Máy nén khí trục vít chỉ có thể vận hành ở tần số công suất định mức không?

Thế nào là vận hành ở tần số công suất và vận hành biến tần?

Trước khi bàn đến việc máy nén khí trục vít có chỉ có thể vận hành ở tần số công nghiệp hay không, trước hết cần làm rõ khái niệm cơ bản của hai chế độ này. Vận hành ở tần số công nghiệp nghĩa là động cơ máy nén khí hoạt động ở tần số lưới điện cố định, thường vận hành với tốc độ định mức. Khi áp suất trong bình chứa đạt đến giới hạn trên, máy nén khí chuyển sang trạng thái không tải; khi áp suất giảm xuống giới hạn dưới, máy lại được đưa vào trạng thái có tải. Trong khi đó, vận hành biến tần là phương pháp sử dụng biến tần để thay đổi tần số làm việc của động cơ, qua đó điều chỉnh vô cấp tốc độ quay của động cơ, giúp lưu lượng khí thoát ra của máy nén khí luôn phù hợp theo nhu cầu tiêu thụ khí thực tế của người dùng.

Máy nén khí trục vít chỉ có thể vận hành ở tần số công suất định mức không?

Câu trả lời là không. Máy nén khí trục vít không nhất thiết phải chỉ vận hành ở tần số công nghiệp. Trong giai đoạn đầu phát triển của máy nén khí, do hạn chế về công nghệ điều khiển và chi phí, việc điều khiển tốc độ cố định theo tần số công nghiệp thực sự là xu hướng chủ đạo. Tuy nhiên, cùng với sự trưởng thành của công nghệ điện tử công suất và lý thuyết điều khiển, công nghệ biến tần đã được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực máy nén khí trục vít. Hiện nay, trên thị trường vừa có các loại máy nén khí trục vít tần số công nghiệp truyền thống, vừa có nhiều sản phẩm xuất xưởng đã được trang bị sẵn biến tần, bao gồm cả máy nén khí trục vít biến tần vĩnh cửu và máy nén khí trục vít biến tần thông thường. Ngoài ra, nhiều máy nén khí tần số công nghiệp cũ cũng có thể được cải tạo tiết kiệm năng lượng bằng cách lắp đặt thêm biến tần.

Sự khác biệt cốt lõi giữa vận hành ở tần số công nghiệp và vận hành biến tần

• Phương thức khởi động:Máy nén khí chạy ở tần số công nghiệp thường sử dụng khởi động trực tiếp hoặc khởi động giảm áp bằng sơ đồ sao–tam giác; dòng điện khởi động lớn, gây tác động rõ rệt lên lưới điện. Trong khi đó, máy nén khí biến tần thực hiện khởi động mềm, dòng điện khởi động tăng dần, giảm thiểu tối đa tác động đến lưới điện và các bộ phận cơ khí.
• Kiểm soát áp suất:Máy chạy ở tần số công nghiệp duy trì áp suất bằng cách tải và giảm tải, do đó xuất hiện dải băng áp suất, dẫn đến dao động áp suất; trong khi đó, máy biến tần duy trì áp suất ổn định bằng cách điều chỉnh tốc độ quay, giúp giảm thiểu tối đa dao động áp suất và cung cấp khí ổn định hơn.
• Hiệu suất tiêu thụ năng lượng:Ở máy chạy ở tần số công nghiệp, khi ở trạng thái không tải, động cơ vẫn quay không tải, tiêu thụ một lượng lớn điện năng vô ích; còn máy biến tần khi lưu lượng khí sử dụng giảm thì tự động giảm tốc độ quay, thậm chí chuyển sang chế độ nghỉ, nhờ đó tránh được tổn thất năng lượng do không tải, mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng rõ rệt trên toàn hệ thống.

Ưu điểm của chế độ vận hành biến tần và các trường hợp áp dụng

Ưu điểm cốt lõi của máy nén khí trục vít biến tần chính là khả năng cung cấp khí theo nhu cầu. Đối với các doanh nghiệp có lưu lượng khí sử dụng dao động lớn, máy biến tần có thể theo dõi kịp thời những thay đổi trong nhu cầu khí, từ đó tránh tình trạng lãng phí năng lượng do quá trình tải – xả tải diễn ra thường xuyên. Đồng thời, việc cung cấp khí ở áp suất ổn định giúp nâng cao tính ổn định vận hành của các thiết bị khí nén đầu cuối, qua đó cải thiện chất lượng sản phẩm. Do đó, trong các ngành công nghiệp như gia công cơ khí, sản xuất điện tử, dệt may – nơi mà phụ tải khí thay đổi thường xuyên – vận hành biến tần là lựa chọn lý tưởng.

Các trường hợp sử dụng phù hợp với chế độ vận hành tần số công nghiệp

Mặc dù công nghệ biến tần có những ưu điểm nổi bật, nhưng máy nén khí vận hành ở tần số lưới vẫn chưa bị loại bỏ hoàn toàn. Nếu nhu cầu sử dụng khí của doanh nghiệp rất ổn định và máy nén khí luôn hoạt động ở chế độ tải đầy hoặc gần đầy, thì hiệu suất vận hành của máy nén khí tần số lưới cũng không thua kém nhiều so với máy biến tần. Ngoài ra, đối với các trạm cung cấp khí tập trung quy mô lớn có lưu lượng khí rất lớn và ổn định, hoặc những dự án đặc biệt nhạy cảm với chi phí mua sắm thiết bị ban đầu, máy nén khí trục vít tần số lưới vẫn duy trì tính kinh tế và độ tin cậy cao.

Đề xuất cải tạo biến tần cho máy nén khí cũ

Đối với các doanh nghiệp đang vận hành máy nén khí trục vít chạy ở tần số công suất 50 Hz, nếu gặp phải tình trạng biến động lớn về lưu lượng khí tiêu thụ và chi phí điện năng cao, có thể cân nhắc thực hiện chuyển đổi sang biến tần. Khi tiến hành cải tạo, cần lưu ý đảm bảo rằng động cơ gốc đã được thiết kế để hoạt động với biến tần; nếu là động cơ thông thường, cần đánh giá kỹ vấn đề tản nhiệt khi vận hành ở tần số thấp và, trong trường hợp cần thiết, phải lắp đặt thêm quạt làm mát riêng. Đồng thời, việc lựa chọn biến tần phải phù hợp với công suất của máy nén khí cũng như đặc tính tải; nên giao cho đội ngũ kỹ thuật chuyên môn tiến hành hiệu chỉnh hệ thống nhằm bảo đảm an toàn và hiệu quả tiết kiệm năng lượng sau khi cải tạo.