Thi công hệ thống điện tự động cho ngành thực phẩm: những tiêu chuẩn khắt khe và kinh nghiệm thực hiện

Ngành thực phẩm là một ngành công nghiệp quan trọng, cung cấp thực phẩm chế biến sẵn số lượng lớn và giá rẻ cho người tiêu dùng. Vì sản xuất số lượng lớn, chỉ cần một sai sót nhỏ có thể gây nguy cơ tới rất nhiều khách hàng, nên trong ngành thực phẩm có một tiêu chuẩn thi công riêng và rất quan trọng.

• Quy trình triển khai thiết kế, dự toán phần điện-tự động cho dự án nhà máy

Trước khi đi vào các điểm lưu ý tiêu chuẩn, mọi người cần hiểu các điểm cần quan tâm đối với ngành. Về bản chất, điểm quan trọng nhất với ngành thực phẩm là thiết kế sạch sẽ (Hygienic design & engineering) do bất kỳ sự không sạch sẽ nào cũng sẽ dẫn tới các rủi ro liên quan tới an toàn vệ sinh thực phẩm (dị vật, vi sinh). Ngoại trừ thiết kế sạch, do yêu cầu của từng quy trình khác nhau, dẫn tới điều kiện vận hành khác nhau và người thiết kế cần lưu ý rất kỹ về thiết kế chống chịu môi trường: chống bụi, chống nước, chống hóa chất xịt rửa văng bắn. Cuối cùng, tương tự như các ngành công nghiệp khác, thiết kế bất kỳ hệ thống nào cũng cần an toàn và dễ sử dụng cho người vận hành – bảo trì.

Đi vào chi tiết các điểm thiết kế mình hay lưu ý cho các nhà thầu điện – tự động về mặt thi công công trình.
0. Về bố trí hệ thống và nhận diện điểm nguy cơ
Xem thêm bài viết trước về lưu ý trong thiết kế phòng điện
Thiết kế tổng thể và layout hệ thống là tối quan trọng đối với hệ thống điện tự động. Trước khi thi công và lựa chọn tiêu chuẩn thiết bị, việc đầu tiên và quan trọng hơn là nhìn vào vị trí tương quan của tất cả thiết bị và đánh giá:

• Thiết bị này đang ở khu vực sạch cấp nào: thấp – trung bình – cao (GMP Hygiene zoning: Low-Medium-High). Việc nắm tiêu chuẩn này sẽ giúp giảm chi phí lắp đặt, do từ khu vực sạch trung bình trở lên, tiêu chuẩn lắp đặt sẽ cao lên.
• Thiết bị này nằm trong khu vực có yếu tố bụi khô, nước – hơi nước hoặc hóa chất đặc biệt nào hay không. Nếu có, tiêu chuẩn sẽ tăng lên theo tương ứng với khả năng chống chịu cho môi trường đó.

Đương nhiên, khu vực càng cao thì giá càng cao, và vì thế nhà thầu cũng như chủ đầu tư khôn ngoan sẽ sắp đặt thiết bị vào khu vực thấp hơn, để giảm chi phí xây dựng. Một ví dụ là đặt tủ điện trong phòng sạch trung bình (medium) với xịt rửa sẽ yêu cầu tủ IP69K Hygienic. Trong khi đó, chỉ cần dời tủ ra khỏi phòng và đi dây từ ngoài vào, tiêu chuẩn sẽ hạ xuống IP55 hoặc thấp hơn. Đương nhiên là có thiết kế khôn “lỏi”, đánh giá lại khu vực từ cao xuống thấp để giảm tiêu chuẩn. Tuy nhiên, rủi ro vẫn còn đó và mình không khuyến khích việc này.

1. Về thi công hệ thống dây điện – máng cáp
Điểm dễ nhìn thấy nhất ở các công trình nhà máy thực phẩm sạch là tiêu chuẩn thi công dây cáp điện rất khác so với các công trình dân dụng hay các ngành công nghiệp khác.

