Để tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén, thông thường người ta sẽ tính đến phương án lắp đặt biến tần máy nén khí. Vậy cụ thể việc này là như thế nào và giải pháp tiết kiệm điện cho máy nén khí ra sao?
Phân tích tích kiệm điện trong máy nén khí
Trong hệ thống đường ống cung cấp khí, đối tượng điều khiển cơ bản nhất là lưu lượng. Nhiệm vụ cơ bản nhất của hệ thống đường ống cung cấp khí nén là đáp ứng nhu cầu của người dùng về lưu lượng. Hiện tại, có hai chế độ điều khiển lưu lượng khí: chế độ điều khiển cung cấp khí lúc có tải/ không có tải và chế độ điều khiển tốc độ.
Không phải trong mọi tình huống biến tần đều phát huy tính tiết kiệm điện. Nó còn phụ thuộc vào hiện trạng sử dụng khí nén của nhà xưởng bạn. Đầu tư cho biến tần không phải là lựa chọn hàng đầu. Chúng ta hoàn toàn có thể chọn lựa công suất máy, thành phần hệ thống khí nén (như bình tích áp ) kết hợp hiệu chỉnh kiểu điều khiển máy nén khí. Một kế hoạch tiết kiệm điện từ khi thiết kế, mua mới máy nén khí để tiết kiệm điện.
Nguyên lý tiết kiệm điện của việc cung cấp khí với áp suất không đổi
Như đã nói ở trên, lưu lượng là đối tượng điều khiển cơ bản của một hệ thống cung cấp khí. Lưu lượng khí cần thiết phải đáp ứng được lưu lượng tiêu thụ khí bất cứ lúc nào. Trong một hệ thống cung cấp khí, áp suất trong đường ống dự trữ có thể chỉ ra mối quan hệ giữa công suất cung cấp và nhu cầu tiêu thụ khí.
- Nếu lưu lượng cung cấp > lưu lượng tiêu thụ làm áp suất bên trong đường ống sẽ tăng lên.
- Nếu lưu lượng cung cấp < lưu lượng tiêu thụ làm áp suất bên trong đường ống sẽ giảm xuống.
- Nếu lưu lượng cung cấp = lưu lượng tiêu thụ làm áp suất bên trong đường ống sẽ giữ nguyên không thay đổi.
Do đó, nếu áp suất trong đường ống là không đổi, lượng cung cấp khí chỉ cần đáp ứng đủ lượng khí sử dụng. Đây là mục đích của một hệ thống cung cấp khí với áp suất không đổi.
Khi một máy nén khí sử dụng cách thay đổi vận tốc và thay đổi tần số (VVF=Variable Velocity and Variable Frequency) để kiểm soát cung cấp khí áp suất không đổi.
Hệ thống VVF xem áp suất đường ống như là một đố tượng điều khiển. Một cảm biến áp suất ở cửa ra của đường ống sẽ chuyển áp suất của bình chứa thành tín hiệu điện, gửi tín hiệu đến hệ thống điều chỉnh PID; so sánh nó với áp suất đặt, tiến hành tính toán theo kiểu điều khiển PID căn cứ theo độ lớn của sự sai lệch; phát ra một tín hiệu điều khiển để điều khiển điện áp ngõ ra và tần số của biến tần; điều chỉnh tốc độ quay của motor; như vậy áp suất thực sự được giữ không đổi và giữ cố định trong toàn thời gian.
Thêm vào đó, khi sử dụng giải pháp này, biến tần có thể khợi động mềm cho motor của máy nén khí từ lúc đứng yên cho đến lúc tốc độ quay ổn định, ngăn ngừa sự ảnh hưởng của dòng điện lớn trong lúc máy nén khí khởi động. Ở điều kiện bình thường, máy nén khí hoạt động theo chế độ điều khiển VVF. Đột nhiên biến tần bị lỗi, quá trình sản xuất không cho phép sự trì hoãn của máy nén khí, vì vậy hệ thống cơ cấu chức năng chuyển đổi giữa nguồn điện lưới và biến tần. Theo cách này, khi biến tần bị lỗi, nguồn điện lưới có thể lập tức cung cấp nguồn thông qua contactor, như vậy máy nén khí có thể hoạt động bình thường như thường lệ.
Quá trình điều khiển
Nhu cầu tiêu thụ khí tăng lên làm áp suất trên đường ống giảm mà sự chênh lệch giữa áp suất cài đặt và giá trị hồi tiếp tăng lên, PID ngõ ra tăng lên, tần số ngõ ra của biến tần tăng lên, tốc độ quay của motor máy nén khí tăng lên, lưu lượng khí cung cấp tăng lên, áp suất đường ống giữ ổn định. Xin lưu ý rằng PID của biến tần không kiểm soát sự điều chỉnh trong giới hạn dung sai áp suất , tức là tần số ngõ ra được giữ không thay đổi.
Ở hình vẽ trên, “nguồn cung cấp chính” và “tiết kiệm năng lượng” được contactor chỉ định là nguồn cấp cho motor máy nén khí. Như vậy, có hai tùy chọn chế độ hoạt động cho “hoạt động nguồn điện chính” và “hoạt động tiết kiệm năng lượng”. Ở chế độ hoạt động nguồn điện chính, biến tần không làm việc và toàn bộ hệ thống khởi động/dừng bằng tay và hoạt động ở tần số điện lưới theo phương pháp ban đầu. Trong khi ở chế độ hoạt động tiết kiệm năng lượng, máy nén khì được điều khiển trực tiếp bằng biến tần và hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ quay motor máy nén khí theo lượng khí tiêu thụ, để các bồn chứa duy trì một lượng áp suất không.
Xây dựng lại máy nén khí có sử dụng biến tần
Một máy nén khí thì kéo theo tải có quán tính lớn. đặc trưng đó là nguyên nhân dễ gây nên bảo vệ quá dòng của biến tần ở chế độ V/f lúc khởi động. Khuyến khích sử dụng một biến tần sensor less vector có moment khởi động cao, để đảm bảo tính liên tục cung cấp khí và sự hoạt động ốn định của thiết bị.
Một máy nén khí cho phép hoạt động ở tần số thấp trong một thời gian dài. Nếu máy nén khí quay ở tốc độ quá thấp, sự hoạt động ổn định của máy nén khí bị giảm, mặt khác dầu bôi trơn không đủ làm sự mài mòn diễn ra nhanh. Vì vậy, giới hạn dưới cho tần số hoạt động không được thấp hơn 20Hz.
Để có hiệu quả trong việc loại bỏ những thành phần sóng hài bậc cao trong dòng điện ngõ ra của biến tần và giảm bớt nhiễu do sóng điện từ gây ra, đề nghị lắp thêm một bộ lọc nhiễu để giảm bớt tiếng ồn và sự tăng nhiệt độ của motor và làm cho motor hoạt động ốn định hơn.
Với hơn 12 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực máy nén khí; Hợp Nhất là đơn vị chuyên thi công - lặp đặt các hệ thống khí nén, khí nito công nghiệp. Để được tư vấn thêm về hệ thống khí nén công nghiệp xin vui lòng liên hệ Hợp Nhất. Hotline: 0989508177
Nguồn:Máy nén khí Hợp Nhất
