I Lắp biến tần cho quạt thông gió công nghiệp

Hệ thống quạt thông gió là hệ thống tiêu tốn khá nhiều năng lượng điện. Khi vận hành động cơ của quạt luôn quay với 100% công suất. Giờ cao điểm (đông công nhân, lượng máy móc hoạt động nhiều) thì hệ thống này phát huy tối đa công dụng. Tuy nhiên, trong những giờ thấp điểm (vào ban đêm hay ca sản suất ít công nhân, ít máy móc hoạt động) lượng nhiệt sản sinh trong nhà máy không lớn. Nhu cầu lưu thông gió trong xưởng sản suất là không nhiều. Do đó quạt vẫn chạy với công suất 100% là rất lãng phí.

Có nhiều seri biến tần được thiết kế để điều khiển tiết kiệm năng lượng quạt gió, cài đặt PID và phần mềm tiết giảm năng lượng tiên tiến.

Đặc biệt là, đại đa số quạt gió trong quá trình sử dụng đều tồn tại hiện tượng “ngựa khỏe kéo xe nhỏ”, cộng thêm sự thay đổi về sản xuất, công nghệ, cần thường xuyên điều tiết lưu lượng, áp lực, nhiệt độ không khí; ngày nay, rất nhiều đơn vị vẫn lựa chọn tầm điều tiết chắn gió hoặc phương thức độ mở cửa van lạc hậu để điều chỉnh lưu lượng, áp lực, nhiệt độ không khí.

Bộ điều tốc biến tần xuất hiện output phương thức điều tốc xoay chiều là 1 cuộc cách mạng. Cùng với sự phát triển không ngừng của kỹ thuật biến tần hơn 15 năm nay, tính năng điều tốc biến tần ngày càng hoàn hảo, đã được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sử dụng điều tốc xoay chiều.

Điều tốc biến tần dùng để điều tốc động cơ không đồng bộ xoay chiều, với tính năng vượt xa phương thức điều tốc xoay chiều, 1 chiều nào khác mà kết cấu đơn giản, phạm vi điều tốc rộng, độ chính xác trong điều tốc cao, điều chỉnh lắp đặt thuận tiện, chức năng bảo vệ hoàn thiện, vận hành ổn định tin cậy, có hiệu quả trong tiết kiệm năng lượng, nó đã trở thành trao lưu mới trong ứng dụng điều tốc động cơ xoay chiều.

II. Nguyên lý tiết kiệm điện của biến tần khi dùng cho quạt gió

Hình1: đường (1) là đặc tính lượng gió – áp lực gió (H-Q)của quạt gió tại tốc độ n1 hằng định, đường (2) là đặc tính cản gió của mạng lưới ống (cửa gió mở hoàn toàn). Đường (4) là đặc tính vận hành biến tần (4) (cửa gió mở hoàn toàn).

1. Đường đặc tính vận hành của quạt thông gió công nghiệp
 

Giả thiết quạt gió công tác tại điểm A có hiệu suất cao nhất, khi đó áp lực gió là H2, lượng gió là Q1, công suất trục N1 tỉ lệ thuận với tích Q1, H2 , trong hình vẽ có thể dùng diện tích AH2OQ thể hiện. Nếu công nghệ sản xuất yêu cầu, lượng gió cần phải từ Q1 giảm xuống Q2, lúc này với phương pháp điều tiết cửa gió  tương đương với tăng thêm lực cản mạng lưới ống, khiến đặc tính lực cản mạng lưới ống đến đường cong (3), hệ thống từ điểm công tác A biến thành điểm công tác mới B vận hành. Xem từ trong hình vẽ có thể thấy, áp lực gió tăng lên, công suất trục tỉ lệ thuận với diện tích BHOQ2.

Nếu như lựa chọn phương thức điều tốc bằng bộ biến tần, tốc độ quạt gió từ n1 giảm xuống đến n2, căn cứ vào định luật tỉ lệ của thông số quạt gió, để vẽ ra đặc tính lượng gió (Q-H) ở tốc độ n2, như đặc tính (4) thấy được. Ta thấy ở tình huống đáp ứng lượng gió Q2 tương đương như thế, áp lực gió H3 giảm xuống, công suất N3 sẽ giảm nhỏ rõ rệt, dùng diện tích CH3OQ2 thể hiện. Công suất tiết giảm là  ∆N=(H1-H3)xQ2, dùng diện tích BH1H3C thể hiện.