Khi công dây và máng điện trong ngành này cần chú ý thiết kế để:
• Chịu được ảnh hưởng của môi trường
• Có thể dễ dàng vệ sinh và hạn chế bám bụi
• Không phát sinh hollow bodies (khoảng chứa rỗng) để có thể đọng bụi và phát tán vi sinh

Để đạt được điều kiện này, hệ thống dây điện cần được thi công theo phương án:
• Trong môi trường sản xuất thì sử dụng máng cáp lưới (mesh tray) vật liệu thép không rỉ (stainless steel SS316 hoặc SS304, tùy vào yêu cầu an toàn hóa chất).
• Thi công dây cáp 1 lớp. Lớp cáp thứ 2 sẽ tạo thành khoảng hở khó vệ sinh
• Thi công máng theo chiều dọc nhiều nhất có thể. Chiều dọc sẽ tạo thành ít khoảng đọng bụi
• Thi công máng cách tường 1 khoảng để có thể thò tay và dụng cụ vào phía sau để vệ sinh. Máng dưới 300mm thì cách tường 50mm, dưới 600mm thì 100mm, dưới 900mm thì 150mm.
• Không sử dụng conduit (ống dẫn dây) cho các thiết bị do sẽ phát sinh hollow bodies.

Đối với môi trường không thuộc khu vực sản xuất, có thể sử dụng máng theo chiều ngang và thang máng mạ nhúng nóng. Việc vệ sinh thang máng cáp cũng vẫn sẽ diễn ra, tuy nhiên tần suất không nhiều và không cao như đối với trong khu vực sản xuất.

Một điểm lưu ý liên quan tới an toàn vận hành: do việc vệ sinh thường xuyên, việc sử dụng dây rút để đai dây điện lên máng cần được làm cẩn thận để không tạo thành các cạnh sắc cắt đứt tay trong quá trình vệ sinh. Mình đã từng bị đứt tay vì lý do này vài lần.

2/ Về tiêu chuẩn vỏ tủ điện
Về nguyên tắc, tủ điện sẽ là 1 hollow bodies trong khu vực sản xuất, vì thế việc để tủ điện trong khu vực sản xuất nên được hạn chế một cách tối đa. Tuy nhiên trong thực tế, cả tủ điện động lực lẫn tủ điều khiển đều cần được lắp trong khu vực sản xuất vì nhiều nguyên nhân khác nhau. Khi đó, dựa vào điều kiện môi trường thực tế mà sẽ có các tiêu chuẩn khác nhau.

• Đối với môi trường có vệ sinh ướt:
  • Chỉ văng bắn: IPX6
  • Có xịt rửa: IP69 hoặc IP69K
• Đối với môi trường có phát sinh bụi thực phẩm
  • Bụi có nguy cơ nổ: tuân thủ tiêu chuẩn ATEX
  • Bụi không có nguy cơ nổ, nhưng có nguy cơ đóng trên bề mặt thì cần được thiết kế để hạn chế đóng bụi (vát nóc tủ) và hạn chế bụi đọng khe tủ. IP5X – IP6X
• Đối với khu vực có yêu cầu cao về độ sạch và rủi ro về vi sinh lớn, sử dụng tủ Hygienic IP69K, cùng các phụ kiện đi kèm hygienic design. ​

Đối với khu vực sản xuất không tiếp xúc trực tiếp sản phẩm, tủ điện có thể sử dụng tủ thép thông thường với sơn. Trong quá trình nghiệm thu và vận hành kiểm tra tình trạng bong tróc sơn của tủ.

Đối với khu vực sản xuất, sử dụng tủ thép không rỉ stainless steel, không sơn để hạn chế nguy cơ bong tróc sơn và phát sinh dị vật ngoại lai. Bề mặt của tủ cần được đánh bóng, hàn liền mạch cũng dể dễ vệ sinh hơn.

Tương tự như đối với máng cáp điện, tủ điện cần được thi công để dễ dàng vệ sinh. Đối với tủ treo tường thì cần làm cách tường ít nhất 100mm để có thể vệ sinh phía sau. Đối với tủ đặt trên sàn thì đặt cách mặt sàn tối thiểu 300mm để có thể vệ sinh bên dưới và đi dây cáp từ phía dưới lên.

