V Tổng tiền tiết kiệm ựược sau khi thực hiện 88.763.671 Triệu Nđ
3.2.4.Giải pháp 4: Giải pháp tiết kiệm ựiện cho ựộng cơ (giải pháp biến tần ựiều chỉnh tốc ựộ ựộng cơ và lắp bộ tiết kiệm ựiện cho máy may công nghiệp)
a, Lý do thực hiện:
3.2.4.Giải pháp 4: Giải pháp tiết kiệm ựiện cho ựộng cơ (giải pháp biến tần ựiều chỉnh tốc ựộ ựộng cơ và lắp bộ tiết kiệm ựiện cho máy may công nghiệp)
chỉnh tốc ựộ ựộng cơ và lắp bộ tiết kiệm ựiện cho máy may công nghiệp)
a. Lý do thực hiện:
Năng lượng là nguồn lực quan trọng cho mọi hoạt ựộng sản xuất, là yếu tố ựảm bảo cho sự phát triển của mỗi quốc gia. Mặc dù vậy, việc thiếu hụt năng lượng vẫn ựang xảy ra và trở nên phổ biến ở hầu hết các nước trên thế giới ựặc biệt là các nước ựang phát triển. Ở Việt Nam, việc hướng tới sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ựang là tiêu chắ của ựa số các nghành nghề, những ựầu tư phát triển hệ thống tiết kiệm năng lượng ựiện ựang ựược ưu tiên. Tuy nhiên, việc sử dụng lãng phắ và kém hiệu quả vẫn còn rất lớn, thông tin hướng dẫn doanh nghiệp lựa chọn những thiết bị tiết kiệm năng lượng ựiện vẫn còn rất hạn chế. Phần lớn các doanh nghiệp hiện nay sử dụng các thiết bị, công nghệ lạc hậu có hiệu suất thấp, việc quản lý năng lượng ựiện chưa ựược chú ý ựúng mức dẫn ựến tổn thất cao. Bằng cách ựầu tư nâng cao hiệu suất của các hệ thống sử dụng năng lượng ựiện, áp dụng các giải pháp công nghệ tiên tiến sẽ giúp doanh nghiệp sử dụng hiệu quả hơn, giảm giá thành sản phẩm, nâng cao khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường. Dưới ựây là một trong những giải pháp hiệu quả giúp các doanh nghiệp tiết kiệm năng lượng ựiện bằng cách sử dụng biến tần + lắp bộ tiết kiệm ựiện nâng cao hiệu suất cho ựộng cơ xoay chiều.
b.Nội dung của giải pháp
* Lắp bộ biến tần cho ựộng cơ máy nén khắ trục vắt 55kW ** Nguyên lý hoạt ựộng
Biến tần là thiết bị biến ựổi tần số dòng ựiện xoay chiều với nguyên lý làm việc khá ựơn giản. đầu tiên, nguồn ựiện xoay chiều 1 pha hay 3 pha ựược chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công ựoạn này ựược thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ ựiện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosφ của hệ biến tần ựều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ắt nhất 0.96. điện áp một chiều này ựược biến ựổi (nghịch lưu) thành ựiện áp xoay chiều 3 pha ựối xứng.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 85 Công ựoạn này ựược thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp ựiều chế ựộ rộng xung (PWM), nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung cóthể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho ựộng cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt ựộng cơ.
Hình 3.3: Sơ ựồ hoạt ựộng của biến tần
Hệ thống ựiện áp xoay chiều 3 pha ở ựầu ra có thể thay ựổi giá trị biên ựộ và tần số tuỳ theo bộ ựiều khiển. Hiệu suất chuyển ựổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất ựược chế tạo theo công nghệ hiện ựại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
*** Các ứng dụng cụ thể của biến tần
Về ứng dụng biến tần với công suất ựiều khiển lớn ựược sử dụng hiệu quả trong các trường hợp như:
- điều khiển ựộng cơ không ựồng bộ công suất từ 15 ựến trên 600kW với tốc ựộ khác nhau;
- điều chỉnh lưu lượng của bơm, lưu lượng không khắ ở quạt ly tâm, năng suất máy, năng suất băng tải ;
- Ổn ựịnh lưu lượng, áp suất ở mức cố ựịnh trên hệ thống bơm nước, quạt gió, máy nén khắ ... cho dù nhu cầu sử dụng thay ựổi;
- điều khiển quá trình khởi ựộng và dừng chắnh xác ựộng cơ trên hệ thống băng tải;
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 86 - Biến tần công suất nhỏ từ 0,18- 14 kW có thể sử dụng ựể ựiều khiển những máy công tác như: cưa gỗ, khuấy trộn, xao chè, nâng hạ ...
