Cơ sở đầu tư

Motor cho Máy nén khí chạy trực tiếp từ lưới điện 3pha/380VAC, khởi động theo SAO - TAM GIÁC gây sụt áp lưới khi khởi động, dòng điện tăng, tiêu tốn một lượng điện đáng kể, về lâu dài cũng gây ảnh hưởng tuổi thọ của Motor.

Nhu cầu vận hành máy của các Nhà máy thường nhỏ hơn công suất của máy. Dẫn tới hiệu suất khai thác máy không cao, chi phí vận hành lớn.

Máy chạy ở chế độ CÓ TẢI và KHÔNG TẢI luân phiên thay đổi trong quá trình vận hành máy. Thời gian cho một chu kỳ máy chạy khoảng 60-80s. (Thời gian chạy không tải gần gấp hai lần thời gian chạy có tải). Motor chạy hết công suất trong suốt cả quá trình hoạt động của máy, như vậy có sự lãng phí lớn về điện.

Đề xuất hướng cải tạo

Theo kinh nghiệm chuyên môn của chúng tôi, việc lắp đặt biến tần ABB cho Máy Nén Khí sẽ mang lại hiệu quả rất thiết thực cho quý doanh nghiệp.

Dòng khởi động và dòng không tải giảm nhiều nên ít ảnh hưởng tới các thiết bị khác xung quanh, chất lượng mạng điện ổn định, tổn hao nhiệt trên dây dẫn giảm.

Nếu vận hành máy chạy ở chế độ: CÓ TẢI và KHÔNG TẢI (Load - Unload): Biến tần sẽ tự động thay đổi tốc độ phù hợp, lúc KHÔNG TẢI tần số sẽ tự động giảm xuống mức thấp nhất mà vẫn đảm bảo hệ số phát nóng cho động cơ, lúc CÓ TẢI  tùy vào lưu lượng khí sử dụng trong Nhà máy và cách vận hành của máy sẽ giảm tần số xuống một mức độ nào đó thay vì phải chạy hết công suất của Motor như hệ thống hiện hữu. 

Nếu vận hành máy ở chế độ PID: Dùng biến tần kết hợp với một Sensor áp suất khí gắn trên đường ống. Điều này sẽ giúp hệ thống luôn chạy ổn định và áp lực trên đường ống luôn duy trì ở mức độ mong muốn.

Quá trình khởi động và dừng tải êm, tiếng ồn giảm. Tăng tuổi thọ vận hành máy.

Ngoài những lợi ích trên, nếu Máy Nén Khí hoạt động 12h/312 ngày/ 1năm thì hiệu quả từ việc tiết kiệm năng lượng ước tính trên 20%, cho phép hoàn vốn đầu tư trong thời gian 14-18 tháng.

Nguyên lý tiết kiệm điện trong hệ thống máy nén khí

Đây là một phương pháp điều khiển có tính khoa học sử dụng một biến tần điều khiển tốc độ quay của máy nén khí với mục đích tiết kiệm điện. Những thông số sau đây được biết dựa trên đặc tính hoạt động của máy nén khí.

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

Nó có thể thấy được từ biểu thức trên, khi tốc độ quay của motor giảm 80% so với tốc độ quay định mức, lưu lượng khí cung cấp cho hệ thống đường ống bởi máy nén khí cũng giảm 80%, áp suất đường ống giảm tới (80%)² và công suất tiêu thụ của motor giảm tới (80%)³, tức là 51,2%. Loại trừ tổn hao sắt và tổn hao đồng củ motor thì hiệu suất tiết kiệm điện đạt tới 40%. Đây là nguyên lý tiết kiệm điện bằng phương pháp thay đổi tần số.

Điều này đã được chứng minh bằng thực tế trong thời gian dài, việc ứng dụng biến tần vào hệ thống cung cấp khí và dùng công nghệ thay đổi tần số thay đổi tốc độ quay của máy nén khí điều chỉnh lưu lượng để thay thế cho việc dùng valve có thể đạt được hiệu quả trong việc tiết kiệm điện. Bình thường, lượng điện tiết kiệm là hơn 30%. Ngoài ra, chức năng khởi động mềm và đặc tính điều chỉnh tốc độ mịn của biến tần có thể thực hiện điều chỉnh lưu lượng ổn định và giảm rung khi khởi động kéo dài tuổi thọ cho toàn bộ máy và đường ống.

