Tiết kiệm điện cho máy nén khí và bơm nước với biến tần POWTECH

Giải pháp lắp biến tần cho máy nén khí

Để đẩy mạnh hoạt động tiết kiệm điện trong cộng đồng. Hưởng ứng Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Công ty chúng tôi chuyên cung cấp Biến Tần POWTECH đáp ứng các đòi hỏi đó. Qua quá trình khảo sát và thi công thực tế, công ty chúng  tôi đưa ra các khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, giải pháp, phương pháp, lợi ích đem lại khi sử dụng Biến tần.

TIẾT KIỆM ĐIỆN CHO MÁY NÉN KHÍ VỚI BIẾN TẦN POWTECH

Giới thiệu:

Máy nén khí là thiết bị dùng động cơ điện vận hành nén khí trong buồng nén và khiến cho khí nén này có một áp suất nhất định. Sử dụng rộng rãi của nó, có thể được sử dụng trong luyện kim, gỗ, khai thác mỏ, gốm sứ, dệt sợi, hóa dầu và các ngành công nghiệp khác. Máy nén khí chiếm 15% tiêu thụ điện trong các thiết bị công nghiệp mô hình lớn (Quạt, máy bơm, nồi hơi, máy nén khí, …)

Cấu tạo và nguyên lý làm việc:
- Máy nén khí trục vít gồm hai trục vít nhiều đầu mối răng ăn khớp và quay ngược chiều nhau. Một trục dẫn động nhận truyền động từ động cơ và truyền cho trục bị dẫn động qua cặp bánh răng nghiêng. Không khí được hút từ đầu này (ở phía trên cặp trục vít ) được nén đẩy sang đầu kia (phía dưới) của cặp trục. Khe hở giữa hai trục vít (phần đỉnh răng của trục vít này và chân răng của trục vít kia) và giữa đỉnh răng với xi lanh vào khoảng 0,1 – 0,4 mm. Vì vậy khi làm việc không có ma sát. Tuổi thọ cao, các trục vít làm việc êm, các trục vít có độ chính xác

* Khi các trục vít quay nhanh, không khí được hút vào bên trong vỏ thông qua cửa nạp và đi vào buồng khí ở giữa các trục vít và ở đó không khí được nén giữa các răng khi buồn khí nhỏ lại, sao đó khí nén đi tới cửa thoát. Cả cửa nạp và cửa thoát sẽ được đống hoặt được mở tự động khi các trục vít quay hoặc không che các cửa, Ở cửa thoát của máy nen khí có lắp một van một chiều để ngăn các trục vít tự quay khi quá trình nén dã ngừng.

GIẢI PHÁP:
Hiện nay ở nước ta đang có rất nhiều nhà máy sử dụng khí nén phục vụ cho sản xuất, hầu hết máy đều được sử dụng theo phương pháp chạy theo chế độ load (tải) và Unload ( không tải). Motor được chạy Sao - Tam giác nên khi chế độ chạy không tải (duy trì) vẫn quay ở tốc độ max như lúc có tải gây tổn thất năng lượng điện rất lớn. Hơn nữa, nếu nhà máy sử dụng lưu lượng khí thay đổi liên tục thì máy sẽ chuyển chế độ Load/ Unload liên tục làm van đóng mở liên tục à làm giảm tuổi thọ máy

Vậy bài toán đặt ra làm thế nào để lượng năng điện điện tiêu thụ cho máy nén khí, và thiết bị nào sẽ được sử dụng để tiết kiệm điện cho máy nén khí?

Hiện tại, Có rất nhiều dòng Biến tần có phương pháp điều khiển tối ưu và có khả năng tiết kiệm Điện năng khi vận hành từ 10-50%.

Sẽ có hai Phương pháp được sử dụng :

+ Biến tần chạy PID, tín hiệu lấy từ bộ chuyển đổi áp suất

+ Biến tần chạy 2 cấp tốc độ : theo tín hiệu Load/ Unload hoặc từ Relay Áp suất à phương pháp vẫn đóng ngắt tải nên không tối ưu

Phương pháp PID:

Phương pháp này ta sẽ sử dụng một cảm biến áp suất đưa về làm tín hiệu phản hồi cho Bộ điều khiển PID.Phương Pháp này được cho là khá hiệu quả trong rất nhiều trường hợp.

Trong trường hợp tải thay đổi thường xuyên, chu kỳ Load/ Unload quá ngắn khiến Biến tần và động cơ luôn hoạt động trong tình trạng Nhấp/ Nhả à động cơ và biến tần thường bị nóng, bộ phận làm mát không đủ khả năng giải nhiệt khiến Sensor nhiệt báo Over Heat liên tục . Dùng máy đo tần số thì thấy xuất hiện rất nhiều răng cưa và gần như Tần số hoạt động không ổn định tại một điểm mà dao động liên tục xung quanh ngưỡng.

