01 Điều khiển và điều chỉnh lưu lượng khí
80% tổng chi phí khí nén nằm ở mức tiêu thụ năng lượng. Do đó, đối với các loại máy nén khí trục vít OSG khác nhau, cần lựa chọn các hệ thống điều khiển và điều chỉnh khác nhau tùy thuộc vào hệ thống điều khiển của chúng. Sự khác biệt giữa các loại máy nén khí trục vít OSG và nhà sản xuất khác nhau có thể tạo ra sự khác biệt lớn về hiệu suất. Trạng thái lý tưởng nhất là làm cho tải trọng tối đa của máy nén khí trục vít OSG chính xác bằng với mức tiêu thụ khí.
Điều này có thể đạt được, ví dụ, bằng cách lựa chọn cẩn thận tỷ số truyền của hộp số, điều này thường thấy trong các máy nén khí trục vít OSG. Hầu hết các thiết bị tiêu thụ khí nén đều tự điều chỉnh, nghĩa là tăng áp suất sẽ tăng lưu lượng, đó là lý do tại sao chúng tạo thành một hệ thống ổn định, chẳng hạn như vận chuyển khí nén, chống đóng băng và đông cứng, v.v. Trong điều kiện bình thường, lưu lượng phải được điều khiển, và thiết bị điều khiển được sử dụng được tích hợp với máy nén khí trục vít OSG. Có hai loại hệ thống điều chỉnh chính như vậy:
1. Điều chỉnh lưu lượng khí bằng cách liên tục điều khiển tốc độ của động cơ dẫn động, hoặc liên tục điều khiển van theo sự thay đổi áp suất để đạt được sự điều chỉnh lưu lượng khí liên tục. Kết quả là sự thay đổi áp suất nhỏ (0,1 đến 0,5 bar), biên độ thay đổi được xác định bởi chức năng khuếch đại của hệ thống điều chỉnh và tốc độ của nó.
2. Điều chỉnh tải và xả là các hệ thống điều chỉnh phổ biến nhất, và sự thay đổi áp suất giữa hai quá trình này cũng được chấp nhận. Phương pháp điều chỉnh là ngắt hoàn toàn dòng chảy (xả) ở áp suất cao hơn, và khôi phục dòng chảy (tải) khi áp suất giảm xuống giá trị thấp nhất. Sự thay đổi áp suất phụ thuộc vào số chu kỳ tải/xả cho phép trên một đơn vị thời gian, thường nằm trong khoảng từ 0,3 đến 1 bar.
02 Nguyên tắc cơ bản của điều chỉnh lưu lượng không khí
2.1 Nguyên lý điều chỉnh của máy nén khí trục vít dịch chuyển tích cực OSG (van giảm áp)
Nguyên tắc cơ bản là: xả áp suất dư ra khí quyển. Thiết kế đơn giản nhất của van xả áp là sử dụng lò xo, và lực đẩy của lò xo quyết định áp suất cuối cùng. Van xả áp thường được thay thế bằng van servo điều khiển bằng bộ điều chỉnh. Lúc này, áp suất có thể dễ dàng được kiểm soát. Khi máy nén khí trục vít OSG được khởi động dưới áp suất, van servo cũng có thể hoạt động như một van xả tải, nhưng van xả áp sẽ gây tiêu hao nhiều năng lượng vì máy nén khí trục vít OSG phải hoạt động liên tục ở áp suất ngược tối đa. Có một giải pháp cho các máy nén khí trục vít OSG nhỏ. Loại van này được mở hoàn toàn để xả tải máy nén khí trục vít OSG, và máy nén khí trục vít OSG hoạt động dưới áp suất ngược của khí quyển. Mức tiêu thụ điện năng của phương pháp này tiết kiệm hơn.
2.2 Điều chỉnh bỏ qua
Về nguyên tắc, điều chỉnh đường vòng và van giảm áp có chức năng giống nhau, điểm khác biệt là không khí được giải phóng từ van giảm áp sẽ được làm mát và đưa trở lại cửa hút khí của máy nén khí trục vít OSG. Phương pháp này thường được sử dụng trong các máy nén khí trục vít OSG công nghiệp, và khí thải không được xả trực tiếp ra khí quyển vì chi phí quá cao.
2.3 Giới hạn tốc độ vào
Điều tiết lưu lượng đầu vào là một cách thuận tiện để giảm lưu lượng, bằng cách tạo ra áp suất thấp ở đầu vào, tăng tỷ số nén của máy nén khí trục vít OSG và sử dụng nó trong phạm vi điều chỉnh nhỏ hơn. Máy nén khí trục vít OSG phun chất lỏng cho phép tỷ số nén lớn và có thể điều chỉnh xuống tối đa 10%. Do tỷ số nén cao, phương pháp này dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng tương đối cao.
