Máy nén khí biến tần tiết kiệm điện như thế nào
Khi doanh nghiệp, nhà xưởng muốn tiết kiệm chi phí điện năng dành cho việc vận hành hệ thống khí nén trong xuyên suốt quá trình sử dụng thì chắc chắn không thể bỏ qua dòng máy nén khí biến tần.
Làm sao để biết máy nén khí biến tần có phù hợp với yêu cầu công việc của bạn không? Máy nén khí biến tần sẽ thích hợp để sử dụng trong các trường hợp nào? Tìm hiểu những lợi ích của máy nén khí biến tần, khi nào nên sử dụng máy nén biến tần, khi nào nên dùng máy nén khí thường và lý do tại sao bạn nên cân nhắc giữa hai loại.
Máy nén khí biến tần là gì
Bộ biến tần hay còn gọi là bộ điều khiển tốc độ biến đổi (VSD – Variable Speed Drive) có chức năng điều khiển tần số cung cấp cho động cơ truyền động trên máy nén khí để đáp ứng nhu cầu thời gian thực của hệ thống. Khi nhu cầu thấp, động cơ sẽ chạy ở tốc độ chậm hơn, cần ít năng lượng hơn để vận hành. Khi nhu cầu về khí nén cao hơn, bộ biến tần sẽ tự động tăng tần số của động cơ máy nén khí để đáp ứng nhu cầu về lưu lượng khí.
Hãy tưởng tượng một chiếc xe hơi, khi bạn nhấn ga, xe sẽ chạy nhanh hơn. Tương tự như vậy, VSD chính là thiết bị dùng để điều chỉnh tốc độ của một động cơ điện, giống như bạn điều khiển tốc độ của chiếc xe vậy, nhanh hay chậm đều dễ dàng.
Ngược lại, máy nén khí trục vít tốc độ cố định, luôn hoạt động ở cùng một tốc độ. Thay vì điều chỉnh tốc độ động cơ, máy nén khí loại thường dựa vào điều chỉnh van nạp khí để xả nhiều hay ít khí ra ngoài tùy thuộc vào yêu cầu lưu lượng. Ngay cả khi nhu cầu khí nén thấp, động cơ vẫn luôn hoạt động ở cùng một tốc độ, do đó, nó luôn sẵn sàng đáp ứng mức tiêu thụ khí nén cao nhất.
Ví dụ, nếu bạn có máy nén tốc độ cố định 100HP chạy không có tải từ nhà máy, máy nén vẫn có thể tiêu thụ 30 đến 70 phần trăm năng lượng tải đầy đủ của nó. Mặt khác, máy nén khí biến tần sẽ gần như không có tiêu thụ năng lượng đầu vào!
Động cơ máy nén biến tần 100 HP có thể giảm xuống tương đương 20 – 35 HP (tùy thuộc vào nhà sản xuất) khi nhu cầu thấp. Khi nhu cầu tăng, nó có thể hoạt động ở bất kỳ mức nào giữa mức tối thiểu và tối đa 100 HP. Khi hoạt động ở tốc độ thấp hơn (và khi có kích thước phù hợp), máy nén khí biến tần hiệu quả hơn nhiều và sử dụng ít năng lượng hơn.
Còn nếu công việc của bạn luôn đòi hỏi tiêu thụ hết 100% hiệu suất và sử dụng hết lưu lượng khí của máy nén thì máy nén khí biến tần sẽ khá vô dụng trong việc tiết kiệm điện trong quá trình vận hành.
Máy nén khí biến tần tiết kiệm điện như thế nào?
Máy nén khí biến tần VSD (Variable Speed Drive) có khả năng tiết kiệm điện hiệu quả nhờ vào cơ chế điều chỉnh tốc độ động cơ theo nhu cầu sử dụng khí nén thực tế. Đây là cách hoạt động và lý do nó giúp tiết kiệm tiền điện:
Điều chỉnh tốc độ động cơ linh hoạt giúp tiết kiệm điện
Máy nén khí biến tần không hoạt động ở một tốc độ cố định như máy nén khí truyền thống. Thay vào đó, nó tăng hoặc giảm tốc độ động cơ để cung cấp đúng lượng khí nén cần thiết. Khi nhu cầu khí nén giảm, tốc độ động cơ cũng giảm, dẫn đến việc tiêu thụ ít năng lượng hơn.