Với bơm và quạt ly tâm là những máy có mô men tải thay ựổi theo tốc ựộ vòng quay như sau:
Lưu lượng (m3/h) tỷ lệ bậc nhất với tốc ựộ
Q1/Q2 = n1/n2. (3.16)
Áp suất (pa) tỷ lệ bình phương tốc ựộ
H1/H2 = (n1/ n2)2. (3.17)
Công suất ựiện tiêu thụ (kW) tỷ lệ lập phương với tốc ựộ
P1/P2 = (n1/ n2)3. (3.18)
Trong ựó: Q1, H1, P1 - lưu lượng, áp suất và công suất ựiện tương ứng với số vòng quay ựịnh mức của ựộng cơ ( n1= 2.960, 1.460 vg/ph ...).
Q2, H2, P2 - lưu lượng, áp suất, công suất ựiện ứng với tốc ựộ vòng quay ựược ựiều chỉnh (n2<n1).
Từ ựó dễ dàng nhận thấy, ở một số trường hợp mà công nghệ sản xuất ựòi hỏi phải ựiều chỉnh lưu lượng, áp suất ở ựộng cơ máy bơm, máy nén khắ hoặc quạt gió theo mức tải phù hợp với từng thời ựiểm khác nhau thì việc thay ựổi tốc ựộ ựộng cơ dẫn ựộng ựược xem là thắch hợp nhất, ựặc biệt tiết kiệm ựiện năng. Giải pháp này ựã thay thế cho phương pháp cổ truyền là khi cần thay ựổi sự lưu thông chất lỏng hay chất khắ phải thông qua góc mở các van ở ựầu vào hoặc ựầu ra của ựường ống.
Công suất ựiện tiêu thụ tỷ lệ với bậc ba của tốc ựộ, vì thế giải pháp ứng dụng biến tần là sự lựa chọn duy nhất cho khả năng tiết kiệm ựiện rất cao so với ựộng cơ làm việc với tốc ựộ không ựổi (100% nựm).
c. Hiệu quả của giải pháp
Biến tần kết hợp với ựộng cơ không ựồng bộ ựã ựem lại những lợi ắch sau: - Hiệu suất làm việc của máy cao;
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 87 - Quá trình khởi ựộng và dừng ựộng cơ rất êm nên giúp cho tuổi thọ của ựộng cơ và các cơ cấu cơ khắ dài hơn;
- An toàn, tiện lợi và việc bảo dưỡng cũng ắt hơn do vậy ựã giảm bớt số nhân công phục vụ và vận hành máy.
- Tiết kiệm ựiện năng ở mức tối ựa trong quá trình khởi ựộng và vận hành. Ngoài ra, hệ thống máy có thể kết nối với máy tắnh ở trung tâm. Từ trung tâm ựiều khiển nhân viên vận hành có thể thấy ựược hoạt ựộng của hệ thống và các thông số vận hành (áp suất, lưu lượng, vòng quay ...), trạng thái làm việc cũng như cho phép ựiều chỉnh, chẩn ựoán và xử lý các sự cố có thể xảy ra.
điều cần lưu ý khi sử dụng thiết bị biến tần ựiều khiển ựộng cơ không ựồng bộ. Như ựã nêu ở trên, ở ựầu ra của biến tần chỉ có dòng ựiện là hình sin nhưng ựiện áp không phải là hình sin mà có dạng chuỗi xung vuông ựiều biên nối tiếp nhau. Nếu khoảng cách nối dây cáp ựiện giữa ựộng cơ và biến tần lớn sẽ xảy ra hiện tượng quá ựiện áp (do hiện tượng phản xạ sóng ựiện áp), có thể dẫn ựến lão hóa cách ựiện cuộn dây stato, giảm tuổi thọ thậm chắ làm hỏng ựộng cơ. Vì vậy, khi lắp ráp phải chú ý sao cho dây cáp càng ngắn càng tốt, ựặc biệt ựối với ựộng cơ công suất vừa và nhỏ (thường có trở kháng ựáp ứng xung lớn hơn so với trở kháng ựáp ứng xung của cáp nối).
