MÁY NÉN KHÍ BIẾN TẦN
Biến tần được sử dụng cho các dòng máy trục vít và piston nhằm nâng cao khả năng vận hành của máy. Để hiểu rõ hơn về biến tần dùng cho máy nén khí, Công ty Bảo Tín xin chia sẻ bài viết dưới đây.
1. Biến tần là gì?
- Biến tần cho máy nén khí hay còn được gọi là bộ truyền động thay đổi tốc độ, được dùng để nhằm giảm tải lượng điện tiêu thụ cho máy nén khí.
- Ngoài ra, biến tần còn là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí.
- Biến tần sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay rô-to.
- Để thay đổi được tốc độ động cơ chúng ta có 3 phương pháp:
+ Thay đổi số cực động cơ P
+ Thay đổi hệ số trượt s
+ Thay đổi tần số f của điện áp đầu vào
2. Vai trò của máy biến tần
- Máy nén khí biến tần giúp điều chỉnh và mở rộng lưu lượng khí nén bằng cách thay đổi tốc độ quay của động cơ máy bơm khí nén, trong khi vẫn giữ cho van cửa vào không đổi. Do đó, khi tốc độ quay của máy thay đổi, các đặc tính khác cũng thay đổi nhưng lực cản đường ống không đổi. Vì thế mà lưu lượng khí nén được tăng đáng kể và lớn hơn so với thực tế, giúp đáp ứng nhu cầu năng lượng lớn và ổn định cho các nhà máy sử dụng nhiều máy móc và thiết bị vận hành bằng khí nén luôn hoạt động hiệu quả và tối đa.
- Biến tần có chức năng thay đổi tần số để thay đổi tốc độ của động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ.
3. Ưu và nhược điểm biến tần máy nén khí
a. Ưu điểm
- Tiết kiệm điện năng tiêu thụ: Biến tần có thể tiết kiệm lượng điện năng tiêu thụ lên tới hơn 30%, giữ ổn định áp suất độc lập với lưu lượng tiêu thụ khí, nâng cao chất lượng điều khiển quá trình.
+ Cơ chế để máy nén khí biến tần có thể giúp tiết kiệm điện năng là khi các dòng máy nén khí trục vít vận hành ở chế độ đóng cắt tải on/off thông thường hoặc chế PID thì máy sẽ chạy êm hơn, giảm tiếng ồn, giảm dòng khởi động. Và đặc biệt nhất là giảm tốc độ vòng quay đến mức tối thiểu tại chế độ không tải, tại đó máy nén khí vẫn đảm bảo dầu được lưu thông đến các vị trí cần bôi trơn như vòng bi, trục vít…cũng như giải nhiệt mà không cần phải sử dụng mức tiêu thụ điện năng lớn để thực hiện những công đoạn này
- Vận hành êm ái: Nhờ biến tần máy nén khí sẽ vận hành êm hơn, giảm dòng khởi động. Từ đó, giúp giảm mức điện năng tiêu thụ tại chế độ không tải của máy bơm khí nén bằng việc giảm tốc độ vòng quay xuống mức thấp nhất. Trong khi đó, dầu vẫn được đảm bảo lưu thông tới các vị trí bôi trơn cần thiết như trục vít,…cũng như làm mát.
- Ổn định áp suất: Khi tích hợp bộ VSD, tốc độ quay động cơ được điều chỉnh, thông qua đó điều chỉnh lưu lượng khí. Mối liên quan giữa áp suất và lưu lượng máy sẽ ổn định mức áp suất theo tải tiêu thụ.
- Kéo dài tuổi thọ cho máy: Ngoài ra, máy nén khí biến tần không chỉ có lợi ích trong việc giúp tiết kiện điện năng và tiết kiệm năng lượng mà còn giúp các dòng máy nén khí công nghiệp luôn vận hành ổn định trong thời gian dài. Đồng thời, giúp giảm sự cố hỏng hóc, kéo dài tuổi thọ và giảm chi phí sửa chữa, bảo trì máy cho các doanh nghiệp.
b. Nhược điểm
- Khả năng làm việc kém hơn: Trong môi trường nhiệt độ cao, có nước trong khoang máy, máy nén khí dùng biến tần ít hoặc không có khả năng thích ứng. Trước điều kiện vận hành trong khoang máy nén khí, các phần tử điện tử công suất trở nên yếu hơn.
