5.1.1. Năng suất của mỏy nộn
Năng suất của mỏy nộn là lưu lượng định mức tối đa của dũng khớ nộn được cấp dưới những điều kiện định mức về nhiệt độ, ỏp suất và cỏc thành phần của khớ đầu vào. Nhưng đụi khi năng suất của mỏy nộn cú nghĩa là lưu lượng thực tế thay vỡ lưu lượng định mức của dũng khớ. Lưu lượng này cũn được gọi là năng suất cấp khớ tự do (FAD) tức là khớ ở cỏc điều kiện khớ quyển tại bất cứ vị trớ nào. Thuật ngữ này khụng núi đến khớ cấp ở những điều kiện tiờu chuẩn hoặc đặc trưng vỡ độ cao so với mặt biển, ỏp suất khụng khớ và nhiệt độ cú thể thay đổi tại những vị trớ và thời điểm khỏc nhau.
5.1.1.1. Đỏnh giỏ năng suất của mỏy nộn
Do cỏc mỏy nộn bị lóo hoỏ và hoạt động của cỏc thành phần bờn trong mỏy vốn khụng thể hiệu quả tối đa, lượng khớ cấp- FAD- sẽ ớt hơn giỏ trị định mức, dự hoạt động bảo dưỡng thực hiện tốt. Đụi khi, những yếu tố khỏc như bảo dưỡng kộm, bộ trao đổi nhiệt bị tắc và cỏch thức thực hiện cũng làm giảm lượng khớ vào. Để đỏp ứng nhu cầu khớ nộn, những mỏy nộn kộm hiệu quả phải hoạt động lõu hơn, tiờu thụ nhiều điện hơn mức thụng thường.
Lượng điện lóng phớ phụ thuộc vào % dao động với năng suất của FAD. Vớ dụ như, một van mỏy nộn bị mũn cú thể làm giảm đến 20% năng suất. Cần đỏnh giỏ định kỳ năng suất của FAD ở mỗi mỏy nộn để kiểm tra năng suất thực tế. Nếu độ lệch lớn hơn 10%, cần thực hiện cỏc giải phỏp khắc phục.
Một phương phỏp lý tưởng để đỏnh giỏ năng suất mỏy nộn là thụng qua vũi kiểm tra bằng vũi đó được hiệu chuẩn. Vũi này được sử dụng như một tải kiểm tra để xả khớ nộn ra ngoài. Việc đỏnh giỏ lưu lượng cũng phải dựa trờn nhiệt độ khụng khớ, ỏp suất ổn định, hằng số của vũi phun…
5.1.1.2. Phương phỏp đỏnh giỏ năng suất đơn giản thực hiện ngay tại chỗ
Tỏch riờng mỏy nộn và bỡnh tớch cần kiểm tra khỏi hệ thống chớnh bằng cỏch đúng chặt van cỏch ly (van khúa) hoặc tỏch riờng ra, đúng cửa ra của bỡnh tớch.
Mở van xả và xả hết nước trong bỡnh tớch và đường ống. Đảm bảo rằng đường bẫy thoỏt nước được đúng chặt để bắt đầu tiến hành kiểm tra.
Khởi động mỏy nộn và kớch hoạt đồng hồ bấm giờ.
Ghi lại thời gian cần để đạt được ỏp suất vận hành bỡnh thường P2 (trong bể chứa) từ ỏp suất
ban đầu P1.
Năng suất của mỏy:
( Nm3/phỳt ) (5.1) Trong đú:
P0 : Áp suất khớ quyển (kG/cm2) P1 : Áp suất đầu hỳt (kG/cm2) P2 : Áp suất cuối đẩy (kG/cm2)
V : Thể tớch chứa bao gồm bể chứa sau làm mỏt và ống phõn phối (m3) T : Thời gian sủa dụng để đạt ỏp suất P2
Phương trỡnh trờn phự hợp khi nhiệt độ khớ nộn tương tự nhiệt độ khụng khớ ngoài trời (nộn đẳng nhiệt). Trong trường hợp nhiệt độ khụng khớ nộn thực tế ở bộ phận đẩy là t2°C cao hơn nhiệt độ mụi trường xung quanh t°C thỡ ta cần điiều chỉnh FAD theo hệ số (273 + t ) / (273 + t2).
Đối với mỏy nộn khớ GA-75FF, ta giả sử dụng để đạt ỏp suất P2 chớnh là thời gian để làm đầy thể tớch bỡnh chứa V.
