Chống lão hóa đệm kín cho điện gió biển, buồng thử nghiệm lão hóa ozone ra tay kiểm chứng‌

Trong bối cảnh năng lượng toàn cầu chuyển hướng sang sạch, điện gió biển – một phần quan trọng của năng lượng tái tạo, đang bước vào giai đoạn phát triển quy mô lớn. Thiết bị điện gió biển (như trục chính của tuabin gió, đầu nối cáp biển, tủ điện ở trạm biến áp) phải chịu đựng lâu dài trong môi trường biển có muối mù, độ ẩm cao và tia cực tím mạnh. Trong đó, các đệm kín bằng cao su là bộ phận then chốt đảm bảo khả năng chống nước, chống ăn mòn và chống rò rỉ của thiết bị – đệm kín trục chính ngăn nước biển xâm nhập vào hộp số, đệm kín đầu nối cáp biển bảo đảm an toàn truyền tải điện, đệm kín tủ điện bảo vệ các linh kiện điện bên trong khỏi ẩm ướt.

Tuy nhiên, nồng độ ozone cao trong môi trường biển sẽ đẩy nhanh quá trình lão hóa cao su: các phân tử ozone thâm nhập vào bên trong cao su, phản ứng với liên kết carbon-carbon tạo ra các vết nứt do ozone, dẫn đến giảm độ đàn hồi, tăng độ cứng và mất hiệu quả đệm kín. Theo số liệu từ ngành điện gió biển, các lỗi do lão hóa ozone gây ra cho đệm kín cao su chiếm đến 42% tổng số lỗi thiết bị, không chỉ dẫn đến dừng tuabin gió mà còn có thể gây hư hỏng hộp số, ngắn mạch cáp biển, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất hoạt động và lợi nhuận kinh doanh của các trang trại điện gió biển.

Buồng thử nghiệm lão hóa ozone là thiết bị chuyên dụng có khả năng mô phỏng chính xác môi trường ozone biển, qua việc tái hiện lại quá trình lão hóa ozone của đệm kín cao su trong suốt chu kỳ sử dụng, phát hiện sớm các khiếm khuyết tiềm ẩn, cung cấp cơ sở khoa học cho việc lựa chọn vật liệu, tối ưu hóa công thức và thiết kế cấu trúc, đảm bảo tuổi thọ thiết kế từ 15-20 năm trong môi trường biển, trở thành điểm tựa quan trọng đảm bảo độ tin cậy cho thiết bị điện gió biển.

I. Điều chỉnh công nghệ: Khả năng cốt lõi mô phỏng môi trường ozone biển

Nhu cầu xác minh lão hóa ozone của các đệm kín cao su trong điện gió biển có ba đặc điểm “nồng độ ozone cao, kết hợp nhiều môi trường, ổn định lâu dài” – cần mô phỏng nồng độ ozone từ 0,02 – 0,5ppm trong môi trường biển, chịu tác động kết hợp của muối mù, độ ẩm và nhiệt độ, đồng thời chu kỳ thử nghiệm lão hóa kéo dài hàng nghìn giờ. Thiết bị thử nghiệm lão hóa ozone thông thường khó đáp ứng nhu cầu này, buồng thử nghiệm lão hóa ozone thế hệ mới đã xây dựng hệ thống xác minh chuyên biệt cho các đệm kín trong điện gió biển thông qua đổi mới công nghệ cụ thể.

1.1 Mô phỏng nồng độ ozone chính xác và có thể điều khiển

Đối với phạm vi nồng độ ozone trong môi trường biển, buồng thử nghiệm lão hóa ozone sử dụng hệ thống “phát điện cao tần cao áp + điều khiển vòng kín” để thực hiện điều chỉnh chính xác và duy trì ổn định nồng độ ozone:

Phạm vi điều khiển nồng độ ozone bao phủ từ 0,01 – 1,0ppm, có thể mô phỏng chính xác các môi trường ozone khác nhau ở khu vực gió gần bờ, khu vực gió xa bờ và khu vực có tia cực tím cao, đáp ứng nhu cầu thử nghiệm của các đệm kín ở các vùng biển khác nhau.

