Cảm biến nhiệt độ khí thải máy phát điện: Vai trò và nguyên lý hoạt động
Cảm biến nhiệt độ khí thải là một trong những bộ phận quan trọng của máy phát điện. Bộ phận này có nhiệm vụ đo nhiệt độ khí thải. Từ đó cung cấp dữ liệu để hệ thống điều khiển có thể điều chỉnh hoạt động động cơ. Bình Minh Group sẽ viết về cấu tạo, nguyên lý, tầm quan trọng của bộ phận này.
Cảm biến nhiệt độ khí thải là gì?
Cảm biến nhiệt độ khí thải (Exhaust Gas Temperature Sensor – EGT Sensor). Đây là thiết bị đo lường chuyên dụng. Nó có nhiệm vụ theo dõi nhiệt độ dòng khí thải thoát ra từ động cơ máy phát điện. Dữ liệu từ cảm biến giúp hệ thống điều khiển đánh giá tình trạng vận hành. Giúp tối ưu hiệu suất đốt cháy nhiên liệu và bảo vệ các bộ phận quan trọng.
Cảm biến nhiệt độ khí thải thường được lắp tại đường ống xả, gần turbo tăng áp hoặc bộ xử lý khí thải (DOC, DPF, SCR), tùy thuộc vào thiết kế động cơ. Vị trí này giúp cảm biến ghi nhận chính xác sự thay đổi nhiệt độ. Nó hỗ trợ hệ thống quản lý động cơ (ECU) điều chỉnh nhiên liệu và kiểm soát khí thải hiệu quả.
Xem thêm:
Cảm biến tốc độ trong máy phát điện: Vai trò và nguyên lý
Tìm hiểu cảm biến nhiệt độ nước làm mát trong máy phát điện
Nguyên lý hoạt động
Cách cảm biến đo nhiệt độ khí thải
Cảm biến nhiệt độ khí thải hoạt động dựa trên sự biến đổi điện trở hoặc áp suất theo nhiệt độ. Có hai loại cảm biến phổ biến:
- Cảm biến Thermocouple (Cặp nhiệt điện): Sự tiếp xúc giữa hai kim loại khác biệt ở nhiệt độ cao sinh ra điện áp. Cường độ điện áp này tương quan trực tiếp với mức nhiệt khí thải.
- Cảm biến RTD (Resistance Temperature Detector): Dựa trên sự thay đổi điện trở của một vật liệu bán dẫn hoặc kim loại khi nhiệt độ thay đổi.
Cảm biến nhiệt độ, tiếp xúc trực tiếp hay gián tiếp với luồng khí xả nóng từ động cơ, ghi nhận và chuyển đổi thông số nhiệt thành tín hiệu điện.
Cách thức truyền tín hiệu đến hệ thống điều khiển động cơ
Sau khi đo nhiệt độ, cảm biến gửi tín hiệu điện áp hoặc điện trở đến bộ điều khiển động cơ (ECU – Engine Control Unit). ECU xử lý dữ liệu này để:
- Điều chỉnh tỷ lệ nhiên liệu và không khí nhằm tối ưu quá trình đốt cháy.
- Kiểm soát hệ thống xử lý khí thải (DPF, SCR) để giảm phát thải độc hại.
- Ngăn chặn quá nhiệt, bảo vệ turbo tăng áp, piston và các bộ phận quan trọng khác.
Nếu nhiệt độ vượt quá ngưỡng cho phép, ECU có thể kích hoạt cảnh báo hoặc giới hạn công suất động cơ để tránh hư hỏng.
Vai trò
Giúp kiểm soát nhiệt độ, ngăn chặn quá nhiệt
Bộ phận này có vai trò tiên quyết trong hệ thống giám sát nhiệt độ khí thải. Khi nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép, cảm biến lập tức truyền tín hiệu đến bộ điều khiển điện tử (ECU). Hệ thống phản hồi tức thì bằng cách điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu hoặc kích hoạt cảnh báo. Phòng ngừa sự cố quá nhiệt và hư hại thiết bị.