2. Vấn đề tỷ lệ tiết kiệm năng lượng

Từ nguyên lý cơ học thể lỏng, lượng gió quạt gió với công suất tốc độ động cơ liên quan: Lượng gió của quạt gió tỉ lệ thuận với tốc độ quạt gió (động cơ), áp lực gió của quạt gió tỉ lệ thuận với tốc độ quạt gió (động cơ), công suất trục động cơ bằng tích của lượng gió với áp lực gió. công suất trục của quạt gió tỉ lệ thuận với bình phương tốc độ quạt gió (động cơ) (là tỉ lệ thuận bình phương của công suất trục quạt gió với tần số cấp điện).

Ví dụ : Tần số cấp điện từ 50Hz xuống còn 45Hz,thì P45/P50 = 453/503 = 0.729,

Tần số cấp điện từ 50Hz xuống còn 45Hz- 40hZ

Thì P45/P50 = 403/503 = 0.512, Và P40 = 0.512P50.

III. Biến tần của quạt gió lò đốt.

Cải tạo tiết kiệm năng lượng biến tần của lò đốt thông thường là chỉ cải tạo tiết kiệm năng lượng biến tần của quạt gió lò đốt.

Quạt gió lò đốt khi thiết kế dựa vào tình hình làm việc lớn nhất, trong quá trình sử dụng thực tế quạt gió mất rất nhiều thời gian căn cứ theo tình hình làm việc thực tế để điều chỉnh, cách làm truyền thống là dùng để đóng mở cửa van, điều tiết cửa van, loại phương thức này làm tăng thêm tổn thất tiết kiệm lưu lượng của hệ thống cấp gió, khi khởi động còn có thể khởi động dòng điện xung kích và điều tiết bản thân hệ thống chỉ mang tính giai đoạn, tốc độ điều tiết chậm, giảm nhỏ khả năng tổn thất có giới hạn, do đó toàn bộ hệ thống chỉ làm việc trong trạng thái dao động, khi lắp đặt bộ biến tần điều tốc trên quạt gió lò đốt (hệ thống) sẽ giúp giải quyết triệt để những vấn đề này, giúp hệ thống làm việc ổn định và thu hồi được đầu tư tiết giảm năng lượng khi thông qua biến tần. Phương án cải tạo biến tần của lò đốt như sau :

Tình hình lắp máy quạt gió lò đốt hiện nay là: 2 x 75 KW, 1 x 55 KW.

Tất cả quạt gió lựa chọn phương thức 1 đối 1 (là 1 bộ biến tần kèm theo 1 động cơ), lưu giữ hệ thống tần số công tác với hệ thống tần số làm dự phòng, phương thức điều chỉnh ở tình hình thông thường là điều chỉnh mở vòng.

Tại sao biển tần có khả năng tiết kiệm điện năng

Trong các hệ truyền động cho quạt kiểu cũ người ta thường dùng các van để điều chỉnh các thông số đầu ra theo nhu cầu công nghệ,  quạt công suất lớn thường dùng van điều tiết đầu vào

 a.Điều khiển nhờ van đầu vào 

b. Đặc tính năng lượng và lưu lượng khi chỉnh van

Việc điều chỉnh có thể dùng động cơ để thực hiện điều khiển từ xa tuy nhiên giá thành thường đắt nên hiện tại đa sổ các hệ đều đang được điều khiển bằng tay. Với phương pháp này lưu lượng ra được khống chế tuỳ theo độ mở van vào nên nói chung đạt được yêu cầu về công nghệ. Hơn nữa xét vê chỉ tiêu năng lượng của toàn hệ thì phương pháp này vẫn nhiều tổn thất. Đặc tính năng lượng và lưu lượng được thể hiện ở hình b

IV. Đầu tư và tiết kiệm năng lượng

Hệ thống biến tần tiết kiệm năng lượng (hệ thống) khi sử dụng ở trong các loại hệ thống điều tốc với hiệu quả tiết kiệm năng lượng từng máy đạt từ 20 – 55%, đối với loại thiết bị quạt gió thông thường ứng dụng đạt hiệu quả tiết kiệm năng lượng từ 20 – 50%, khi không bị ảnh hưởng của các nhân tố khác, thông thường có thể lấy giá trị trung bình, với những giá trị trung bình về hiệu quả tiết kiệm năng lượng trong quá trình ứng dụng thực tế đạt được; đầu tư hệ thống tiết kiệm năng lượng biến tần thông thường từ 6 – 15 tháng là thu hồi được vốn (đây là kinh nghiệm cho thấy).