Độ chính xác điều khiển nồng độ đạt ±0,01ppm, độ dao động ≤5%, đảm bảo nồng độ ozone ổn định trong quá trình thử nghiệm dài hạn, tránh sự không nhất quán trong tốc độ lão hóa do dao động nồng độ gây ra, ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả thử nghiệm. Ví dụ, khi thử nghiệm đệm kín đầu nối cáp biển, phòng thử nghiệm có thể duy trì ổn định nồng độ ozone ở mức 0,2ppm, phản ánh chân thực hiệu ứng lão hóa ozone ở khu vực gió xa bờ.

Đồng thời, buồng thử nghiệm lão hóa ozone được trang bị “hệ thống giám sát và bù nồng độ ozone thời gian thực”, thông qua cảm biến ozone bằng phương pháp hấp thụ tia cực tím để thu thập dữ liệu nồng độ trong buồng một cách thời gian thực. Khi nồng độ thấp hơn giá trị cài đặt, máy phát ozone sẽ tự động bật để bổ sung; khi nồng độ vượt quá giới hạn, thiết bị phân hủy ozone sẽ được bật để đảm bảo nồng độ luôn ở trong phạm vi mục tiêu và không có rò rỉ ozone, đảm bảo an toàn và bảo vệ môi trường cho quá trình thử nghiệm.

1.2 Khả năng mô phỏng lão hóa kết hợp nhiều môi trường

Các đệm kín cao su trong điện gió biển không chỉ chịu tác động của lão hóa ozone mà còn phải chịu sự xâm thực của muối mù, thay đổi độ ẩm và dao động nhiệt độ. buồng thử nghiệm lão hóa ozone thực hiện thử nghiệm lão hóa kết hợp “ozone + muối mù + nhiệt độ và độ ẩm” thông qua tích hợp các mô-đun mô phỏng nhiều môi trường:

Hệ thống tạo muối mù được tích hợp có thể mô phỏng môi trường muối mù biển, phun muối mù đều lên bề mặt đệm kín thông qua thiết bị phun, mô phỏng sự xâm thực của nước biển bắn lên đệm kín, xác minh hiệu suất lão hóa dưới tác động kết hợp của ozone và muối mù. Ví dụ, khi thử nghiệm đệm kín trục chính của tuabin gió, có thể đồng thời áp dụng 0,3ppm ozone, 5% muối mù và nhiệt độ 40℃ để mô phỏng lão hóa kết hợp trong môi trường ẩm ướt và có muối mù cao trên biển.

Phạm vi điều khiển nhiệt độ và độ ẩm bao phủ từ 0 – 80℃ cho nhiệt độ và 30% – 95% cho độ ẩm tương đối, có thể mô phỏng sự thay đổi nhiệt độ giữa ngày và đêm và môi trường ẩm ướt trên biển, nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm đến tốc độ lão hóa ozone. Ví dụ, thực hiện thử nghiệm lão hóa ozone trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao và điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thấp, so sánh sự khác biệt về suy giảm độ đàn hồi của đệm kín, cung cấp cơ sở cho việc lựa chọn đệm kín ở các vùng biển có khí hậu khác nhau.

buồng thử nghiệm lão hóa ozone cũng hỗ trợ chế độ thử nghiệm “kết hợp từng bước”, chẳng hạn như tiến hành xử lý trước bằng muối mù trước, sau đó thực hiện lão hóa kết hợp ozone – nhiệt độ và độ ẩm, tái hiện chân thực hơn quá trình lão hóa thực tế của đệm kín trong thiết bị điện gió biển, tránh sai lệch trong đánh giá hiệu suất do thử nghiệm trong môi trường đơn lẻ gây ra.

1.3 Thiết kế cấu trúc phù hợp với hình dạng đệm kín

Các đệm kín cao su trong điện gió biển có nhiều hình dạng khác nhau, từ các bộ phận hình vòng lớn đến các bộ phận nhỏ và chính xác, và một số đệm kín cần được duy trì ở trạng thái nén trong quá trình thử nghiệm. buồng thử nghiệm lão hóa ozone đáp ứng nhu cầu thử nghiệm của các loại đệm kín khác nhau thông qua thiết kế cấu trúc linh hoạt:

Cung cấp nhiều buồng thử nghiệm có kích thước khác nhau, buồng nhỏ phù hợp với các đệm kín nhỏ như vòng O, đệm,… buồng lớn có thể chứa các bộ phận lớn như đệm kín vòng trục chính, dải đệm kín tủ,… Bên trong buồng được làm bằng thép không gỉ, chống ăn mòn muối mù, tránh ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm do phản ứng giữa vật liệu buồng với ozone và muối mù.

