Phương pháp tiết kiệm năng lượng cho bơm và quạt

1. KHÁI QUÁT

Theo những khảo sát của hiệp hội Copper (International Copper Association) và những nghiên cứu gần đây về tình hình tiêu thụ năng lượng trong những khu vực kinh tế này thì có đến trên 50% năng lượng được tiêu thụ bởi các động cơ điện. Chính vì thế đã có rất nhiều hoạt động cũng như giải pháp nhằm nâng cao nhất hiệu suất sử dụng thiết bị, giảm thiểu nhất các chi phí điện năng và nâng cao nhất lợi ích kinh tế.

Tiết kiệm năng lượng trong xu thế hiện nay chính là một giải pháp tích cực nhất nhằm giảm chi phí sản xuất, giảm giá thành sản phẩm. Từ đó nâng cao được tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường. Hơn thế nữa, giảm năng lượng tiêu thụ cũng chính là giảm sự tiêu tốn tài nguyên thiên nhiên, giảm lượng chất thải vào thiên nhiên và góp phần tích cực vào việc bảo vệ môi trường. Chống lại sự "Biến đổi khí hậu toàn cầu"

Với mục đích đó, chúng tôi đã và đang ứng dụng các thiết bị biến tần ACS310, ACS550... và đặc biệt là ACH550 của hãng ABB vào các hệ thống truyền động cho những mục đích tiết kiệm năng lượng điện và hiện đang hoạt động rất hiệu quả và thành công trong nhiều dự án tại Việt Nam.

Ứng dụng được đề cập  chủ yếu là các hệ truyền động điện cho Bơm và Quạt. Không phải chỉ với lý do là các hệ này được sử dụng rất rộng khắp trên nhiều lĩnh vực với một tỷ lệ phần trăm lớn mà còn vì tiềm năng tiết kiệm năng lựợng cho những ứng dụng loại này là rất lớn và dễ thấy. Đặc biệt là cho các quạt gió và quạt khói trong Nhà máy xi măng, nhiệt điện, hệ HVAC trong tòa nhà...

2. ĐẶC TÍNH CỦA CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG BƠM VÀ QUẠT

Đối với các hệ truyền động loại bơm và quạt, mômen tải phụ thuộc vào tốc độ quay của trục theo hàm bình phương.

Lưu lượng ra của hệ tỉ lệ thuận với tôc độ quay.

M ~ n²

M ~ F²

Trong khi đó, công suất đòi hỏi của hệ lại bằng tích số giữa mômen và tốc độ quay của động cơ

P = M*n

Do đó, công suất đòi hỏi của hệ tỉ lệ với lập phương của tốc độ quay và cũng là tỉ lệ với lập phương của lưu lượng

P ~  n³ ~  F³

Đây chính là phần công suất có ích để truyền tải đối tượng công tác cho bơm và quạt.Từ đó nếu nhu cầu về lưu lượng của hệ thống giảm đi so với thiết kế, chẳng hạn công nghệ chỉ đòi hỏi 80m3/h thay vì 100m3/h nh− thiết kế ban đầu thì công suất có ích chỉ đòi hỏi bằng 50% công suất thiết kế.

3. CÔNG SUẤT TIÊU THỤ THỰC TẾ

Hiển nhiên là công suất tiêu thụ thực tế lớn hơn so với công suất yêu cầu. Hơn bao nhiêu tuỳ thuộc nhiều yếu tố: hiệu suất động cơ, hiệu suất của bơm, tổn hao dọc theo đường ống bao gồm cả trên thành ống lẫn cục bộ tại những vị trí dòng chảy bị thay đổi do rẽ nhánh, chuyển hướng hay do các thiết bị lắp trên bản thân đường ống. Các nhân tố trên có thể phân loại gọn theo hai thành phần: các tổn hao cố định và các tổn hao thay đổi. Trong đó các tổn hao thay đổi nằm trên các van điều chỉnh lưu lượng hay áp suất lắp trên đường ống.

Trong các hệ truyền động cho bơm và quạt kiểu cũ người ta thường dùng các van để điều chỉnh các thông số đầu ra của bơm theo yêu cầu công nghệ. Tuỳ thuộc từng loại bơm và quạt lớn hay nhỏ cũng như vị trí lắp đặt hay nhu cầu điều chỉnh người ta có thể dùng một trong các loại sau: Van tiết lưu lắp ở đầu vào  hoặc van tiết lưu lắp ở đầu ra

4. GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG BẰNG BIẾN TẦN

Trong các phương pháp điều khiển trên năng lượng tiêu thụ của toàn hệ thống lớn hơn nhiều so với năng lượng yêu cầu khi hoạt động với lưu lượng thực tế có yêu cầu giảm đi so với thiết kế. Mặc dù khi giảm lưu lượng ra, năng lượng tiêu thụ cũng giảm đi nhưng tổn hao trên các thiết bị khống chế như các van vẫn còn lớn. Các phương pháp điều chỉnh van khác nhau cho thấy tổn hao trên các van cũng khác nhau rất nhiều. Việc làm mất đi những tổn hao trên các van này đem lại tiết kiệm năng lượng rất lớn.

Giải pháp cho vấn đề trên chính là sử dụng biến tần để thay thế cho các van. Khi đó sự điều chỉnh lưu lượng đầu ra quạt được thực hiện ngay tại đầu vào là  nguồn sinh ra lưu lượng, cũng chính là thông qua điều chỉnh tốc độ của động cơ truyền động quạt (bơm) ấy. Khi này các van sẵn có mở tối đa đương 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.

Như vậy chúng ta thấy rằng nếu ta đưa thiết bị biến tần vào điều chỉnh tốc độ động cơ để điều chỉnh lưu lượng của khí hoặc nước (tùy theo từng ứng dụng mà có thể bỏ qua các van điều tiết hoặc mở 100% các van điều tiết sau khi quá trình khởi động của hệ thống truyền động hoàn tất) thì khi đó trong quá trình hoạt động ta sẽ tiết kiệm được lượng năng lượng khá lớn cho hệ thống truyền động (tiết kiệm năng lượng tiêu thụ ngay đầu vào và tiết kiệm do loại trừ được tổn thất qua van), nhất là khi lưu lượng ra điều chỉnh xuống giá trị phần trăm thấp. Theo lý thuyết, nếu giảm lưu lượng đi 20% năng lượng tiêu thụ sẽ giảm gần 50% so với giá trị thiết kế. Nếu so với phương án điều khiển van đầu ra thì năng lượng giảm hơn 40%.

Với giải pháp sử dụng biến tần điều khiển cho các động cơ quạt không chỉ tiết kiệm được năng lượng tổn hao mà còn tránh được những hao mòn cơ khí cho các van và các chi tiết cơ khí trên hệ thống do bị chịu áp lực nhiều hơn cần thiết. Điều này cũng dẫn đến tiết kiệm những chi phí cho bảo trì hệ thống.

Để được tư vấn về vấn đề tiết kiệm năng lượng cho hệ thống bơm quạt - Hãy liên hệ với ITVC Toàn Cầu - Bạn sẽ nhận đươc tư vấn hữu ích và dịch vụ tốt nhất.