Công thức tính lượng điện năng tiêu thụ trên mỗi mét khối khí của máy nén khí

I. Ý tưởng tính toán cốt lõi

Lượng điện năng tiêu thụ cho mỗi mét khối khí của máy nén khí thường được hiểu là lượng điện năng cần thiết để sản xuất ra một mét khối khí nén. Khi tính toán, trước hết cần xác định rõ đơn vị đo lưu lượng khí thoát ra, chẳng hạn như lưu lượng khí tự do, lưu lượng ở trạng thái chuẩn hoặc lưu lượng trong điều kiện vận hành thực tế, đồng thời phân biệt giữa giá trị ước tính theo định mức và giá trị thực tế khi vận hành.

II. Công thức tính cơ bản

Công thức thứ nhất: Khi biết công suất đầu vào và dung tích xylanh

Lượng điện tiêu thụ trên mỗi mét khối khí (kWh/ m³) = Công suất đầu vào (kW) ÷ [60 × Dung tích xilanh (m³/min)]

Công thức này áp dụng cho trường hợp lưu lượng xả được biểu thị bằng mét khối trên phút. Nếu lưu lượng xả được biểu thị bằng mét khối trên giờ, thì có thể trực tiếp lấy công suất đầu vào chia cho lưu lượng xả.

Công thức thứ hai: Khi biết tỷ lệ công suất

Lượng điện tiêu thụ trên mỗi mét khối khí (kWh/ m³) = Công suất riêng (kW /(m³/min)）÷ 60

Công suất riêng là tỷ số giữa công suất đầu vào và dung tích xylanh, thường được sử dụng để so sánh hiệu suất năng lượng của máy nén khí. Công suất riêng càng thấp thì mức tiêu thụ điện năng tính trên đơn vị sản lượng khí thường càng thấp.

Công thức thứ ba: Theo lượng điện năng đo đạc thực tế và lượng khí sinh ra

Lượng điện tiêu thụ trên mỗi mét khối khí (kWh/ m³) = Tổng lượng điện tiêu thụ trong chu kỳ thống kê (kWh) ÷ Lượng khí sản xuất hữu ích trong chu kỳ thống kê (m³)

Phương pháp này gần với kết quả vận hành thực tế hơn, phù hợp để sử dụng trong kiểm tra tiêu thụ năng lượng, so sánh trước và sau khi cải tạo tiết kiệm năng lượng hoặc phân bổ chi phí tại các phân xưởng.

3. Ảnh hưởng của tải trọng và quá trình nạp – xả tải

Trong quá trình vận hành thực tế, máy nén khí không phải lúc nào cũng hoạt động ở trạng thái tải tối đa. Các yếu tố như chế độ điều khiển đóng–mở, điều chỉnh biến tần, rò rỉ trong mạng ống dẫn và sự dao động của nhu cầu khí đều ảnh hưởng đến mức tiêu thụ điện trên mỗi đơn vị sản lượng. Nếu chỉ tính toán dựa trên lưu lượng xả định mức, có thể sẽ bỏ qua tổn thất khi máy chạy không tải.

• Giai đoạn tải: Lượng khí sinh ra khá cao, mức tiêu thụ điện năng trên đơn vị thường gần đạt mức định mức.
• Giai đoạn không tải: Động cơ vẫn có thể tiêu thụ điện năng, nhưng lượng khí sinh ra rất thấp, khiến mức tiêu thụ điện trên mỗi đơn vị sản phẩm tăng cao.
• Thiết bị phụ trợ: máy sấy lạnh, bộ lọc, hệ thống điều khiển, quạt làm mát, v.v.; nếu các thiết bị này tiêu thụ điện riêng biệt thì cần căn cứ vào phương pháp tính toán thống kê để quyết định có đưa vào tính toán hay không.

4. Ví dụ tính toán

Ví dụ chỉ nhằm minh họa công thức, không phản ánh mức tiêu thụ năng lượng thực tế của thiết bị cụ thể. Nếu công suất đầu vào là 22 kW, thể tích xả thực tế là 3.5 m³/min Khi đó, lượng điện tiêu thụ cho mỗi mét khối khí ước tính khoảng 22 ÷ [60 × 3,5] ≈ 0,105 kWh/ m³.

Nếu đã biết công suất riêng là 6.3 kW /(m³/min), thì lượng điện tiêu thụ cho mỗi mét khối khí khoảng 6,3 ÷ 60 = 0,105 kWh/ m³.

5. Những lưu ý khi sử dụng

• Xác định rõ liệu dung tích xả là lưu lượng khí tự do hay thể tích khí nén, đồng thời thống nhất về áp suất, nhiệt độ và kích thước đường ống đo.
• Số liệu trên bảng tên phù hợp cho việc ước tính sơ bộ; trong quá trình kiểm tra thực địa, nên sử dụng số liệu từ đồng hồ điện và thiết bị đo lưu lượng.
• Việc tăng áp suất xả thường làm tăng tiêu thụ năng lượng nén; khi tính toán cần ghi lại các điều kiện áp suất tương ứng.
• Nếu sử dụng cho đánh giá tiết kiệm năng lượng, đề nghị thống kê riêng biệt điện năng tiêu thụ khi tải, điện năng tiêu thụ khi không tải và điện năng tiêu thụ của các thiết bị phụ trợ.