Ta cú lưu lượng hỳt của mỏy nộn khớ GA-75FF là 798m3/h = 13,3 m3/ph (lưu lượng của mỏy nộn khớ) ở điều kiện tiờu chuẩn t0 =273K và P0 =1,013 bar. Ta phải tớnh thời gian để làm đầy bỡnh chứa cú thể tớch V =3 m3 cú ỏp suất p =8 kG/cm2 = 7,84 bar (số liệu theo hỡnh 1.1) và nhiệt độ khớ nộn trong bỡnh chứa là t = 298K.
Bởi vỡ nhiệt độ t, ỏp suất p, thể tớch V ở trạng thỏi ban đầu và trạng thỏi cuối của quỏ trỡnh nộn là khỏc nhau cho nờn ta xỏc định thể tớch bỡnh chứa chứa khớ ở trạng thỏi ban đầu :
= (5.2)
V0 = = = 21,3 m3
Thời gian cần thiết để làm đầy bỡnh chứa theo [1].(1-13) T = = = 7,1 (phỳt) Thay và cụng thức (5.1) ta được:
= 62566 Nm3/phỳt
5.1.2 Hiệu suất mỏy nộn
Cỏc cỏch đo hiệu suất mỏy nộn khỏc nhau thường được sử dụng bao gồm: hiệu suất thể tớch, hiệu suất đoạn nhiệt, hiệu suất đẳng nhiệt và hiệu suất cơ học.
Hiệu suất đoạn nhiệt và hiệu suất đẳng nhiệt được tớnh bằng mức tiờu thụ cụng suất thực tế chia cho cụng suất đoạn nhiệt và đẳng nhiệt. Kết quả đạt được là hiệu suất toàn phần của mỏy nộn và động cơ dẫn.
5.1.2.1. Hiệu suất đẳng nhiệt
Hiệu suất đẳng nhiệt = Cụng suất đầu vào đo được trờn thực tế/Cụng suất đẳng nhiệt Cụng suất đẳng nhiệt Pđn (kW) = P1 x Q1 x loger/36,7 (CT 5.2)
Trong đú :
P1 : Áp suất vào tuyệt đối (kG/cm2) Q1: Năng suất cấp khớ của mỏy m3/h. r : Tỷ số nộn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tớnh toỏn cụng suất đẳng nhiệt khụng bao gồm cụng suất cần để thắng lực ma sỏt và thường mang lại hiệu suất thấp hơn hiệu suất đoạn nhiệt. Giỏ trị hiệu suất đo được là hiệu suất đẳng nhiệt. Đõy là một điều cần cõn nhắc khi lựa chọn mỏy nộn dựa trờn cỏc giỏ trị hiệu suất ghi trụng hồ sơ mỏy.
5.1.2.2. Hiệu suất thể tớch
Hiệu suất thể tớch = năng suất của mỏy nộn/thể tớch của mỏy nộn (m3/phỳt) Thể tớch của mỏy nộn = Π.D2/4.L.S.χ.n (5.3)
D : Đường kớnh xy lanh, một L : Hành trỡnh của xy lanh, một S : Tốc độ của mỏy nộn vũng/phỳt
χ : 1 cho xy lanh tỏc động đơn và 2 cho tỏc động kộp n : số lượng xylanh.
Trờn thực tế, hiệu quả nhất trong so sỏnh hiệu suất của mỏy nộn là dựng mức tiờu thụ điện riờng, tức là kW/lưu lượng thể tớch định mức, với những mỏy nộn khỏc nhau khi chạy cựng mức tải, sẽ cú cỏc số liệu riờng cho từng mỏy.
5.1.3. Đỏnh giỏ mức tổn thất phõn phối trong hệ thống khớ nộn5.1.3.1. Những bộ phận rũ rỉ và hậu quả của việc rũ rỉ 5.1.3.1. Những bộ phận rũ rỉ và hậu quả của việc rũ rỉ
trung tõm tới cỏc hộ tiờu thụ. Hệ thống này bao gồm cỏc van cỏch ly, bẫy chất lỏng, cỏc bỡnh chứa trung gian và phần tản nhiệt đều trờn ống để trỏnh hiện tượng ngưng tụ hoặc đụng lạnh trờn đường ống ở ngoài trời. Tổn thất ỏp suất trong quỏ trỡnh phõn phối thường được bự bằng ỏp suất cao hơn ở bộ phận đẩy của mỏy nộn.
