Trong các hoạt động sản xuất công nghiệp, máy nén khí và hệ thống máy nén khí đóng vai trò rất quan trọng. Nhu cầu sử dụng rất cao vì thế các chuyên viên kỹ thuật đã thiết kế và lắp biến tần cho máy nén khí, nhằm nâng cao khả năng vận hành và tiết kiện điện năng. Quang Minh sẽ chia sẻ cho các bạn về giải pháp lắp đặt và ưu nhược điểm của việc lắp inverter cho máy nén khí.

1 – Cấu tạo của máy nén khí

Các nhà máy sản xuất công nghiệp sử dụng rất nhiều máy nén khí. Nguyên tắc hoạt động của máy nén khí rất cơ bản là biến động năng của động cơ điện thành khí nén có áp suất cao. Dựa vào nguyên tắc hoạt động, máy nén khí có 3 loại cơ bản như sau:

+ Máy nén khí piston

+ Máy nén khí trục vít

+ Máy nén khí ly tâm

2 – Vai trò của việc lắp biến tần cho máy nén khí

Việc lắp biến tần cho máy nén khí giúp điều chỉnh và mở rộng lưu lượng khí nén nhờ vào việc thay đổi tốc độ quay của motor máy bơm khí nén, nhưng van cửa vào không thay đổi. Cho nên khi tốc độ quay của máy nén khi thay đổi, những đặc tính khác cũng thay đổi theo nhưng lực cản của đường ống không đổi.

Do đó, các nhà máy phải sử dụng nhiều máy móc và thiết bị vận hành dùng bằng khí nén có thể hoạt động tối đa và hiệu quả. Vì lưu lượng khí nén sẽ tăng lên nhiều và lớn lớn hơn thực tế, điều đó giúp cho nhu cầu về năng lượng được đáp ứng tối đa.

3 – Ưu nhược điểm của việc lắp biến tần cho máy nén khí

3.1 – Ưu điểm

Việc lắp biến tần cho máy nén khí giúp tiết kiệm một lượng lớn điện năng tiêu thụ. Biến tần vốn được biết đến với tính năng tiết kiệm năng lượng điện tới hơn 40%, làm cho áp suất được ổn định độc lập với lưu lượng tiêu thụ khí.

Giúp máy nén khí vận hành được êm ái: biến tần giúp máy nén khí vận hành êm hơn và giảm dòng khởi động. Cho nên, điện năng tiêu thụ cũng được giảm xuống ở chế độ không tải của máy bơm nén khí do nhờ vào việc giảm tốc độ vòng quay xuống mức thấp nhất. Và dầu vẫn được lưu thông tới các vị trí bôi trơn như trục vít,…

Áp suất máy được ổn định: Bộ VSD khi được tích hợp vào giúp cho tốc độ quay của động cơ được điều chỉnh, lưu lượng khí cũng được điều chỉnh theo. Áp suất và lưu lượng máy có mối liên hệ chặt chẽ, giúp ổn định mức áp suất theo tải tiêu thụ.

Khi lắp biến tần cho máy nén khí sẽ giúp kéo dài tuổi thọ cho máy: Inverter giúp máy nén khí vận hành ổn định chính vì vậy làm giảm các sự cố hỏng hóc, kéo dài tuổi thọ và chi phí sửa chữa bảo trì cũng được tiết kiệm đáng kể.

3.2 – Nhược điểm

Ngoài những lợi ích nêu trên thì biến tần cho máy nén khí cũng còn những mặt hạn chế như sau:

Máy sẽ hoạt động kém trong một vài môi trường đặc thù: trong các môi trường có nhiệt độ cao, có nước trong khoang máy, … thì máy nén khí có dùng biến tần sẽ hoạt động ít hoặc không có khả năng thích ứng. Với điều kiện vận hành trong khoang máy khí nén như vậy thì các phần tử điện tử công suất trở nên yếu.