- Khó sửa chữa: Khi lắp đặt cho máy nén khí biến tần cũng tạo nên sự phức tạp cho máy nén, khả năng hư hỏng cao hơn máy bơm khí nén thông thường do công nghệ của nó rất phức tạp. Quan trọng hơn, lượng thợ có trình độ chuyên môn cao để sửa chữa biến tần ở Việt Nam không nhiều, gây khó khăn cho việc sửa chữa.
- Chi phí cao: Chi phí đầu tư cho biến tần cao. Tùy thuộc vào đặc tính tải tiêu thụ và số lượng máy bơm khí nén.hiệu quả thu hồi vốn nhiều hay ít, nhanh hay chậm.
4. Các sự cố của máy nén khí biến tần
a. Sự cố ở mạch điều khiển biến tần sử dụng trong máy nén khí
– Khối nguồn là nơi hay bị hư hỏng nhất vì phần lớn là các IC cũng như các linh kiện tích cực khác rất nhạy cảm với các biến động của điện lưới, của môi trường bụi ẩm, sự tăng giảm bất thường của lưới điện, nhiệt độ tăng cao, không khí có hơi hóa chất hoặc ở vùng gần biển dễ gây hư hỏng các linh kiện bên trong.
- Cắm điện, bật công tắc cho biến tần sử dụng trong máy nén khí làm việc nhưng động cơ lấy điện từ biến tần không chạy, đèn chỉ thị nguồn cũng không sáng. Đo điện áp ra ở 3 pha U,V W bằng 0 mà điện 3 pha vào R,S,T vẫn đủ thì chác chắn có sự cố ở khối nguồn. Kiểm tra tiếp, cầu chì không đứt, điện áp sau biến áp vẫn còn chứng tỏ cầu chỉnh lưu hỏng; điốt hỏng hoặc điện trở lọc bị đứt.
- Nếu bật công tắc nguồn mà cầu chì bị đứt ngay thì nguyên nhân sự cố có thể là:
+ Biến áp AC bị hỏng
+ Đường dây chạm mát
+ Tụ lọc bị chập
+ Điốt chỉnh lưu ngắn mạch..
- Kiểm tra các hư hỏng ở biến tần sử dụng trong máy nén khí theo thứ tự:
+ Cuộn dây sơ cấp hoặc thứ cấp bị chập mạch.
+ Các tụ lọc nhiễu,tụ lọc nguồn một chiều bị rò, chập.
+ Các điốt ổn áp bị nổ.
+ Các điốt chỉnh lưu bị hỏng.
- Cuối cùng mới kiểm tra được các điện trở, các tụ giấy, tụ gốm. Riêng tranzito và nhất là IC thấy rất ít hỏng và nếu bị hỏng thường khó phát hiện và phải có kinh nghiệm mới tìm ra được.
– Nếu khối nguồn còn tốt, đèn tín hiệu vẫn sáng nhưng máy không chạy được hoặc làm việc không chuẩn thì hư hỏng thường xảy ra ở khối nghịch lưu. Đo điện áp một chiều phải tốt; kiểm tra chiết áp VR ( để điều chỉnh U một chiều vào mạch) có bị hỏng hoặc bị mòn không?
+ Hệ thống điều khiển gồm các biến áp đồng pha, mạch ổn áp xoay chiều và các mạch lọc
+ Các linh kiện tích cực như IC thuật toán dùng cho khâu so sánh: Các IC số dùng cho mạch điều khiển số
+ Mạch điều khiển không đông bộ đòi hỏi những kĩ thuật khá phức tạp
+ Có nhiều lõi điều chỉnh đặc biệt đã được các chuyên gia của nhà sản xuất với những thiết bị đo lường chuyên dùng, có độ chính xác cao điều chỉnh để đảm bảo tính đối xứng của góc điều khiển a cho tất cả các kênh.
b. Hư hỏng ở mạch động lực biến tần sử dụng trong máy nén khí
- Mạch điều khiển vẫn tốt, bật công tắc, đèn tín hiệu Power-RUN vẫn sáng bình thường, nhưng sau vài giây thì biến tần nóng dần, rồi rất nóng dẫn tới việc mạch bảo vệ tự động cắt điện, đèn tín hiệu cũng tắt.