Được trang bị bộ dụng cụ nén có thể điều chỉnh, được chế tạo từ nhựa kỹ thuật chịu nhiệt độ cao và ozone, có thể áp dụng áp lực cố định theo lượng nén thực tế khi lắp đặt đệm kín, mô phỏng trạng thái chịu lực của đệm kín trong thiết bị. Ví dụ, khi thử nghiệm dải đệm kín tủ, áp dụng lượng nén 10% thông qua bộ dụng cụ nén, sau đó thực hiện lão hóa ozone, xác minh hiệu suất lão hóa và khả năng duy trì tính kín của đệm kín ở trạng thái nén.

Tối ưu hóa thiết kế dòng khí và phun trong buồng, sử dụng bố cục dòng khí “cấp từ trên xuống dưới” để đảm bảo ozone và muối mù phân bố đều trong buồng, tránh sự không đều trong lão hóa đệm kín do nồng độ cục bộ quá cao hoặc quá thấp; thiết bị phun sử dụng vòi phun góc rộng, diện tích phủ muối mù đạt trên 90% thể tích buồng, đảm bảo tất cả mẫu thử nghiệm đều tiếp xúc với muối mù.

II. Cảnh ngộ ứng dụng chính: Xác minh toàn dòng đệm kín cao su điện gió biển

Buồng thử nghiệm lão hóa ozone được ứng dụng xuyên suốt từ giai đoạn nghiên cứu phát triển đến vận hành bảo trì của đệm kín cao su điện gió biển, cung cấp phương án thử nghiệm tùy chỉnh cho từng giai đoạn xác minh, đảm bảo đệm kín đáp ứng yêu cầu về độ tin cậy lâu dài cho thiết bị điện gió biển.

2.1 Giai đoạn nghiên cứu phát triển: Tối ưu hóa công thức vật liệu và thiết kế cấu trúc

Trong giai đoạn nghiên cứu phát triển đệm kín, buồng thử nghiệm lão hóa ozone chủ yếu được sử dụng để xác minh khả năng chống lão hóa ozone của các công thức vật liệu và thiết kế cấu trúc khác nhau, giúp đội ngũ nghiên cứu phát triển lựa chọn phương án tối ưu, nâng cao tuổi thọ của đệm kín:

Xác minh công thức vật liệu‌: Đối với các vật liệu đệm kín thường dùng như cao su nitrile, cao su EPDM, cao su fluor, buồng thử nghiệm lão hóa ozone mô phỏng môi trường ozone biển để so sánh hiệu suất lão hóa của các công thức khác nhau. Ví dụ, thực hiện thử nghiệm lão hóa 1000 giờ trong điều kiện 0,2ppm ozone, 40℃/85% RH để so sánh hiệu suất lão hóa của đệm kín EPDM có thêm các loại chất chống ozone khác nhau. Mẫu không thêm chất chống ozone xuất hiện vết nứt rõ ràng, tỷ lệ suy giảm độ đàn hồi đạt 40%; mẫu thêm chất chống ozone tối ưu không có vết nứt, tỷ lệ suy giảm độ đàn hồi chỉ 8%, từ đó xác định công thức tốt nhất.

Tối ưu hóa thiết kế cấu trúc‌: Đối với cấu trúc mặt cắt và xử lý bề mặt của đệm kín, sau khi lão hóa ozone, thử nghiệm tính kín và tính cơ học của chúng. Ví dụ, thử nghiệm hai loại cấu trúc mặt cắt của đệm kín trục chính: cấu trúc mặt cắt hình chữ nhật truyền thống sau khi lão hóa ozone do độ đàn hồi giảm dẫn đến khoảng cách kín tăng, lượng rò rỉ vượt quá 5mL/min; cấu trúc mặt cắt hình chữ Y được tối ưu hóa thông qua bù đắp độ đàn hồi môi miệng, lượng rò rỉ vẫn được kiểm soát dưới 0,5mL/min, chứng minh sự hợp lý của thiết kế cấu trúc.