3/ Về quy cách đi dây ra vào thiết bị
Để bảo vệ mức độ sạch, kín bụi, nước của các tủ điện và các thiết bị điện, việc đi dây vào tủ và thiết bị như thế nào cũng sẽ cần được chú ý.

Đầu tiên, là hướng dây đi vào tủ. Để hạn chế đóng bụi, nước và nếu xịt rửa thì dễ trôi, dây trước khi vào tủ nên đi từ phía dưới. Phần dây cuộn phía dưới đáy tủ sẽ hạn chế nước bắn rơi vào trong tủ hoặc đọng trên dây. Việc vệ sinh phần dây này cũng sẽ dễ dàng hơn.

​Trước khi dây vào tủ thì sẽ cần được gắn ốc xiết cáp (cable glands) để hạn chế tối đa việc có bụi hoặc nước vào. Các loại ốc này phải được lựa chọn đúng chủng loại so với dây, khoan lỗ trước để đưa dây vào tủ.

​

Cable glands cũng có nhiều loại khác nhau, tùy theo vật liệu và cấp độ bảo vệ mong muốn và môi trường cần chịu đựng. Với môi trường có mức độ xịt rửa thấp, rủi ro bám vi sinh thấp thì cable gland chuẩn nhựa như hình trên là có thể chấp nhận được. Tuy nhiên, với môi trường chuẩn cao cấp nhất sẽ có cable gland chuẩn hygienic, vừa đảm bảo kín vừa đảm bảo không có ren hở hay bề mặt gồ gề để bám tạp chất.

​

Đối với môi trường có nguy cơ cháy nổ sẽ phải sử dụng cable gland chống nổ (theo tiêu chuẩn của vỏ tủ).

Công nghệ cũ thì vẫn sử dụng cable glands, gần đây có thêm việc sử dụng Multi Cable Transit (MCT) trong việc thi công các đường cáp xuyên tường hoặc xuyên tủ. Với MCT có thể dễ dàng thi công để đạt chuẩn IP69K hygienic và chống nổ.
​

Đây là công nghệ mới, thi công nhanh hơn, sạch hơn và dễ vệ sinh hơn dùng tủ với nhiều cable glands hygienic. Tuy nhiên, vì đây là công nghệ mới nên chưa được sử dụng nhiều.

4/ Về hệ thống thiết bị điện chiếu sáng – ổ cắm điện (socket)
Tương tự như đối với hệ thống tủ điện, chiếu sáng cũng có các nguy cơ tương tự về mặt độ sạch và độ kín. Quy tắc cơ bản là ở khu đấy bạn đặt tiêu chuẩn tủ gì thì đèn ít nhất theo tiêu chuẩn đó, kể cả về yêu cầu cháy nổ.

Các thiết kế mới gần đây cho phép thiết kế đèn hộp âm trần, làm kín để có thể dễ dàng vệ sinh bề mặt. Còn theo kinh nghiệm bản thân, sử dụng đèn 1m2 máng hộp nhựa cứng vẫn là giải pháp có chi phí thấp, dễ bảo trì vệ sinh nhất. Thời điểm cách đây khoảng 5 năm, khi bóng đèn huỳnh quang vẫn còn phổ biến, việc sử dụng bóng đèn thủy tinh là không tránh khỏi. Tuy nhiên, ở thời điểm hiện tại, bóng đèn LED với vỏ nhựa cứng sẽ là lựa chọn tối ưu nhất cho các công trình ngành thực phẩm.

​

Với môi trường công nghiệp thực phẩm, mình không sử dụng socket thường vì nó không thể vệ sinh bên trong, dễ bám bẩn và dễ chập cháy. Sử dụng tối thiểu socket công nghiệp, có nắp chụp và khóa cứng đầy đủ nếu việc sử dụng socket là bắt buộc.

Nếu công ty bạn có tiềm lực kinh tế, bạn cũng có thể sử dụng phương án là Harting connector. Tuy nhiên, giải pháp này hơi quá cao, và nên ứng dụng có các giải pháp nhiều dây phức tạp hơn là thay thế socket cơ bản.

Hoàng Kim Hùng