Các giải pháp tiết kiệm năng lượng (Sách tham khảo): Phần 2

Các giải pháp tiết kiệm năng lượng (Sách tham khảo): Phần 2 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài...

Chương CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO HỆ THỐNG LẠNH 7.1 Khái niệm phân loại kho lạnh 7.1.1 Khái niệm Kho lạnh bảo quản kho sử dụng để bảo quản loại thực phẩm, nông sản, rau quả, sản phẩm công nghiệp hố chất, cơng nghiệp thực phẩm, cơng nghiệp nhẹ, vv… Hiện kho lạnh sử dụng công nghiệp chế biến thực phẩm rộng rãi chiếm tỷ lệ lớn Các dạng mặt hàng bảo quản bao gồm: – Kho bảo quản thực phẩm chế biến như: Thịt, hải sản, đồ hộp – Bảo quản nông sản thực phẩm, rau – Bảo quản sản phẩm y tế, dược liệu – Kho bảo quản sữa – Kho bảo quản lên men bia – Bảo quản sản phẩm khác 7.1.2 Phân loại Có nhiều kiểu kho bảo quản dựa phân loại khác nhau: a) Theo cơng dụng người ta phân loại kho lạnh sau: - Kho lạnh sơ bộ: Dùng làm lạnh sơ hay bảo quản tạm thời thực phẩm nhà máy chế biến trước chuyển sang khâu chế biến khác - Kho chế biến: Được sử dụng nhà máy chế biến bảo quản thực phẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa nhà máy chế biến thuỷsản, nhà máy xuất thịt vv ) Các kho lạnh loại thường có dung tích lớn cần phải trang bị hệ thống có cơng suất lạnh lớn Phụ tải kho lạnh thay đổi phải xuất nhập hàng thường xuyên - Kho phân phối, kho trung chuyển: Dùng điều cho cung cấp thực phẩm cho khu vực dân cư, thành phố dự trữ lâu dài Kho lạnh phân phối thường có dung tích lớn trữ nhiều hàng có ý nghĩa lớn đến đời sống sinh hoạt cộng đồng 138 - Kho thương nghiệp: Kho lạnh bảo quản mặt hàng thực phẩm hệ thống thương nghiệp Kho dùng bảo quản tạm thời mặt hàng doanh nghiệp bán thị trường - Kho vận tải (trên tàu thuỷ, tầu hoả, xe ôtô): đặc điểm kho dung tích lớn, hàng bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi sang nơi khác - Kho sinh hoạt: loại kho nhỏ dùng hộ gia đình, khách sạn, nhà hàng dùng bảo quản lượng hàng nhỏ b) Theo nhiệt độ người ta chia ra: - Kho bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản thường nằm khoảng -2oC ÷5oC Đối với số rau nhiệt đới cần bảo quản nhiệt độcao (chuối > 10oC, chanh > 4oC) Nói chung mặt hàng chủ yếu rau mặt hàng nông sản, riêng mặt hàng qua cấp đơng Đó hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật Nhiệt độ bảo quản tuỳ thuộc vào thời gian, loại thực phẩm bảo quản Tuy nhiên nhiệt độ bảo quản tối thiểu phải đạt -18oC vi sinh vật phát triển làm hư hại thực phẩm trình bảo quản - Kho đa năng: Nhiệt độ bảo quản -12oC - Kho gia lạnh: Nhiệt độ 0oC, dùng gia lạnh sản phẩm trước chuyển sang khâu chế biến khác - Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ kho tối thiểu -4oC c) Theo dung tích chứa Kích thước kho lạnh phụ thuộc chủ yếu vào dung tích chứa hàng Do đặc điểm khả chất tải cho loại thực phẩm có khác nên thường qui dung tích thịt (MT-Meet Tons) Ví dụ kho 50MT, kho 100MT, kho 150 MT, vv kho có khảnăng chứa 50, 100, 150, vv thịt d) Theo đặc điểm cách nhiệt người ta chia ra: - Kho xây: Là kho mà kết cấu kiến trúc xây dựng bên người ta tiến hành bọc lớp cách nhiệt Kho xây chiếm diện tích lớn, lắp đặt khó, giá thành tương đối cao, khơng đẹp, khó tháo dỡvà di chuyển.Mặt khác mặt thẩm mỹ vệ sinh kho xây không đảm bảo tốt Vì nước ta người ta sử dụng kho xây để bảo quản thực phẩm 139 - Kho panel: Được lắp ghép từ panel tiền chế polyurethan lắp ghép với móc khố camlocking Kho panel có hình thức đẹp, gọn giá thành tương đối rẻ, tiện lợi lắp đặt, tháo dỡ bảo quản mặt hàng thực phẩm, nông sản, thuốc men, dược liệu vv Hiện nhiều doanh nghiệp ởnước ta sản xuất panel cách nhiệt đạt tiêu chuẩn cao Vì hầu hết xí nghiệp cơng nghiệp thực phẩm sử dụng kho panel để bảo quản hàng hoá 7.2 Phân loại giải pháp tiết kiệm lượng cho hệ thống lạnh Hình 7.1 giới thiệu tổng quan giải pháp tiết kiệm lượng cho hệ thống lạnh Trong kho lạnh bảo quản, kho lạnh đạt trạng thái cân bằng, suất lạnh máy lạnh