“Tiết kiệm điện hơn nhờ sử dụng máy biến tần trong công nghiệp!” Đây là một câu mà tôi hay khẳng định với khách hàng khi họ đến nhờ tôi tư vấn hay chọn mua máy biến tần tại cửa hàng linh kiện điện tử của tôi. Dường như khi nghe tôi nói như vậy ai cũng nhìn lại tôi với ánh mắt đầy ngạc nhiên và tò mò. Tôi biết, ngoài kia cũng còn nhiều bạn tò mò về máy biến tần và hiệu quả của nó trong sản xuất công nghiệp. Vậy nên, bài viết này tôi sẽ giành để chia sẻ về những ứng dụng của máy biến tần và giải thích tại sao máy biến tần lại giúp tiết kiệm điện và mang lại hiệu quả cao hơn trong sản xuất công nghiệp. Không chần chừ gì nữa, cùng tìm hiểu ngay thôi!
Ứng dụng của máy biến tần
Máy biến tần giúp cải thiện tốc độ của động cơ không đồng bộ, tăng hiệu suất làm việc, …Vậy ứng dụng của biến tần đối với từng loại động cơ cụ thể ra sao? Cùng tìm hiểu nào.
Máy biến tần giúp điều khiển tốc độ của động cơ không đồng bộ
Mục đích của máy biến tần là giúp cải thiện hiệu suất làm việc của động cơ điện không đồng bộ bằng cách thay đổi tốc độ của động cơ khi làm việc. Vì vậy máy biến tần được thiết kế với chức năng có thể điều chỉnh tần số hoạt động của điện áp.
Có rất nhiều loại máy biến tần với công suất khác nhau từ 15-600kW, và tất cả các loại biến tần đều điều chỉnh được tần số đầu vào điện áp cho động cơ không đồng bộ, từ đó có thể thay đổi được tốc độ của động cơ. Vì vậy tùy mục đích sử dụng mà bạn chọn mua máy biến tần có công suất cho phù hợp.
Máy biến tần giúp điều chỉnh lượng bơm, quạt ly tâm, năng suất máy, năng suất băng tải, dây chuyền…
Hiện nay, máy biến tần được sử dụng phổ biến cho máy bơm nước, quạt ly tâm, băng tải, dây chuyền,..
Với máy bơm nước và quạt ly tâm, việc sử dụng máy biến tần giúp cải thiện rõ rệt hiệu suất làm việc của 2 dòng sản phẩm này.
Máy biến tần giúp ổn định lưu lượng, áp suất dù nhu cầu sử dụng thay đổi
Bằng cách điều chỉnh tần số trên máy biến tần, động cơ luôn hoạt động ở một công suất nhất định nên lưu lượng luôn ổn định và áp suất ở mức cố định cho dù nhu cầu sử dụng có thay đổi. Có thể thấy rõ điều này khi lắp đặt máy biến tần cho hệ thống bơm nước, quạt gió, máy nén khí,…
Máy biến tần giúp điều khiển quá trình khởi động và dừng động cơ chính xác
Nhờ có máy biến tần giúp kiểm soát điện áp đầu vào cho động cơ mà nhiều dây chuyền công nghiệp luôn hoạt động trơn tru, quá trình khởi động êm ái. Trong nhiều trường hợp, có thể hẹn lịch bật tắt quá trình khởi động, công suất hoạt động luôn tốt nhất và khả năng dừng luôn chính xác, nhất là trên hệ thống băng tải.
Trên là những ứng dụng chung của máy biến tần. Sau đây, tôi sẽ phân tích rõ hơn một số ứng dụng của máy biến tần được sử dụng phổ biến trong công nghiệp.
Ứng dụng máy biến tần cho hệ thống bơm nước
Máy biến tần sử dụng cho bơm cấp 1
+Bơm cấp 1 thường điều khiển theo phương pháp đóng cắt đơn giản. Thông thường công suất bơm được chọn rất lớn so với nhu cầu của hệ thống. Trong rất nhiều trường hợp bơm thường chạy non tải, áp lực và thất thoát đường ống tăng, gây sốc khi vận hành …Để khắc phục điều này người ta thường mở van xả hoặc gọt cánh bơm… các phương pháp này chỉ nhằm khắc phục việc quá áp đường ống mà không khắc phục được các nhược điểm khác.