Xác minh hiệu suất kết hợp chống ozone và muối mù‌: Thực hiện thử nghiệm kết hợp “muối mù + lão hóa ozone” cho đệm kín để đánh giá khả năng chống lão hóa trong môi trường biển kết hợp. Một đội ngũ nghiên cứu phát hiện qua thử nghiệm rằng tốc độ lão hóa của đệm kín cao su fluor trong môi trường kết hợp muối mù – ozone nhanh hơn 30% so với môi trường ozone đơn lẻ, do đó trong lựa chọn đệm kín cho vùng biển có muối mù cao, ưu tiên giới thiệu công thức cao su fluor có thêm chất cải thiện khả năng chống muối mù.

2.2 Giai đoạn sản xuất: Kiểm soát chất lượng hàng loạt và xác minh tính nhất quán

Trong giai đoạn sản xuất hàng loạt đệm kín, buồng thử nghiệm lão hóa ozone chủ yếu được sử dụng để thử nghiệm lão hóa ozone lấy mẫu cho sản phẩm hàng loạt và giám sát độ ổn định của quy trình sản xuất, đảm bảo tính chống ozone nhất quán của sản phẩm xuất xưởng:

Thử nghiệm lão hóa lấy mẫu‌: Theo tiêu chuẩn ngành, lấy mẫu 5% – 10% số đệm kín sản xuất hàng loạt từ mỗi lô, thực hiện thử nghiệm lão hóa 500 – 1000 giờ trong nồng độ ozone 0,1 – 0,3ppm, sau khi lão hóa kiểm tra các chỉ tiêu quan trọng của mẫu như tỷ lệ suy giảm độ đàn hồi, thay đổi độ cứng, ngoại hình, tính kín. Sản phẩm không đạt tiêu chuẩn phải được gia công lại hoặc loại bỏ, tránh lưu thông ra thị trường.

Giám sát độ ổn định của quy trình sản xuất‌: Thông qua phân tích thống kê dữ liệu lão hóa ozone của 3 – 5 lô sản phẩm liên tiếp, giám sát độ ổn định của quy trình sản xuất.

Xác minh tính nhất quán giữa các lô‌: Thực hiện thử nghiệm lão hóa ozone đồng thời cho các đệm kín cùng loại được sản xuất từ các lô khác nhau, so sánh sự khác biệt về hiệu suất sau khi lão hóa, yêu cầu độ lệch tỷ lệ suy giảm độ đàn hồi giữa các lô ≤5%, tránh một số lô sản phẩm bị lão hóa sớm do dao động nguyên liệu hoặc sai lệch quy trình, ảnh hưởng đến độ tin cậy tổng thể của thiết bị trang trại điện gió.

2.3 Giai đoạn vận hành bảo trì: Đánh giá tuổi thọ và chẩn đoán lỗi

Trong giai đoạn vận hành bảo trì thiết bị điện gió biển, buồng thử nghiệm lão hóa ozone có thể được sử dụng để đánh giá tuổi thọ của đệm kín đã hết hạn và phân tích nguyên nhân của đệm kín bị lỗi, cung cấp cơ sở cho việc bảo trì và thay thế thiết bị:

Đánh giá tuổi thọ‌: Thực hiện thử nghiệm lão hóa ozone cho đệm kín đã hết hạn từ trang trại điện gió, thông qua phân tích tốc độ lão hóa để đánh giá tuổi thọ còn lại. Ví dụ, thực hiện thử nghiệm lão hóa tăng tốc 500 giờ trong điều kiện 0,5ppm ozone cho đệm kín trục chính đã sử dụng 8 năm, nếu tỷ lệ suy giảm độ đàn hồi là 15%, thì đánh giá tuổi thọ còn lại có thể đạt trên 5 năm, có thể tiếp tục sử dụng; nếu tỷ lệ suy giảm đạt 30%, thì nên thay thế sớm, tránh mất kín.

Chẩn đoán lỗi‌: Đối với đệm kín bị rò rỉ, thông qua buồng thử nghiệm lão hóa ozone mô phỏng nồng độ ozone và nhiệt độ ẩm trong môi trường làm việc của nó, thực hiện thử nghiệm lão hóa, kết hợp kiểm tra ngoại hình và kiểm tra hiệu suất để xác định nguyên nhân lỗi.

Tái chế đệm kín đã hết hạn‌: Đối với đệm kín đã hết hạn mà hiệu suất vẫn đạt tiêu chuẩn, có thể sử dụng cho các vị trí không quan trọng để giảm chi phí vận hành bảo trì; đối với đệm kín bị suy giảm hiệu suất nghiêm trọng, thực hiện xử lý môi trường, tránh ô nhiễm môi trường, phù hợp với quan niệm phát triển xanh của điện gió biển.

