Máy nén khí biến tần là gì? Mọi thông tin cần biết

Với nhiều ưu điểm vượt trội, máy nén khí biến tần đang trở thành lựa chọn hàng đầu của nhiều doanh nghiệp trong thời đại hiện nay. Tuy nhiên, không phải ai cũng có thông tin đầy đủ về thiết bị này cũng như những lợi ích mà nó mang lại. Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu máy nén biến tần là gì và những thông tin thú vị về thiết bị này!

Máy nén khí biến tần là gì?

Biến tần cho máy nén khí, còn được biết đến như bộ truyền động thay đổi tốc độ, được ứng dụng để giảm lượng điện tiêu thụ của máy nén khí. Đồng thời, biến tần là thiết bị có khả năng thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ, từ đó điều khiển tốc độ động cơ một cách linh hoạt, không cần sử dụng hộp số cơ khí.
Bằng cách sử dụng các linh kiện bán dẫn để tuần tự đóng ngắt các cuộn dây của động cơ, biến tần tạo ra từ trường xoay, làm quay rô-to. Loại máy nén khí này với biến tần được coi là một bước tiến đột phá trong công nghệ, giúp kiểm soát năng lượng dư thừa và đảm bảo cung cấp đủ nguồn năng lượng cho hoạt động nén khí.
Hiện nay, bộ phận biến tần được sử dụng rộng rãi trong máy nén khí, đặc biệt là cho các loại máy piston và trục vít, nhằm nâng cao hiệu suất vận hành của thiết bị.

Vai trò của máy nén khí biến tần

Máy nén khí biến tần chủ yếu tập trung vào việc điều chỉnh và mở rộng lưu lượng khí nén bằng cách điều chỉnh tốc độ quay của động cơ máy bơm khí nén. Quá trình này được thực hiện mà vẫn giữ nguyên van cửa vào không đổi. Khi tốc độ quay của máy thay đổi, các đặc tính khác của hệ thống cũng thay đổi, nhưng lực cản của đường ống vẫn được duy trì. Nhờ vào điều này, lưu lượng khí nén có thể được điều chỉnh một cách đáng kể và làm tăng năng suất so với các hệ thống khác. Nó đáp ứng nhu cầu năng lượng lớn và duy trì sự ổn định cho các nhà máy sử dụng nhiều máy móc và thiết bị vận hành bằng khí nén, đảm bảo luôn hoạt động hiệu quả và tối đa.

Ưu điểm máy nén khí biến tần

Tiết kiệm điện năng tiêu thụ

Biến tần giúp tiết kiệm lượng điện năng tiêu thụ lên tới 30%, duy trì áp suất ổn định độc lập với lưu lượng khí, cải thiện chất lượng điều khiển quá trình.

Vận hành êm ái

Cơ chế điều khiển của máy nén khí biến tần giảm tiếng ồn, giảm dòng khởi động, và giữ tốc độ vòng quay tối thiểu ở chế độ không tải, bảo đảm bôi trơn và giải nhiệt mà không tăng mức tiêu thụ điện. Sử dụng biến tần giúp máy nén khí vận hành êm ái hơn, giảm dòng khởi động, và giảm tiêu thụ điện năng ở chế độ không tải thông qua việc giảm tốc độ vòng quay.

Ổn định áp suất

Khi tích hợp bộ VSD, máy nén khí biến tần điều chỉnh tốc độ quay, ổn định áp suất theo tải tiêu thụ, giảm biến động giữa áp suất và lưu lượng khí.

Tuổi thọ cao

Máy nén khí biến tần giúp giảm sự cố hỏng, kéo dài tuổi thọ máy, giảm chi phí bảo trì và sửa chữa cho doanh nghiệp.

