[Tokyo/Thượng Hải - ngày 22 tháng 5 năm 2024]Trong câu chuyện chuyển đổi năng lượng toàn cầu, năng lượng hạt nhân duy trì vị thế là nguồn phụ tải cơ bản quan trọng. Tuy nhiên, trái tim của các nhà máy hạt nhân—hệ thống tua-bin hơi nước—hoạt động trong những điều kiện khắc nghiệt: cánh quạt nặng nhiều tấn quay với tốc độ hàng nghìn vòng/phút trong khi phải chịu áp lực cơ học và nhiệt cực lớn. Sai lệch vận hành nhỏ nhất, nếu không được phát hiện và xử lý trong vòng một phần nghìn giây, có thể dẫn đến hỏng hóc cơ học thảm khốc. Trong bối cảnh đó, Hệ thống bảo vệ tuabin (TPS) của Mitsubishi Electric đã nổi lên như "người gác cổng kỹ thuật số" cho an toàn nhà máy hạt nhân trên toàn thế giới.
Hoạt động của nhà máy hạt nhân phải đối mặt với một nghịch lý cơ bản: yêu cầu an toàn tuyệt đối yêu cầu ngừng hoạt động ngay lập tức nếu có bất kỳ sự bất thường nào so với mệnh lệnh kinh tế là tránh những hành vi tranh giành ngoài kế hoạch gây ra tổn thất tài chính đáng kể và mất ổn định lưới điện. Việc tạo ra một hệ thống bảo vệ có khả năng xác định chính xác các mối đe dọa đồng thời giảm thiểu các tác nhân kích hoạt sai đã trở thành chén thánh của ngành.
Các hệ thống rơle tương tự truyền thống gặp khó khăn với các bộ phận bị lão hóa, độ lệch tín hiệu và logic cứng nhắc—không phù hợp với yêu cầu về độ chính xác của các nhà máy hạt nhân hiện đại. Hệ thống TPS của Mitsubishi Electric phá vỡ bế tắc này bằng cách phát triển vượt xa các cơ chế ngắt đơn giản thành một giải pháp an toàn tích hợp kết hợp cảm biến có độ chính xác cao, xử lý logic thời gian thực và chẩn đoán dự đoán.
Hiệu suất của hệ thống TPS bắt nguồn từ nền tảng I&C kỹ thuật số MELTAC® độc quyền của Mitsubishi Electric, tiêu chuẩn toàn cầu dành cho bộ điều khiển cấp hạt nhân nổi tiếng về khả năng chống nhiễu điện từ, khả năng chịu rung và độ bền ở nhiệt độ cao.
Trong TPS, MELTAC® hoạt động như trung tâm thần kinh, xử lý các thông số tuabin—bao gồm tốc độ quay, độ rung, độ dịch chuyển dọc trục, áp suất dầu bôi trơn và mức chân không—thông qua các bus dữ liệu tốc độ cao. Kiến trúc kỹ thuật số này cho phép phân tích logic đa thông số phức tạp. Ví dụ: hệ thống chỉ kích hoạt tắt máy khẩn cấp khi xảy ra đồng thời cả tốc độ quá cao và rung động bất thường, giúp giảm đáng kể các hành trình sai do lỗi cảm biến đơn lẻ.
An toàn hạt nhân đòi hỏi sự dư thừa không khoan nhượng. Hệ thống TPS triển khai kiến trúc dự phòng gấp bốn lần hàng đầu trong ngành—một cấu hình đặc biệt để bảo vệ máy móc quay lớn.
Hệ thống này chia thành hai hệ thống con hành trình tuabin hoàn toàn độc lập (A và B), mỗi hệ thống chứa bộ điều khiển kép với CPU dự phòng nóng và mô-đun I/O. Thiết kế "hệ thống con kép + bộ điều khiển kép" này đảm bảo khả năng bảo vệ liên tục ngay cả khi xảy ra nhiều sự cố đồng thời, đáp ứng Tiêu chí Lỗi Đơn nghiêm ngặt của ngành hạt nhân đồng thời cách ly logic điều khiển về mặt vật lý để ngăn chặn các Lỗi Nguyên nhân Chung.
Trong lịch sử, việc thử nghiệm hệ thống bảo vệ hạt nhân yêu cầu ngừng hoạt động và ảnh hưởng đến các yếu tố công suất của nhà máy. TPS của Mitsubishi Electric giới thiệu cấu hình điều khiển "1 trong 2" khéo léo trong đó mỗi kênh điều khiển quản lý hai van ngắt nối tiếp.
Bước đột phá này cho phép bảo trì trực tuyến—kỹ thuật viên có thể kiểm tra, hiệu chỉnh hoặc thay thế các bộ phận trong quá trình vận hành hết công suất trong khi kênh thay thế duy trì hoạt động giám sát không bị gián đoạn. Khả năng như vậy giúp tăng cường đáng kể tính linh hoạt trong vận hành, kéo dài thời gian vận hành liên tục và cải thiện hiệu quả kinh tế.
An toàn hạt nhân vượt ra ngoài các tuabin chính đến các hệ thống phụ trợ quan trọng như Tua bin bơm nước cấp (FWPT)—cần thiết cho quá trình tuần hoàn làm mát lò phản ứng. Sự cố FWPT có thể ảnh hưởng đến sự an toàn của lò phản ứng.
Mitsubishi Electric áp dụng các nguyên tắc bảo vệ đã được chứng minh của TPS cho hệ thống FWPT thông qua các giải pháp dựa trên MELTAC® giúp giám sát tốc độ, thông số hơi nước và độ rung với độ tin cậy như nhau. Cách tiếp cận toàn diện này đảm bảo bảo vệ đồng bộ trên các hệ thống chính và phụ.
Khi Công nghiệp 4.0 phát triển, TPS chuyển đổi thành một trung tâm kỹ thuật số—ghi lại nhật ký chẩn đoán cho phép bảo trì dự đoán bằng cách phát hiện những sai lệch thông số khó phát hiện trước khi lỗi phát triển. HMI nâng cao trình bày dữ liệu tình trạng thiết bị theo thời gian thực thông qua hình ảnh trực quan, giảm tải nhận thức của người vận hành và nâng cao khả năng ra quyết định.
Trong bối cảnh các tiêu chuẩn an toàn hạt nhân toàn cầu ngày càng leo thang, TPS của Mitsubishi Electric chứng minh cách thức các công nghệ điều khiển kỹ thuật số nâng cao cơ bản sự an toàn của máy móc quay. Bằng cách dung hòa độ tin cậy bảo vệ với tính liên tục trong hoạt động, hệ thống mang lại sự cân bằng tối ưu giữa an toàn và hiệu quả.
Sự tích hợp trong tương lai với AI và điện toán ranh giới có thể cho phép chẩn đoán thông minh hơn—các mô hình học máy có thể xác định các tình trạng "tình trạng kém" của tuabin và tự động điều chỉnh các ngưỡng bảo vệ dựa trên bối cảnh vận hành theo thời gian thực.
Là công ty đóng góp quan trọng cho an toàn hạt nhân, Mitsubishi Electric không chỉ cung cấp phần cứng mà còn cung cấp triết lý hoạt động ưu tiên an toàn, độ tin cậy và đổi mới liên tục. Trong thời đại nguồn cung năng lượng thắt chặt và nhu cầu carbon thấp ngày càng tăng, hệ thống TPS sẽ vẫn là nền tảng để đảm bảo hoạt động hạt nhân trên toàn thế giới.