- Nguyên nhân chủ yếu do mạch lực có lỗi bị chập. Lần theo mạch in từ nguồn 3 pha R, S , T đến các cực A-K của thyristo, điốt công suất xem có chỗ nào bị chạm nhau, chạm mát không?
- Cách xử lí: Cắt điện, sờ vào từng thyristo, từng điốt, nếu gặp bóng nào đó nóng hơn tất cả những cái kia, thì đấy chính là nơi xảy ra sự cố. Dùng mỏ hàn tháo linh kiện nghi hỏng ra khỏi mạch in để kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng, nếu hỏng thì thay linh kiện mới cũng mã.kí hiệu
+ Kiểm tra các đường dẫn từ cực K ra ngoài bảng nối dây, trên mạch in dẫn ra U, V, W, phải kiểm tra tất cả các linh kiện trên mạch liên hệ với cực K co thyristo bị hỏng này, nếu tất cả đều tốt thì cắm điện thử biến tần trong máy nén khí cho làm việc trở lại. Đo các trị số điện áp ở những điểm chuẩn rồi so sánh với biến tần cùng loại.
5. Các phương pháp sử dụng máy biến tần
a. Phương pháp PID
- Phương pháp này ta sẽ sử dụng một cảm biến áp suất đưa về làm tín hiệu phản hồi cho bộ điều khiển PID và cài đặt tần số giới hạn dưới Fmin để tốc độ động cơ không về Zero. Phương pháp này được cho là khá hiệu quả nhưng đôi khi nó lại có những nhược điểm sau:
+ Động cơ và biến tần thường bị nóng, bộ phận làm mát không đủ khả năng giải nhiệt khiến Sensor nhiệt báo Over Heat liên tục.
+ Kiểm tra thì thấy tải thay đổi thường xuyên, chu kỳ Load/ Unload quá nhỏ, dùng máy đo tần số thì thấy xuất hiện rất nhiều răng cưa và gần như tần số hoạt động không ổn định tại một điểm mà dao động liên tục xung quanh ngưỡng đó.
b. Phương pháp chạy đa cấp tốc độ
- Cách này thì biến tần theo 2 cấp tốc độ: Chạy theo tín hiệu Load với tần số lớn nhất cài đặt trên biến tần 50 Hz và Unload chạy tần số nhỏ nhấtc ài đặt trên biến tần.
6. Nguyên tắc hoạt động của biến tần
- Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều một pha hay ba pha được chỉnh lưu, sau đó lọc thành nguồn điện một chiều bằng phẳng nhờ tụ điện và bộ chỉnh lưu cầu diode. Nhờ vậy, hệ số công suất biến tần có giá trị không phụ thuộc vào tải và có Min=0.96.
- Tiếp đến, điện áp một chiều được biến đổi thành điện áp xoay chiều ba pha đối xứng, thông qua hệ IGBT bằng cách điều chế độ rộng xung PWM.
7. Các loại máy nén khí có thể lắp biến tần
- Có hai loại máy nén khí phổ biến hiện nay có thể lắp biến tần.
+ Máy nén khí trục vít: Chỉ cần lắp biến tần bằng công suất của động cơ
Lý do: Máy nén khí trục vít có mô men khởi động lớn, hoạt động êm, nhẹ tải
+ Máy nén khí Piston: Cần mô men khởi động lớn, dòng điện tăng cao nhất là khi khởi động và đủ áp. Do vậy, cần lấy biến tần trên cấp với động cơ mới có thể đáp ứng được tải.
8. Cách lựa chọn máy biến tần
a. Đo đạc
- Trong một chu kỳ hoạt động của máy nén khí luôn có thời gian Load và thời gian Unload nếu máy nén khí có thời gian Unload > Load thì máy nén khí mới có khả năng tiết kiệm điện cao.
- Cách đo: Chuẩn bị Ampe kẹp dòng mô tơ, đồng hồ đếm thời gian
+ Kẹp đồng hồ vào một pha động cơ đo thời gian có tải T Load, dòng điện I Load và thời gian T Unload. Sau đó tính trung bình 10 chu kỳ được thời gian: T Unload và T Load.
(Dòng điện tăng cao chính là thời gian Load, dòng giảm xuống là thời gian Unload).
+ Kiểm tra công suất của động cơ
b. Tính toán
9. Gắn điện trở xả cho máy biến tần
- Trong quá trình dừng động cơ, biến tần ngừng cấp điện cho động cơ tuy nhiên theo quán tính, động cơ vẫn quay và trở thành máy phát điện. Năng lượng điện được sinh ra này sẽ đổ trở lại biến tần.
- Tuy nhiên, với các tải quán tính lớn hoặc yêu cầu thời gian dừng nhanh thì điện trở nội không đáp ứng được, bắt buộc phải lắp thêm điện trở xả bên ngoài để triệu tiêu năng lượng dư thừa từ điện năng sang nhiệt năng. Điện trở xả sẽ tự làm mát với môi trường xung quanh.
- Các ứng dụng tiêu biểu phải lắp điện trở xả: Cẩu trục, máy quay li tâm, động cơ máy CNC.
10. Cách lựa chọn điện trở xả cho biến tần
B1: Tìm sách hướng dẫn điện trở xả cho máy biến tần.
B2. Tra cứu điện trở theo khuyễn cáo của hãng
- Tra cứu giá trị điện trở và công suất của điện trở tương ứng với biến tần của mình đang sử dụng.
B3. Chọn loại điện trở phù hợp.
Để có thể chọn được điện trở phù hợp khách hàng phải chọn điện trở theo một trong các cách sau
Cách 1: Ghép nối các điện trở với nhau (Ghép nối tiếp hoặc ghép song song)
Cách 2: Chọn giá trị điện trở xả và giá trị công suất một cách tương đối theo qui tắc dưới đây.
B4: Quy tắc chọn điện trở và công suất
* Cách chọn giá trị điện trở R
- Qui tắc 1: Giá trị điện trở càng nhỏ gần giá trị Min thì thời gian dừng càng nhanh. Lý do là khi giá trị điện trở nhỏ, I = U/R dòng điện xả sẽ lớn và khi đó công suất xả sẽ lớn hơn, biến tần sẽ dừng được động cơ nhanh hơn.
+ Ưu điểm của việc lắp giá trị điện trở nhỏ này là thời gian dừng nhanh, có thể đạt tới 0.01s gần như là dừng ngay lập tức, tuy nhiên vì dòng điện lớn nên tuổi thọ của biến tần và điện trở sẽ không được cao bằng việc lắp điện trở có giá trị lớn hơn.
- Qui tắc 2: Giá trị điện trở càng lớn hơn so với giá trị điện trở Min thì thời gian dừng động cơ càng lớn hơn, lý do cũng tương tự như phía trên đã giải thích, I=U/R sẽ nhỏ, công suất xả nhỏ, động cơ buộc phải dừng lâu hơn
+ Ưu điểm của việc lắp này là dòng điện xả nhỏ, tăng được tuổi thọ cho biến tần và điện trở xả.
*Cách chọn giá trị công suất
- Giá trị công suất là giá trị đặc trưng cho khả năng chịu đựng của điện trở xả. Vì vậy nếu giá trị công suất càng lớn thì điện trở xả chịu được công suất càng lớn, càng bền. Nên chọn điện trở có công suất lớn hơn hoặc bằng giá trị công suất nhà sản xuất khuyến cáo dùng. Đặc biệt chú ý không chọn loại điện trở có công suất giá trị nhỏ hơn vì khi đó điện trở dễ bị cháy.
B5. Chọn điện trở xả phù hợp.
11. Một vài thông số kĩ thuật cho máy biến tần
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!
CÔNG TY TNHH THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP BẢO TÍN
Địa chỉ: P.305- Tòa nhà C2 - đường Đỗ Nhuận - P. Xuân Đỉnh - Q. Bắc Từ Liêm - Hà Nội
Điện thoại: 0983 755 949 Fax: 043.7509008 Skype: phuong-pr Hotline: 0946 678 168
Email: maynenkhibaotin@gmail.com Website: maynenkhibaotin.com
UY TÍN – CHẤT LƯỢNG – GIÁ CẢ CẠNH TRANH – PHỤC VỤ 24/7