dịng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che (bảo ơn) Do đó, cách nhiệt tốt dịng nhiệt tổn thất qua hệ thống nhỏ, sử dụng lượng tối ưu Điều đặc biệt kho lạnh việc cách nhiệt phải luôn đôi với cách ẩm Nếu cách ẩm khơng tốt vật liệu cách nhiệt bị ướt máy lạnh phải tốn lượng cơng suất vơ ích để làm ngưng tụ ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che thải ngồi Và cách ẩm khơng tốt cịn làm cho dàn bay nhanh bị đóng băng lại phải cần thêm lượng để xả băng Ngoài việc chọn sử dụng máy lạnh chủng loại việc áp dụng giải pháp khác biến tần, tích trử lạnh, bơm nhiệt nóng lạnh giúp tiết kiệm lượng hiệu 7.3 Giải pháp tiết kiệm lượng cho tủ lạnh Có nhiều loại tủ lạnh khác dùng gia đình, thương nghiệp công nghiệp Các tủ lạnh hệ thống lạnh hồn chỉnh bao gồm vỏ cách nhiệt có cửa mở với giá đựng thực phẩm phù hợp, hệ thống lạnh, hệ thống điều khiển, báo hiệu bảo vệ Tủ lạnh hãng sản xuất hoạt động hoàn toàn tự động liên tục Việc tiết kiệm lượng cho tủ lạnh nằm ba khâu chính: chọn tủ lạnh, lắp đặt vận hành tủ lạnh Việc chọn tủ lạnh nên chọn tủ có hiệu suất cao, ví dụ tủ có sử dụng biến tần Lắp đặt tủ lạnh nơi thống mát mơi trường nhiệt độ cao, bí gió làm chậm q trình tản nhiệt, điện tiêu hao lớn Khơng đặt tủ lạnh gần vật phát nhiệt (bếp gas, bếp lò ) hay ánh nắng mặt trời chiếu vào để tránh thất thoát suất lạnh, hao điện (kết đo mức tiêu thụ điện tủ lạnh phòng 160C thấp tủ lạnh để phòng 250C đến 30%) Vận hành tủ lạnh cách đặt đặt rơle nhiệt yêu cầu, nhiệt độ bên tủ lạnh nên để chế độ từ 3-60C; chế độ đơng lạnh để mức từ (-15) độ C đến (-18) độ C 140 Cố gắng tránh không mở tủ lạnh trừ trường hợp thật cần thiết, mở, tủ lạnh cần nhiều điện để hoạt động Khi chuẩn bị nấu nướng, nên lấy lần tất thứ cần cho nấu nướng, không lấy lắt nhắt để giảm hao điện Chú ý kiểm tra gioăng cao su, bị hở phận nén khí tủ lạnh phải làm việc nhiều Riêng thức ăn, phải để nguội thức ăn bên trước cho vào tủ lạnh, khơng làm hỏng thức ăn khác lạnh mà lại đỡ hao điện Không xếp thực phẩm vào ngăn tủ lạnh dày hay đầy, mà đồ vật phải có kẽ hở để tạo thuận lợi cho việc đối lưu khơng khí tủ lạnh; khay, hộp đựng thức ăn nhựa có ưu điểm nhẹ, rẻ, vệ sinh vật dụng hấp thụ nhiệt chậm nên tốn điện Để đồ ăn vào khay, hộp nhôm hay inox hấp thụ nhiệt độ tốt, làm lạnh nhanh, tiết kiệm điện Thực phẩm cho vào túi ni lơng kín cho vào tủ để ẩm khỏi thoát tủ, làm tiêu hao điện Mỗi năm nên lau bụi bặm phía sau tủ lạnh vài lần để tạo thơng thống cho q trình tản nhiệt Hình 7.1 Các giải pháp tiết kiệm lượng cho hệ thống lạnh 141 7.4 Giải pháp tiết kiệm lượng cho kho lạnh Kho lạnh kho có nhiệt độ lạnh chức năng, công dụng giống tủ lạnh diện tích lớn nhiều so với tủ lạnh, lắp đặt thiết kế với hệ thống dàn lạnh cơng nghiệp với nhiệt độ thích hợp để bảo quản thực phẩm, thuốc, thuỷ hải sản, v.v Các giải pháp tiết kiệm chi phí tiêu thụ điện cho hệ thống làm mát đông lạnh kho lạnh mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm hay ảnh hưởng đến quy trình khai thác bình thường: Thay hệ thống cũ, lắp đặt hệ thống hiệu suất cao Lắp đặt bảo ôn cho đường ống lạnh Sử dụng tối ưu thiết bị: Xác định rõ ràng nhu cầu làm mát hay đông lạnh kho lạnh công nghiệp để tránh lãng phí nhằm lựa chọn chế độ cơng suất phù hợp Lên kế hoạch lưu kho, xếp dỡ vận chuyển sản phẩm: Lên kế hoạch lưu kho vài lần ngày, không lưu kho sản phẩm cịn nóng, vận chuyển sản phẩm từ nơi đông lạnh đến nơi làm mát thật nhanh, xử lý nhiệt độ phù hợp riêng cho làm mát đơng lạnh Giảm thiểu xâm nhập khí nóng từ nguồn khác: Giảm tối đa xâm nhập khơng khí vào khu vực làm mát/đơng lạnh ngăn nhựa, cửa hay dùng loại cửa cách ly Khi lắp đặt khơng có khoảng trống khe hở khu vực đông lạnh phải để xa khu vực có nhiệt độ cao bếp ăn, nơi làm ấm thực phẩm, gần ánh mặt trời Nên bố trí khu vực hệ thống đơng lạnh sát Sử dụng hệ thống chiếu sáng tỏa nhiệt (CFL) máy đông lạnh bật đèn thật cần thiết Dễ dàng tiếp cận với sản phẩm: Lưu trữ trưng bày sản phẩm hợp lý để nhân viên khách hàng lấy