Trong lĩnh vực công nghệ nano, Phòng thí nghiệm Van Leeuwenhoek (VLL) của TNO tại Delft là một trong những cơ sở nghiên cứu (phòng sạch) lớn nhất ở Hà Lan. Nghiên cứu tại đây tập trung vào mảng quang học và thiết bị đo đạc phục vụ cho ngành hàng không vũ trụ. Một trong những thách thức ở đây là tạo ra một môi trường mô phỏng gần nhất với "không gian" bên ngoài tầng khí quyển. Điều này đồng nghĩa với việc đạt được mức độ chân không tối đa và nhiệt độ rất thấp, sâu tới -160°C hoặc thấp hơn, trong các buồng thử nghiệm lớn. Sau các đợt thử nghiệm, không gian sẽ được làm nóng trở lại bằng một lượng lớn khí nén (từ 5 đến 6 mét khối).

Franco Brouwer là trưởng dự án công nghệ CREF (Bất động sản và Cơ sở hạ tầng doanh nghiệp) tại TNO. Ở vị trí này, ngoài những nhiệm vụ khác, ông chịu trách nhiệm về bảo trì và sửa đổi các hệ thống lắp đặt. Cũng nằm trong bộ phận CREF, Teun Brussee chịu trách nhiệm về kỹ thuật tại TNO, đơn vị giám sát dự án này. Ông cho biết: "Nguồn khí nén mà chúng tôi sử dụng để làm nóng lại và tăng áp cho các buồng thử nghiệm phải cực kỳ khô. Bất kỳ phân tử nước nào lọt vào cùng khí nén đều có nguy cơ ngưng tụ trên vật cần đo. Nếu lượng phân tử nước này quá nhiều, chúng không chỉ gây nhiễu kết quả đo của thử nghiệm mà còn gây hư hại nghiêm trọng cho các thiết bị mà chúng tôi đang kiểm tra."

Kiểm tra sơ bộ

Trước yêu cầu ngày càng cao về chất lượng khí nén, cùng số lượng yêu cầu kiểm tra ngày càng nhiều và đòi hỏi của khách hàng về năng lực của các cơ sở thử nghiệm ngày một tăng, TNO nhận thấy đã đến lúc cần nâng cấp hệ thống khí nén.

Bước đầu tiên là Festo tiến hành kiểm tra sơ bộ. Koen Leeflang là một chuyên gia kiểm định được chứng nhận và có nhiều kinh nghiệm trong việc kiểm tra và nâng cấp các hệ thống khí nén toàn diện: "Chúng tôi thường xuyên thực hiện các cuộc kiểm tra như vậy tại các công ty để lập bản đồ cho toàn bộ hệ thống khí nén. Việc này được thực hiện theo tiêu chuẩn ISO 11011, giúp chúng tôi có một cơ sở vững chắc để xác định những thay đổi nào là cần thiết. Đối với khách hàng yêu cầu mở rộng công suất, việc lắp thêm một máy nén khí không phải là cách duy nhất. Đôi khi giải pháp nằm ở việc sắp xếp lại đường ống, sử dụng đường ống lớn hơn hoặc một giải pháp thông minh khác giúp tránh phải đầu tư quy mô lớn. Ngoài ra, chúng tôi còn có thể đề xuất các biện pháp tiết kiệm năng lượng trong hầu hết mọi trường hợp."

Đối với TNO, vấn đề hơi phức tạp hơn một chút. Một mặt, họ mong muốn nâng cao chất lượng khí nén, mặt khác lại cần mở rộng thêm công suất. Tuy nhiên, kết quả kiểm tra sơ bộ cho thấy không phải vị trí sử dụng nào cũng cần khí nén chất lượng cao nhất. Do đó, việc xây dựng một hệ thống khí nén hoàn toàn mới chỉ để cung cấp khí nén cực khô cho mọi vị trí sẽ trở nên tốn kém một cách không cần thiết.

Nhóm dự án

Kết quả kiểm tra sơ bộ và các yêu cầu từ TNO cho thấy cần sửa đổi đáng kể hệ thống khí nén. Việc thành lập một nhóm công tác bao gồm TNO, Festo và Royal HaskoningDHV là điều cần thiết. Đại diện cho phía Royal HaskoningDHV là bà Annelies Hemmer, Giám đốc dự án phụ trách việc xây dựng và cải tạo các phòng thí nghiệm của TNO tại Delft. "Trong những loại hình dự án kiểu này, trách nhiệm của tôi bao gồm lập kế hoạch dự án, dự toán ngân sách và đánh giá tính khả thi. Để làm được điều đó, sự hợp tác với Festo và TNO đã mang lại giá trị rất lớn."

