Hai máy nén khí được vận hành song song như thế nào? Kết nối đường ống, logic điều khiển và phân bổ tải trọng

Lời mở đầu

Trong sản xuất công nghiệp, khi nhu cầu sử dụng khí tăng cao, một máy nén khí đơn lẻ thường không thể đáp ứng đủ yêu cầu cung cấp khí. Việc vận hành song song hai máy nén khí không chỉ giúp nâng cao tổng lưu lượng khí cung cấp của hệ thống mà còn tạo ra dự phòng, từ đó tăng cường tính liên tục trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, hệ thống vận hành song song không phải là sự ghép nối vật lý đơn giản; thiết kế đường ống, logic điều khiển và phân bổ tải trọng đều quyết định trực tiếp đến hiệu suất năng lượng và độ ổn định của hệ thống.

Kết nối đường ống và thiết kế hệ thống

Kết nối đường ống hợp lý là nền tảng cho sự vận hành ổn định của hệ thống ghép song song. Khi thiết kế, cần tập trung chú ý đến một số khía cạnh sau:

• Bố trí đường ống chính: Đường kính ống chính sau khi hợp nhất phải lớn hơn hoặc bằng tổng các đường kính ống nhánh, nhằm giảm tốc độ dòng khí và tổn thất áp suất. Hướng đi của đường ống nên được thiết kế càng thẳng càng tốt, đồng thời hạn chế số lượng cút nối.
• Cấu hình van một chiều và van cách ly: Ở cửa xả của mỗi máy nén phải lắp đặt van một chiều chất lượng cao nhằm ngăn chặn hiện tượng khí áp suất cao chảy ngược khi máy dừng, gây hiện tượng quay ngược của rôto. Đồng thời, sau van một chiều cần lắp thêm van bi cách ly để khi bảo trì một thiết bị không làm ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị còn lại.
• Đệm khí trong bình chứa: Việc lắp đặt một bình chứa khí có dung tích phù hợp ở phía sau hệ thống song song có thể hiệu quả làm giảm các dao động áp suất phát sinh khi hai thiết bị luân phiên nạp và xả tải, từ đó ổn định áp suất trong mạng lưới.

Logic điều khiển và chiến lược phối hợp

Khi hai máy nén được lắp song song, nếu logic điều khiển không phù hợp thì rất dễ xảy ra hiện tượng “giành khí” hoặc tình trạng tải – tắt tải diễn ra thường xuyên. Các chiến lược điều khiển phối hợp phổ biến bao gồm:

• Chế độ điều khiển chủ-từ: Thiết lập một máy trong số đó làm máy chủ, máy còn lại làm máy phụ. Máy chủ điều chỉnh trạng thái vận hành dựa trên sự thay đổi áp suất của mạng ống; khi máy chủ đã hoạt động hết công suất mà vẫn không đáp ứng được yêu cầu về áp suất, máy phụ sẽ tự động khởi động; khi áp suất quá cao, máy phụ sẽ được ưu tiên giảm tải hoặc dừng hoạt động.
• Điều chỉnh thiết lập dây đai áp lực saiĐể tránh tình trạng hai thiết bị cùng lúc khởi động hoặc ngắt tải, cần thiết lập hợp lý dải băng thông áp suất cho cả hai. Ví dụ, áp suất khởi động của thiết bị chủ được đặt ở mức cao hơn, còn áp suất khởi động của thiết bị phụ được đặt ở mức thấp hơn, từ đó hình thành một dải điều khiển áp suất theo kiểu bậc thang.
• Đồng bộ hóa thông tin liên lạc và tín hiệuThông qua kết nối dây cứng hoặc bus truyền thông công nghiệp, đảm bảo rằng bộ điều khiển của hai thiết bị có thể chia sẻ theo thời gian thực các tín hiệu quan trọng như áp suất trong mạng ống và trạng thái vận hành, từ đó đạt được phản hồi liên động ở mức độ mili giây.

Phân bổ tải và tối ưu hóa tiết kiệm năng lượng

Phân bổ tải trọng khoa học có thể tối đa hóa tiềm năng tiết kiệm năng lượng của hệ thống và cân bằng mức độ hao mòn của thiết bị:

• Kết hợp biến tần và tần số công nghiệpNếu trong hai thiết bị có một máy nén biến tần, thì nên sử dụng nó làm lực lượng chủ đạo trong công tác điều tiết phụ tải, đảm nhiệm tải cơ bản và điều chỉnh áp suất ở mức độ nhỏ; còn máy nén tần số cố định sẽ được dùng làm tải cơ bản hoặc bổ sung cho các điểm cực đại, nhằm tránh lãng phí năng lượng do quá trình khởi động – dừng thường xuyên.
• Cơ chế luân phiên định kỳTrong hệ thống điều khiển, thiết lập chức năng luân chuyển định kỳ để định kỳ hoán đổi vai trò chủ–từ của hai thiết bị. Điều này không chỉ giúp cân bằng thời gian vận hành của hai thiết bị, kéo dài tuổi thọ của các bộ phận cơ khí và dầu bôi trơn, mà còn ngăn ngừa tình trạng máy dự phòng bị ẩm ướt do ngừng hoạt động trong thời gian dài.
• Tránh vùng vận hành kém hiệu quảThông qua tối ưu hóa logic, đảm bảo thiết bị vận hành gần mức lưu lượng xả định danh nhất có thể, tránh hoạt động trong thời gian dài ở tải thấp hoặc tần số thấp, từ đó duy trì hiệu suất công suất riêng ở mức cao.

Các lưu ý về bảo trì hàng ngày và an toàn

Việc bảo trì hàng ngày của hệ thống cần cân nhắc đồng thời cả tổng thể lẫn từng bộ phận:

• Xả nước ng condensateĐảm bảo van xả tự động của mỗi máy nén và thiết bị xử lý sau hoạt động bình thường, ngăn ngừa sự tích tụ hơi nước trong mạng lưới đường ống song song, từ đó không làm ảnh hưởng đến chất lượng không khí.
• Giám sát tính nhất quán của tham số: Định kỳ kiểm tra nhiệt độ khí thải, áp suất dầu và chênh lệch áp suất của bộ lọc đối với hai thiết bị. Nếu phát hiện thông số của một thiết bị nào đó bất thường, cần kịp thời tiến hành rà soát, ngăn ngừa tình trạng vận hành khi có sự cố, tránh ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống hòa lưới.