Ứng dụng biến tần cho máy nén khí trong công

Thông qua tích hợp biến tần, máy nén khí có thể hoạt động linh hoạt, điều chỉnh tỷ lệ nén theo nhu cầu thực tế mà không làm giảm hiệu suất. Việc giảm mức độ giật khi khởi động và chế độ chờ thông minh cùng với khả năng kiểm soát áp suất chính xác giúp máy nén khí hoạt động hiệu quả và tiết kiệm điện năng. Đồng thời, tích hợp biến tần cho máy nén khí còn mang lại lợi ích về giảm chi phí bảo trì và gia tăng tuổi thọ của hệ thống, tạo nên một giải pháp bền vững và hiệu quả trong ngành công nghiệp sản xuất. Bài viết này, Control Techniques sẽ giải thích cụ thể cho bạn đọc về ứng dụng cũng như lưu ý khi sử dụng biến tần cho máy nén khí.

Biến tần cho máy nén khí

Máy nén khí chủ yếu được sử dụng để nén khí đạt áp suất cao hơn so với áp suất khí quyển. Có nhiều loại máy nén khí khác nhau được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, bao gồm:

Máy nén khí bằng piston:

Máy nén này hoạt động dựa vào sự qua lại của một hoặc nhiều piston bên trong xi lanh (hoặc các xi lanh). Khí được nén và xả qua van nạp vào các bình nhận áp suất cao, tạo ra áp suất cần thiết.

Máy nén khí trục vít:

Máy nén trục vít là một loại máy nén kiểu thể tích, sử dụng cơ chế hai trục vít xoắn ngược chiều với nhau để thay đổi thể tích không khí, từ đó tạo ra áp lực khí cao.

Máy nén khí ly tâm:

Sử dụng cánh quạt giống như máy bơm tốc độ cao, máy nén khí ly tâm truyền vận tốc cho khí để tăng áp suất, đặc biệt hiệu quả trong việc tạo ra áp suất khí mạnh.

Những ứng dụng chính của máy nén khí bao gồm tạo ra khí nén để làm sạch đường ống trong hệ thống nước thải, vận chuyển hàng hóa, và điều khiển máy chế tạo công nghiệp. Sự đa dạng trong loại máy nén khí giúp chúng ta chọn lựa và tối ưu hóa cho từng ứng dụng cụ thể.

Ngoài ra, tính ổn định và độ bền cơ học của máy nén khí cũng đặt ra một yêu cầu quan trọng. Bởi vì công đoạn sửa chữa và bảo trì của máy nén khí không chỉ tốn kém mà còn làm gián đoạn quá trình sản xuất, đảm bảo rằng máy nén khí được thiết kế để chịu được tác động và hoạt động ổn định trong thời gian dài là yếu tố then chốt. Sự ổn định và độ bền cơ học cao giúp giảm thiểu nhu cầu bảo trì và gia tăng sự đáng tin cậy của máy nén khí trong môi trường công nghiệp đòi hỏi sự liên tục và ổn định.

Lợi ích khi sử dụng biến tần cho máy nén khí

Biến tần khi được tích hợp vào máy nén khí, mang lại nhiều ưu điểm:

Điều Chỉnh Tốc Độ Linh Hoạt: Biến tần cho phép điều chỉnh tốc độ của máy nén khí một cách linh hoạt, tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng của tải. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm điện năng mà còn tối ưu hóa hiệu suất của máy nén khí theo thời gian.
Bảo Vệ và Tăng Tuổi Thọ Hệ Thống Cơ Khí, Động Cơ: Biến tần giúp giảm mức độ giật khi khởi động và dừng máy nén khí, giảm stress trên hệ thống cơ khí và động cơ. Điều này không chỉ bảo vệ thành phần của máy mà còn gia tăng tuổi thọ toàn bộ hệ thống.
Nâng Cao Chất Lượng Điện Năng: Tích hợp biến tần giúp nâng cao chất lượng điện năng của máy nén khí. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm thất thoát điện năng và tăng hiệu suất tổng thể của hệ thống.
Khởi Động và Dừng Êm: Quá trình khởi động và dừng của máy nén khí trở nên êm dịu hơn, giảm tiếng ồn và giúp duy trì môi trường làm việc an toàn và thoải mái.

Tổng cộng, ưu điểm của việc sử dụng biến tần không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng mà còn đảm bảo an toàn và độ tin cậy của máy nén khí trong quá trình vận hành.

