Động cơ máy nén khí trục vít thường xuyên khởi động hoặc vẫn chạy liên tục đều tốt

Những tác động tiêu cực của việc khởi động thường xuyên đối với động cơ máy nén khí trục vít

Trước khi bàn đến phương thức vận hành, trước hết cần làm rõ những tác hại mà việc khởi động thường xuyên gây ra đối với động cơ điện và toàn bộ hệ thống máy nén khí. Tại thời điểm khởi động, động cơ phát sinh dòng điện khởi động lớn hơn nhiều so với dòng điện định mức, thông thường gấp vài lần dòng điện định mức. Dòng điện lớn này không chỉ làm biến động điện áp của lưới điện, ảnh hưởng đến các thiết bị khác cùng chung một lưới, mà còn khiến cuộn dây động cơ nóng lên nghiêm trọng, đẩy nhanh quá trình lão hóa lớp cách điện.

Ngoài ra, việc khởi động thường xuyên đồng nghĩa với việc các bộ phận cơ khí phải liên tục trải qua quá trình gia tốc, từ trạng thái đứng yên đến vận hành ở tốc độ cao. Điều này làm gia tăng đáng kể mài mòn cơ học đối với các bộ phận cốt lõi như ổ đỡ, bánh răng và rôto, từ đó rút ngắn tuổi thọ tổng thể của thiết bị và làm tăng chi phí bảo trì về sau.

Phân tích hai trạng thái của “luôn quay”

Vì việc khởi động liên tục rõ ràng có nhiều nhược điểm, vậy liệu để động cơ “luôn chạy” có phải là lựa chọn tối ưu nhất hay không? Điều này cần được phân tích cụ thể trên cơ sở phương thức điều khiển của máy nén khí:

• Trạng thái tải trọng tần số công nghiệp:Đối với máy nén khí công suất định mức truyền thống, khi áp suất trong bình chứa đạt đến giới hạn trên, van hút khí sẽ đóng lại và động cơ chuyển sang trạng thái không tải. Lúc này, dù động cơ vẫn “luôn quay”, nhưng do vận hành ở chế độ không tải nên không tạo ra khí nén. Phương pháp này giúp tránh được tình trạng khởi động liên tục; tuy nhiên, khi ở chế độ không tải, thiết bị vẫn tiêu thụ một lượng điện năng nhất định, dẫn đến lãng phí năng lượng.
• Trạng thái điều tốc biến tần:Đối với máy nén khí biến tần, động cơ thực sự “luôn chạy”, nhưng nhờ bộ biến tần điều chỉnh tốc độ quay của động cơ theo thời gian thực, lượng khí đầu ra được cân đối chính xác với nhu cầu sử dụng thực tế ở phía trước. Tình trạng này không chỉ loại bỏ triệt để những nhược điểm của việc khởi động và dừng tải liên tục mà còn giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng khi lưu lượng khí sử dụng thấp, đây là phương thức vận hành khá lý tưởng hiện nay.

Làm thế nào để lựa chọn chiến lược vận hành dựa trên điều kiện vận hành của khí?

Việc lựa chọn giữa việc để động cơ khởi động–dừng liên tục, tải giảm ở tần số công suất hay vận hành liên tục với biến tần, cốt lõi nằm ở việc đánh giá tình hình biến động tiêu thụ khí thực tế của doanh nghiệp:

• Lưu lượng khí sử dụng ổn định và liên tục:Nếu lưu lượng khí tiêu thụ trên dây chuyền sản xuất ổn định, máy nén khí có thể duy trì trạng thái tải đầy trong thời gian dài; khi đó, động cơ vận hành liên tục là phương án hiệu quả nhất, không cần phải tính đến các vấn đề về khởi động–dừng hoặc giảm tải.
• Lưu lượng khí sử dụng có biến động lớn:Nếu trong nhà máy sản xuất, lượng khí tiêu thụ có sự biến đổi rõ rệt giữa các thời điểm cao điểm và thấp điểm, nên áp dụng chiến lược điều khiển biến tần. Bằng cách duy trì động cơ hoạt động và điều chỉnh tốc độ theo nhu cầu, vừa tránh được tác động do khởi động thường xuyên, vừa giải quyết được vấn đề tiêu hao năng lượng khi tải giảm ở tần số công suất.
• Lượng khí sử dụng rất nhỏ hoặc sử dụng gián đoạn:Đối với một số ít trường hợp có lưu lượng khí rất nhỏ và không cần thiết trong thời gian dài, hệ thống sẽ thiết lập thời gian ngủ đông hợp lý. Trong thời gian ngủ đông, động cơ ngừng hoạt động nhằm tiết kiệm điện năng; khi được kích hoạt trở lại, tần suất khởi động phải đảm bảo nằm trong phạm vi an toàn cho phép của động cơ.

Khuyến nghị về vận hành hàng ngày và quản lý tiết kiệm năng lượng

Để kéo dài tuổi thọ của máy nén khí trục vít và giảm chi phí vận hành, đề nghị trong công tác quản lý hàng ngày áp dụng các biện pháp sau:

• Thiết lập phạm vi băng thông áp suất một cách hợp lý:Đối với các thiết bị có chức năng điều khiển nạp/xả, cần thiết lập hợp lý chênh lệch giữa áp suất nạp và áp suất xả. Băng thông quá hẹp sẽ dẫn đến tình trạng khởi động–dừng máy hoặc nạp/xả thường xuyên, trong khi băng thông quá rộng sẽ gây ra dao động lớn của áp suất cấp khí. Cần căn cứ vào nhu cầu áp suất của thiết bị đầu cuối để đưa ra phương án thiết lập cân bằng.
• Bảo trì định kỳ hệ thống điện:Thực hiện kiểm tra định kỳ các linh kiện điện như contactor, rơle… để đảm bảo logic điều khiển chính xác, tránh tình trạng động cơ khởi động quá thường xuyên do linh kiện bị lão hóa hoặc hỏng hóc.
• Đánh giá việc nâng cấp thiết bị:Nếu các thiết bị vận hành ở tần số công nghiệp hiện có đã xuống cấp nghiêm trọng và mức tiêu thụ khí biến động lớn, có thể tiến hành đánh giá tổng thể về tính khả thi của việc chuyển đổi sang hệ thống truyền động biến tần hoặc thay thế bằng thiết bị biến tần nam châm vĩnh cửu hiệu suất cao, nhằm đạt được lợi ích tiết kiệm năng lượng lâu dài.