Hệ thống khí nén được tính toán công suất như thế nào? Lưu lượng tiêu thụ, dung tích bình chứa, tổn thất áp suất và lựa chọn máy nén chính

1. Đánh giá chính xác tổng lượng khí tiêu thụ của hệ thống

Lưu lượng khí tiêu thụ là cơ sở để tính toán công suất của hệ thống khí nén. Khi tính toán tổng lưu lượng khí tiêu thụ, cần xem xét tổng hợp một số yếu tố sau:

• Lưu lượng khí tiêu thụ định mức của thiết bịTính tổng lượng khí tiêu thụ định mức của tất cả các thiết bị khí nén, xi-lanh và dụng cụ khí nén.
• Hệ số sử dụng đồng thờiKhông phải tất cả các thiết bị đều hoạt động ở công suất tối đa cùng một lúc; cần nhân với hệ số sử dụng đồng thời hợp lý dựa trên điều kiện vận hành thực tế.
• Lưu lượng rò rỉ của mạng lưới đường ống: Các mạng lưới ống dẫn cũ hoặc các hệ thống được bảo trì kém thường xảy ra rò rỉ, do đó cần bổ sung một tỷ lệ nhất định của tổng lượng khí tiêu thụ để bù đắp cho tổn thất do rò rỉ.
• Dư lượng mở rộng trong tương lai: Xem xét kế hoạch mở rộng năng lực sản xuất trong tương lai của doanh nghiệp, đồng thời dành sẵn một mức dự phòng phù hợp cho nhu cầu sử dụng khí.

II. Xác định hợp lý dung tích bồn chứa khí

Bình chứa khí trong hệ thống có vai trò đệm, ổn định áp suất và làm mát sơ bộ. Việc tính toán dung tích chứa khí cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

• Phù hợp với lưu lượng khí xả của máy nén khíThông thường, khuyến nghị dung tích bình chứa khí nên bằng một tỷ lệ nhất định so với lưu lượng xả của máy nén khí, nhằm giảm thiểu dao động dòng khí.
• Ứng phó với nhu cầu khí đốt cao điểmNếu hệ thống có tình trạng vận hành với lưu lượng khí tiêu thụ cao trong thời gian ngắn, thể tích bể chứa khí cần được tăng lên phù hợp để đảm bảo cung cấp đủ khí đệm trước khi máy nén khí được khởi động.
• Độ ổn định của hệ thống: Bồn chứa khí có dung tích lớn giúp giảm tần suất đóng – mở tải của máy nén khí, từ đó tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

3. Tính toán chính xác tổn thất áp suất trong mạng lưới đường ống

Chênh lệch áp suất có ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động bình thường của thiết bị đầu cuối; tổng chênh lệch áp suất của hệ thống được cấu thành từ các phần sau:

• Điện trở dọc theo đường ống: Phụ thuộc vào chiều dài đường ống, đường kính ống, độ nhám bề mặt trong của ống và tốc độ dòng khí. Khi thiết kế, cần cố gắng rút ngắn tuyến ống, giảm số lượng cút nối, đồng thời lựa chọn đường kính ống hợp lý để hạ thấp tốc độ dòng chảy.
• Điện trở cục bộ: Tổn thất áp suất do các phụ kiện đường ống như van, cút nối, tê… gây ra. Có thể giảm thiểu trở lực cục bộ bằng cách tối ưu hóa bố trí đường ống.
• Độ sụt áp của thiết bị xử lý sauCác thiết bị xử lý sau như bộ lọc, máy sấy… sẽ gây ra một mức tổn thất áp suất nhất định; cần tiến hành cộng dồn dựa trên các thông số kỹ thuật do nhà sản xuất thiết bị cung cấp.

4. Lựa chọn máy chủ một cách khoa học

Việc lựa chọn máy chủ quyết định trực tiếp đến hiệu suất năng lượng và độ ổn định của hệ thống; cần chú trọng xem xét các thông số sau:

• Đối xứng dung tích khí thải: Lưu lượng xả định mức của máy nén khí phải lớn hơn hoặc bằng tổng lưu lượng khí tiêu thụ đã được tính toán của hệ thống, nhằm tránh tình trạng thiết bị vận hành ở chế độ tải tối đa hoặc quá tải trong thời gian dài.
• Thiết lập áp suất xảÁp suất xả định mức của máy nén khí phải bằng tổng áp suất yêu cầu cao nhất của thiết bị đầu cuối, cộng với tổn thất áp suất toàn bộ trong mạng ống và tổn thất áp suất của thiết bị xử lý sau. Việc cài đặt áp suất quá cao sẽ dẫn đến lãng phí năng lượng.
• Kết hợp biến tần và tần số công nghiệpĐối với các hệ thống có lưu lượng khí sử dụng biến động lớn, nên sử dụng máy nén khí biến tần làm thiết bị điều tiết phụ tải cao điểm, đồng thời dùng máy nén khí tần số cố định làm tải cơ bản, nhằm đạt được hiệu quả tiết kiệm năng lượng tối ưu.