Ứng dụng các biến tần trong máy nén không khí

I. Nguyên tắc kỹ thuật và lợi thế chính

1.1 Nguyên tắc hoạt động

Máy biến tần số điều chỉnh tốc độ động cơ để kiểm soát khối lượng xả không khí của máy nén không khí, đạt được đầu ra áp suất liên tục.

1. Khám phá áp suất: Các cảm biến áp suất theo dõi áp suất hệ thống trong thời gian thực.
2. Phản hồi tín hiệu: Các tín hiệu áp suất được truyền đến biến tần số.
3. Điều chỉnh tần số: Inverter điều chỉnh tần số cung cấp điện của động cơ dựa trên tín hiệu áp suất, thay đổi tốc độ xoay.
4. Điều chỉnh khối lượng xả: Sự thay đổi tốc độ động cơ dẫn đến sự thay đổi khối lượng xả của máy nén, cho phép điều chỉnh áp suất chính xác.

1.2 Ưu điểm chính

(1) Bảo tồn năng lượng

• Loại bỏ mất mát không tải: Máy nén không khí truyền thống hoạt động với tốc độ đầy đủ ngay cả khi nhu cầu thấp, trong khi các biến tần giảm tốc độ để giảm thiểu năng lượng lãng phí.
• Giảm mất mát băng áp suất: Các đơn vị thông thường thường nạp / thả trong giới hạn áp suất, trong khi các biến tần ổn định áp suất để giảm lãng phí năng lượng.
• Bắt đầu nhẹ làm giảm tác động: Lượng điện khởi động chỉ gấp 1,5 ∆2 lần dòng điện định giá (so với 6 ∆8 lần đối với các đơn vị truyền thống), làm giảm đáng kể cú sốc lưới và tiêu thụ năng lượng.
• Tỷ lệ tiết kiệm năng lượngVí dụ, một máy nén không khí 55kW tiết kiệm 130.000 170.000 kWh mỗi năm, tương đương với việc giảm 40-50 tấn tiêu thụ than tiêu chuẩn.

(2) Bảo vệ thiết bị và kéo dài tuổi thọ

• Giảm sự hao mòn cơ khí: Trọng lượng động cơ thấp hơn với tải phần kéo dài tuổi thọ của vòng bi và các thành phần khác.
• Áp suất ổn định: Giảm thiểu rò rỉ đường ống và lỗi thiết bị.

(3) Kiểm soát thông minh

• PLC tích hợp và HMI: Cho phép giám sát từ xa, trực quan hóa dữ liệu, cảnh báo lỗi và tự chẩn đoán.
• Hỗ trợ giao thức truyền thông: Tương thích với Modbus và các giao thức khác để tích hợp liền mạch với các hệ thống cấp cao hơn.

II. Nguyên tắc lựa chọn

2.1 Phù hợp tải

• Máy nén không khí thay thế(Trọng lượng tác động): Chọn các biến tần với 150% khả năng quá tải tức thời.
• Máy nén không khí vít(Lạm suất mô-men xoắn không đổi): ưu tiên đầu ra mô-men xoắn tần số thấp.

2.2 Tính toán điện

• Công thức: Năng lượng định số của biến tần = (Năng lượng động cơ máy nén không khí × 1,1) / 0.92.
• Các thông số điện: Kháng nối đất < 4Ω, mất cân bằng ba pha < 2%.

2.3 Khả năng tương thích và thử nghiệm

• Các giao thức truyền thông: Đảm bảo tính tương thích giao thức (ví dụ: Modbus) giữa biến tần và PLC. Thực hiện gỡ lỗi chung 72 giờ, bao gồm dừng khẩn cấp và khởi động mềm.
• Bộ lọc EMI: Thiết lập bắt buộc tại nguồn đầu vào để giảm thiểu nhiễu điện từ.

2.4 Khả năng thích nghi với môi trường

• Khu vực cao: Công suất đầu ra giảm 6~8% mỗi 1.000m. Sử dụng các biến tần làm mát nâng cao.
• Môi trường chống nổ: Yêu cầu chứng nhận ATEX hoặc IECEx.

III. Các trường hợp ứng dụng điển hình

3.1 Zhejiang Xinfuling Electric Co., Ltd.

• Giải pháp: H130 biến tần chuyên dụng với bộ điều khiển Pulete điều khiển máy nén không khí đồng bộ từ vĩnh viễn.
• Ưu điểm:
  • Thiết kế nhỏ gọn với hiệu quả truyền tải 100%.
  • Năng lượng động cơ 1/3 của các đơn vị thông thường, tạo điều kiện dễ dàng cho việc lắp đặt.
  • Hiệu quả năng lượng vượt trội, ngay cả ở tốc độ thấp.

3.2 Công ty khai thác mỏ Shaanxi

• Lịch sử: Máy nén không khí tốc độ cố định 132kW ban đầu có dòng khởi động cao và biến động áp suất nghiêm trọng.
• Kết quả:
  • Giảm dòng khởi động và ổn định áp suất.
  • Điện tải giảm từ 220A xuống 130A; điện thả từ 90A xuống 50A.

3.3 Công nghiệp dược phẩm và điện tử

• Dược phẩm: Kiểm soát chính xác dòng chảy khí, áp suất và nhiệt độ đảm bảo chất lượng bao bì.
• Điện tử: Sản lượng khí tinh khiết cao ổn định đáp ứng nhu cầu sản xuất bán dẫn.

IV. Kết luận

Máy biến tần số tối ưu hóa hiệu suất máy nén không khí thông qua điều chỉnh tốc độ thông minh, tiết kiệm năng lượng, ổn định áp suất, kéo dài tuổi thọ thiết bị,và quản lý thông minhViệc lựa chọn đòi hỏi phải xem xét cẩn thận loại tải, khớp năng lượng, khả năng thích nghi với môi trường và tương thích. Các nghiên cứu trường hợp xác nhận lợi ích công nghiệp đáng kể của chúng.Với các sáng kiến giảm carbon toàn cầu, máy nén không khí biến tần đang chuẩn bị để trở thành sự lựa chọn phổ biến cho hiệu quả năng lượng công nghiệp.