.

Lỗi hệ thống cấp nhiệt, bẫy hơi và thu hồi nước ngưng tụ

Cơ chế hiện tượng: Hơi nước sau khi nhả nhiệt sẽ hóa lỏng thành nước ngưng tụ bên trong lòng lô sấy. Ở tốc độ quay lớn, lực ly tâm ép chặt lớp nước này thành một vòng đai bám dính vào thành trong của vỏ thép, tạo ra sức cản nhiệt cực lớn. Lô sấy thép được thiết kế với các rãnh bên trong (grooves) và các ống hút nước nhỏ (soda straws) xỏ vào từng rãnh để liên tục hút nước ngưng tụ này ra ngoài thông qua chênh lệch áp suất thổi qua. Nếu hệ thống này lỗi, vỏ lô sẽ bị "mù nhiệt", dẫn đến giấy không khô, độ ẩm phân bổ sai lệch và năng lượng bị lãng phí.

Phân tích nguyên nhân:

• Tắc ống hút: Các cặn bẩn vô tình rơi vào bên trong hệ thống, hoặc gãy kẹp giữ ống hút sẽ làm ống soda straws bị nghẹt. Nước bị ứ đọng biến lô sấy thành một lồng chứa nước làm mất hoàn toàn khả năng bốc hơi.

• Lớp đóng cặn Oxit sắt từ (Fe3O4): Một nguyên nhân vô hình nhưng cực kỳ nguy hiểm là sự hình thành hợp chất sắt từ magnetite bên trong thành lô. Nếu nước cấp lò hơi không được khử ion chuẩn xác và độ pH tăng vượt quá ngưỡng 12, lớp oxit sắt sẽ phát triển dày lên nhanh chóng. Lớp kim loại này tạo thành vật liệu cách nhiệt, và khi bong tróc, chúng sẽ chèn ép hoặc bịt kín các ống xả.

• Bẫy hơi (Steam traps) và Thermo-compressor lỗi: Bẫy hơi bị rò rỉ xả cả hơi nóng, hoặc kẹt không xả nước. Thiết bị nén nhiệt (thermo-compressor) vận hành lệch dải chênh lệch áp suất (low vs high pressure condition) dẫn đến nghẽn dòng.

Biện pháp khắc phục:

• Giám sát chất lượng hóa lý: Áp dụng hệ thống giám sát tự động để duy trì hóa chất nước lò hơi và ngưng tụ, pH luôn nằm trong dải an toàn, ngăn chặn từ xa sự tích tụ magnetite.

• Bảo trì định kỳ bên trong lô: Hàng năm phải mở nắp thăm, thông gió đủ tiêu chuẩn cho phép kỹ thuật viên chui vào bên trong lòng lô. Dùng thiết bị chuyên dụng làm sạch tỉ mỉ tới đáy từng rãnh của ống soda straws và kiểm tra chốt gài. Dùng súng bắn nhiệt (temperature gun) để kiểm tra tình trạng đóng ngắt của các bẫy hơi bên ngoài hệ thống. Nếu nghi ngờ hệ thống có vấn đề trong lúc đang chạy máy, có thể sử dụng công nghệ quét nhiệt tốc độ cao kết hợp phân tích dải phổ để xác định điểm ùn ứ bên trong.

Ngăn ngừa rủi ro nứt gãy, rò rỉ và kiểm soát sốc nhiệt (Thermal Shock)

Cơ chế hiện tượng: Lô sấy thép được liên kết bởi các đường hàn kim loại dài hàng. Bản chất của vật liệu là sự giãn nở vì nhiệt. Việc tăng hoặc giảm nhiệt độ đột ngột, chênh lệch cực lớn giữa các khu vực của thiết bị sẽ sinh ra ứng suất xé rách nội tại (thermal stresses) đủ mạnh để bẻ gãy bất cứ mối hàn công nghiệp tinh vi nào.

A.Celli (Ý) có công nghệ chế tạo lô Yankee bằng thép rèn nguyên khối nhằm xóa bỏ hoàn toàn rủi ro này.

Phân tích nguyên nhân:

• Vận hành phi tiêu chuẩn của con người: Cấp hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao vào trong lúc lô sấy đang đứng yên (Stationary warm-up) dẫn đến tình trạng nóng cục bộ một nửa.

• Sử dụng lượng nước lớn đột ngột (ví dụ như xịt vòi rồng nước lạnh để chữa cháy khu vực chụp hút hood, hoặc xịt rửa mép lô sấy khi máy đang nóng hừng hực) tạo ra độ dốc nhiệt độ (temperature differential) không thể chống đỡ.

Biện pháp khắc phục:

• Chuẩn hóa quy trình Khởi động / Dừng máy (Warm-up / Cool-down): Lô sấy Yankee phải luôn trong trạng thái quay vòng chậm (khoảng 30 mét/phút) trước khi mở bất kỳ van hơi nào. Quy trình nâng nhiệt phải được tuân thủ nghiêm ngặt: tốc độ tăng không quá 5 psig, mất khoảng 10 tiếng đối với máy mới khởi động hoàn toàn từ nhiệt độ phòng để đạt 120°C, và mất 4 đến 5 tiếng đối với các lần khởi động ngắn. Tương tự, quy trình xả hơi làm nguội cũng phải diễn ra từ từ, cấm dùng nước để gia tốc tản nhiệt.

• Biện pháp quản lý tính toàn vẹn: Cứ mỗi chu kỳ 5 năm, nhà máy cần gỡ bỏ toàn bộ vỏ bọc cách nhiệt, kiểm tra tình trạng trục ngõng, thay thế toàn bộ ron đệm (gaskets).

• Kiểm tra không phá hủy siêu âm (NDE & AE): Thay vì thử nghiệm thủy lực tĩnh tốn kém và nặng nề, ngành giấy hiện đang ứng dụng kỹ thuật Phát xạ âm thanh (Acoustic Emission - AE). Bằng cách gắn các cảm biến lên bề mặt và nén áp suất hệ thống, kỹ thuật AE cho phép phát hiện sớm các chấn động phát sinh từ sự phát triển của các vi nứt (cracks) nhỏ nhất trên mối hàn thép, giúp lên phương án sửa chữa hàn đắp trước khi sự cố rò rỉ xảy ra.

Trên đây là những phân tích của VIET HUNG TECH, rất mong nhận được ý kiến phản biện và đóng góp của Quý vị. Xin chân thành cảm ơn!

VIỆT HƯNG cung cấp chất tách lô / phủ lô / bảo vệ lô Yankee từ APC Korea.

#hoachattachphulo #losayyankee #giaytissue #sanxuatgiay