sản phẩm họ cần cách dễ dàng nhằm giảm thời gian số lần đóng mở cửa máy đơng lạnh Thường xun bảo trì vệ sinh: Đảm bảo hệ thống lưu thơng khơng khí phịng đơng lạnh khơng bị ngăn chặn Tránh để luồng khí bốc bị đóng băng Đảm bảo nhiệt độ điều chỉnh phù hợp với nhu cầu làm mát Thường xuyên kiểm tra hoạt động máy điều nhiệt Sử dụng bồn trữ lạnh hệ thống điều hịa khơng khí Bồn trữ lạnh cơng nghệ xuất gần Nó đáp ứng nhu cầu cho quản lý lượng cách linh động Bồn trữ lạnh thường sử dụng để lưu trữ công suất làm mát cho điều hịa khơng khí hệ thống làm lạnh trung tâm phục vụ cho tòa nhà lớn sử dụng chiller (thiết bị làm lạnh) chạy điện Chiller thường nghỉ đêm lúc thường khơng cần cung cấp tải lạnh Khi hệ thống bồn 142 trữ lạnh gắn vào hệ thống Chiller làm việc đêm để trữ suất lạnh cấp trở lại vào ban ngày có nhu cầu Việc làm lạnh bổ sung thay hoàn toàn việc làm lạnh Chiller vào ban ngày Áp dụng tất biện pháp bạn tiết kiệm lượng hoạt động kho lạnh công nghiệp 143 Chương CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 8.1 Khái niệm phân loại điều hịa khơng khí 8.1.1 Khái niệm Điều hịa khơng khí q trình xử lý khơng khí để đạt thơng số u cầu là: – Nhiệt độ khơng khí – Độ ẩm khơng khí – Độ (bụi, tạp chất, chất độc hại) khơng khí – Sự lưu thơng tuần hồn khơng khí Khi đạt yêu cầu phục vụ nhu cầu tiện nghi người, người ta gọi điều hịa khơng khí tiện nghi, cịn để phục vụ cho q trình sản xuất cơng nghệ chế biến, người ta gọi điều hịa khơng khí cơng nghệ Để điều hịa khơng khí, người ta cần có thiết bị chính: – Dàn lạnh để làm lạnh khơng khí – Dàn nóng để làm nóng khơng khí – Máy hút ẩm máy phun ẩm để khử ẩm tăng ẩm – Phin lọc bụi, tạp chất hóa chất độc hại Quạt gió, miệng thổi, miệng hồi, miệng gió tươi, ống gió để lưu thơng, tuần hồn thơng gió – Thành phần cấu tạo hệ thống điều hịa khơng khí hệ thống lạnh nên giải pháp tiết kiệm lượng cho điều hịa khơng khí gần tương tự tiết kiệm lượng cho hệ thống lạnh trình bày chương trước 8.1.2 Phân loại máy điều hịa khơng khí 8.1.2.1Hệ thống điều hòa cục Ưu điểm chung: 144 Hệ thống gồm loại máy điều hịa cửa sổ máy điều hòa tách suất lạnh đến 7kw (24000Btu/h) Đây loại máy lạnh nhỏ hoạt động hoàn tồn tự động, lắp đặt, vận hành, bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ trung bình cao, độ tin cậy cao, giá thành rẻ thích hợp với phòng hộ nhỏ Nhược điểm bản: Khó áp dụng cho phịng lớn, hội trường, phân xưởng, tịa nhà cao tầng, mỹ quan, phá vỡ kiến trúc tòa nhà áp dụng cho văn phòng khách sạn a Máy điều hịa cửa sổ Là loại máy điều hịa khơng khí nhỏ suất lạnh, kích thước số lượng Tồn thiết bị máy nén, quạt giải nhiệt, quát gió lạnh, thiết bị điều khiển, điều chỉnh tự động, phin lọc gió khử mùi gió tươi thiết bị phụ khác lắp đặt vỏ gọn nhẹ Năng suất lạnh không 7kw (24000Btu/h) thường chia loại: 6, 9, 12, 26 24 ngàn Btu Hình 8.1 Hình dáng bên ngồi cấu tạo bên máy lạnh điều hòa cửa sổ Ưu điểm: o Vận hành dễ dàng, không cấn công nhân có tay nghề cao o Có sưởi ấm bơm nhiệt o Có khả lấy gió tươi qua cửa lấy gió tươi o Nhiệt độ phịng điều chỉnh nhờ Thermostar 145 o Vốn đầu tư thấp giá rẻ sản xuất hàng loạt Nhược điểm: o Khả làm khơng khí o Độ ồn cao o Khó bố trí phịng lớn b Máy máy điều hòa tách (điều hòa cục) o Là loại máy có cụm riêng biệt: nhà ngồi trời o Cụm nhà có: dàn lạnh, điều khiển, quạt ly tâm kiểu trục Cụm trời gồm: máy nén, động quạt hướng trục.Hai cụm nối với đường ống gas o Ống xả nước ngưng từ giàn bay đường dây điện đơi bố trí dọc theo hai đường ống thành búi ống o Ưu điểm: Giảm tiếng ồn nhà phù hợp với yêu cầu tiện nghi nên sử dụng rộng rãi gia đình o Lắp đặt dễ dàng, dễ bố trí giàn lạnh giàn nóng, phụ thuộc vào kết cấu nhà, đỡ tốn diện tích lắp đặt, phải đục tường lỗ nhỏ đường kính 70mm bảo đảm thẩm mỹ cao o Nhược điểm: o Khơng lấy gió tươi nên cần phải có quạt lấy gió tươi o Ống dẫn gas dài hơn, dây điện tốn nhiều o Giá thành đắt o Ồn phía ngồi nhà ảnh hưởng đến hộ bên cạnh Khi lắp đặt thường dàn lạnh cao giàn ngưng