Tùy thuộc vào tổng lưu lượng khí nén được sử dụng trong cơ sở của bạn và mức độ biến động trong quá trình làm việc, khả năng tùy chỉnh theo nhu cầu sử dụng có thể tiết kiệm được hàng trăm, hàng nghìn hoặc thậm chí hàng chục nghìn đô la mỗi năm.
Máy nén khí biến tần vô cùng hữu ích cho các cơ sở có mức độ biến động về nhu cầu sử dụng khí nén giao động thường xuyên trong các quy trình sản xuất. Trong một số trường hợp, người vận hành có thể cắt giảm chi phí năng lượng cho các hệ thống khí nén tới 70%!
Khởi động mềm
Máy nén biến tần sử dụng cơ chế khởi động mềm, giảm dòng khởi động ban đầu. Động cơ được điều khiển bởi biến tần có dòng điện khởi động thấp hơn, loại bỏ các đột biến lớn về nhu cầu khi động cơ tốc độ cố định bật. Trong khi đó, máy nén động cơ tốc độ cố định khi được kích hoạt, dòng điện khởi động có thể cao tới 600% dòng điện hoạt động.
Bộ biến tần sử dụng khởi động/dừng “mềm” trong quá trình vận hành, tự động kiểm soát mức tăng tốc và giảm tốc để giảm các đỉnh ampe. Điều này, làm giảm áp lực lên hệ thống điện, tránh lãng phí năng lượng do dòng điện khởi động cao.
Loại bỏ chế độ “không tải”
Máy nén khí thông thường khi đạt áp suất yêu cầu thường chuyển sang chế độ không tải nhưng vẫn tiêu thụ năng lượng. Trong khi đó, máy VSD sẽ giảm tốc độ hoặc tắt hoàn toàn khi không cần thiết, giảm điện năng lãng phí.
Duy trì áp suất ổn định
Máy biến tần giữ áp suất ở mức thấp hơn nhưng vẫn đáp ứng nhu cầu sử dụng, giảm bớt công suất không cần thiết mà vẫn đảm bảo hiệu suất.
Tuổi thọ hệ thống
Động cơ biến tần tối ưu hóa tốc độ động cơ và hiệu suất máy nén. Điều này làm giảm tải cho các thành phần cơ khí và điện, kéo dài tuổi thọ hệ thống của bạn và giảm thiểu thời gian chết.
Máy nén khí biến tần tiết kiệm được bao nhiêu tiền điện?
Khả năng tiết kiệm phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng khí và tần suất hoạt động của máy:
- Nhu cầu khí thay đổi lớn: Máy nén khí VSD có thể tiết kiệm từ 20% đến 50% năng lượng so với máy nén khí cố định. Điều này đặc biệt hiệu quả trong các nhà máy có nhu cầu khí không đồng đều.
- Tần suất hoạt động cao: Đối với các hệ thống vận hành 24/7, số tiền tiết kiệm hàng tháng từ chi phí điện năng có thể rất đáng kể.
- Thời gian hoàn vốn: Mặc dù máy VSD có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn, nhưng nhờ tiết kiệm điện năng, thời gian hoàn vốn thường từ 6 tháng đến 2 năm tùy vào mức độ sử dụng.
Ví dụ tính toán tiết kiệm điện của máy nén khí biến tần
Giả sử một máy nén khí 30 kW hoạt động 8 giờ/ngày, 300 ngày/năm:
- Máy nén khí thông thường: Tiêu thụ 30 kW/h, tổng cộng 72,000 kWh/năm.
- Máy VSD tiết kiệm 30% năng lượng: Tiêu thụ 50,400 kWh/năm.
- Giá điện công nghiệp: 2,000 VND/kWh.
- Tiết kiệm chi phí điện:
(72,000 – 50,400) x 2,000 = 43,200,000 vnd/năm
Máy nén biến tần thực sự tiết kiệm điện và mang lại lợi ích kinh tế đáng kể, đặc biệt khi nhu cầu khí biến đổi thường xuyên. Đối với các nhà máy lớn, đầu tư vào máy nén khí VSD là một giải pháp hiệu quả và lâu dài.
