Keypad (Bàn phím)
4.3. Quạt hướng trục trong lò nung gạch tuynel có công suất P=22kw, điện áp U=380
4.3.1. Thông số quạt
Tốc độ quay: n=1460 vòng/phút
Lƣu lƣợng: Q=57000-70000(m3/h), với 1(m3/h)=0.000278(m3/s)Q=15,846(m3/s)- 19,46(m3/s)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
77
Áp suất: H=540-940(Pa), với 1Pa=0,1 (mmH2O) H=54-94 (mmH2O)
Hình 4.7. Quạt hướng trục
Nhiệm vụ chính của hệ thống quạt trong nhà máy gạch là thổi không khí từ ngoài vào lò nung và thổi khí núng từ lò nung sang lò sấy. hệ thống này đƣợc điều chỉnh bằng van tiết lƣu đầu vào.
4.3.2.Điều khiển quạt bằng biến tần LG-SV IG5A để tiết kiệm năng lƣợng điện Điện năng đó đóng vai trò không thể thay thế trong các ngành sản xuất công nghiệp hiện nay. Với sự phát triển mau chóng của kinh tế thị trƣờng, cơ sở hạ tầng đƣợc chú trọng đầu tƣ khiến nhu cấu vật liệu xây dựng vài năm gần đây tăng vọt. Chỉ nói riêng ngành gạch xây dựng, hàng loạt nhà máy gạch sử dụng công nghệ lò Tuynel ra đời.
Tất cả các nhà máy sản xuất vẫn sử dụng hệ thống quạt khí nén điều chỉnh bằng van tiết lƣu đầu vào. Nhƣ vậy động cơ vẫn hoạt động với công suất định mức mà thực tế van tiết lƣu đầu vào luôn đƣợcc điều chỉnh ở mức 40-80%. Đây thực sự là một sự lãng phí khi mà thực tế động cơ đó tiêu tốn một lƣợng công suất vô ích đáng kể.
Trong quá trình sản xuất, lƣu lƣợng của các thiết bị này luôn cần thay đổi để phù hợp với nhu cầu cụ thể về sản xuất của xí nghiệp, nhà máy.... Với động cơ sơ cấp là các động cơ xoay chiều ba pha, việc điều chỉnh lƣu lƣợng của các thiết bị này là khó
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
78
khăn vì nhƣ ta đó biết, lƣu lƣợng của các môi chất thông qua thiết bị là phụ thuộc vào tốc độ qua của động cơ sơ cấp. Với cấu tạo của các động cơ xoay chiều ba pha truyền thống thì tốc độ quay của động cơ coi nhƣ không đổi với hệ thống lƣới điện xoay chiều có tần số công nghiệp f = 50Hz thông qua quan hệ f="p.n/60" - trong đó p là số đôi cực của động cơ, và n là tốc độ quay. Với quan hệ này, tốc độ quay của động cơ chỉ cũng phụ thuộc vào tần số của lƣới điện. Vì vậy để thực hiện thay đổi đƣợc lƣu lƣợng, điều tốt nhất là thay đổi tốc độ động cơ sơ cấp, có nghĩa là cần thay đổi tần số của lƣới điện. Thêm nữa, nhƣ ta đó biết, đối với các hệ truyền động loại bơm và quạt, mômen tải phụ thuộc vào tốc độ quay của trục theo hàm bỡnh phƣơng. Lƣu lƣợng ra của hệ tỉ lệ thuận với tốc độ quay:
M ~ n2, Q~ n=60f/p; n:tốc độ động cơ sơ cấp
Trong khi đó, công suất đòi hỏi của hệ thống lại bằng tích số giữa mômen và tốc độ quay: P = M x n
Do đó, công suất đòi hỏi của hệ thống tỉ lệ với lập phƣơng của tốc độ quay và cũng là tỉ lệ với lập phƣơng của lƣu lƣợng: P~n3.