III. Giá trị ngành công nghiệp: Hỗ trợ đa chiều từ độ kín đáng tin cậy đến sự phát triển của điện gió biển

Trong bối cảnh điện gió biển phát triển theo hướng biển sâu, công suất lớn và tuổi thọ dài, buồng thử nghiệm lão hóa ozone không chỉ là “công cụ kiểm chứng lão hóa ozone” cho các đệm kín cao su, mà còn là tài sản chiến lược thúc đẩy nâng cấp công nghệ đệm kín, đảm bảo vận hành đáng tin cậy của thiết bị điện gió và hỗ trợ sự phát triển lành mạnh của ngành công nghiệp điện gió biển. Giá trị ngành công nghiệp của nó được thể hiện ở ba chiều hướng cốt lõi.

3.1 Phía doanh nghiệp: Nâng cao sức cạnh tranh sản phẩm, giảm rủi ro chi phí

Đối với các doanh nghiệp sản xuất đệm kín cao su, buồng thử nghiệm lão hóa ozone là chìa khóa nâng cao sức cạnh tranh cốt lõi của sản phẩm:

Rút ngắn chu kỳ nghiên cứu và phát triển‌: Truyền thống, việc kiểm chứng hiệu suất lão hóa ozone của đệm kín thông qua “thử nghiệm treo ngoài biển” cần đợi 2-3 năm để có được dữ liệu, trong khi buồng thử nghiệm lão hóa ozone thông qua lão hóa tăng tốc có thể rút ngắn chu kỳ nghiên cứu và phát triển từ 3 năm xuống còn 1 năm.

Giảm rủi ro chi phí‌: Phát hiện các khuyết tật lão hóa ozone ở giai đoạn nghiên cứu và phát triển, chi phí sửa chữa chỉ bằng 1/8 so với giai đoạn sản xuất hàng loạt hoặc sau bán hàng.

Tăng cường sức cạnh tranh trên thị trường‌: Các đệm kín được kiểm chứng bởi buồng thử nghiệm lão hóa ozone có thể nổi bật các điểm bán hàng như “độ suy giảm độ đàn hồi ≤10% sau 1000 giờ lão hóa ozone 0.2ppm”, “tuổi thọ sử dụng 20 năm trong môi trường biển”, tạo ra lợi thế khác biệt.

3.2 Phía nhà máy điện gió: Đảm bảo độ tin cậy thiết bị, nâng cao hiệu quả vận hành

Đối với các doanh nghiệp vận hành nhà máy điện gió biển, việc sử dụng các đệm kín đã được kiểm chứng lão hóa ozone có thể làm giảm đáng kể rủi ro hư hỏng thiết bị và nâng cao hiệu quả vận hành:

Giảm thiệt hại do dừng máy‌: Chi phí dừng máy của thiết bị điện gió biển rất cao, việc sử dụng các đệm kín chống ozone có thể giảm thời gian dừng máy do hư hỏng liên quan đến đệm kín từ 100 giờ/năm xuống dưới 20 giờ/năm.

Giảm chi phí vận hành và bảo trì‌: Tuổi thọ của các đệm kín chống ozone dài hơn và tần suất bảo trì giảm, có thể làm giảm đáng kể chi phí vận hành và bảo trì trên biển.

Bảo đảm an toàn thiết bị‌: Hư hỏng đệm kín có thể gây ra các hư hỏng lớn như nước vào hộp số, chập mạch các linh kiện điện, với chi phí sửa chữa lên tới hàng triệu nhân dân tệ.