Lợi ích khi sử dụng máy biến tần cho máy nén khí của doanh nghiệp

Trong quá trình vận hành liên tục suốt ngày, máy nén khí đóng vai trò quan trọng và việc sử dụng biến tần để điều khiển máy nén khí trở nên không thể phủ nhận. Máy nén khí thường hoạt động ở hai chế độ quan trọng: có tải và không tải. Việc sử dụng phương pháp điều khiển động cơ chạy ở hai cấp, như là chế độ sao – tam giác, có thể gây lãng phí điện trong chế độ không tải.

Ở đây, biến tần đóng vai trò quan trọng bằng cách tự động điều chỉnh tốc độ máy nén khí tùy thuộc vào chế độ hoạt động, có tải hoặc không tải. Điều này không chỉ đảm bảo rằng máy nén khí cung cấp đủ áp suất khí cho quá trình sản xuất mà còn giúp tiết kiệm điện năng hiệu quả. Trong quá trình chuyển động giữa các chế độ, biến tần giảm dòng khởi động và dòng không tải, ngăn chặn hiện tượng sụt áp có thể ảnh hưởng đến các thiết bị khác trong mạng điện. Điều này không chỉ tăng hiệu suất mà còn bảo vệ và duy trì ổn định của hệ thống nén khí, làm cho việc sử dụng máy nén khí trở nên hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

Nguyên lý tiết kiệm điện năng của biến tần cho máy nén khí

Dựa trên lý thuyết cơ học chất lỏng/khí, công thức năng lượng cho chất lỏng hoặc khí được biểu diễn như sau:

$P = K \cdot Q \cdot H$

Ở đây, $P$ là năng lượng chất lỏng/khí (kW), $H$ là áp suất (Pa), $Q$ là lưu lượng (m³/s), và k là hằng số.

Đối với tải quạt, mối quan hệ giữa công suất trục động cơ, áp suất, lưu lượng, và tốc độ quay trục động cơ được xác định bởi các phương trình sau:

Q1/Q2 = N1/N2 (1*)

H1/H2 = (N1/N2)² (2*)

Từ (1*) và (2*), ta có thể suy ra: P1/P2 = (N1/N2)3 (3*)

Ở đây, $N$ đại diện cho tốc độ quay trục động cơ (rpm).

Các phương trình này cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc hiểu và ứng dụng các thông số trong quá trình thiết kế và vận hành hệ thống chất lỏng/khí và tải quạt.

nguyen-ly-may-nen-khi — Nguyên lý máy nén khí

Giả sử tốc độ động cơ giảm đi 50% so với tốc độ định mức, điều này sẽ ảnh hưởng đến các thông số quan trọng trong hệ thống. Cụ thể, các thay đổi bao gồm:

Lưu lượng khí trong đường ống
Áp suất khí trong đường ống
Công suất tiêu thụ động cơ

Những thay đổi này sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất toàn bộ hệ thống và yêu cầu sự điều chỉnh cẩn thận để duy trì mức độ sản xuất và tiết kiệm năng lượng trong điều kiện hoạt động mới.

Lưu ý và cách lắp biến tần cho máy nén khí

Khi chọn biến tần cho máy nén khí, quan trọng nhất là lựa chọn một dòng biến tần có khả năng chịu tải nặng và tốc độ đáp ứng nhanh. Loại biến tần chuyên dụng cho bơm/quạt tăng cấp công suất, mặc dù có khả năng chịu tải tương đương, nhưng thường không đạt được hiệu suất đáp ứng nhanh như mong muốn.

Khi lắp đặt biến tần cho máy nén khí, cần lưu ý đến tốc độ tối thiểu của động cơ. Trong trường hợp các động cơ không có quạt cưỡng bức, việc chạy với tần số quá thấp có thể dẫn đến cháy động cơ do quạt không có khả năng làm mát kịp thời.

Chạy tốc độ quá thấp hoặc chạy không tải trong thời gian dài có thể dẫn đến giảm nhiệt độ dầu. Điều này có thể gây ngưng tụ nước trong dầu, làm hỏng dầu và các thiết bị khác.

Đồng thời, để viết chương trình điều khiển biến tần một cách hiệu quả, quan trọng nhất là phải hiểu rõ về cấu tạo và quy trình vận hành của các van như van hút gió, van hút dầu, và tín hiệu bảo vệ khác. Sự hiểu biết chi tiết này sẽ giúp tối ưu hóa chương trình và đảm bảo hiệu suất ổn định của máy nén khí.