chiều cao không nên 3m chiều dài đường ống dẫn gas không nên 10m o 146 Hình 8.2 Máy lạnh điều hịa cục 8.1.2.2Hệ thống điều hòa (tổ hợp) gọn Máy điều hòa tách: loại máy điều hịa có kết cấu tương tự máy điều hòa tách hệ thống điều hòa cục khác cỡ máy nén suất lạnh Do kết cấu cụm dàn nóng dàn lạnh có nhiểu kiểu dáng – Máy điều hịa tách khơng có ống gió – Máy điều hịa tách có ống gió – Máy điều hịa dàn ngưng đặt xa 147 - Bình tích: Các bình tích khí dùng để chứa khí giảm xung khí nén - giảm thay đổi áp suất từ máy nén Compressor Package Enclosure Air Inlet Filter Dryer Air Filter Air Receiver Pressure/ Flow Controller Distribution System Pneumatic Aftercooller And Lubricant Cooler Control Panel Motor Compressor Air End Lubricant/ Air Separator Filter, Regulator and Lubricator Hình 11.3 Các phần máy nén 11.2 Các loại máy nén Như cho hình 11.4, có hai loại máy nén bản: máy nén thể tích máy nén động học Ở máy nén thể tích, lượng khí bị bẫy buồng nén với thể tích bị giảm học trình nén, tạo tăng áp suất tương ứng trước cửa đẩy Ở tốc độ không đổi, lưu lượng khí khơng đổi có biến động áp suất khí cấp Máy nén động học cung cấp động cho dịng khí liên tục nhờ bánh cơng tác quay với tốc độ cao Động chuyển thành lượng nén bánh công tác khuyếch tán Ở máy nén dòng kiểu ly tâm, hình dạng cánh bánh cơng tác quy định mối quan hệ lưu lượng dịng khí áp suất (hoặc cột áp) tạo 191 Hình 11.4 Các loại máy nén 11.3 Đánh giá máy nén hệ thống khí nén 11.3.1 Năng suất máy nén Năng suất máy nén lưu lượng định mức tối đa dịng khí nén cấp điều kiện định mức nhiệt độ, áp suất thành phần khí đầu vào Nhưng đơi suất máy nén có nghĩa lưu lượng thực tế thay lưu lượng định mức dịng khí Lưu lượng gọi suất cấp khí tự (FAD) tức khí điều kiện khí vị trí Thuật ngữ khơng nói đến khí cấp điều kiện tiêu chuẩn đặc trưng độ cao so với mặt biển, áp suất khơng khí nhiệt độ thay đổi vị trí thời điểm khác 11.3.1.1 Đánh giá suất máy nén Do máy nén bị lão hoá hoạt động thành phần bên máy vốn hiệu tối đa, lượng khí cấp- FAD- giá trị định mức, dù hoạt động bảo dưỡng thực tốt Đôi khi, yếu tố khác bảo dưỡng kém, trao đổi nhiệt bị tắc cách thức thực làm giảm lượng khí vào Để đáp ứng nhu cầu khí nén, máy nén hiệu phải hoạt động lâu hơn, tiêu thụ nhiều điện mức thông thường Lượng điện lãng phí phụ thuộc vào % dao động với suất FAD Ví dụ như, van máy nén bị mịn làm giảm đến 20% suất Cần đánh giá định kỳ suất FAD máy nén để kiểm tra suất thực tế Nếu độ lệch lớn 10%, cần thực giải pháp khắc phục Một phương pháp lý tưởng để đánh giá suất máy nén thơng qua vịi kiểm tra vòi hiệu chuẩn Vòi sử dụng tải kiểm tra để xả khí nén Việc đánh giá lưu lượng phải dựa nhiệt độ khơng khí, áp suất ổn định, số vòi phun, vv… 192 11.3.1.2 Phương pháp đánh giá suất đơn giản thực chỗ  Tách riêng máy nén bình tích cần kiểm tra khỏi hệ thống cách đóng chặt van cách ly (van khóa) tách riêng ra, đóng cửa bình tích  Mở van xả xả bình tích đường ống Đảm bảo đường bẫy nước đóng chặt để bắt đầu tiến hành kiểm tra Khởi động máy nén kích hoạt đồng hồ bấm  Ghi lại thời gian cần để đạt áp suất vận hành bình thường P2 (trong bể chứa) từ áp suất ban đầu P1  Tính tốn suất theo cơng suất (Confederation of Indian Industries): Năng suất máy: Q= P2−P1 P0 x V T ( 𝑁𝑚3 𝑝ℎú𝑡 ) (11-1) Trong đó: P2 = Áp suất cuối (đẩy) (kg/cm2) P1 = Áp suất đầu (hút) (kg/cm2) P0 = Áp suất khí (kg/cm2) V = Thể tích chứa, m3 bao gồm bể chứa sau làm mát ống phân phối T = Thời gian sử dụng để đạt áp suất P2, phút Phương trình phù hợp nhiệt độ khí nén tương tự nhiệt độ khơng khí ngồi trời, tức nén đẳng nhiệt hoàn hảo Trong trường hợp nhiệt độ khơng khí nén thực tế phận đẩy, tức t2 oC cao nhiệt độ môi trường xung quanh, t10C, cần điều chỉnh FAD theo hệ số (273 + t1)/(273 + t2) 11.3.1.3 Hiệu suất máy nén Các cách đo hiệu suất máy nén khác thường sử dụng bao gồm: hiệu suất thể tích, hiệu suất đoạn nhiệt, hiệu suất đẳng nhiệt hiệu suất học Hiệu suất đoạn nhiệt hiệu suất đẳng nhiệt tính mức