Hiện nay nhà máy ựang sử dụng 5 máy nén khắ trục vắt có công suất 55 kW cấp khắ nén cho các phân xưởng A2, A3, A4, A6, A7, A8ẦKhắ nén sau khi ra khỏi máy nén khắ ựược tắch vào các bình chứa. Từ bình chứa, khắ nén ựược cấp cho các hộ tiêu thụ. Khi áp suất trong bình chứa ựạt ựến áp suất giới hạn trên thì van ựiện từ ở ựầu hút của máy nén ựóng lại chuyển máy nén về hoạt ựộng ở chế ựộ hãm. Lúc này, ựộng cơ máy nén sẽ chạy non tải do năng lượng sinh ra ở trục ựộng cơ chỉ có nhiệm vụ làm quay trục ựộng cơ. Hiệu suất của ựộng cơ sẽ giảm ựi ựáng kể so với thời ựiểm tiêu thụ ựầy tải. Tỷ lệ thời gian hoạt ựộng ở chế ựộ hãm càng nhiều sẽ làm giảm hệ số công suất trung bình của máy. Thực tế ựo cho thấy máy nén khắ trục vắt có lắp biến tần và máy không lắp biến tần thì tỷ lệ phần trăm tiết kiệm của máy có lắp biến tần là 15%.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 89
Biện pháp khắc phục:
Do máy nén khắ là loại máy nén khắ trục vắt, trục của máy nén cần ựược bôi trơn liên tục, nên không thể tiến hành ựóng cắt on Ờ off cho ựộng cơ ựể tiết kiệm ựiện năng tiêu hao như các loại máy nén Pistong. để khắc phục hiện tượng này, tôi ựề xuất lắp ựặt biến tần cho máy nén khắ.
Nguyên lý hoạt ựộng của hệ thống có lắp biến tần:
Ưu ựiểm cơ bản của giải pháp là nhà máy không cần thiết phải thay ựổi kết cấu hiện có của máy nén khắ. Tắn hiệu ựiều khiển van ựiện từ ựiều khiển van ựầu hút của máy nén sẽ ựược trắch ra một ựường ựể ựưa về ựiều khiển biến tần. Tắn hiệu ựiện ựưa ra sẽ qua một bộ biến ựổi ựể ựưa về ựiện áp 0 Ờ 5V (qua bộ biến áp và chỉnh lưu nếu là ựiện xoay chiều, qua bộ phân áp hoặc tăng áp nếu là ựiện 1 chiều). Tức là nếu có hiện tượng ựóng van ựiện từ thì ựiện áp ựiều khiển là 0V, còn nếu không có tắn hiệu ựóng van ựiện từ thì ựiện áp ựiều khiển là 5V. Tắn hiệu ựưa về dạng 0 Ờ 5V là tắn hiệu digital nên có thể ựưa trực tiếp vào biến tần. khi lắp ựặt biến tần, ta tiến hành lập trình hoạt ựộng cho biến tần theo nguyên tắc: khi ựiện áp ựạt 5V thì tần số ựiện áp là 50Hz, khi ựiện áp ựạt 0V thì tần số ựiện áp là 42,5 Hz.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 90
* Tắnh toán kinh tế, kỹ thuật
Bảng 3.8: đánh giá kinh tế kỹ thuật giải pháp lắp biến tần cho ựộng cơ máy nén khắ trục vắt
TT Nội dung phương án S.Lượng đ.Vị
I Số máy nén khắ ựang sử dụng 5 Cái
1 Công suất 1 máy 55 kW
II Số máy lắp biến tần 5 Cái
2 Tỷ lệ phần trăm tiết kiệm ựiện năng 15 %
3 Tải giảm ựược cho một máy nhờ sử dụng phương án (theo ựề xuất)
46,75 kW
4 Số giờ vận hành trung bình / ngày 16 Giờ
5 Số ngày vận hành trung bình/ năm 312 Giờ
6 Giá ựiện năng trung bình /1kWh 1.845 VNđ