Nên chọn máy nén khí biến tần hay máy nén khí thường
Vậy, nhìn những ưu điểm phía trên và khả năng tiết kiệm điện như vậy, bạn nên chọn máy nén khí trục vít biến tần hay máy nén khí trục vít thường?
| Chọn máy nén khí trục vít biến tần nếu: | Chọn máy nén khí trục vít thường nếu: |
|---|---|
| Bạn gặp phải nhu cầu khí nén thay đổi theo ca trong ngày, tuần hoặc mùa | Bạn có ít sự thay đổi về nhu cầu và luôn hoạt động gần mức định mức CFM (lưu lượng) tối đa cho máy nén của mình |
| Ứng dụng của bạn yêu cầu dung sai dải áp suất chặt chẽ, tính chính xác cao | Dung sai áp suất không phải là mối quan tâm lớn |
| Máy nén sẽ có công suất ổn định và hoạt động trong điều kiện khô ráo, sạch sẽ | Nguồn điện của bạn không ổn định hoặc máy nén sẽ hoạt động trong điều kiện làm việc nhiều bụi bẩn hoặc ẩm ướt |
| Bạn muốn tiết kiệm năng lượng và tiền bạc về lâu về dài cho hệ thống khí nén | Bạn không mong đợi tiết kiệm năng lượng và quan tâm đến chi phí đầu tư ban đầu rẻ |
Khi nào nên sử dụng máy nén khí biến tần
Phần lớn người dùng khí nén thể hưởng lợi từ việc sử dụng máy nén khí biến tần, nhất là những công việc đòi hỏi sự chính xác cao:
- Các công ty có nhiều ca làm việc có nhu cầu CFM (lưu lượng khí) khác nhau (ví dụ: ca 2 và ca 3 hoạt động ở mức nhu cầu thấp khí nén hơn ca 1).
- Các công ty có tính biến động theo mùa cao.
- Các ứng dụng có nhu cầu thay đổi đáng kể trong suốt ca làm việc hoặc giữa các công việc (ví dụ: xưởng cơ khí có các công cụ thủ công có mức sử dụng thay đổi tùy thuộc vào công việc họ đảm nhận).
Máy nén khí biến tần cũng phù hợp với các ứng dụng phải hoạt động trong phạm vi áp suất vận hành rất chặt chẽ.
Khi nào nên sử dụng máy nén khí tốc độ cố định
Máy nén tốc độ cố định có chi phí ban đầu thấp hơn, vì vậy chúng có thể là lựa chọn tốt cho các công ty có nguồn vốn hạn chế. Các bộ phận và bảo dưỡng cũng thường ít tốn kém hơn so với máy nén khí biến tần, vì, nếu bộ biến tần bị hỏng thì chi phí thay thế nó sẽ rất đắt đỏ.
Mẹo hay: Nguyên nhân dẫn đến bộ biến tần ở máy nén khí trục vít bị hỏng hóc phần lớn đều do nguồn điện không ổn định, quá cao hoặc quá thấp dẫn đến hư hỏng. Khi dùng máy nén khí biến tần bạn nên trang bị thêm 1 bộ ổn áp để đảm bảo dòng điện đầu vào luôn được ổn định và không gây hư hại cho bộ biến tần.
Máy nén tốc độ cố định cũng có thể hiệu quả hơn trong các tình huống mà sự thay đổi trong lưu lượng là rất ít và hệ thống sẽ luôn hoạt động gần mức định mức công suất tối đa của nó. Máy nén khí trục vít thường phù hợp nhất cho:
- Các công ty có nhu cầu sử dụng khí nén thay đổi rất ít, chẳng hạn như các ứng dụng robot, dây chuyền hoạt động 24/7/365.
- Các công ty có nguồn cung cấp điện không ổn định. Máy nén biến tần rất nhạy cảm với sự không ổn định của nguồn điện đầu vào còn máy nén khí thường thì không đáng ngại.
- Các cơ sở có điều kiện môi trường làm việc khắc nghiệt, bẩn, bụi hoặc ẩm ướt. Các thiết bị điện tử trong máy nén khí biến tần nhạy cảm hơn với độ ẩm và bụi bẩn so với các thành phần của máy nén tốc độ cố định.
Câu hỏi thường gặp về máy nén khí biến tần
Máy nén khí biến tần nam châm vĩnh cửu khác với máy nén khí biến tần vĩnh từ như thế nào?
Thực ra, giữa máy nén khí biến tần nam châm vĩnh cửu và máy nén khí biến tần vĩnh từ không có sự khác biệt về bản chất.
– Nam châm vĩnh cửu: Đây là thuật ngữ khoa học, chính xác để chỉ loại nam châm tạo ra từ trường vĩnh viễn mà không cần nguồn điện bên ngoài.
– Vĩnh từ: Đây là cách gọi thông dụng hơn, dễ hiểu hơn trong ngôn ngữ hàng ngày, ám chỉ tính chất vĩnh cửu của từ trường mà nam châm tạo ra.