Tại những điểm cấp khớ dự kiến cú một ống cấp kốm theo van khúa, bộ lọc và bộ điều tiết cấp khớ nộn cho cỏc ống dẫn đến cỏc hộ tiờu thụ.
Rũ rỉ cú thể gõy ra tổn thất rất lớn ở hệ thống khớ nộn cụng nghiệp, cú khi lờn tới 20 ữ 30% năng suất của mỏy nộn. Một dõy chuyền điển hỡnh khụng được bảo dưỡng tốt cú thể cú tỷ lệ rũ rỉ lờn tới khoảng 20% tổng cụng suất sản xuất khớ nộn. Ngược lại, nếu phỏt hiện và khắc phục tốt, cú thể giảm được rũ rỉ xuống khoảng 10 % sản lượng khớ nộn.
Ngoài cỏc tổn thất về năng lượng, rũ rỉ cũn gõy ra cỏc tổn thất vận hành khỏc. Rũ rỉ làm sụt ỏp suất hệ thống, làm cỏc thiết bị dựng khớ nộn hoạt động kộm hiệu quả, ảnh hưởng đến quy trỡnh sản xuất. Hơn nữa, rũ rỉ khiến hệ thống phải vận hành lõu hơn, làm giảm tuổi thọ của hầu hết tất cả cỏc thiết bị trong hệ thống (bao gồm cả cụm mỏy nộn khớ). Tăng thời gian vận hành cũng dẫn đến việc phải bảo dưỡng bổ sung và tăng thời gian ngừng sản xuất ngoài trong lịch trỡnh. Cuối cựng, rũ rỉ gõy ra tăng cụng suất mỏy nộn khụng cần thiết.
Cỏc rũ rỉ cú thể xảy ra ở mọi vị trớ của hệ thống, những khu vực hay bị rũ rỉ nhất bao gồm:
Mối nối, ống cứng, ống mềm và cỏc khớp nối Thiết bị điều chỉnh ỏp suất
Cỏc bẫy ngưng mở và cỏc van đúng Cỏc mối nối, điểm ngắt, vũng đệm.
Lượng rũ rỉ là hàm số của ỏp suất cấp ở một hệ thống khụng được kiểm soỏt và tăng khi ỏp suất tăng. Tỷ lệ rũ rỉ được tớnh bằng feet3/phỳt (cfm) và cũng tỷ lệ với bỡnh phương đường kớnh của lỗ rũ.
Bảng 5.1. Tỷ lệ rũ rỉ với những ỏp suất cung cấp và lỗ rũ với cỏc kớch thước khỏc nhau (US DOE, 2004)
Lượng rũ rỉ* (cfm)
Áp suất Đường kớnh của lỗ rũ (inches)
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
100 0,40 1,55 6,31 25,22 100,90 227,00
125 0,48 1,94 7,66 30,65 122,20 275,50
* Cần nhõn giỏ trị trờn với 0,97 cho những lỗ rũ trũn và với 0,611 cho những vũi phun dẹt.
5.1.3.2. Định lượng rũ rỉ
Với những mỏy nộn cú thiết bị điều khiển tắt/bật hoặc đúng/ngắt tải, cỏch ước tớnh khối lượng rũ rỉ trong hệ thống rất dễ. Phương phỏp này liờn quan đến khởi động mỏy nộn khi khụng tải (khi tất cả cỏc thiết bị vận hành bằng khớ nộn, hộ tiờu thụ khớ nộn đó được tắt). Thực hiện một số đo đạc để xỏc định thời gian vận hành trung bỡnh đúng và ngắt tải trờn nguyờn lý mỏy nộn bật và tắt theo chu kỳ do sự rũ rỉ gõy sụt ỏp hệ thống. Tổng lượng rũ rỉ (%)được tớnh như sau:
Rũ rỉ (%) = [(Tx100)/(T+t)] (5.4) T = thời gian đúng tải (thời gian mỏy chạy, phỳt)
t = thời gian ngừng tải (thời gian mỏy dừng, phỳt)
Lượng rũ rỉ được xem như là phần trăm của tổn thất của mỏy nộn. Ở những hệ thống được bảo dưỡng tốt, lượng tổn thất do rũ rỉ ớt hơn 10%. Ở những hệ thống bảo dưỡng kộm con số này cú thể lờn tới 20 ữ 30% cụng suất.