3.3 Phía ngành công nghiệp và xã hội: Thúc đẩy nâng cấp công nghệ, hỗ trợ phát triển năng lượng xanh

Việc ứng dụng rộng rãi buồng thử nghiệm lão hóa ozone có ảnh hưởng sâu rộng đến ngành công nghiệp điện gió biển và thậm chí là sự chuyển đổi năng lượng toàn cầu:

Thúc đẩy tiến bộ công nghệ đệm kín‌: Khi buồng thử nghiệm được phổ biến, ngành công nghiệp ngày càng đòi hỏi cao hơn về hiệu suất chống ozone của đệm kín, buộc các doanh nghiệp phải nghiên cứu và phát triển các vật liệu và thiết kế cấu trúc chống ozone mới, thúc đẩy sự phát triển của công nghệ đệm kín theo hướng “hiệu quả lâu dài, độ tin cậy cao”. Hiện tại, ngành công nghiệp đã xây dựng “Quy chuẩn thử nghiệm lão hóa ozone cho đệm kín cao su điện gió biển” dựa trên dữ liệu thử nghiệm của buồng thử nghiệm, thúc đẩy tiêu chuẩn hóa sản phẩm đệm kín.

Hỗ trợ phát triển quy mô lớn điện gió biển‌: Độ tin cậy của đệm kín là một trong những nút thắt chính cho sự phát triển của điện gió biển sâu, buồng thử nghiệm lão hóa ozone hỗ trợ việc thực hiện các dự án điện gió biển sâu (như các nhà máy điện gió nổi) bằng cách đảm bảo hiệu suất của đệm kín. Theo ước tính, việc ứng dụng buồng thử nghiệm có thể giảm 30% tỷ lệ hư hỏng tổng thể của thiết bị điện gió biển sâu, hỗ trợ tăng trưởng nhanh chóng về công suất lắp đặt của điện gió biển.

Hỗ trợ thực hiện mục tiêu “hai mục tiêu carbon”‌: Điện gió biển là lực lượng quan trọng để thực hiện “các mục tiêu đạt đỉnh và trung hòa carbon”, buồng thử nghiệm lão hóa ozone bảo đảm phát điện ổn định của điện gió biển thông qua nâng cao độ tin cậy thiết bị – mỗi tuabin gió 1.5MW có thể giảm khoảng 12.000 tấn CO2 mỗi năm, việc ứng dụng buồng thử nghiệm gián tiếp đóng góp vào việc giảm phát thải carbon toàn cầu, phù hợp với xu hướng phát triển năng lượng xanh.

IV. Xu hướng tương lai: Đổi mới công nghệ và mở rộng ứng dụng

Trong bối cảnh điện gió biển hướng tới vùng biển sâu xa, thông minh hóa cùng sự xuất hiện của các vật liệu đệm kín mới, yêu cầu về năng lực kỹ thuật của buồng thử nghiệm lão hóa ozone ngày càng cao, và sẽ xuất hiện ba xu hướng phát triển chính trong tương lai.

4.1 Tăng cường khả năng kết hợp đa lực trường và lão hóa động

Trong tương lai, đệm kín điện gió biển sẽ phải đối mặt với các áp lực môi trường phức tạp hơn (như ozone + muối mù + rung động + áp suất), do đó thử nghiệm lão hóa ozone đơn lẻ không còn đáp ứng được nhu cầu. Buồng thử nghiệm sẽ tích hợp các chức năng như mô phỏng rung động, áp lực, tạo ra môi trường lão hóa kết hợp “ozone + muối mù + rung động + áp suất”, mô phỏng chính xác hơn điều kiện thực tế của đệm kín tại các vị trí như trục chính của tuabin gió, cáp ngầm biển sâu. Ví dụ, khi thử nghiệm đệm kín cáp ngầm biển sâu, áp dụng đồng thời 0.3ppm ozone, 5% muối mù, áp suất nước 10MPa, rung động 50Hz để xác minh độ kín trong điều kiện ứng suất kết hợp.

Đồng thời, buồng thử nghiệm sẽ phát triển chức năng điều khiển “nồng độ ozone động”, mô phỏng biến động nồng độ ozone theo ngày đêm trong môi trường biển, tránh sai lệch giữa kết quả thử nghiệm do lão hóa ở nồng độ cố định và thực tế, nâng cao độ chính xác của xác minh.