+Việc sử dụng máy biến tần điều khiển động cơ cho phép điều khiển áp lực, lưu lượng tùy chọn, khởi động mềm, tối ưu hóa hoạt động của động cơ, tiết kiệm điện năng lượng.
Máy biến tần được sử dụng để điều khiển lưu lượng nước cho hệ thống bơm nước cấp 2:
+ Trong hệ thống truyền thống, áp lực và lưu lượng bơm được điều khiển bởi: Động cơ nhiều tốc độ, van ra/vào hoặc hệ thống hồi lưu. Tất cả các phương pháp này đều hao phí năng lượng nhiều, gây sốc cơ khí, giảm tuổi thọ hệ thống và tăng tổn thất đường ống.
+ Biến tần được sử dụng để điều tốc độ của bơm, có thể chạy ở lưu lượng/áp suất tùy chọn, qua đó giúp tăng hiệu suất, tiết kiệm năng lượng. Hệ thống vận hành êm, trơn, giảm chi phí bảo trì, sữa chữa, giảm tổn thất đường ống, tăng tuổi thọ hệ thống.
Máy biến tần được sử dụng để hỗ trợ việc cấp nước cho nhà cao tầng:
+Trước đây, để cấp nước cho nhà cao tầng cần phải bơm nước lên tháp nước trên mái, sau đó phân phối nước từ tháp nước đó cho toàn tòa nhà và điều chỉnh áp lực từng tầng bằng các thiết bị điều hòa và giảm áp. Và điều này dẫn tới việc phải tăng kết cấu tòa nhà và phải tiêu hao năng lượng lớn do các thiết bị giảm áp…
+Việc sử dụng máy biến tần điều khiển động cơ để cung cấp theo đúng yêu cầu của phụ tải sẽ tiết kiệm điện rất lớn và giảm các chi phí đầu tư do việc không phải xây dựng tháp nước.
Máy biến tần được sử dụng cho vít tải
Biến tần cho phép bạn điều chỉnh tốc độ quay của vít tải và số lượng nguyên vật liệu cơ sở được đưa vào trong thiết bị đến giá trị phù hợp bằng cách thay đổi tần số đầu ra biến tần bằng chiết áp bên ngoài.
Máy biến tần được ứng dụng cho vít tải
Máy biến tần giúp điều khiển vận chuyển(băng tải, khung quay)
Máy biến tần ứng dụng cho hệ thống điều khiển vận chuyển
Các thiết bị vận chuyển như băng tải hay khung quay là những yếu tố không thể thiếu được trong nhiều lĩnh vực hiện nay khi các ngành công nghiệp ngày càng trở nên tinh vi và được tự động hóa.
Sử dụng máy biến tần cho các thiết bị này sẽ:
+Cho phép các thiết bị này trở nên đơn giản và gọn gàng hơn.
+Giúp các thiết bị này dễ dàng thiết lập tốc độ mà không cần tới hệ thống cơ khí.
+Ngăn không cho các tải trọng bị suy giảm do ảnh hưởng của việc khởi động chậm hoặc dừng chậm.
+Giúp điều khiển vị trí tới một phạm vi nhất định.
Máy biến tần được sử dụng cho quạt hút/đẩy
Vấn đề: Để điều khiển lượng gió cần thiết cho các quạt hút đầy sử dụng phổ biến trong công nghiệp như quạt hút bụi, quạt lò, quạt thông gió….người ta thường sử dụng hệ thống điều khiển động cơ nhiều cấp, các van khống chế… Việc này thường tiêu tốn khá nhiều năng lượng và điện năng.
Giải pháp: sử dụng máy biến tần điều khiển động cơ cho phép điều khiển áp lực, lưu lượng theo yêu cầu cần thiết, khởi động mềm, tối ưu hóa hoạt động của động cơ, tiết kiệm điện năng lượng.
Máy biến tần được ứng dụng cho máy cán kéo
Ứng dụng của máy biến tần cho máy cán kéo
Máy biến tần có thể được sử dụng để phát hiện lực căng thực tế trong một vật liệu tấm nhằm cho phép cuộn vật liệu đó trên trục lăn ở lực căng tối ưu.
