Giới thiệu
PEMS là viết tắt của Proactive Excursion Management system. Mục đích của hệ thống này là xem xét xu hướng giao động của các giá trị quan trọng trong hệ thống xử lý nước để có hành động phòng ngừa sớm trước khi sự cố xảy ra. Đây là một hệ thống gồm nhiều kỹ thuật với mục đích là quản lý vận hành hệ thống một cách ổn định.
Hình 4.9 các nội dung của PEMS
Nguyên lý của kỹ thuật này như sau
Thông thường khi thiết kế một hệ thống lọc nước tinh khiết, người ta sẽ đưa ra những giá trị thông số chất lượng nước yêu cầu, ví dụ như resistivity phải đạt trên 17 Mohm, TOC phải thấp hơn 0.1 ppb,… Gía trị này người ta gọi là spec limit (spec viết tắt của specification), giá trị ngưỡng trên thì gọi là upper spec limit, gía trị ngưỡng dưới thì gọi là under spec limit. Việc của người vận hành là phải vận hành hệ thống làm sao cho nước đầu ra đạt các spec limit này.
Để tăng tính an toàn, người quản lý hệ thống xử lý nước có thể đặt ra ngưỡng giá trị nằm trong ngưỡng spec limit để kiểm soát vận hành hệ thống luôn nằm trong ngưỡng yêu cầu này. Gía trị thông số này gọi là control limit. Gía trị ngưỡng trên là upper control limit, gía trị ngưỡng dưới gọi là under control limit. Để xác đinh ngưỡng control limit này, người ta sẽ dựa vào phương pháp 3 sigma, cho phép sai số xảy ra ở một tỉ lệ phần trăm nhất định. Sau đó, người ra sẽ cài đặt báo động (alarm) tại các giá trị cận trên và cận dưới này.
Khi giá trị vận hành bị vấn đề nào đó, dao động chạm ngưỡng control limit, thì alarm sẽ được kích hoạt. Khi đó người vận hành sẽ phải điều tra tìm rõ nguyên nhân tại sao giá trị thông số vận hành lại dao động đến ngưỡng cài đặt này và có giải pháp khắc phục ngăn ngừa teho RFC đã được thiết lập ra (các bạn xem ở mục RFC).
Hình 4.10 Hệ thống kiểm soát quá trình
Chính vì xem khi giá trị thông số vận hành chạm ngưỡng cài đặt đã là sự cố và tìm ra giải pháp khắc phục và ngăn ngừa nên các vấn đề được giải quyết và ngăn ngừa sớm trước khi sự cố có thiệt hại xảy ra.
Ví dụ, yêu cầu nước tinh khiết cấp cho nhà máy sản suất luôn nằm trong khoảng là 100-110 m3/h. Thì 100 – 110 m3/h này gọi là giá trị speclimit. Dựa vào kỹ thuật tính six sigma, mình ví dụ người ta tính ra ngưỡng control limit là 102-108 m3/h. Trong trường hợp bơm cấp nước hệ thống chạy ổn định thì lưu lượng sẽ là 105-106 m3/h. Khi có vấn đề bất thường, lưu lượng nước chỉ cần chạm ngưỡng 102 hoặc 108, thì báo động sẽ kích hoạt cho người vận hành đi kiểm tra hệ thống và khắc phục phòng ngừa để lưu lượng nước không bị vượt ra khỏi yêu cầu 100 – 110 m3/h (ngưỡng spec limit).
Để đánh giá quá trình, định kỳ có thể là hằng ngày, hằng tuần hoặc hằng tháng, người vận hành sẽ xem lại các đường trending và so sánh và các ngưỡng control limit, spec limit để xem có vấn đề bất thường gì không, nếu có sự tăng giảm của giá trị vận hành thực (real value), thì người vận hành sẽ có hành động điều tra nguyên nhân và khắc phục trước khi sự cố thực sự xảy ra, làm giá trị vận hành vượt khỏi ngưỡng spec limit.
Trước đây, người ta thực hiện PEMS bằng cách lấy số liệu bằng cách ghi roundreading, sau đó tính toán bằng tay để ra đường trenging. Hiện nay, PEMS được thực hiện thông qua một hệ thống thu thập dữ liệu mạnh, gồm các cảm biến lấy số liệu online và đưa về PLC, lưu lại data ở cloud. Khi cần truy xuất, dữ liệu sẽ dễ dàng lấy xuống và vẽ được đường xu hướng.
Phương pháp tính giá trị control limit được thực hiện qua các bước như bên dưới
Bước 1 Chọn thông số quan trọng của hệ thống. Các thông số chất lượng nước đầu ra cần kiểm soát của quá trình thường là thông số được chọn để review PEMS, ví dụ: Thông số resistivity, thông số lưu lượng, thông số áp suất, thông số TOC,…
Bảng các thông số được chọn giám sát cho hệ thống PEMS
| STT | Tên thông số | Giá trị | Ghi chú |
| 1 | Resistivity | > 17 Mom | |
| 2 | Pressure | > 75 psi | |
| 3 | Flow | 50 m3/h | |
| 4 | Sodium | 0.1 ppm | |
| 5 | Nhiệt độ | 28 0C | |
| 6 | TOC | 0.1 ppm |
Bước 2: Xác định giá trị yêu cầu của thông số này. Tùy từng ngành sản xuất khác nhau, đòi hỏi chất lượng nước khác nhau mà các giá trị này sẽ khác nhau. Ví dụ nước cấp cho ngành sản xuất bán dẫn yêu cầu điện trở xuất trên 17.0 Mohm, còn đối với nước cho dược phẩm chỉ yêu cầu resistivity trên 10 Mohm là được. Như vậy nghĩa là các nhà máy khác nhau sẽ có yêu cầu ngưỡng này khác nhau.
Bước 3: Xác định giá trị control limit. Gía trị kiểm soát là điểm giới hạn trên và giới hạn dưới của giá trị yêu cầu đã xác định ở bước hai. Để xác định giá trị này, chúng ta áp dụng công thức;
UCL = Mean + 3 x (Standard Deviation)
LCL = Mean – 3 x (Standard Deviation)
Trong đó:
UCL là upper control limit là điểm giới hạn trên
LCL là lower control limit là điểm giới hạn dưới
Mean là giá trị trung bình của tất cả các gía trị thu thập của thông số mà chúng ta cần thiết lập kiểm soát trong một khoảng thời gian
Standard Deviation là giá trị phân phối chuẩn của tất cả các gía trị thu thập của thông số mà chúng ta cần thiết lập kiểm soát trong một khoảng thời gian
Khi đó chúng ta sẽ có một giới hạn cho giá trị thông số như sau:
Hình 4.11 Ngưỡng control value của một giá trị trong PEMS
Bước 4: Định kỳ người vận hành sẽ đánh giá kết quả vận hành của hệ thống bằng việc xem xét PEMS của các thông số. Khi các thông số có sự giao động vượt ngưỡng control limit nghĩa là thông số có vấn đề và cần tìm nguyên nhân. Bằng việc khắc phục các nguyên nhân này thì hệ thống sẽ vận hành ổn định.
Hoặc trong quá trình vận hành, khi giá trị cảu thông số vượt ngưỡng control, mặc dù sự cố chưa xảy ra nhưng người vận hành phải tìm nguyên nhân và khắc phục trước khi sự cố xảy ra gây thiệt hại.
Các bạn có thể tìm hiểu về kỹ thuật này sâu hơn tại: https://aquatekco.edubit.vn/