Giải pháp sử dụng biến tần
Để đáp ứng được những yêu cầu về cấp nước với áp suất không đổi trong công nghiệp, dân dụng, cũng như các hệ thống tưới tiêu tiết kiệm nước trong nông nghiệp, dòng biến tần ACS310, ACS550 của hãng ABB được tích hợp sẵn bộ PFC CONTROL để ứng dụng trong các hệ thống quạt và máy bơm cấp nước với áp suất ổn định. Dòng biến tần này được tích hợp công nghệ điều khiển tốc độ qua tần số, bộ điều khiển PID để có thể ứng dụng vào trong các hệ thống điều khiển theo vòng kín. Việc ứng dụng dòng biến tần này vào trong các hệ thống cấp nước sẽ đem lại nhiều lợi ích như có chi phí thấp, mức độ tự động hoá cao, đầy đủ các chức năng bảo vệ, dễ dàng vận hành và mang lại hiệu quả rõ ràng về tiết kiệm nước và năng lượng tiêu thụ.

Ứng dụng biến tần ABB dòng ACS550 điều khiển 3 bơm chạy luân phiên và ổn định áp suất

1. Các phương pháp điều khiển
- Dùng các relay và timer thời gian để đổi trạng thái hoạt động của mỗi bơm: Phương pháp này là phương pháp truyền thống trước đây. Đơn giản và rẻ tiền song độ bền không cao, điều khiển không linh hoạt. Không điều khiển được áp suất trong đường ống, trong bồn chứa. Khi quá áp dẫn đến nhanh hỏng hóc, dò rỉ đường dẫn nước. Không tiết kiệm được năng lượng điện, giảm tuổi thọ động cơ.
- Phương pháp dùng biến tần điều khiển bơm chạy luân phiên và điều khiển luôn được áp suất trong đường ống. Đây là phương pháp thực sự tiện ích. Giải pháp điều khiển tối ưu cho bài toán cấp nước trong tòa nhà, khi lượng nước tiêu thụ thay đổi liên tục. Đây là giải pháp lý tưởng cho bài toán công nghệ này.

2. Phương pháp dùng biến tần

2.1 Giới thiệu
Mục đích của việc bơm luân phiên các bơm là tăng độ bền, chống rỉ cho các bơm dự phòng và bơm phụ, làm tăng tính ổn định của hệ thống. Dùng 2 hoặc nhiều bơm để điều khiển, mỗi bơm sẽ chạy 1 thời gian. Bơm này chạy, bơm kia nghỉ và ngược lại. Để ổn định áp suất trên đường ống một bơm được chạy chính được điều khiển bởi biến tần. Khi động cơ chính chạy hết công suất mà áp suất đường ống còn thiếu thì biến tần ra lệnh gọi thêm bơm phụ thứ nhất vào, nếu vẫn thiếu thì gọi tiếp bơm phụ thứ hai vào. Ngược lại khi khi bơm chính chạy dưới công suất cho phép mà áp suất đường ống cao thì các bơm phụ được ngắt dần.
2.2 Sơ đồ đồ công nghệ

2.3 Cài đặt biến tần
Trên biến tần chúng ta sẽ cài đặt các thông số là: Chọn chế độ điều khiển là điều khiển theo thời gian để biến tần tự động đóng, ngắt các relay của biến tần. Nhập số lượng bơm bạn cần điều khiển. Nhập thời gian chạy của đổi bơm (tức là thời chạy của mỗi bơm – Khoảng thời gian từ 0 đến 65500 phút). Nhập thời gian delay để đóng mở relay (mặc định là 1 giây). Cài đặt các thông số PID và các đầu vào analog để đọc giá trị áp suất phản hồi về.

