Để trả lời câu hỏi: “Có nên lắp đặt biến tần cho máy nén khí?” chúng ta hãy cũng nhau phân tích và làm rõ một số vấn đề liên quan đến hệ thống khí nén như: Các loại máy nén khí, đánh giá từng loại máy nén khí và cơ hội tiết kiệm năng lượng đối với từng loại máy nén khí này.
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Khí nén là một dạng năng lượng thường được sử dụng trong các loại hình công nghiệp. Sản xuất khí nén rất đắt tiền do hiệu suất rất thấp. Chỉ khoảng 10% điện năng tiêu thụ của hệ thống máy nén khí được chuyển thành công hữu ích, phần còn lại khoảng 90% là tổn thất ở dạng nhiệt.
2. CHI PHÍ VÒNG ĐỜI MÁY NÉN KHÍ
Chúng ta đều biết có 3 loại chi phí cho một hệ thống khí nén đó là chi phí đầu tư ban đầu (bao gồm chi phí đầu tư mua máy, thiết bị và lắp đặt), chi phí bảo trì bảo dưỡng và chi phí tiêu thụ điện năng. Trong đó chi phí tiêu thụ điện năng chiếm phần lớn trong tổng chi phí dành cho máy nén khí.
Quản lý vận hành hệ thống khí nén hiệu quả rất quan trọng, có thể tiết kiệm từ 20% đến 50% lượng điện năng tiêu thụ.
Tham khảo thêm bài viết:
=> Cách tính toán chi phí vòng đời thực sự của một máy nén khí
=> Cách tính toán chi phí tiêu thụ điện năng của một máy nén khí
3. SƠ ĐỒ MINH HỌA MỘT HỆ THỐNG KHÍ NÉN CĂN BẢN
Trong một hệ thống khí nén thông thường sẽ bao gồm máy nén khí và các thiết bị xử lý khí (máy sấy khí, bình tích áp, các bộ lọc) sau đó. Và chi phí điện năng cấp cho một hệ thống khí nén phụ thuộc vào loại máy nén khí đang sử dụng, các thiết bị phụ trợ và nhu cầu sử dụng khí nén của từng nhà máy.
Dưới đây là sơ đồ một hệ thống khí nén căn bản nhất:
Với những hệ thống khí nén tiêu chuẩn cao hơn thì sẽ có một số thiết bị phụ trợ được lắp kèm theo khác.
4. PHÂN LOẠI MÁY NÉN KHÍ
Máy nén khí được chia thành 2 loại chính là máy nén khí thể tích và máy nén khí động năng.
– Máy nén khí thể tích bao gồm:
+ Máy nén khí Piston
+ Máy nén khí Roto quay
– Máy nén khí động năng bao gồm:
+ Máy nén khí hướng trục
+ Máy nén khí ly tâm
Vui lòng xem sơ đồ dưới đây để dễ hình dung nhất.
Các loại máy nén khí
4.1. Tìm hiểu về máy nén khí Piston
Máy nén khí Piston được sử dụng cho việc nén không khí và môi chất lạnh. Nó hoạt động giống như ống bơm xe đạp: dung tích xi lanh giảm trong khi áp suất tăng.
Máy nén khí Piston có nhiều cấu tạo hình dạng khác nhau. Tác động đơn khi sử dụng một mặt của Piston và tác động kép khi sử dụng cả hai mặt.
Hình dáng máy nén khí Piston
4.2. Tìm hiểu về máy nén khí Roto quay
Trục rô to quay của máy nén khí
Sử dụng rô to quay thay vì Piston để cung cấp khí nén liên tục.
Ưu điểm khi sử dụng máy nén khí Roto quay: có khả năng cung cấp khí liên tục trên quy mô lớn.
Công suất máy nén khí Roto quay phổ biến từ 30HP-200HP.
Các loại máy nén khí Roto quay bao gồm: máy nén cam (quạt root), máy nén khí trục vít và máy nén khí cánh quạt (hay còn gọi là cánh trượt).
4.3. Máy nén khí ly tâm (Centrifugal)
Máy nén khí ly tâm có khả năng truyền năng lượng từ bánh công tác sang dòng khí nén. Máy có thể chạy liên tục và bánh răng bôi trơn dầu được cách ly khỏi không khí.
Máy nén khí ly tâm phù hợp với những ứng dụng cần lượng khí nén lớn >12,000 cfm.