Làm thế nào để hạn chế motor và biến tần bị nóng?

Biến tần Powtech có chế độ ngủ - thức tần số sẽ tránh được việc chạy nhấp nhả hoặc chạy tốc độ thấp làm nóng motor mà các dòng biến tần khác không có.

Cụ thể:

Biến tần Powtech dòng PT200 được tích hợp bộ điều khiển PID, Bộ chuyển đổi áp lực căn cứ vào sự thay đổi áp lực đầu ra phát tín hiệu analog (0-10V hoặc 0-20mA), trực tiếp truyền vào đầu vào analog biến tần, vận hành tín toán thông số PID trong biến tần sau đó điều khiển tần số đầu ra. Các thông số hệ thống có thể được điều chỉnh trong vận hành thực tế, khiến hệ thống kiểm soát gần như hoàn toàn, duy trì liên tục áp lực

Sơ đồ kết nối

Bộ chuyển đổi áp suất sang dòng điện

Bảng thông số cài đặt Biến tần Powtech PT200 cho máy nén khí

(Các giá trị cài đặt sẽ được điều chỉnh khi lắp đặt thực tế)

Biểu đồ so sánh năng lương tiêu thụ

Theo biểu đồ tiêu thụ năng lượng trên ta thấy:

Lưu lượng khí sử dụng càng ít thì mức độ tiết kiệm năng lượng điện càng cao

Lợi ích của việc gắn biến tần cho máy nén khí:

• Tiết kiệm điện từ 10 – 50%
• Khởi động êm dịu không làm hư cơ khí à tăng thời gian bảo trì và kéo dài tuổi thọ máy
• Hạn chế giảm tải ( đóng mở van) à tăng tuổi thọ máy
• Bảo vệ motor không bị cháy do quá tải mất pha chạm đất

Xét cụ thể trường hợp : Công ty TNHH Inax

• Công suất motor : 37KW
• Dòng đầy tải : 73A
• Dòng không tải : 42A
• Thời gian chạy có tải : 10h
• Thời gian chạy không tải là : 6h
• Năng lượng tiêu thụ có tải/ ngày

P tải= (1.732 x 380 x 73 x 0.85 x 10)/1000 = 408KW/ngày

• Năng lượng tiêu thụ điện chạy không tải/ngày

Pk.tải = (1.732 x 380 x 42 x 0.85 x 6)/1000 = 141KW/ngày

• Tổng năng lượng tiêu thụ trên ngày : 549KW

Dựa vào kết quả ta thấy : phải tiêu tốn 141KW lãng phí trong một ngày à không sử dụng hết công suất máy

Ngoài ra còn tổn thất thêm 2 – 3% cho việc khởi động và đóng ngắt tải

Để giải quyết trường hợp này : gắn biến tần Powtech PT200 45KW

Chạy chế độ PID kết hợp chức năng ngủ -  thức để tiết kiệm điện

Ta thấy tổng thời gian máy chạy/ngày = 16h, tỷ lệ chạy không tải là : 37.5%

Do đó chạy PID ta sẽ chạy giảm tốc độ motor từ 5% - 25% tùy theo máy cụ thể

Dựa vào mối quan hệ :

  Q1 / Q2 = n1 / n2
  H1 / H2 = (n1 / n2)²
  P1 / P2 = (n1 / n2)³
  Ở đây: 
  Q: là lưu lượng khí cung cấp cho đường ống bởi máy nén khí.
  H: là áp suất của hệ thống đường ống
  P: công suất tiêu thụ của motor
  n: tốc độ quay của máy nén khí

Tùy theo máy mà ta sẽ trừ đi mức độ tổn hao sắt và tổn hao đồng của motor thì % tiết kiệm sẽ dao động trong khoảng 3% – 10%

Theo tỷ lệ chạy không tải 37.5% thì mức độ tiết kiệm dao động từ 15% – 35%

• Tính toán thu hồi vốn :

Giá đầu tư : 42,000,000 đồng ( giá tùy theo công suất) bao gồm cả cảm biến + tủ điện

Thời gian bảo hành : 18 tháng

Ngoài ra chúng ta còn tiết kiệm được chi phí bảo trì cơ khí.

Nguồn: Điện máy Trường An

Link: Tài liệu tiết kiệm điện cho máy nén khí và bơm nước với biến tần POWTECH