Máy nén khí biến tần nam châm vĩnh cửu và máy nén khí biến tần vĩnh từ là một và cùng một loại máy.
Sự khác biệt chỉ nằm ở cách gọi tên, chứ không phải về cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
Nếu có khác biệt tồn tại giữa chúng thì:
– Một số nhà sản xuất gọi máy nén khí “vĩnh từ” để nhấn mạnh vào công nghệ sử dụng động cơ không cần dây quấn (vĩnh từ).
– Các thuật ngữ này đều chỉ đến dòng máy nén sử dụng động cơ có nam châm vĩnh cửu và biến tần để điều chỉnh tốc độ.
Kết lại, để trả lời cho câu hỏi vĩnh từ và vĩnh cửu có khác biệt không, sẽ là:
Chúng đều có hiệu quả tương tự nhau. Nếu có sự khác biệt về giá cả hoặc độ bền, điều đó thường đến từ chất lượng thiết kế, vật liệu, hoặc thương hiệu chứ không phải do bản chất công nghệ “vĩnh từ” và “vĩnh cửu” khác nhau.
Để chọn loại máy phù hợp, bạn nên tập trung vào yêu cầu kỹ thuật, chất lượng thương hiệu, và chế độ bảo hành thay vì chỉ dựa vào thuật ngữ.
Máy nén khí tốc độ cố định hay tốc độ thay đổi tốt hơn?
Lựa chọn giữa máy nén khí tốc độ cố định và tốc độ thay đổi phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể và nhu cầu khí nén của bạn. Máy nén khí tốc độ cố định lý tưởng cho các ứng dụng có nhu cầu khí nén ổn định vì chúng chạy ở tốc độ không đổi và thường tiết kiệm chi phí hơn ngay từ đầu.
Tuy nhiên, chúng có thể dẫn đến chi phí năng lượng cao hơn nếu nhu cầu dao động. Mặt khác, máy nén khí tốc độ thay đổi điều chỉnh tốc độ dựa trên nhu cầu, giúp chúng tiết kiệm năng lượng hơn trong những tình huống nhu cầu khí nén thay đổi trong ngày.
Vậy nên, nhìn chung thì không thể đánh giá loại nào tốt hơn, mà loại nào phù hợp với nhu cầu công việc sẽ là tốt hơn.
Ưu điểm của bộ truyền động tốc độ thay đổi (biến tần) là gì?
Bộ truyền động tốc độ thay đổi (VSD) cung cấp khả năng kiểm soát nâng cao đối với hoạt động của máy nén bằng cách cho phép động cơ điều chỉnh tốc độ theo nhu cầu về khí nén. Điều này mang lại một số lợi thế, bao gồm tiết kiệm năng lượng đáng kể, vì máy nén chỉ sử dụng công suất cần thiết để đáp ứng nhu cầu hiện tại.
VSD cũng góp phần tạo ra áp suất khí ổn định hơn, giảm nguy cơ hệ thống ngừng hoạt động hoặc tình trạng kém hiệu quả do biến động áp suất.
Hơn nữa, hoạt động trơn tru hơn của máy nén VSD dẫn đến ít ứng suất cơ học hơn lên các bộ phận, có thể giảm nhu cầu bảo trì và kéo dài tuổi thọ hoạt động của thiết bị.
Tôi có cần máy nén có tốc độ thay đổi không?
Bạn có cần máy nén dẫn động tốc độ thay đổi hay không tùy thuộc vào bản chất nhu cầu khí của bạn. Nếu ứng dụng của bạn liên quan đến nhu cầu khí thay đổi trong suốt cả ngày, máy nén tốc độ thay đổi có thể rất có lợi. Nó sẽ điều chỉnh đầu ra để phù hợp với nhu cầu, tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và giảm chi phí vận hành. Điều này đặc biệt có lợi trong các môi trường mà hiệu quả năng lượng là ưu tiên hàng đầu hoặc nơi nhu cầu khí không thể đoán trước.
Tuy nhiên, nếu nhu cầu khí của bạn ổn định và có thể dự đoán được, máy nén tốc độ cố định là lựa chọn khá phù hợp, cung cấp hiệu suất đáng tin cậy với thiết lập đơn giản hơn và có khả năng ít tốn kém hơn.
Xem thêm các bài viết liên quan:
- Lỗi thường gặp của máy nén khí công nghiệp và giải pháp mới nhất
- Máy nén khí công nghiệp công suất lớn
- Hệ thống máy nén khí trục vít