3. Ưu điểm của việc lắp biến tần cho hệ thống
- Nâng cao tuổi thọ của động cơ do động cơ khởi động êm.
- Hạn chế được dòng điện khởi động cao.
- Tiết kiệm năng lượng.
- Điều khiển linh hoạt các máy bơm.
- Tự động ngừng khi đạt tới điểm cài đặt.
- Tự động tăng tốc giảm tốc tránh quá tải hoặc quá điện áp khi khởi động.
- Bảo vệ được động cơ khi: ngắn mạch, mất pha, lệch pha, quá tải, quá dòng, quá nhiệt…
- Kết nối với máy tính dùng SCADA để giám sát hoạt động.
- Kích thước nhỏ gọn, không chiếm diện tích trong nhà trạm.
- Dễ dàng lắp đặt, vận hành.
- Hiển thị các thông số của động cơ và biến tần.

Trong quá trình sử dụng hộp giảm tốc (Gear box) hoặc động cơ giảm tốc (Gear Motor) đôi khi chúng ta cần thay mới phốt chắn dầu (oil seal) vì những lý do sau:

• Do sử dụng lâu, cao su bị lão hóa, mép phốt bị nứt hoặc lò xo vòng bị tuột, bung, đứt…gây ra hiện tượng rò dầu.
• Khi sửa chữa, thay thế các chi tiết bên trong hộp số (nhông, trục, ổ bi…) phải cạy phốt cũ ra (sẽ làm biến dạng, hỏng không sử dụng lại được), vì vậy khi ráp lại hộp số phải thay phốt mới.
• Nút thông hơi trên hộp giảm tốc bị bít do bụi bẩn bám lâu ngày hoặc hộp số mới nhưng người sử dụng quên tháo bỏ vòng cao su che kín đường thoát hơi trên nút thông hơi (hộp số hãng SEW EURODRIVE. Khi vận hành, do ma sát, hộp số nóng lên làm dãn nở khối không khí bên trong hộp số, áp suất tăng lên, thổi lật ngược lại mép làm kín của phốt gây rò dầu, cần thay phốt mới.

Các thiết bị cần thiết cho việc điều khiễn tốc độ đông cơ sử dụng PLC kết nối biến tần

• Encoder : dùng xác định tốc độ động cơ. (chúng ta sẽ phân tích về Encoder sau)

Có 2 loại encoder : enconder tương đối và encoder tuyệt đối

• Động cơ : AC,DC…..
• Biến tần : cụ thể ta sẽ tiềm hiêu biến tần siemmen MM440
• PLC : S7-200
• Trước khi kết nối đến S7-200, cần phải chắc chắn rằng có đủ các thông số của biến tần. Sử dụng các keypad có sẵn trên biến tần để cài đặt như sau:

Reset để cài đặt lại cho hệ thống (tuỳ chọn): P0010 = 30 P0970 = 1 Nếu bỏ qua bước này, các thông số tiếp theo sẽ được set theo các giá trị: USS PZD length: P2012 Index0 = 2 USS PKW length: P2013 Index0 = 127 Cho phép truy nhập đọc/ghi các thông số: P0003 = 3 Kiểm tra cài dặt thông số động cơ cho biến tần: P0304 = điện áp động cơ (V) P0305 = dòng điện động cơ (A) P0307 = công suất động cơ (W) P0310 = tần số động cơ (Hz) P0311 = tốc độ động cơ (RPM)

v  Các thông số cài đặt này có thể thay đổi tuỳ thuộc vào loại động cơ được sử dụng. Trước khi cài đặt các thông số P0304, P0305, P0307, P0310, P0311, cần thiết phải set thông số P0010 lên 1 trước. Sau khi kết thúc việc cài đặt, đặt thông số P0010 về 0. Các thông số P0304, P0305, P0307, P0310, P0311 chỉ có thể thay đổi trong chế độ quick commissioning. - Định chế độ điều khiển từ xa hay tại chỗ (Local / Remove): P0700 Index0 = 5

- Đặt lựa chọn tần số setpoint cho USS ở cổng COM    P1000 Index0 = 5

- Định thời gian tăng tốc (tuỳ chọn), là thời gian để động cơ tăng tốc đến tốc độ max: P1120 = 0 ¸ 650,00 (s).

- Định thời gian giảm tốc (tuỳ chọn), là thời gian để động cơ giảm dần tốc độ cho đến khi  dừng: P1121 = 0 ¸ 650,00 (s).

- Đặt tần số tham chiếu:  P2000 = 1 đến 650 Hz

- Tiêu chuẩn hoá USS: P2009 Index0 = 0