Do rằng việc điều chỉnh tần số của lƣới điện là điều không thể đƣợc, nên cho đến nay tại các xí nghiệp, nhà máy thƣờng để điều chỉnh lƣu lƣợng, ngƣời ta thƣờng sử dụng biện pháp điều chỉnh các lá chắn đầu vào, đầu ra hoặc làm một đƣờng quay trở lại. Thí dụ nhƣ ở nhà máy nhiệt điện, ở các quạt hút khói, thổi gió, ở đầu ra hoặc đầu vào của quạt, thƣờng có một lá chắn động, gồm các cánh hình cánh quạt, có trục quay theo các bán kính. Có một động cơ nhỏ điều khiển độ quay của các lá chắn này, để tạo ra các khe hở rộng hay hẹp tuỳ theo yêu cầu cho gió, khói lọt qua. Việc điều chỉnh lƣu lƣợng khói gió kiểu đối phó này tuy có đem lại hiệu quả về điều chỉnh lƣu lƣợng khói gió nhƣng không kinh tế vì động cơ vẫn làm việc gần nhƣ không thay đổi, lƣợng điện tiêu thụ không giảm đƣợc bao nhiêu. Hình vẽ đƣờng đặc tính nêu dƣới đây sẽ cho thấy điều đó.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
79
Hình 4.8. Thay đổi công suất theo lưu lượng
Hiển nhiên là trong các phƣơng pháp trên đây, năng lƣợng tiêu thụ của toàn hệ thống lớn hơn nhiều so với năng lƣợng yêu cầu khi lƣu lƣợng yêu cầu giảm đi so với thiết kế. Mặc dù khi giảm lƣu lƣợng ra, năng lƣợng tiêu thụ cũng giảm đi nhƣng tổn hao trên các thiết bị khống chế nhƣ các lá chắn vẫn còn lớn. Các phƣơng pháp điều chỉnh lá chắn khác nhau cho thấy tổn hao trên các lá chắn cũng khác nhau rất nhiều. Việc làm mất đi những tổn hao trên các lá chắn này gợi ra một tiềm năng tiết kiệm rất lớn.
Đối với động cơ dùng trong nhà máy gạch tuynel có công suất P=22kw,tốc độ quay nđm=1460 (vòng/phút), lƣu lƣợng: Q=57000-70000(m3/h),
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
80
với1(m3/h)=0.000278(m3/s)Q=15,846(m3/s)-19,46(m3/s)
Áp suất: H=540-940(Pa), với 1Pa=0,1 (mmH2O) H=54-94 (mmH2O) Ta có các đƣờng đặc tính tốc độ động cơ khi thay đổi tốc độ nhƣ sau:
Hình 4.9. Thay đổi công suất theo lưu lượng và tốc độ
Tại điểm A động cơ làm việc với tốc độ định mức ứng với n=1460vg/ph ứng với lƣu lƣợng lớn nhất Qmax=19,46(m3/s) và áp suất lớn nhất Pmax=94(mmH2O)
Khi giảm tốc độ động cơ xuống còn n=1300vg/ph ta có lƣu lƣợng Q và áp suất P giảm theo công thức:
2 1 2 1 n n Q Q ; 2 ) 2 1 ( 2 1 n n P P Q(m3/s ) P (mmH2 0) n=1460vg/p h n=1300vg/p h n=1200vg/p h n=1000vg/p h 13,33 15,99 17,33 19,46 44 63,5 74,53 94 0 A B C D
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 81 Khí đó ta có : lƣu lƣợng Q2=Q1. 1 2 n n =19,46.1300/1460=17,33(m3/s) và áp suất P2=P1.(n2/n1)2=94.(1300/1460)2=74,53(mmH2O)
Tƣơng tự: khi giảm tốc độ xuống n=1200 (vg/phút) ta có Q2=15,99(m3/s) và P2=63,5(mmH2O)
Khi giảm tốc độ xuống cũng n=1000(vg/phỳt) ta cú Q2=13,33 (m3/s) và P2=44 (mmH2O)
Khi dùng van để cản lƣu lƣợng gió nghĩa là tải thay đổi theo điều kiện làm việc ví dụ điều chỉnh lƣu lƣợng Q=0,82Qđm (ứng với tốc độ n=1200 vg/phút khi điều chỉnh giảm tốc độ động cơ khi dùng biến tần) ở chế độ sử dụng cách thay đổi góc mở cửa gió. Vì công suất động cơ sơ cấp không thay đổi nên khi lƣu lƣợng giảm thì áp suất tăng lên theo công thức
N=k.Q.P Ta có k=N/Q.P=22/94.19,46=0.012 là hệ số ứng với Q=0.8Qđm=0.82.19,46=15,99(m3/s) ta có : N=k.Q.P áp suất P=N/k.Q=22/0,012.15,99=114,65(mmH2O) Q(m3/s) 19,46 94 114,6 5 n=1460vg/p h A B P(mmH2O) 15,99 0
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
82
Nhƣ đó biết ở trên, lƣu lƣợng của các thiết bị này phụ thuộc vào tốc độ của động cơ sơ cấp, mà tốc độ này lại phụ thuộc vào tần số của nguồn điện. Vì vậy với một động cơ sơ cấp, việc điều chỉnh tốc độ dễ dàng thực hiện đƣợc nhất là thay đổi tần số của nguồn điện. Giải pháp cho vấn đề trên chính là sử dụng biến tần để thay thế cho các van.