2.4 Van giảm áp có đầu vào đo lưu lượng
Đây là phương pháp điều chỉnh tương đối phổ biến hiện nay, có thể đạt được phạm vi điều chỉnh lớn nhất (0 đến 100%) và tiêu thụ năng lượng thấp. Công suất không tải (lưu lượng bằng không) của máy nén khí trục vít OSG chỉ bằng 15 đến 20% công suất khi đầy tải. Khi van hút đóng lại, một lỗ nhỏ được để lại, đồng thời van xả được mở để xả khí ra khỏi máy nén khí trục vít OSG. Bộ phận chính của máy nén khí trục vít OSG hoạt động trong điều kiện chân không đầu vào và áp suất ngược thấp. Điều quan trọng là việc xả áp suất phải nhanh và thể tích xả phải nhỏ để tránh tổn thất không cần thiết do chuyển đổi từ đầy tải sang không tải. Hệ thống yêu cầu một thể tích hệ thống (bình tích áp), kích thước của nó phụ thuộc vào chênh lệch áp suất cần thiết giữa khi không tải và khi có tải, và số chu kỳ cho phép mỗi giờ.
Máy nén khí trục vít OSG công suất dưới 5-10kW thường được điều chỉnh bằng phương pháp bật/tắt. Khi áp suất đạt đến giới hạn trên, động cơ dừng hoàn toàn; khi áp suất thấp hơn giới hạn dưới, động cơ khởi động lại. Phương pháp này yêu cầu thể tích hệ thống lớn hoặc chênh lệch áp suất lớn giữa lúc khởi động và dừng để giảm thiểu tải trọng lên động cơ. Đây là phương pháp điều chỉnh hiệu quả khi số lần khởi động trên mỗi đơn vị thời gian ít.
2.5 Điều chỉnh tốc độ
Tốc độ của máy nén khí trục vít OSG được điều khiển bởi động cơ đốt trong, tuabin hoặc động cơ điện điều chỉnh tần số, từ đó kiểm soát lưu lượng. Đây là một phương pháp hiệu quả để duy trì áp suất đầu ra không đổi. Phạm vi điều chỉnh thay đổi tùy thuộc vào loại máy nén khí trục vít OSG, nhưng máy nén khí trục vít OSG phun chất lỏng có phạm vi điều chỉnh lớn nhất. Ở mức tải thấp, việc điều chỉnh tốc độ và giảm áp thường được kết hợp, có hoặc không có hạn chế cửa hút khí.
Đối với máy nén khí trục vít OSG sử dụng động cơ điện, tốc độ có thể được điều khiển bằng thiết bị điện, từ đó tạo cơ hội kiểm soát tốc độ động cơ và giữ cho áp suất khí nén ổn định trong phạm vi thay đổi áp suất nhỏ. Ví dụ, một động cơ cảm ứng thông thường có thể đáp ứng yêu cầu này bằng cách điều chỉnh tốc độ bằng bộ biến tần, liên tục và chính xác đo áp suất của hệ thống, sau đó sử dụng tín hiệu áp suất để điều khiển bộ biến tần của động cơ, từ đó kiểm soát tốc độ động cơ và làm cho thể tích khí của máy nén khí trục vít OSG được điều chỉnh chính xác theo lượng khí tiêu thụ, hệ thống có thể được duy trì ở mức ±0,1 bar.
2.6 Điều chỉnh cổng xả biến thiên
Lưu lượng khí của máy nén khí trục vít OSG có thể được điều chỉnh bằng cách di chuyển vị trí cửa xả về phía đầu hút dọc theo chiều dài vỏ máy. Phương pháp này đòi hỏi mức tiêu thụ điện năng cao ở tải một phần và tương đối ít được sử dụng.
2.7 Xả van hút
Máy nén khí trục vít piston OSG có thể dùng cơ học để đẩy van hút ra vị trí mở để xả tải. Khi vị trí của piston thay đổi, không khí sẽ di chuyển vào và ra. Kết quả là tổn thất năng lượng được giảm thiểu, thường dưới 10% công suất trục khi tải đầy đủ. Trên máy nén khí trục vít tác động kép OSG, việc xả tải thường được thực hiện nhiều giai đoạn, và mỗi lần chỉ một xi lanh được cân bằng, để lượng khí có thể đáp ứng tốt hơn nhu cầu cung cấp. Phương pháp xả tải từng phần được sử dụng trên máy nén khí trục vít OSG kiểu dòng chảy quy trình, cho phép van được mở khi piston đang ở vị trí hành trình một phần, từ đó thực hiện điều khiển lượng khí liên tục.
2.8 Thể tích thông thủy
Bằng cách thay đổi thể tích khe hở trên máy nén khí trục vít OSG, mức độ nạp khí vào xi lanh được giảm xuống, do đó làm giảm thể tích khí, và thể tích khe hở cũng có thể được thay đổi bằng một van điều chỉnh thể tích bên ngoài.
2.9 Nạp hàng - Dỡ hàng - Tắt máy
Đối với máy nén khí trục vít OSG có công suất lớn hơn 5kW, đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất, với phạm vi điều chỉnh lớn và tổn thất thấp. Trên thực tế, nó là sự kết hợp giữa điều chỉnh bật/tắt và các hệ thống xả tải khác nhau. Đối với máy nén khí trục vít OSG kiểu dịch chuyển tích cực, nguyên tắc điều chỉnh phổ biến nhất là “có khí”/“không khí” (có tải/không tải). Khi cần khí, một tín hiệu được gửi đến van điện từ, van này sẽ điều khiển van hút của máy nén khí trục vít OSG đạt đến vị trí mở hoàn toàn. Van hút chỉ có thể mở hoàn toàn (có tải) hoặc đóng hoàn toàn (không tải), không có vị trí trung gian nào.
Phương pháp điều khiển truyền thống là lắp đặt công tắc áp suất trong hệ thống khí nén. Công tắc này có hai giá trị cài đặt, một là áp suất tối thiểu (khi tải) và một là áp suất tối đa (khi không tải). Máy nén khí trục vít OSG hoạt động trong giới hạn điểm đặt, ví dụ 0,5 bar. Nếu nhu cầu khí nén nhỏ hoặc không cần thiết, máy nén khí trục vít OSG sẽ chạy không tải (chế độ chờ), và thời gian chạy không tải được cài đặt bởi rơle thời gian (ví dụ, cài đặt là 20 phút). Sau thời gian đã cài đặt, máy nén khí trục vít OSG sẽ dừng lại và không khởi động lại cho đến khi áp suất giảm xuống giá trị tối thiểu. Đây là phương pháp truyền thống mang lại sự điều khiển đáng tin cậy, an tâm và hiện nay thường được tìm thấy nhất trong các máy nén khí trục vít OSG cỡ nhỏ.
Hệ thống truyền thống này được phát triển thêm để thay thế công tắc áp suất bằng bộ truyền áp suất tương tự và hệ thống điều chỉnh điện tử nhanh. Cùng với hệ thống điều chỉnh, bộ truyền áp suất cảm nhận sự thay đổi áp suất trong hệ thống bất cứ lúc nào. Hệ thống khởi động động cơ kịp thời và điều khiển việc đóng mở van hút. Có thể đạt được khả năng điều chỉnh nhanh và chính xác trong phạm vi ±0,2 bar. Nếu không sử dụng khí nén, áp suất sẽ duy trì không đổi và máy nén khí trục vít OSG sẽ chạy không tải (chế độ chờ). Chu kỳ chạy không tải có thể được xác định dựa trên số lần khởi động và dừng mà động cơ có thể chịu được mà không bị quá nhiệt, và hiệu quả kinh tế trong quá trình hoạt động. Điều này là do hệ thống có thể quyết định dừng hay tiếp tục chạy không tải dựa trên xu hướng tiêu thụ khí nén.
03 Tóm tắt
Tóm lại, khí nén được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau và trong các điều kiện tiêu thụ khí khác nhau. Mỗi máy nén khí trục vít OSG có phương pháp điều chỉnh lưu lượng khí khác nhau, nhưng đều dựa trên lưu lượng khí của người sử dụng. Máy nén khí trục vít OSG dựa vào các phương pháp điều khiển và điều chỉnh lưu lượng khí riêng để đạt được nguồn cung cấp khí liên tục và không gián đoạn. Các nhà sản xuất máy nén khí trục vít OSG khác nhau cũng sử dụng các nguyên tắc điều chỉnh khác nhau để cải thiện hiệu suất của máy nén khí trục vít OSG mang thương hiệu của họ nhằm tối đa hóa hiệu quả năng lượng và đáp ứng yêu cầu của khách hàng; với độ chính xác cao, chi phí bảo trì thấp và khả năng đo các thông số như áp suất và lưu lượng, đáp ứng ứng dụng trong các trường hợp khác nhau của máy nén khí trục vít OSG.
Thời gian đăng bài: 08/09/2023