tiêu thụ công suất thực tế chia cho công suất đoạn nhiệt đẳng nhiệt Kết đạt hiệu suất toàn phần máy nén động dẫn 193 11.4 Đánh giá mức tổn thất phân phối hệ thống khí nén 11.4.1 Những phận rị rỉ hậu việc rò rỉ Một hệ thống đường ống phân phối tiết lưu dẫn khí nén từ hệ thống máy nén trung tâm tới hộ tiêu thụ Hệ thống bao gồm van cách ly, bẫy chất lỏng, bình chứa trung gian phần tản nhiệt ống để tránh tượng ngưng tụ đơng lạnh đường ống ngồi trời Tổn thất áp suất trình phân phối thường bù áp suất cao phận đẩy máy nén Tại điểm cấp khí dự kiến có ống cấp kèm theo van khóa, lọc điều tiết cấp khí nén cho ống dẫn đến hộ tiêu thụ Rị rỉ gây tổn thất lớn hệ thống khí nén cơng nghiệp, có lên tới 20- 30% suất máy nén Một dây chuyền điển hình khơng bảo dưỡng tốt có tỷ lệ rị rỉ lên tới khoảng 20% tổng cơng suất sản xuất khí nén Ngược lại, phát khắc phục tốt, giảm rị rỉ xuống khoảng 10 % sản lượng khí nén Ngồi tổn thất lượng, rò rỉ gây tổn thất vận hành khác Rò rỉ làm sụt áp suất hệ thống, làm thiết bị dùng khí nén hoạt động hiệu quả, ảnh hưởng đến quy trình sản xuất Hơn nữa, rò rỉ khiến hệ thống phải vận hành lâu hơn, làm giảm tuổi thọ hầu hết tất thiết bị hệ thống (bao gồm cụm máy nén khí) Tăng thời gian vận hành dẫn đến việc phải bảo dưỡng bổ sung tăng thời gian ngừng sản xuất ngồi lịch trình Cuối cùng, rị rỉ gây tăng cơng suất máy nén khơng cần thiết Các rị rỉ xảy vị trí hệ thống, khu vực hay bị rò rỉ bao gồm:  Mối nối, ống cứng, ống mềm khớp nối  Thiết bị điều chỉnh áp suất  Các bẫy ngưng mở van đóng  Các mối nối, điểm ngắt, vòng đệm Lượng rò rỉ hàm số áp suất cấp hệ thống không kiểm sốt tăng áp suất tăng Tỷ lệ rị rỉ tính feet3 / phút (cfm) tỷ lệ với bình phương đường kính lỗ rị Xem bảng sau: Bảng 11.3 Tỷ lệ rò rỉ với áp suất cung cấp lỗ rò với kích thước khác (US DOE, 2004) Lượng rị rỉ (*) (cfm) Đường kính lỗ rị (inch) 194 Áp suất (psig) 1/64 1/32 1/16 1/8 1/4 3/8 70 0,29 1,16 4,66 18,62 74,40 167,80 80 0,32 1,26 5,24 20,76 83,10 187,20 90 0,36 1,46 5,72 23,10 92,00 206,60 100 0,40 1,55 6,31 25,22 100, 90 227,00 125 048 1,94 7,66 30,65 122,20 275,50 (*): cần nhân giá trị với 0,97 cho lỗ rò tròn với 0,61 cho vòi phun dẹt 11.4.2 Định lượng rò rỉ Với máy nén có thiết bị điều khiển tắt/bật đóng/ngắt tải, cách ước tính khối lượng rị rỉ hệ thống dễ Phương pháp liên quan đến khởi động máy nén không tải (khi tất thiết bị vận hành khí nén, hộ tiêu thụ khí nén tắt) Thực số đo đạc để xác định thời gian vận hành trung bình đóng ngắt tải ngun lý máy nén bật tắt theo chu kỳ rò rỉ gây sụt áp hệ thống Tổng lượng rò rỉ (%)được tính sau: Rị rỉ (%) = [(Tx100)/(T+t)] Trong đó: T thời gian đóng tải (thời gian chạy máy, phút); t thời gian ngưng tải (thời gian máy dừng, phút) Lượng rò rỉ xem phần trăm tổn thất máy nén Ở hệ thống bảo dưỡng tốt, lượng tổn thất rò rỉ 10% Ở hệ thống bảo dưỡng số lên tới 20-30% cơng suất 11.4.3 Các bước định lượng rò rỉ chỗ đơn giản Các bước đơn giản giúp định lượng rò rỉ chỗ hệ thống khí nén sau:  Ngắt tất thiết bị dùng khí nén (hoặc tiến hành kiểm tra khơng có thiết bị sử dụng khí nén)  Chạy máy nén để nâng áp suất hệ thống lên áp suất vận hành  Ghi lại thời gian dùng cho chu trình “đóng tải” “ngắt tải” máy nén Để xác, lấy thời gian BẬT & TẮT 8-10 chu trình liên tục Sau tính tốn tổng Thời gian “BẬT” (T) tổng thời gian “TẮT” (t) 195  Sử dụng cách để xác định lượng rò rỉ hệ thống Nếu Q khơng khí bên cấp vào thời gian kiểm tra (m3/phút), lượng rị rỉ hệ thống (m3/phút) là: Mức rị rỉ hệ thống (m3/phút) = Q × T / (T + t) 11.5 Các giải pháp sử dụng lượng hiệu Phần trình bày số hội tiết kiệm lượng máy nén khí hệ thống khí nén 11.5.1 Vị trí đặt máy nén Vị trí đặt máy nén chất lượng khí hút vào máy nén có ảnh hưởng lớn đến mức lượng tiêu thụ Hoạt động máy nén khí giống máy thở, cải thiện sử dụng khí vào sạch, khơ mát 11.5.2 Nhiệt độ khí vào Khơng nên đánh giá thấp tác động khí vào với hiệu hoạt động máy nén Khí vào bị nhiễm bẩn nóng làm giảm hoạt động máy nén, làm tăng