 b. Tính năng chuyên dụng cho quạt
            Các chức năng chính chuyên cho quạt là:
- Chuyển đổi tốc độ- lưu lượng: Biến tần có khả năng qui đổi  tốc độ- lưu lượng và hệ thống có thể chạy theo lưu lượng đặt hay mức chênh lưu  lượng đặt. Tính năng tiết kiệm năng điện nhưng vẫn đảm bảo được tính tiện nghi và tiết kiệm chi phí đầu tư do không phải dùng cảm biến lưu lượng.
- Chức năng AHU thông minh: Biến tần thực hiện điều khiển logic dựa trên các tín hiệu đầu vào từ các cảm biến theo thời gian thực và theo lịch với các chức năng:
            + Chế độ hoạt động theo ngày trong tuần
            + Điều khiển tầng P-PI cho nhiệt độ
            + Điều khiển đa vùng
            + Cân bằng lưu lượng giữa khí tươi và khí thải
- Chế độ khi có cháy: Tính năng không cho phép biến tần ngừng hoạt động trong những điều kiện làm việc mà biến tần phải dừng hoạt động để tự bảo vệ. Khi có cháy biến tần sẽ tiếp tục hoạt động điều khiển quạt đảm bảo chức năng thông gió khi có cháy bất kể mọi loại  tín hiệu  điều khiển, liên động, hay  cảnh báo...
+ Giám sát cộng hưởng tần số: Biến tần có khả năng tự động điều khiển quạt  hoạt động ngoài dải tần số cộng hưởng của hệ thống thông gió.
+ Tăng áp cầu thang: Khi có cháy biến tần hoạt động đảm bảo áp lực  cầu thang cao hơn áp lực ở các phần khác của công trình và lối thoát hiểm khi có cháy sẽ không bị khói xâm nhập.
+ Tiết kiệm chi phí đầu tư cho AHU: Biến tần được tích hợp bộ điều khiển logic Smart Logic Controller và 4 bộ điều khiển PID  tự chỉnh định thông số để điều khiển dòng khí với quạt, van nước và van gió.
Phân tích so sánh
• Với hệ thống điều chỉnh lưu lượng gió bằng tay van tiết lưu(van chặn,van chắn)khi thay đổi lưu lượng gió , động cơ vẫn hợt động với cồng suất bình thường và lượng điện tiêu thụ gần như vẫn tối đa giảm đi không đáng kể chỉ ở  khoảng 5-7%
• Khi áp dụng công nghệ biến tần vào hệ thống này thì khi thay đổi lưu luợng gió động cơ thay đổi tốc độ lượng điện năng thay đổi theo tủ lệ bậc ba của tần sô (Nếu thay đổi 20% tốc độ thì điện năng tiêu thụ giảm 30 - 40 % lượng điện năng).

 
Theo biểu đồ :Khi giảm 30% - 40% (15 – 20 L(ll) ) lưu lượng gió,điện năng tiêu thụ giảm 30% - 40%
 

So sánh hệ thống dùng biến tần

• Hiệu quả tiết kiệm năng lượng cao, hiệu quả tiết kiệm điện đạt 20% – 60%, căn cứ theo tình hình công tác để xác định.
• Quản lý đơn giản, bảo vệ an toàn, thực hiện điều khiển tự động hóa.
• Kéo dài tuổi thọ thiết bị quạt gió, bảo vệ mang điện ổn định, chống mài mòn, giảm hiệu suất sự cố, thực hiện chức năng khởi động mềm, phanh.

.Một ví dụ về tiết kiệm điện nhờ biến tần cho quạt gió

Tại Công ty xi măng Bút Sơn từ năm 2003 sử dụng quạt 1268 có công suất động cơ 2400kW, 6000V và Damper để điều tiết lưu lượng gió từ 100% đến 30%. Và nếu quạt này làm việc 8000 giờ trong 1 năm; 100%, 70%, 50% lưu lượng với 20%, 50%, 30% thời gian tương ứng trong 1 năm với giá điện bình quân là 1000đ/kW, thì theo tính toán nếu điều khiển lưu lượng bằng van tiết lưu như hiện nay thì tiền điện phải trả trong 1 năm là hơn 16 tỉ đồng (16.247.000.000đ). Nếu điều khiển lưu lượng bằng biến tàn trung áp Toshiba thì tiền điện phải trả ứong 1 năm là hơn tám tỉ đồng (8.267.000.000đ). Như vậy số tiền tiết kiệm điện do dùng biến tần điều khiển lưu lượng so với dùng van tiết lưu trong một năm là gần tám tỉ đồng (7.980.000.000đ) hay gần bằng số tiền đầu tư cho máy biến tần.

Lưu