5.1.3.3. Cỏc bước định lượng rũ rỉ tại chỗ đơn giản (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cỏc bước đơn giản giỳp định lượng rũ rỉ tại chỗ ở hệ thống khớ nộn như sau: Ngắt tất cả cỏc thiết bị dựng khớ nộn (hoặc tiến hành kiểm tra khi khụng cú thiết bị nào đang sử dụng khớ nộn).
Chạy mỏy nộn để nõng ỏp suất hệ thống lờn bằng ỏp suất vận hành.
Ghi lại thời gian dựng cho chu trỡnh “đúng tải” và “ngắt tải” của mỏy nộn. Để chớnh xỏc, lấy thời gian BẬT & TẮT của 8 ữ 10 chu trỡnh liờn tục. Sau đú tớnh toỏn tổng Thời gian “BẬT” (T) và tổng thời gian “TẮT” (t).
Sử dụng cỏch trờn để xỏc định lượng rũ rỉ của hệ thống. Nếu Q là khụng khớ bờn ngoài được cấp vào trong thời gian kiểm tra (m3/phỳt), thỡ lượng rũ rỉ của hệ thống (m3/phỳt) sẽ là:
Mức rũ rỉ của hệ thống (m3/phỳt) = Q ì T / (T + t) (5.5)
5.2. Giải phỏp sử dụng năng lượng của mỏy nộn khớ hiệu quả5.2.1. Nhiệt độ khớ vào 5.2.1. Nhiệt độ khớ vào
Khụng nờn đỏnh giỏ thấp tỏc động của khớ vào với hiệu quả hoạt động của mỏy nộn. Khớ vào bị nhiễm bẩn hoặc núng cú thể làm giảm hoạt động của mỏy nộn, làm tăng chi phớ năng lượng và chi phớ bảo dưỡng. Nếu hơi nước, bụi và cỏc chất bẩn cú nhiều trong khớ vào, chỳng sẽ gõy ra bỏm bẩn ở cỏc bộ phận bờn trong mỏy nộn
như cỏc van, bỏnh cụng tỏc, rụto, cỏnh gạt. Những cặn bỏm này sẽ gõy mũn sớm và làm giảm năng suất của mỏy nộn.
Mỏy nộn tạo ra nhiệt do quỏ trỡnh hoạt động liờn tục. Lượng nhiệt này phỏt tỏn trong phũng lắp mỏy nộn làm núng dũng khớ vào dẫn đến làm giảm hiệu suất thể tớch và tăng tiờu thụ điện. Theo quy tắc chung, “Cứ mỗi mức tăng 4°C của nhiệt độ khớ vào, mức tiờu thụ năng lượng sẽ tăng thờm 1% để duy trỡ năng suất tương ứng”. Vỡ vậy, nếu khớ cấp vào là khớ mỏt sẽ nõng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của mỏy nộn (bảng 5.2).
Bảng 5.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ khớ vào với mức tiờu thụ điện của mỏy nộn: Nhiệt độ vào (o C) Chu chuyển khụng khớ tương ứng Tiết kiệm điện (%)
10,0 102,2 + 1,4 15,5 100 0 21,1 98,1 - 1,3 26,6 96,3 - 2,5 32,2 94,1 - 4,0 37,7 92,8 - 5,0 43,3 91,2 - 5,8
Khi lắp bộ lọc khớ trờn đường cấp khớ vào, cần giữ nhiệt độ mụi trường xung quanh ở mức tối thiểu để trỏnh giảm lưu lượng. Cú thể giảm được nhiệt độ khớ vào bằng cỏch đặt ống hỳt khớ vào bờn ngoài buồng hay nhà đặt mỏy nộn. Khi bộ lọc khớ vào được lắp bờn ngoài nhà, nhất là trờn mỏi, cần xem xột đến cỏc yếu tố về mụi trường xung quanh.