Bà nói tiếp: "Trong mối quan hệ hợp tác này, Festo đưa ra đề xuất kỹ thuật cho việc sửa đổi và mở rộng hệ thống khí nén. TNO cần đánh giá xem liệu phương án đó có thực sự mang lại kết quả mong muốn hay không, rồi dựa trên cơ sở đó, tôi sẽ xem xét tính khả thi về mặt tài chính của đề xuất. Khi đạt được sự đồng thuận, Royal HaskoningDHV sẽ bắt đầu triển khai thực hiện, chúng tôi sẽ cùng khách hàng xác định các nhà thầu phụ và nhà cung cấp. Ví dụ: Các phụ kiện và dụng cụ chuyên dụng sẽ do Festo cung cấp, trong khi máy sấy khí được nhập từ một đơn vị chuyên về thiết bị đặc thù này."

Dự phòng ở cấp độ máy nén

Đề xuất của Festo tập trung vào hệ thống khí nén hai cấp. Trong đó, hệ thống đầu tiên cung cấp khí nén chất lượng rất cao (khô) (cấp 2.1.1 theo tiêu chuẩn ISO 8573-1:2010). Hệ thống thứ hai cung cấp khí nén chất lượng bình thường (cấp 2.4.1 theo tiêu chuẩn ISO 8573-1:2010) thông qua đường ống riêng biệt. Điểm đặc biệt là giữa hai hệ thống này có lắp một "van khẩn cấp" để kết nối hai hệ thống khi cần thiết. Van này giúp ngăn ngừa việc thử nghiệm hỏng hoặc phải tạm dừng thử nghiệm nếu có áp suất trong hệ thống khí nén có nguy cơ tụt quá thấp (ví dụ: Do có quá nhiều người sử dụng).

Công suất và chất lượng

Để đạt được cả công suất và chất lượng, một máy nén và một máy sấy mới đã được bổ sung vào hệ thống ba máy nén hiện có. Koen Leeflang cho biết: "Hãy nói về máy sấy trước: máy sấy mới là loại sấy hấp thụ đặc biệt, có thể đạt điểm sương áp suất thấp hơn -70°C. Điểm sương áp suất này được theo dõi bằng một cảm biến riêng ngay trên máy sấy và một cảm biến nữa trên đường ống xả. Sự kết hợp này cùng với máy nén mới giúp cung cấp nguồn khí nén cực khô cần thiết để tăng áp cho các buồng chân không. Đối với những người dùng khác chỉ cần khí nén tiêu chuẩn, máy nén khí thứ tư sẽ luôn sẵn sàng. Bằng cách này, các máy nén có thể dự phòng lẫn nhau, giúp TNO đảm bảo hệ thống luôn sẵn sàng phục vụ cho khách hàng ở mức tối đa."

Teun Brussee chia sẻ thêm: "Cách thiết lập này đảm bảo cấp đúng loại khí nén có chất lượng phù hợp đến đúng vị trí cần dùng, đồng thời giúp tránh lãng phí năng lượng để tạo ra khí nén chất lượng cao ở những nơi không cần thiết. Ngoài ra, chúng tôi còn có thể giảm thêm mức tiêu thụ năng lượng bằng cách giảm áp suất từ mức 9-10 bar hiện đang sử dụng. Ví dụ: Giảm xuống 7,5 bar. Nếu mức này cũng đủ dùng, đây sẽ là một bước tiết kiệm năng lượng đáng kể nữa."

Sự hợp tác

Hệ thống hiện đang đi vào hoạt động và làm sự hài lòng tất cả người dùng. Như vậy, cả ba bên đều mãn nguyện khi nhìn lại quá trình hợp tác tốt đẹp hơn cả mong đợi. Teun Brussee chia sẻ: "Nhờ kiến thức và tâm huyết xuyên suốt của Koen, chúng tôi đã tìm ra giải pháp giải quyết được mọi vấn đề: công suất lớn hơn, độ tin cậy cao hơn và chất lượng khí nén đúng như mong muốn. Tất cả đều đi kèm với mức tiêu thụ năng lượng hiệu quả. Thật tuyệt khi các bên có thể phối hợp nhịp nhàng với nhau như thế này."