4.2 Nâng cấp thông minh hóa và số hóa

Dựa trên công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI), Internet vạn vật (IoT) và mô phỏng số kỹ thuật số (Digital Twin), buồng thử nghiệm lão hóa ozone sẽ thực hiện vòng kín thông minh “thử nghiệm – phân tích – tối ưu”, nâng cao đáng kể hiệu quả thử nghiệm và giá trị dữ liệu:

Lập kế hoạch thử nghiệm thông minh‌: Thuật toán AI sẽ tự động tạo ra phương án thử nghiệm tối ưu dựa trên loại đệm kín và các thông số môi trường vùng biển mục tiêu, bao gồm nồng độ ozone dốc, tần suất phun muối mù, chu kỳ thay đổi nhiệt độ và độ ẩm. Ví dụ, đối với đệm kín của các trang trại gió vùng nhiệt đới, thuật toán sẽ tự động tăng tỷ lệ thử nghiệm ở giai đoạn nhiệt độ cao và độ ẩm cao, giảm chi phí thử sai thủ công, thời gian tạo ra phương án thử nghiệm giảm từ 2 ngày truyền thống xuống còn 2 giờ.

Phân tích dữ liệu thời gian thực và cảnh báo sớm‌: Buồng thử nghiệm tích hợp module tính toán biên, thu thập dữ liệu lão hóa và các thông số môi trường của đệm kín thời gian thực, phân tích xu hướng dữ liệu thông qua mô hình AI, tự động nhận diện điểm giới hạn lão hóa. Khi phát hiện tốc độ suy giảm độ đàn hồi của đệm kín tăng đột ngột hoặc xuất hiện vết nứt nhỏ, hệ thống sẽ ngay lập tức phát cảnh báo, đồng thời tạo ra phân tích nguyên nhân sơ bộ, giúp các nhà nghiên cứu điều chỉnh kịp thời các thông số thử nghiệm hoặc tối ưu hóa thiết kế đệm kín.

Liên kết mô phỏng số kỹ thuật số‌: Buồng thử nghiệm sẽ kết nối thời gian thực với mô hình mô phỏng số kỹ thuật số của đệm kín điện gió biển, đồng bộ dữ liệu thử nghiệm vật lý lên mô hình ảo, thông qua mô phỏng dự đoán xu hướng lão hóa dài hạn của đệm kín trong các môi trường ozone khác nhau. Ví dụ, dựa trên dữ liệu thử nghiệm vật lý 1000 giờ, mô hình mô phỏng số kỹ thuật số có thể dự đoán đường cong suy giảm hiệu suất của đệm kín trong chu kỳ phục vụ 20 năm, cung cấp cơ sở tiên lượng cho việc lập kế hoạch thay thế đệm kín của các trang trại gió, tránh tình trạng “thay thế quá mức” hoặc “thay thế không kịp thời”.

Giám sát từ xa và chia sẻ dữ liệu‌: Thông qua công nghệ IoT, buồng thử nghiệm hỗ trợ điều khiển từ xa và chia sẻ dữ liệu – các nhà nghiên cứu có thể theo dõi thời gian thực tiến độ thử nghiệm, điều chỉnh các thông số từ xa, dữ liệu thử nghiệm có thể tự động đồng bộ lên cơ sở dữ liệu đám mây của doanh nghiệp, thuận tiện cho phân tích đồng đội. Đồng thời, định dạng dữ liệu phù hợp với tiêu chuẩn ngành có thể được sử dụng trực tiếp cho chứng nhận sản phẩm, giảm bớt khối lượng công việc chuyển đổi định dạng dữ liệu.

4.3 Phát triển theo hướng tùy chỉnh và mô-đun hóa

Đáp ứng nhu cầu đa dạng và các ứng dụng đặc biệt của đệm kín điện gió biển, buồng thử nghiệm lão hóa ozone sẽ hướng tới sự tùy chỉnh và mô-đun hóa, nâng cao tính linh hoạt và khả năng ứng dụng của thiết bị:

Tùy chỉnh cho môi trường cực đoan‌: Phát triển các buồng thử nghiệm chuyên dụng cho các môi trường đặc biệt như vùng biển Bắc Cực, vùng biển nhiệt đới có tia cực tím mạnh. Ví dụ, “buồng thử nghiệm lão hóa ozone ở nhiệt độ thấp” mô phỏng tác động kết hợp của nhiệt độ thấp và ozone trong vùng biển Bắc Cực; “buồng thử nghiệm kết hợp tia cực tím – ozone mạnh” tích hợp module mô phỏng tia cực tím, tái hiện tác động tăng tốc của tia cực tím mạnh ở vùng biển nhiệt đới đối với quá trình tạo ozone và lão hóa đệm kín, đảm bảo độ tin cậy của đệm kín trong các vùng biển cực đoan.