Nhược điểm máy nén khí biến tần

Khả năng làm việc kém hơn

Trong môi trường có nhiệt độ cao và nước tích tụ trong khoang máy, máy nén khí sử dụng biến tần thường có khả năng làm việc kém hiệu quả hoặc thậm chí không thích ứng được. Các thành phần điện tử công suất có thể trở nên yếu hơn dưới điều kiện khắc nghiệt này.

Khó sửa chữa

Việc lắp đặt biến tần cho máy nén khí tạo ra sự phức tạp và gia tăng khả năng hư hỏng, đặc biệt là do công nghệ phức tạp của chúng. Đồng thời, việc sửa chữa biến tần đòi hỏi sự chuyên nghiệp cao, nhưng số lượng thợ có trình độ chuyên môn cao tại Việt Nam không nhiều, gây khó khăn trong quá trình bảo trì.

Chi phí cao

Chi phí đầu tư ban đầu cho biến tần là khá lớn. Hiệu quả thu hồi vốn của quyết định này phụ thuộc vào đặc tính tải tiêu thụ và số lượng máy nén khí, có thể mất thời gian và chi phí đầu tư ban đầu cao trước khi thấy được lợi ích.

Khi nào nên lắp biến tần cho máy nén khí?

Mặc dù khả năng tiết kiệm điện năng của máy nén khí biến tần là rõ ràng, nhưng không phải mọi trường hợp đều thích hợp cho sự áp dụng của nó. Dưới đây là hai tình huống bạn nên xem xét trước khi quyết định sử dụng biến tần:
- Máy nén khí luôn hoạt động ở mức 90 - 100% tải: việc sử dụng máy nén khí biến tần có thể không là lựa chọn hiệu quả. Máy nén khí biến tần chạy ở tốc độ tối đa có thể tiêu hao nhiều điện năng hơn so với máy nén khí thông thường trong trường hợp này.
- Máy nén khí chạy ở mức tải thấp (10 - 20%): việc lựa chọn máy nén khí nhỏ hơn có thể là một giải pháp tối ưu. Máy nén khí biến tần thường không hoạt động hiệu quả ở mức tải thấp, và việc chọn lựa máy nén khí kích thước nhỏ hơn có thể tiết kiệm năng lượng và chi phí mua máy ban đầu.
Theo chuyên gia, máy nén khí biến tần là lựa chọn xuất sắc đối với các hệ thống hoạt động ở mức tải từ 50 - 80%.

Cách lắp biến tần cho máy nén khí chuẩn

Cách 1: Điều khiển PID

Trong cách lắp đặt này, sử dụng một cảm biến áp suất đặt tại bình chứa. Khi áp suất giảm, biến tần sẽ tự động tăng tốc độ để đạt được áp suất cài đặt. Ngược lại, khi áp suất tăng, biến tần điều chỉnh tốc độ của động cơ để tiết kiệm năng lượng.

Cách 2: Chạy đa cấp độ dựa trên tín hiệu load/ unload từ relay sẵn có trong hệ thống

Phương pháp này sử dụng tín hiệu load/unload từ relay trong hệ thống. Biến tần có 2 cấp độ: load (có tải) chạy ở tần số lớn nhất (50Hz), và unload (không tải) chạy ở tần số nền nhỏ nhất (tần số ngủ).

Lưu ý khi lắp đặt biến tần máy nén khí

- Sử dụng biến tần có dòng tải nặng và tốc độ đáp ứng nhanh. Tránh sử dụng biến tần dành cho máy bơm hoặc quạt tăng công suất 1 cấp, vì chúng có thể không phù hợp khi vận hành máy nén khí.
- Tính toán tốc độ thấp nhất của động cơ, đặc biệt là đối với động cơ không có quạt cưỡng bức để tránh các vấn đề như quá nhiệt và ngưng tụ hơi nước.
- Tìm hiểu cấu trúc và hoạt động của các bộ phận trong hệ thống nén khí. Điều này giúp lập trình điều khiển phù hợp với biến tần, tối ưu hóa hiệu suất và tránh sự cố không mong muốn.