Việc điều chỉnh đầu ra (v.d lƣu lƣợng) của bơm/quạt đƣợc thực hiện ngay tại đầu vào là nguồn sinh ra lƣu lƣợng, cũng chính là thông qua điều chỉnh tốc độ của động cơ truyền động bơm/quạt ấy. Khi không phải dùng van (hoặc để các van sẵn có mở tối đa) đƣơng nhiên sẽ không còn tổn thất trên van. Động cơ cũng không phải sinh công suất cơ trên trục lớn hơn nhu cầu thực để thắng sức cản trên các van.
Q(m3/s) P(mmH2O ) 19,46 15,99 n=1460vg/p h n=1200vg/ph A B 114,65 94 C 63,5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
83
Nhìn vào đồ thị trên ta thấy khi cùng điều chỉnh lƣu lƣợng giảm Q=0,8Qđm để phù hợp với điều kiện thay đổi của tải thì:
- Khi dùng van chắn do công suất của động cơ không đổi N=22KW nên khi lƣu lƣợng Q giảm thì ỏp suất tăng lên, cụ thể Q=0,8Qđm=15,99(m3/s) thì ỏp suất P=114,65(mmH2O)
- Khi dùng biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ cũng chính là điều chỉnh lƣu lƣợng thì ta thấy lƣu lƣợng giảm thì ỏp suất cũng giảm theo, cụ thể khi thể
Q=0,8Qđm=15,99(m3/s) thìáp suất lúc đó: P=63,5(mmH20). Khi đó công suất trên trục máy là : N=k.Q.P=0.012.15,99.63,5=12,2(kW)
Do đó: khi sử dụng biến tần để điều chỉnh tốc độ máy sẽ tiết kiệm đƣợc một năng lƣợng so với việc dùng van chắn là ÄN=Nv-Nbt=22-12,2=9.8(kw). Nếu lƣợng điện này đƣợc sử dụng trong một năm hoặc một khoảng thời gian là t=6000h thì lƣợng điện năng sẽ tiết kiệm đƣợc là: A= ÄN.t=9,8.6000=58800(kw.h)
Q ~ n, H~ n2, N~n3. Nhƣ vậy khi giảm Q thì P cần thiết sẽ giảm, đó chính l à cơ sở để tiết kiệm năng lƣợng cho động cơ.Nếu van điện từ mở dƣới 85 % trong quá trình sản xuất, chúng ta đoán trƣớc đƣợc rằng sau khi cài đặt hệ thống tiết kiệm năng lƣợng có thể tiết kiệm đƣợc 30 % năng lƣợng hoặc cao hơn.
Thêm vào đó, hệ thống tiết kiệm điện có các ƣu điểm sau: - Hệ thống điều khiển vòng kín, chính xác và ổn định.
- Động cơ khởi động mềm, kéo dài tuổi thọ của thiết bị máy móc. - Giảm tiếng ồn và cải thiện môi trƣờng làm việc.