5.2.2. Sụt ỏp trong bộ lọc khớ
Việc lắp đặt một bộ lọc khớ vào mỏy nộn là cần thiết, nếu khụng thỡ phải lấy khớ vào từ vị trớ sạch và mỏt. Cỏc nhà sản xuất mỏy nộn thường cung cấp hoặc đề xuất một loại bộ lọc chuyờn dụng cho khớ vào để bảo vệ mỏy nộn. Việc lọc khụng khớ vào mỏy nộn càng tốt thỡ khối lượng bảo dưỡng càng giảm. Tuy nhiờn, cần giảm thiểu sự sụt ỏp qua bộ lọc khớ vào (bằng cỏch chọn đỳng cụng suất bộ lọc và bảo dưỡng tốt bộ lọc) để ngăn ngừa hiệu ứng thắt hẹp làm giảm cụng suất mỏy nộn. Một trong những cỏch tốt nhất là lắp một đồng hồ đo chờnh ỏp để giỏm sỏt tỡnh trạng của bộ lọc khớ vào. Sụt ỏp qua một bộ lọc khớ vào cũn mới khụng được vượt quỏ 3 pound/ inch2 (psi). Bảng 5.3 nờu rừ ảnh hưởng của sụt ỏp qua bộ lọc khớ vào đối với mức tiờu thụ điện.
Bảng 5.3. Tỏc động của sự sụt ỏp suất qua bộ lọc khớ vào đối với mức tiờu thụ điện: Sụt ỏp suất qua bộ lọc khớ
(mm cột nước)
Tăng mức tiờu thụ điện (%) 0 0 200 1,6 400 3,2 600 4,7 800 7,0
Theo quy tắc chung, “Cứ mỗi mức sụt ỏp suất hỳt 250mm cột nước do tắc bộ lọc ... mức tiờu thụ năng lượng của mỏy nộn sẽ tăng thờm khoảng 2% với cựng một năng suất”
Vỡ vậy, nờn định kỳ làm sạch bộ lọc khớ vào để giảm thiểu sụt ỏp. Cú thể sử dụng ỏp kế hoặc đồng hồ chờnh ỏp đo mức sụt ỏp qua bộ lọc nhằm phục vụ cho việc lờn lịch vệ sinh bộ lọc.
5.2.3. Độ cao
Độ cao so với mặt biển cú ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất thể tớch của mỏy nộn. Tỏc động của độ cao so với mặt biển đối với hiệu suất thể tớch được cho trong bảng 5.4.
Mỏy nộn đặt ở độ cao hơn so với mặt biển sẽ tiờu thụ nhiều điện hơn với cựng một mức ỏp suất cấp so với mỏy đặt ở độ cao bằng mặt biển, vỡ tỉ số nộn cao hơn.
Bảng 5.4. Tỏc động của độ cao so với mặt biển đối với hiệu suất thể tớch Mỏy đo độ cao Áp suất khớ quyển
(mbar)
Hiệu quả giữa mỏy đo thể tớch và cỏc mặt biển 4 bar 7 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 1mbar = 1.01972 x 10-3 kG/cm2.
5.2.4. Bộ làm mỏt giữa cỏc cấp (trung gian) và làm mỏt sau
Phần lớn cỏc mỏy nộn đa cấp đều cú bộ làm mỏt trung gian. Đú là cỏc bộ trao đổi nhiệt thực hiện việc loại bỏ nhiệt sinh ra trong quỏ trỡnh nộn giữa cỏc cấp nộn. Làm mỏt trung gian ảnh hưởng đến hiệu suất toàn phần của mỏy nộn.
Khi cơ năng được cấp cho khớ nộn, nhiệt độ của khớ tăng lờn. Bộ làm mỏt sau được lắp đặt sau cấp nộn cuối cựng để giảm nhiệt độ khớ cấp. Khi nhiệt độ khớ giảm, hơi nước trong khụng khớ ngưng tụ lại, được phõn tỏch, thu hồi và xả ra khỏi hệ thống. Hầu hết nước ngưng từ mỏy nộn cú bộ làm mỏt trung gian được loại bỏ ngay tại cỏc bộ làm mỏt trung gian, và phần cũn lại sẽ được loại bỏ trong bộ làm mỏt sau. Ở phần lớn cỏc hệ thống cụng nghiệp, trừ những hệ thống cung cấp khớ nộn tới những thiết bị khụng nhạy cảm nhiệt, đều cần cú quỏ trỡnh làm mỏt sau. Ở một số hệ thống nộn, bộ làm mỏt sau được tớch hợp với bộ mỏy nộn, trong khi ở một số hệ thống khỏc, bộ làm mỏt sau là một thiết bị rời. Một vài hệ thống cú cả hai lựa chọn.
Một cỏch lý tưởng, nhiệt độ khớ vào ở mỗi cấp của mỏy nộn đa cấp phải
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});