Sơ lược về Máy nén khí và giải pháp điều khiển cho máy nén khí

Cấu tạo:
Khí nén được tạo ra từ may nen khi, ở đó năng lượng cơ học của động cơ điện hoặc của động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng. Máy nén khí được hoạt động theo hai nguyên lý sao:

- Nguyên lý thay đổi thể tích : Không khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó thể tích của buồng chứa sẽ nhỏ lại. Như vậy theo định luật Boyle-Matiotte Áp suất trong buồng chứa sẽ tăng lên. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này như kiểu máy nén khí piston, bánh răng, cánh gạt

- Nguyên lý động năng : không khí được dẫn trong buồng chứa và được gia tốc bởi một bộ phận quay với tốc độ cao, ở đó Áp suất khí nén được tạo ra nhờ sự chênh lệch vận tốc, nguyên tắc này tạo ra lưu lượng và công suất rất lớn. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này như máy nén khí ly tâm.

PHÂN LOẠI:


Máy nén khí kiểu piston:

Máy nén khí piston một cấp Ở kì nạp, chân không được tạo lập phía trên piston, do đó không khí được đẩy vào buồng nén không qua van nạp. Van này mở tự động do sự chênh lệch áp suất gây ra bởi chân không ở trên bề mặt piston. Khi piston đi xuống tới “ điểm chếch dưới” và bắc đầu đi lên., không khí đi vào buồng nén do sự mất cân bằng áp suất phía trên và dưới nên van nạp đóng lại và quá trình nén khí bắt đầu xảy ra. Khi áp suất trong buồng nén tăng tới một mức nào đó sẽ làm cho van thoát mở ra, khí nén sẽ thoát qua van thoát để đi vào hệ thống khí nén.

* Cả hai van nạp và thoát thường có lò xo và các van đóng mở tự động do sự thong khí sự chênh lệch áp suất ở phía của mỗi van.

* Sao khi piston lên đến “điểm chết trên” và bắt đầu đi xuống trở lại, van thoát đóng và một chu trình nén khí mơi bắt đầu.



Máy nén khí kiểu trục vít:


* Máy nén khi trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích. Máy nén khí trục vít gồm có hai trục. Trục chính và trục phụ.

* Máy nén khí trục vít có khoảng năm 1950 và đã chiếm lĩnh một thị trường lớn trong lãnh vựt khí nén, Loại máy nén khí này có một vỏ đặt biệt bao boc quanh hai trục vít quay, 1 lồi một lõm. Các răng của hai trục vít ăn khớp với nhau và số răng trục vít lồi ít hơn trục vít lõm 1 đến 2 răng. Hai trục vít phải quay đồng bộ với nhau, giữa các trục vít và vỏ bọc có khe hở rất nhỏ.

​

* 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. Trước đây tôi cũng làm cho một Nhà máy sản xuất và lắp ráp linh kiện điện tử, hầu hết đều được sử dụng theo phương pháp:

+ Có sự suy giảm Áp suất khí ( trường hợp này gọi là Load)--> Áp suất trên đường ống giảm-->Bình khí nạp làm tăng áp, Động cơ hoạt động đầy tải--> Đủ áp, ngắt hệ thống nạp. Động cơ vẫn chạy đầy tải. Áp không tăng nữa.

+ Khi Áp suất đã đủ duy trì và không thay đổi nữa ( Unload ),Động cơ vẫn chạy đầy tải nhưng không nạp khí để tăng áp nữa và trong một khoảng thời gian không sử dụng tùy vào người SD cài đặt, sẽ cho Động cơ OFF . Áp giảm tới Pgh min sẽ cho ON trở lại.

Trong cả hai Trường hợp kể trên, động cơ thường được sd bộ Khởi động SAO - TAM GIÁC. Tuy có thể giảm được dòng Khởi động nhưng đối với một số Nhà máy có lưu lượng khí sử dụng thay đổi liên tục thì điều này cũng làm ảnh hưởng đáng kể đến mạch khởi động, Động cơ và cả Lưới điện.

Vậy nếu bài toán tiết kiệm được đặt ra thì ta sẽ dùng thiết bị nào để vừa khắc phục được các nhược điểm trên mà còn có khả năng tiết kiệm chi phí điện năng ( Chiếm 70% chi phí sản xuất ) cho Doanh nghiệp???

Hiện tại, tôi thấy có rất nhiều dòng Biến tần có ƯD rất nhiều PP điều khiển tối ưu. Mang lại hiệu quả kinh tế cao do khả năng tiết kiệm Điện năng khi vận hành (khoảng 20-45%).

Sẽ có hai Phương pháp được sử dụng :

+ SD Bộ điều khiển có hồi tiếp PID, tín hiệu hồi tiếp từ cảm biến Áp suất đưa về.
+ SD Tín hiệu Load/ Unload hoặc từ Relay Áp suất để điều khiển Biến tần chạy đa cấp tốc độ.

1. 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 và do đặc tuyến làm mát mà ta bắt buộc phải cài đặt tần số giới hạn dưới Fmin để tốc độ Động cơ không về Zero ( Nếu tốc độ động cơ xuống quá thấp sẽ ảnh hưởng đến bộ phận giải nhiệt). PP này được cho là khá hiệu quả trong rất nhiều trường hợp. NHưng đôi khi nó lại mang theo những tiềm tàng mà ta cần phải lưu tâm. Trong rất nhiều các máy nén khí, khi tôi sd pp này 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.
Kiểm tra lại thì thấy Tải thay đổi thường xuyên, chu kỳ Load/ Unload quá nhỏ khiến Biến tần và động cơ luôn hoạt động trong tình trạng Nhấp/ Nhả. 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 đó.

​

--> Chọn Biến tần có công suất cao hơn công suất động cơ 1 cấp.

2. Phương pháp chạy đa cấp tốc độ

​

Như các anh chị thấy, trên hình ta chỉ cần để Biến tần chạy ở hai cấp tốc độ là đã giảm được tố đa tần số răng cưa, hơn nữa nhờ vào khả năng tăng/giảm tốc vượt trội của Biến tần thì khả năng đáp ứng cho hệ thống là rất nhanh.

Trong PP này, Phần trăm tiết kiệm điện năng cũng rất đáng kể. Bình thường nếu ta chưa gắn Biến tần, Động cơ luôn chạy Đầy tải. Khi sd ta có thể cho lúc Unload 1 tần số bằng 1/2 lúc đầy tải.

Anh chị có thể CLICK HERE để nhập thông số thời gian Load/Unload, phần mềm sẽ tự động tính toán Online và cho ra KQ là số tiến trước khi sd thiết bị và sau khi gắn thiết bị là bao nhiêu?

Hướng dẫn: Nhập như hình bên dưới:

​

Enter Value:

CS động cơ: 55 kW
Giá điện: 1500 VNĐ/1kWh
Số ngày làm việc/năm 280 ngày
Giá Biến tần+ tủ điện: 60,000,000 VNĐ
Giá lắp đặt: 2,000,000 VNĐ

Enter working hours:

Nhập thời gian Load trung bình trong một ngày làm việc: vào ô .....at 50Hz là tần số chạy đầy tải Fbase

Nhập thời gian Unload trung bình trong một ngày làm việc: vào ô....at 25Hz là tần số chạy không tải Fmin

Nhập xong Click: CACULATE sẽ cho ra Kết quả tính toán tiết kiệm điện năng và thời gian Hoàn vốn khi đầu tư thiết bị.

nguồn: Dientuvietnam