Bảo vệ các bộ phận quan trọng như piston, turbo, và hệ thống xả
Vấn đề nhiệt độ khí thải vượt ngưỡng cho phép tiềm ẩn nguy cơ nghiêm trọng. Nó dẫn đến khả năng nứt vỡ piston, hư hại gioăng quy lát và quá tải hệ thống tăng áp. Bộ lọc DPF và hệ thống SCR dễ bị tổn hại nếu không được kiểm soát nhiệt độ. Do đó, hệ thống cảm biến đóng vai trò thiết yếu trong việc bảo vệ các bộ phận quan trọng. Nó tối ưu hóa tuổi thọ và giảm thiểu chi phí bảo trì, sửa chữa.
Tối ưu hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu
Dữ liệu từ cảm biến nhiệt độ khí thải giúp ECU tinh chỉnh tỷ lệ hòa khí và tối ưu hóa quá trình đốt cháy. Nhờ đó, máy phát điện hoạt động ổn định, tiêu hao nhiên liệu hiệu quả hơn. Giúp giảm khí thải độc hại và đảm bảo công suất đầu ra luôn tối ưu.
Các loại cảm biến nhiệt độ khí thải phổ biến
- Cảm biến Thermocouple (Cặp nhiệt điện)
Đây là loại cảm biến sử dụng hai kim loại khác nhau để tạo ra một điện áp nhỏ khi có sự thay đổi nhiệt độ.
Loại K: Phổ biến nhất, dải đo rộng (-200°C đến 1370°C). Có độ bền cao, giá thành hợp lý.
Loại J: Dải đo hẹp hơn (-40°C đến 750°C). Phù hợp với môi trường ít khắc nghiệt hơn.
Ưu điểm: Phản ứng nhanh, chịu nhiệt độ cao, giá thành rẻ.
Nhược điểm: Độ chính xác kém hơn cảm biến RTD, dễ bị nhiễu điện.
- Cảm biến RTD (Resistance Temperature Detector)
Loại cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Thường dùng platinum (Pt100, Pt1000) để đo nhiệt độ chính xác hơn.
Ưu điểm: Độ chính xác cao, tín hiệu ổn định, tuổi thọ dài.
Nhược điểm: Giá thành cao hơn, thời gian phản hồi chậm hơn thermocouple.
Dấu hiệu nhận biết cảm biến nhiệt độ khí thải bị lỗi
- Báo lỗi trên màn hình điều khiển: Hệ thống ECU hiển thị mã lỗi liên quan đến nhiệt độ khí thải (EGT Sensor Fault).
- Hiệu suất máy phát điện giảm, tiêu hao nhiên liệu bất thường: Động cơ chạy không ổn định do ECU nhận sai dữ liệu nhiệt độ.
- Máy phát hoạt động không ổn định hoặc tắt đột ngột: Khi cảm biến bị hỏng nặng, ECU có thể giới hạn công suất hoặc ngắt động cơ để tránh hư hỏng nghiêm trọng.
Cách kiểm tra và thay thế cảm biến nhiệt độ khí thải
Hướng dẫn kiểm tra bằng đồng hồ đo điện trở hoặc tín hiệu
- Dùng đồng hồ vạn năng (multimeter) để đo điện trở hoặc điện áp đầu ra của cảm biến.
- So sánh với thông số tiêu chuẩn của nhà sản xuất. Nếu lệch quá mức cho phép, cảm biến có thể đã hỏng.
Khi nào nên vệ sinh, khi nào cần thay thế cảm biến
- Vệ sinh: Khi cảm biến bị bám muội than nhưng vẫn hoạt động. Dùng dung dịch vệ sinh chuyên dụng để làm sạch.
- Thay thế: Khi cảm biến không còn tín hiệu, phản ứng chậm, hoặc sai số lớn.
Quy trình thay thế đúng kỹ thuật
- Tắt máy phát điện, đảm bảo an toàn trước khi thao tác.
- Tháo cảm biến cũ bằng cờ lê chuyên dụng, tránh làm hỏng ren.
- Lắp cảm biến mới, siết chặt đúng lực tiêu chuẩn.
- Kết nối lại dây tín hiệu, kiểm tra trên ECU để đảm bảo hoạt động bình thường.