Khi lắp biến tần cho máy nén khí thì việc sửa chữa khó hơn. Vì khi đó cấu tạo máy phức tạp hơn, khả năng hư hỏng cao hơn máy nén khí thông thường.

Việc đầu tư biến tần cho máy nén khí chiếm chi phí cao. Phụ thuộc vào tính tải tiêu thụ và số lượng máy bơm nén khí thì việc thu hồi vốn sẽ nhanh hoặc chậm khác nhau.

4 – Một số biến cố khi lắp biến tần cho máy nén khí

4.1 – Sự cố board điều khiển biến tần

Nơi hay bị hư hỏng nhất là khối nguồn và các IC linh kiện khác cũng rất nhạy cảm với những biến động của điện lưới, môi trường ẩm bụi, lưới điện bị tăng giảm thất thường, nhiệt độ cao hoặc khu vực ven biển.

Khi cắm điện, mở công tắc của biến tần máy khí nén mà động cơ không chạy, đèn chỉ thị nguồn không sáng. Đo điện áp ra ở 3 pha U, V, W bằng 0 và điện 3 pha vào R, S, T vẫn đủ thì khi đó khối nguồn chắc chắn gặp sự cố. Tiếp tục kiểm tra mà cầu chì không đứt, điện áp sau biến áp vẫn còn thì là cầu chỉnh lưu bị hỏng, diot hỏng hoặc điện trở lọc bị đứt.

Nếu lắp biến tần cho máy nén khí mà khi bật công tắc nguồn, cầu chì bị đứt ngay thì nguyên nhân có thể là do:

+ Biến áp AC hỏng

+ Đường dây bị chạm mạch

+ Tụ lọc bị chập

+ Diot chỉnh lưu ngắn mạch

Tiếp tục kiểm tra biến tần theo tuần tự:

+ Cuộn dây sơ cấp hoặc thứ cấp bị chạm mạch

+ Các tụ lọc bị nhiễu, tụ lọc nguồn một chiều bị chạm, rò rỉ

+ Diot ổn áp bị nổ

+ Diot chỉnh lưu bị hỏng

Sau cùng là kiểm tra các điện trở, tụ giấy, tụ gốm. Ngoài ra, hai bộ ít hỏng và nếu bị hỏng thì khó phát hiện là tranzito và IC.

Nếu khối nguồn không hư hỏng, đèn tín hiệu vẫn sáng nhưng máy không hoạt động thì sự cố hư hỏng có thể xảy ra ở bộ nghịch lưu.

4.2 – Sự cố ở mạch động lực biến tần

Khi lắp biến tần cho máy nén khí thì có thể gặp phải tình trạng mạch điều khiển vẫn hoạt động tốt, bật công tắc và đèn tín hiệu vẫn sáng nhưng sau vài giây thì biến tần nóng lên và dẫn tới mạch bảo vệ tự động ngắt điện, đèn tín hiệu cũng tắt.

Nguyên nhân là do mạch động lực có lỗi bị chập. Dựa vào mạch in từ nguồn 3 pha R, S, T đến các cực A-K tìm xem chỗ nào bị chạm.

5 – Máy nén khí nào có thể lắp biến tần

Máy nén khí trục vít: biến tần được lắp có công suất bằng công suất của động cơ.

Máy nén khi Piston: Đây là dòng máy cần momen khởi động lớn, dòng điện tăng cao mỗi khi khởi động và đủ áp. Vì vậy cần lắp biến tần cho máy nén khí trên cấp với động cơ mới có thể đáp ứng được tải.

6 – Kết

Đa số những máy nén khí ở Việt Nam đều được thiết kế dư tải so với công suất thực của nhà máy. Cho nên khi máy đã đủ áp trong bình khí thì hơi sẽ được xả ra ngoài, trong khi động cơ vẫn hoạt động 100% từ đó làm hao phí điện năng. Cho nên việc lắp thêm inverter vào máy nén khí sẽ giúp tiết kiệm điện năng rất lớn, mà còn giúp máy được hoạt động ổn định và bền bỉ hơn.