5. SO SÁNH CÁC LOẠI MÁY NÉN KHÍ
Các tiêu chí để so sánh các loại máy nén khí bao gồm: hiệu suất khi đầy tải, non tải và không tải; mức độ ồn; kích cỡ; lượng dầu bị cuốn theo dòng khí; độ rung; bảo trì; công suất; áp suất. Các bạn có thể xem các tiêu chí so sánh này ngay tại bảng so sánh dưới đây:
Tiêu chí so sánh các loại máy nén khí
Tiêu chí so sánh các loại máy nén khí
6. CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN CHO MÁY NÉN KHÍ
– Thường xuyên kiểm tra và cài đặt áp suất máy nén khí hợp lý.
– Kiểm soát nhiệt độ không khí vào.
– Kiểm soát rò rỉ khí nén.
– Thường xuyên kiểm tra và thay bộ lọc khí.
– Định kỳ kiểm tra năng suất của máy nén khí.
– Tách rời hệ thống cap áp và hạ áp, bố trí hợp lý và cài đặt áp suất các máy nén khí phù hợp.
Đặc biệt: lắp biến tần cho máy nén khí là một trong những giải pháp tiết kiệm năng lượng rất hiệu quả.
Tham khảo thêm bài viết:
=> Cách tiết kiệm năng lượng khi sử dụng máy nén khí
=> Cách chọn mua máy nén khí trục vít chuẩn và tiết kiệm chi phí
7. ƯU ĐIỂM KHI LẮP ĐẶT BIẾN TẦN CHO MÁY NÉN KHÍ
– Giảm dòng khởi động, tăng tuổi thọ động cơ
– Giảm sốc các chi tiết cơ khí.
– Tránh sục áp cục bộ hệ thống điện.
– Bảo vệ động cơ điện.
– Tăng chất lượng điện năng, bù hệ số công suất cục bộ.
– Tiết kiệm năng lượng.
– Tăng tuổi thọ máy nén khí.
– Giảm chi phí bảo dưỡng.
Giải pháp kỹ thuật khi lắp biến tần:
– Phương pháp 1: Điều khiển Multi Speed
+ Ưu điểm: Đơn giản, dễ lắp đặt, độ bền cơ khí tốt.
+ Nhược điểm: Khả năng tiết kiệm thấp hơn so với giải pháp điều khiển PID
– Phương pháp 2: Điều khiển PID
+ Ưu điểm: Tiết kiệm cao, hiệu suất cao
+ Nhược điểm: Lắp đặt phức tạp, độ bền cơ khí kém.
-
- Phương pháp 1 – Điều khiển Multi Speed
-
- Phương pháp 2 – Điều khiển PID
Mối tương quan giữa tốc độ và công suất
Đặc tính tải:
Đặc tính điều khiển:
Phân tích bài toán tài chính khi lắp đặt biến tần cho máy nén khí:
Máy nén khí trục vít 75kw, điện áp 3P/380VAC, tần số định mức 50Hz, hiệu suất 0.84. Máy nén khí đang khởi động sao tam giác, áp suất cài đặt 0.7MPa. Thời gian làm việc của máy nén khí là 312 ngày/ năm và 24 giờ/ ngày. Giá điện bình quân 1.500 VNĐ/ kWh.Tiền điện trả trong một năm của máy nén khí 75kw = 7.5*0.84*24*312*1.500 = 707,616,000 VNĐ.
100% tốc độ khi trong 40% thời gian = (75kw)*(0.84)*(1.0)³*(2400)*(1500) = 226,800,000 VNĐ.
90% tốc độ khi trong 50% thời gian = (75kw)*(0.84)*(0.9)³*(3000)*(1500) = 206,671,500 VNĐ
80% tốc độ khi trong 10% thời gian = (75kw)*(0.84)*(0.8)³*(600)*(1500) = 29,030,400 VNĐ
Tổng chi phí phải trả khi sử dụng biến tần = 226,800,000 + 206,671,500 + 29,030,400 = 462,501,900 VNĐ.
Tổng tiền tiết kiệm điện khi sử dụng biến tần cho 1 máy nén khí là:
707,616,000 – 462,501,900 = 245,114,100 VNĐ
Chi phí đầu tư tủ điện cho 1 máy nén khí là: 108,621,700 VNĐ
Thời gian thu hồi vốn = 0,443
Vậy thời gian thu hồi vốn khoảng 12 tháng.
Trên đây là phương pháp tính toán theo thực tế đã lắp đặt nhiều khách hàng của chúng tôi. Kết quả này có thể mang tính tương đối. Nhiều trường hợp khả năng tiết kiệm cao hơn nữa, điều này phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng khí nén của từng nhà máy và chế độ Load/ Unload theo thời gian cũng như tuổi thọ của từng phần cơ khí liên quan.
Các bạn có nhu cầu tư vấn thêm về việc lắp đặt biến tần cho máy nén khí, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi theo thông tin dưới đây để được phục vụ:
