Phương pháp tiết kiệm năng lượng - Dùng biến tần cho các loại tải bơm quạt

Sử dụng biến tần để điều khiển bơm, quạt, máy nén khí không chỉ giúp tiết kiệm điện năng, dễ dàng điều khiển tốc độ động cơ mà còn giúp bản vệ động cơ và chi tiết máy....

1. Vấn đề điều khiển lưu lượng của bơm

Điều khiển theo kiểu truyền thống:

•Bơm, quạt sẽ được cấp nguồn trực tiếp

•Bơm, quạt luôn hoạt động ở chế độ định mức.

•Việc thay đổi lưu lượng thông thường dùng van tiết lưu (tải bơm), thay đổi độ đóng mở của cánh chắn gió (tải quạt). --> Nhận xét:

•Tăng trở kháng đường ống

•Lưu lượng giảm nhưng công suất tiêu hao giảm rất ít Ví dụ: khi ta dùng valve tiết lưu để giảm lưu lượng bơm xuống còn 80% so với định mức. Theo bình thường thì với 20% lưu lượng giảm đi thì công suất tiêu tốn cũng giảm đi một lượng đáng kể, nhưng cụ thể ở đây chỉ năng lương tiêu tốn là khoảng 95% (chỉ giảm 5% công suất trên 20% lưu lượng giảm).

Điều khiển qua biến tần:

•Bơm, quạt được cấp nguồn qua biến tần.

•Bơm có thể hoạt động ở các chế độ khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu.

•Việc thay đổi lưu lượng được thực hiện thông qua việc thay đổi tốt độ động cơ.

--> Nhận xét:

•Không còn tổn thất năng lượng trên valve như kiểu truyền thống.

•Bơm cũng không phải sinh ra công suất trên trục lớn hơn nhu cấu thực tế để chống lại sức càn trên valve. Ví dụ: khi dùng biến tần điều khiển bơm,nếu ta muốn giảm lưu lượng xuống 80% so với định mức.Ta chỉ cần điều chỉnh biến tần để giảm tốc độ động cơ xuống.Quan hệ giữa moment tải và tốc độ động cơ (với tải bơm quạt) là: M=n2 Công suất:  P=M*n -->P≈ n3 Nếu ta giảm tốc độ xuống còn 80% (0. Thì công suất chỉ cần bằng (0.8)3 ≈ 0.5 Điều này cho ta thấy rằng bơm sẽ chỉ hoạt động với 50% công suất định mức là có thể đạt được 80% lưu lượng -->tiết kiệm điện.

2.Đặc tính của bơm:

Là mối quan hệ giữa áp suất và lưu lượng

Họ đặc tính của bơm khi tốc độ bơm thay đổi

Đặc tính làm việc của tải bơm quạt:

Điểm làm việc của bơm là giao điểm của đường cong của bơm và đường cong của hệ thống

- Ta xét động cơ có tốc độ định mức là n= 1480 RPM

- Dùng van tiết lưu thay đổi lưu lượng

- Dùng biến tần thay đổi tốc độ bơm

3. Tính toán công suất bơm

Công suất bơm được tính bằng tích của lưu lượng nhân với áp suất. Đây chính là diện tích trên đường đặc tuyến. Ta có công thức tính công suất như sau: xét lưu lượng Q tính theo (m¬¬3 /s)

P = (d * H * Q) / k  với:

d: khối lượng riêng của chất được bơm (kg/m3)

H: độ cao cột áp cần bơm (m)

Q :lưu lượng  bơm (m3/s)

k : tỷ số giữa công suất đầu ra  với công suất trên trục của bơm

- So sánh công suất cho một lưu lượng cố định khi dùng valve tiết lưu và khi dùng biến tần điều chỉnh tốc độ bơm.

Dùng valve tiết lưu:

- Động cơ luôn chạy với công suất định mức,việc thay đổi lưu lượng thông qua việc thay đổi độ mở cánh chắn gió( tải quạt) hoặc thay đổi độ đóng mở của valve (tải bơm). Điều này sẽ gây tổn hao năng lượng khi chạy ở lưu lượng thấp (tải bơm) và chạy non tải (tải quạt).

Dùng biến tần:

- Toàn bộ hệ thống bơm quạt sẽ được điều khiển thông qua biến tần.

- Áp suất của toàn hê thống không đổi với mọi lưu lượng (cảm biến áp suất trên đường ống phản hồi thông số về cho biến tần).

Với phương pháp điều khiền U/f, điều khiển vector, do đó tốc độ có thể thay đổi một cách linh hoạt.

- Dòng khởi động được hạn chế sẽ không gây sụt áp khi khởi động sẽ không ảnh hưởng đến các thiết bị khác.

- Quá trình stop, start được mềm hóa nên giảm tổn hại cho động cơ về mặt cơ khí, cho hệ truyền động cũng như về mặt điện. Chi phí bảo dưỡng giảm.

- Không giới hạn số lần khởi động

- Tiết kiệm năng lượng khi tải thay đổi liên tục.

- Có các chức năng bảo vệ: quá áp, thấp áp, quá nhiệt,bảo vệ nhiệt động cơ, bảo vệ ngắn mạch,đảo pha, kẹt rotor,…

- Có tính năng làm đầy đường ống: khởi động bơm từ từ với thời gian cài đặt, tránh gây rung đường ống và sự thay đổi áp suất đột ngột,… ảnh hưởng xấu cho hệ thống.

Hệ thống bơm nước cho khu công nghiệp,các trung cư nhà cao tầng,…không đòi hỏi về vấn đề lưu lượng nhưng yêu câu đặt ra là phải giải quyết được việc ổn định áp suất ?

Lý do: bình thường khi không vào các giờ cao điểm dùng nước của các hộ thì áp suất đường ống tăng cao,ngược lại sẽ giảm mạnh --> cần giữ cho áp suất ổn định.

Hoạt động : bơm chính sẽ khởi động ( theo các bước an toàn :làm đầy đường ống,khởi động mềm,…). Khi áp suất giảm, tím hiệu áp suất từ trên đường ống sẽ phản hồi về Card Pump --> điều khiển đóng bơm. Tương tự nếu vẫn chưa đủ áp suất thì bơm tiếp theo sẽ được đóng…. Sự thay đổi áp suất sẽ được biến tần xử lý thông qua việc thay đổi tốc độ bơm chính.

Sưu tầm EEC Hà Nội