chi phí lượng chi phí bảo dưỡng Nếu nước, bụi chất bẩn có nhiều khí vào, chúng gây bám bẩn phận bên máy nén van, bánh công tác, rôto, cánh gạt Những cặn bám gây mòn sớm làm giảm suất máy nén Máy nén tạo nhiệt trình hoạt động liên tục Lượng nhiệt phát tán phịng lắp máy nén làm nóng dịng khí vào dẫn đến làm giảm hiệu suất thể tích tăng tiêu thụ điện Theo quy tắc chung, “cứ mức tăng 4oC nhiệt độ khí vào, mức tiêu thụ lượng tăng lên 1% để để trì suất tương ứng” Vì vậy, khí cấp vào khí mát nâng cao hiệu sử dụng lượng máy nén Do cần thực giải pháp cụ thể (hình 11.9): - Phải vệ sinh định kỳ hợp lý nhằm đảm bảo giải nhiệt cho máy nén Nếu khơng gian có thơng thống cần có thơng gió cưỡng Cần có giải pháp tránh khí nóng xâm nhập 196 Hình 11 Các yếu tố cần quan tâm để cải tiến giải nhiệt cho máy khí nén 11.5.3 Sụt áp lọc khí Việc lắp đặt lọc khí vào máy nén cần thiết, khơng phải lấy khí vào từ vị trí mát Các nhà sản xuất máy nén thường cung cấp đề xuất loại lọc chuyên dụng cho khí vào để bảo vệ máy nén Việc lọc khơng khí vào máy nén tốt khối lượng bảo dưỡng giảm Tuy nhiên, cần giảm thiểu sụt áp qua lọc khí vào (bằng cách chọn cơng suất lọc bảo dưỡng tốt lọc) để ngăn ngừa hiệu ứng thắt hẹp làm giảm công suất máy nén (hình 11.10) Hình 11.10 Giải pháp lọc khí Một cách tốt lắp đồng hồ đo chênh áp để giám sát tình trạng lọc khí vào Sụt áp qua lọc khí vào cịn khơng vượt q pound/ inch2 (psi) Bảng 11.4 nêu rõ ảnh hưởng sụt áp qua lọc khí vào mức tiêu thụ điện Theo quy tắc chung, “cứ mức sụt áp suất hút 250mm cột nước tắc lọc, vv mức tiêu thụ lượng máy nén tăng thêm khoảng 2% với suất” Vì vậy, nên định kỳ làm lọc khí vào để giảm thiểu sụt áp Có thể sử dụng áp kế đồng hồ chênh áp đo mức sụt áp qua lọc nhằm phục vụ cho việc lên lịch vệ sinh lọc 197 Bảng 11.4 Tác động sụt áp suất qua lọc khí vào mức tiêu thụ điện (Confederation of Indian Industries) Sụt áp suất qua lọc khí Độ tăng mức tiêu thụ điện (%) (mm cột nước) 0 200 1,6 400 3,2 600 4,7 800 7,0 11.5.4 Độ cao Độ cao so với mặt biển có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất thể tích máy nén Tác động độ cao so với mặt biển hiệu suất thể tích cho bảng 11.5 Máy nén đặt độ cao so với mặt biển tiêu thụ nhiều điện với mức áp suất cấp so với máy đặt độ cao mặt biển, tỉ số nén cao Bảng 11.5 Tác động độ cao so với mặt biển hiệu suất thể tích (Confederation of Indian Industries) Độ cao (m) Áp suất mili bar (*) Hiệu suất so với mặt nước biển (Percentage Relative Volumetric Efficiency Compared With Sea Level) Tại bar Tại bar Mực nước biển 1013 100,0 100,0 500 945 98,7 97,7 1000 894 97,0 95,2 1500 840 95,5 92,7 2000 789 93,9 90,0 2500 737 92,1 87,0 (*):1 mili bar = 1,01972x10-3kg/cm2 198 11.5.5 Bộ làm mát trung gian làm mát sau máy nén Phần lớn máy nén nhiều cấp có làm mát trung gian Đó trao đổi nhiệt để giải nhiệt sinh trình nén cấp nén Làm mát trung gian ảnh hướng đến hiệu suất toàn phần máy nén Khi cấp cho khí nén, nhiệt độ khí tăng lên Bộ làm mát sau lắp đặt sau cấp nén cuối để giảm nhiệt độ khí cấp Khi nhiệt độ khí giảm, nước khơng khí ngưng tụ lại, phân tách, thu hồi xả khỏi hệ thống Hầu ngưng từ máy nén có làm mát trung gian loại bỏ làm mát trung gian phần lại loại bỏ làm mát sau Ở phần lớn hệ thống cơng nghiệp, trừ hệ thống cung cấp khí nén tới thiết bị không nhạy cảm nhiệt, cần có q trình làm mát sau Ở số hệ thống nén, làm mát sau máy nén tích hợp với thiết bị máy nén, số hệ thống làm mát thiết bị rời 11.5.6 Đặt áp suất làm việc Với suất, máy nén tiêu thụ nhiều điện áp suất cao Không nên vận hành máy nén mức áp suất vượt áp suất vận hành tối ưu khơng lãng phí lượng mà cịn dẫn đến mịn nhanh, từ gây lãng phí lượng khác Hiệu suất thể tích máy nén giảm áp suất cấp cao a Giảm áp suất cấp Khả giảm (tối ưu hoá) mức đặt áp suất cấp cần thực thông qua nghiên cứu kỹ yêu cầu áp suất thiết bị khác sụt áp đường phân phối từ nguồn cấp khí nén tới điểm sử dụng Các mức tiết kiệm điển hình nhờ giảm áp suất cho bảng 11.6 Nếu hộ tiêu thụ nhóm thiểu số hộ tiêu thụ cần áp suất cao nhóm cịn lại dây chuyền, nên xem xét việc lắp riêng hệ thống cho nhóm lắp đặt thêm máy tăng áp suất khí nén hộ tiêu thụ này, nhờ trì nhóm đa số vận hành áp suất thấp Vận hành hệ thống máy nén ảnh hưởng phần đến giá thành khí nén Chẳng hạn như, vận hành máy mức 120 PSIG thay 100 PSIG tiêu tốn 10% lượng, tăng tỷ lệ rò rỉ Cần nỗ lực giảm áp suất đặt máy nén hệ thống xuống mức thấp Bảng 11.6 Tác động việc giảm áp suất cấp mức tiêu thụ điện (Confederation of Indian Industries) Giảm áp suất Tiết kiệm điện (%) 199 Từ (bar) Xuống đến (bar) Máy nén cấp làm mát nước Máy nén cấp làm mát nước Máy nén cấp làm mát không khí 6,8 6,1 4 2,6 6,8 6,1 11 6,5 Chú ý: Giảm áp suất đầu đẩy máy nén bar giảm tiêu thụ điện từ – 10 % b Điều biến máy nén thông qua thiết lập áp suất tối ưu Ở doanh nghiệp, hay có trường hợp máy nén với cấu tạo, suất, chủng loại khác kết nối với thành mạng lưới phân phối chung Với tình vậy, việc lựa chọn phương thức kết nối máy nén phù hợp việc điều biến tối ưu máy nén khác giúp tiết kiệm lượng Khi có nhiều máy nén cấp cho cho đầu phân phối chung, cần vận hành máy nén cho chi phí sản xuất khí nén nhỏ Nếu tất máy nén giống nhau, điều chỉnh áp suất đặt cho có máy nén xử lý biến động tải, máy khác hoạt động điều kiện gần đầy tải - Nếu máy nén có suất khác nhau, cần điều chỉnh áp suất cho máy nén nhỏ thực điều biến (thay đổi lưu lượng) - Nếu máy nén khác loại làm việc với nhau, mức tiêu thụ lượng không tải quan trọng Cần dùng máy nén có cơng suất khơng tải thấp để điều biến - Nhìn chung, máy nén có cơng suất tải thấp phải thực điều biến - Các máy nén phân loại theo mức tiêu thụ lượng riêng, áp suất khác nhau, với máy có hiệu suất lượng cao đáp ứng phần lớn nhu cầu hệ thống c Tách biệt nhu cầu áp cao áp thấp - Nếu nhu cầu áp suất thấp nhiều, nên phát khí nén áp suất cao thấp riêng rẽ cấp riêng cho phận thay phát với áp suất cao dùng van giảm áp để giảm áp suất, sau cấp cho hộ tiêu thụ áp suất thấp gây lãng phí lượng d Thiết kế nhằm giảm thiểu sụt áp hệ thống đường ống phân phối Sụt áp thuật ngữ sử dụng để mô tả tượng giảm áp suất khí nén từ cửa máy nén tới hộ tiêu thụ Sụt áp xảy khí nén qua hệ thống phân phối xử lý Một hệ thống thiết kế tốt có mức tổn thất áp suất 10% áp suất đẩy máy nén, đo từ đầu bình tích tới hộ tiêu thụ 200 Ống dài đường kính nhỏ tổn thất ma sát nhiều (bảng 11.7) Để giảm sụt áp hiệu quả, sử dụng hệ thống khép kín với lưu lượng hai chiều Sụt áp gây mòn thân thành phần hệ thống yếu tố quan trọng Sụt áp mức chọn kích thước ống khơng chuẩn, lọc bị tắc, mối nối ống mềm kích thước khơng chuẩn gây lãng phí lượng Bảng mơ tả mức tổn thất lượng ống có đường kính nhỏ Mức sụt áp hợp lý điển hình ngành công nghiệp 0,3 bar từ phân phối điểm xa 0,5 bar hệ thống phân phối Bảng 11.7 Sụt áp điển hình đường phân phối khí nén với ống kích thước khác (Confederation of Indian Industries) Đường kính ống danh nghĩa (mm) Sụt áp (bar) 100m Tổn thất điện tương ứng (kW) 40 1,80 9,5 50 0,65 3,4 65 0,22 1,2 80 0,04 0,2 100 0,02 0,1 11.5.7 Giảm thiểu rị rỉ Như giải thích phần trước, rị rỉ khí nén gây lãng phí điện đáng kể Vì khó thấy rị rỉ khơng khí, cần phải sử dụng biện pháp khác để xác định chỗ rị Cách tốt để tìm vết rò sử dụng dò âm siêu âm, để tìm âm xì tần số cao rị khí Phát rị rỉ siêu âm phương pháp tìm rị rỉ phổ biến Có thể sử dụng phương pháp cho nhiều dạng phát rị rỉ khác 201 Hình 11.12 Hệ thống cung cấp khí đến hộ tiêu thụ Rò rỉ thường hay xảy mối nối Có thể xử lý cách đơn giản xiết chặt mối nối phức tạp thay thiết bị hỏng, gồm khớp nối, ống ghép, đọan ống, ống mềm, gioăng, điểm xả ngưng bẫy ngưng Trong nhiều trường hợp, rò rỉ làm đoạn ren khơng cách lắp vịng đệm làm kín khơng chuẩn Chọn ống ghép, ống ngắt, ống mềm ống cứng có chất lượng cao lắp đặt cách, sử dụng ren làm kín phù hợp để tránh rị rỉ sau 11.5.8 Xả nước ngưng Sau khí nén rời buồng nén, làm mát sau máy nén giảm nhiệt độ khí xả xuống điểm đọng sương (hầu hết với điều kiện môi trường xung quanh) đó, lượng nước đáng kể ngưng tụ Để xả nước ngưng, máy nén có lắp sẵn làm mát sau thường trang bị thêm thiết bị tách nước ngưng, bẩy nước ngưng 11.5.9 Thực bảo dưỡng Việc thực bảo dưỡng hiệu cải thiện nhiều hiệu suất hoạt động hệ thống máy nén Dưới số gợi ý cho việc bảo dưỡng vận hành hiệu hệ thống khí nén cơng nghiệp: - Bôi trơn: Cần kiểm tra áp suất dầu máy nén mắt thường hàng ngày, thay lọc dầu hàng tháng Bộ lọc khí: Bộ lọc khí vào dễ bị tắc nghẽn, môi trường nhiều bụi Cần định kỳ kiểm tra thay lọc Bẫy ngưng: Rất nhiều hệ thống có bẫy ngưng để gom (với bẫy có van phao) xả nước ngưng hệ thống Cần định kỳ mở bẫy ngưng vận hành tay để xả chất lỏng tích tụ sau đóng lại; cần kiểm tra định kỳ bẫy tự động để đảm bảo chúng khơng bị rị rỉ khí 202 - Bộ làm khơ khí: Làm khơ khí sử dụng nhiều lượng Với làm khô làm lạnh, thường xuyên kiểm tra thay lọc sơ làm khơ khí thường có đường thơng bên nhỏ, đường bị tắc chất bẩn Các làm khô hồn lưu cần có lọc tách dầu hiệu phận vào thiết bị khơng hoạt động tốt dầu bôi trơn từ máy nén phủ chất làm khô Nhiệt độ làm khô phải giữ mức 100°F để tránh tăng tiêu thụ chất làm khô, chất phải nạp đầy lại sau 3-4 tháng, tuỳ theo mức độ tiêu thụ Tóm lại: việc kiểm sốt sử dụng máy nén khí tiêu tốn nhiều lượng cần có chế độ vận hành phù hợp để tiết kiệm tối đa lượng Sau số công việc cần ưu tiên thực hiện: - Tìm xử lý rị rỉ khí nén ngăn ngừa lặp lại Thường xuyên kiểm tra vết rị tổn thất áp suất tồn hệ thống (hàng tháng) Tránh sử dụng ống xả ngưng bị nứt để đảm bảo khơng có độ ẩm hộ tiêu thụ Điều chỉnh hoạt động hộ tiêu thụ áp suất thấp Khơng nên sử dụng máy nâng dùng khí nén động khí nén Đóng tất nguồn cấp khí tới thiết bị khơng vận hành Tách riêng thiết bị đơn lẻ sử dụng khí nén áp suất cao Giám mức sụt áp hệ thống ống phân phối Đánh giá nhu cầu điều biến máy nén Sử dụng động hiệu suất cao thay cho động tiêu chuẩn Xem xét việc dùng máy nén đa cấp Giảm áp suất thấp tốt Sử dụng nhiệt thải từ máy nén cho phận khác dây chuyền để tiết kiệm lượng Tránh đưa khí nén áp suất cao tới toàn dây chuyền để đáp ứng nhu cầu thiết bị cao áp Nắm vững cách điều khiển hệ thống nhiều máy nén Sử dụng điều khiển trung gian/bộ giãn nở/bộ điều tiết áp suất dội chất lượng cao Nắm rõ yêu cầu vệ sinh thiết bị Sử dụng công nghệ làm khô có điểm sương áp suất cho phép tối đa Chọn sản phẩm có chất lượng tốt phải thay phận máy nén Giám sát chênh áp qua lọc khí Sụt áp mức lọc gây lãng phí lượng Sử dụng khơng khí mát bên ngồi cho đầu vào máy nén Áp dụng chiến lược bảo dưỡng phòng ngừa cách hệ thống cho máy nén 203 - Đào tạo nâng cao nhận thức nhân viên để vận hành bảo dưỡng hiệu cho hệ thống máy nén Đảm bảo toàn hệ thống quản lý hoạt động quản lý nội vi tốt Đảm bảo nước ngưng phải loai bỏ khỏi hệ thống phân phối khơng có nước ngưng Kiểm tra xem kích thước bình tích chứa đủ khí nén cho nhu cầu lớn thời gian ngắn không 204 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Ngọc Thư, Mạng Cung Cấp Và Phân Phối Điện, Nxb KH & KT, Hà Nội, 2002 [2] Văn Phòng Tiết Kiệm Năng Lượng Việt Nam (VNEEP), Tài liệu Đào tạo Người Quản Lý Năng Lượng, Nxb Giao Thông Vận Tải, 2012 [3] Trung tâm tiết kiệm lượng Tp.HCM (ECC – HCM) Tài liệu học viên Chương trình đào tạo Quản lý lượng theo tiêu chuẩn ISO 50001, 2013 [4] Tập Đoàn Điện Lực Việt Nam (EVN), Các Hoạt Động Sử Dụng Điện Tiết Kiệm Và Hiệu Quả Giai Đoạn 2006 – 2010 Và Dự Kiến 2011 – 2015 [5] Nguyễn Bá Thành, Xây Dựng Hệ Thống Quản Lý Năng Lượng Theo Tiêu Chuẩn ISO 50001: 2011 Cho Doanh Nghiệp, Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, Số 1, trang 52-58 [6] Hồng Đình Tín, Truyền Nhiệt & Tính Tốn Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt, Nxb KHKT, 2001 [7] Nguyễn Đức Lợi, Hướng Dẫn Thiết Kế Hệ Thống Lạnh, Nxb KHKT, 2006 [8] Nguyễn Đức Lợi (chủ biên), Kỹ Thuật Lạnh, Nxb Giáo Dục, 2005 [9] www.energyefficiencyasia.org [10] www.tietkiemnangluong.com.vn [11] www.iso.org 205