Biến tần cho bơm điều áp tiết kiệm điện trong cơ điện lạnh

Hiện nay, trong hệ thống cơ điện lạnh có nhiều trạm bơm cấp nước truyền thống. Các bơm thường điều khiển trực tiếp bằng điện lưới, dòng điện khởi động lớn, tốc độ bơm cố định nên khi việc sử dụng nước có thay đổi bất thường liên tục thì các bơm không thể đóng/mở liên tục theo được, dẫn tới áp lực nước tăng cao có thể làm hư hỏng hệ thống ống cấp nước, giảm tuổi thọ hệ thống, gây thất thoát nước sạch, hơn nữa động cơ hoạt động với 100% công suất dẫn tới lãng phí điện năng một cách vô ích.

Trong các hệ thống bơm nước cho khu công nghiệp, các chung cư, nhà cao tầng, các hệ thống quạt thông gió hầu hết đều sử dụng trực tiếp điện lưới, động cơ luôn hoạt động 100% tốc độ trong khi nhu cầu sử dụng thì lại thay đổi liên tục. Người ta chỉ sử dụng các van giới hạn ngõ vào hoặc ra để tăng/giảm áp suất, lưu lượng. Để thay đổi được nghịch lý trên, chúng ta cần một bộ điều khiển động cơ bảo đảm 3 yếu tố:

– Ổn định áp suất đường ống.

– Duy trì lưu lượng cần thiết.

– Tiết giảm năng lượng mà vẫn bảo đảm độ bền thiết bị, hệ thống hoạt động êm hơn, ổn định hơn.

Chẳng hạn, tại một chung cư vào giờ cao điểm, số lượng người sử dụng nước là rất lớn. Ta cần hệ thống bơm phải hoạt động hết công suất thiết kế –> động cơ chạy 100% tốc độ, nếu thiết kế không đủ công suất chúng ta sẽ thấy nước chảy rất chậm và yếu. Nhưng vào những thời gian khác, số người dùng rất ít, khi đó ta sẽ giảm tốc độ động cơ xuống mức cần thiết mà vẫn bảo đảm tất cả hộ gia đình nước đều chảy mạnh, đủ để sử dụng. Khi đó các công ty cơ điện lạnh sẽ dùng bộ biến tần để thay đổi tốc độ động cơ.

Có 3 phương pháp thay đổi tốc độ của động cơ như sau:

Điều khiển theo kiểu truyền thống

Bơm, quạt sẽ được cấp nguồn trực tiếp.

Tốc độ động cơ luôn bằng tốc độ định mức.

Thay đổi lưu lượng bằng phương pháp: hạn chế đầu vào/ ra.

Lưu lượng giảm nhưng công suất tiêu hao giảm rất ít.

VD: Lưu lượng giảm 20%, Công suất động cơ giảm 5%

Điều khiển bơm ổn định áp suất (điều áp) thông qua biến tần

Bơm, quạt được cấp nguồn qua biến tần.

Việc thay đổi lưu lượng được thực hiện thông qua việc thay đổi tốc độ động cơ bằng biến tần.

Ưu điểm:

– Động cơ khởi động bằng bộ biến tần sẽ chạy êm hơn, dòng khởi động nhỏ, moment khởi động lớn.

– Đạt được yêu cầu về ổn định lưu lượng, áp suất, tránh được hiện tượng sủi bọt khí.

– Nhiều biến tần còn có chức năng làm sạch đường ống.

– Thời gian hoàn vốn nhanh: 6 – 10 tháng với mức độ tiết kiệm điện năng thấp nhất 30%.

– Kéo dài tuổi thọ hệ thống, động cơ và các kết cấu cơ khí khác

Tính toán tiết kiệm điện khi sử dụng biến tần

Khi dùng biến tần điều khiển bơm, nếu ta muốn giảm lưu lượng xuống 80% so với định mức, ta chỉ cần điều chỉnh biến tần để giảm tốc độ động cơ xuống.

Quan hệ giữa moment tải và tốc độ động cơ (với tải bơm quạt) là: M = n²

Công suất: P = M * n ==> P≈ n³

Nếu ta giảm tốc độ xuống còn 80% (0.8)

Thì công suất chỉ cần bằng (0.8)^3 ≈ 0.5

Điều này cho ta thấy rằng bơm sẽ chỉ hoạt động với 50% công suất định mức là có thể đạt được 80% lưu lượng –> tiết kiệm điện.

Trong thời điểm hiện tại, yêu cầu cấp thiết đặt ra của doanh nghiệp đối với các công ty cơ điện lạnh là phải tìm ra các giải pháp tiết kiệm tối đa chi phí sản xuất mà vẫn đảm bảo tính cạnh tranh và chất lượng sản phẩm.

Nhu cầu sử dụng bơm cho các hệ thống cấp nước trong các chung cư, nhà cao tầng, cấp nước nhà xưởng, nước sinh hoạt và xử lý chất thải là rất lớn. Chi phí đầu tư một bộ biến tần tiết kiệm điện quả là không nhỏ, nhưng với thực trạng hiện nay thì có lẽ chúng ta cũng phải nên suy ngẫm lại những lợi ích trước khi quyết định đầu tư.