Thiết kế mô-đun hóa‌: Áp dụng cấu trúc mô-đun hóa, thiết kế các hệ thống tạo ozone, hệ thống muối mù, module điều khiển nhiệt độ và độ ẩm, module rung động thành các đơn vị độc lập, người dùng có thể kết hợp linh hoạt theo nhu cầu thử nghiệm. Ví dụ, khi thử nghiệm đệm kín của các trang trại gió gần bờ thông thường, chỉ cần kết hợp các module “ozone + muối mù + nhiệt độ và độ ẩm”; khi thử nghiệm đệm kín vùng biển sâu xa, chỉ cần thêm “module áp lực” mà không cần mua nhiều thiết bị chuyên dụng, giảm chi phí mua sắm cho doanh nghiệp.

Thu nhỏ và thích ứng với thử nghiệm tại chỗ‌: Phát triển buồng thử nghiệm cầm tay cỡ nhỏ (dung tích ≤100L, trọng lượng ≤50kg), phù hợp với nhu cầu thử nghiệm tại chỗ của các trang trại gió – nhân viên bảo trì có thể mang thiết bị lên giàn khoan biển, tiến hành thử nghiệm lão hóa ozone nhanh chóng cho đệm kín đã hết hạn, đánh giá tuổi thọ còn lại, tránh thời gian chậm trễ do vận chuyển đệm kín về đất liền để thử nghiệm. Đồng thời, buồng thử nghiệm cỡ nhỏ hỗ trợ cấp điện bằng pin và truyền dữ liệu không dây, thích ứng với môi trường phức tạp của giàn khoan biển.

V. Buồng thử nghiệm lão hóa ozone – “Hàng rào ẩn” bảo đảm vận hành đáng tin cậy của điện gió biển

Trong quá trình điện gió biển toàn cầu hướng tới vùng biển sâu xa, công suất lớn và tuổi thọ dài, mặc dù đệm kín cao su chỉ là “bộ phận nhỏ”, nhưng lại gánh vác “trách nhiệm lớn” là chống nước, chống rò rỉ và đảm bảo an toàn cho thiết bị, trong khi buồng thử nghiệm lão hóa ozone chính là hàng rào ẩn bảo vệ “trách nhiệm” này. Nó phục hồi chính xác môi trường ozone biển, sớm phát hiện các khuyết tật lão hóa của đệm kín, cung cấp xác minh khoa học cho đổi mới công nghệ đệm kín, xây dựng vững chắc hàng rào bảo vệ cho vận hành đáng tin cậy của thiết bị điện gió biển.

Từ tối ưu hóa công thức vật liệu ở giai đoạn nghiên cứu và phát triển, đến kiểm soát chất lượng hàng loạt ở giai đoạn sản xuất, rồi đến đánh giá tuổi thọ ở giai đoạn vận hành và bảo trì, vai trò của buồng thử nghiệm lão hóa ozone trong toàn bộ vòng đời của đệm kín. Nó không chỉ giúp các doanh nghiệp đệm kín rút ngắn chu kỳ nghiên cứu và phát triển, nâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm, mà còn giúp các nhà máy điện gió giảm thiệt hại do hư hỏng, đảm bảo hiệu quả vận hành, trở thành mối liên kết quan trọng kết nối công nghệ đệm kín với việc triển khai các dự án điện gió biển.

Khi yêu cầu về độ tin cậy thiết bị của điện gió biển không ngừng được nâng cao, cùng với sự xuất hiện liên tục của các vật liệu đệm kín mới, giá trị của buồng thử nghiệm lão hóa ozone sẽ càng trở nên nổi bật. Khi đệm kín của các nhà máy điện gió biển sâu xa phải đối mặt với thử thách của nồng độ ozone cao hơn và áp suất nước lớn hơn, khi thiết bị điện gió thông minh cần có dữ liệu lão hóa chính xác hơn để hỗ trợ bảo trì dự đoán, chỉ có những đệm kín đã được kiểm chứng nghiêm ngặt bởi buồng thử nghiệm mới có thể hỗ trợ thực hiện những mục tiêu này. Có thể nói, sau sự vận hành ổn định của mỗi nhà máy điện gió biển đều có sự hỗ trợ ẩn của buồng thử nghiệm lão hóa ozone; mỗi bước đột phá trong công nghệ điện gió biển đều không thể thiếu sự bảo đảm dữ liệu đáng tin cậy từ buồng thử nghiệm.