Máy biến tần có thể được sử dụng để giảm nhẹ ảnh hưởng do sự khác biệt giữa bản thân vật liệu đó với nhiệt độ, độ ẩm và những thay đổ về mô men xoắn trong máy móc.
Cả máy biến tần Vector và Servo có thể được dùng để điều khiển mô men xoắn. Tuy nhiên, máy biến tần vector dễ sử dụng trong các trường hợp gia tốc tăng dần thay vì tăng đột ngột và khi quán tính tải trọng cao và máy phải hoạt động liên tục.
Máy biến tần được ứng dụng cho máy nén khí
Máy biến tần ứng dụng cho máy nén khí
Vấn đề: Để điều khiển cung cấp khí người ta thường sử dụng phương thức đóng/cắt. Phương thức này kiểm soát không khí đầu vào qua van cửa vào. Khi áp suất đạt đến giới hạn trên, van cửa vào đóng và máy nén sẽ đi vào trạng thái hoạt động không tải. Khi áp suất đạt dưới hạn dưới, van cửa vào mở và máy nén sẽ đi vào trạng thái hoạt động có tải. Công suất định mức của motor được chọn theo nhu cầu max và thông thường được thiết kế dư tải, dòng khởi động lớn, motor hoạt động liên tục khi không tải làm tiêu tốn một lượng lớn điện năng.
Giải pháp: điều khiển tốc độ quay motor bằng máy biến tần giúp lượng cung cấp khí chỉ đáp ứng đủ lượng khí tiêu dùng, hệ thống cung cấp khí có thể đạt được hiệu quả cao nhất và tiết kiệm điện.
Máy biến tần giúp điều khiển trong chế biến thực phẩm
Vấn đề: Ngày nay yêu cầu của người tiêu dùng về chất lượng thực phẩm càng khắt khe hơn. Lúc này, đòi hỏi độ tinh xảo trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm cũng như phương pháp chế biến thực phẩm an toàn hơn.
Giải pháp: sử dụng máy biến tần trong việc hỗ trợ máy chế biến thực phẩm.
Ví dụ: Trong sản xuất mỳ:
Sử dụng máy biến tần trong sản xuất mỳ
Biến tần được sử dụng để:
+ Tinh chỉnh tốc độ nạp liệu của con lăn cán phẳng.
+ Tự do điều chỉnh độ dày của sợi mỳ tới kích thước mong muốn
+ Giúp đơn giản hóa việc điều khiển máy.
Máy biến tần giúp điều khiển máy công cụ
+ Các máy biến tần thường được sử dụng theo trục chính của máy công cụ (trục gắn vào và được sử dụng để quay vật gia công hoặc công cụ).
+ Việc kết hợp một máy biến tần Véc tơ và máy dò vị trí có thể dừng trục chính tại vị trí đã định và giữ động cơ ở tốc độ không đổi ngay cả khi có sự thay đổi về tải trọng thông qua phản hồi tín hiệu từ encoder.
+ Bằng truyền động máy biến tần, cơ chế tốc độ biến thiên đã được đơn giản hóa, cho phép máy móc được gọn gàng hơn.
+ Nhờ có sự hỗ trợ của máy biến tần, độ chính xác trong việc xử lý vật gia công cũng được cải thiện đáng kể vì tốc độ quay của trục chính có thể tinh chỉnh.
Máy biến tần được ứng dụng trong thiết bị nâng hạ
Thiết bị nâng hạ có sử dụng máy biến tần
Vấn đề: Hệ thống nâng hạ trong xây dựng và công nghiệp thường gặp những vấn đề như: khó kiểm soát được tốc độ chạy, chỉ chạy ở một tốc độ cố định. Khi tăng/giảm tốc có thể dẫn đến sốc cơ khí, dừng không chính xác khi tải thay đổi…
Giải pháp: Biến tần có điều khiển định vị, mô-men xoắn và hãm giúp các ứng dụng như cần trục và pa-lăng khả thi bằng cách sử dụng động cơ xoay chiều. Với máy biến tần giành cho thiết bị nâng hạ có hệ thống hãm tái sinh, tra năng lượng về lưới, an toàn và tiết kiệm.
Vấn đề: Trong hệ thống cẩu trục di chuyển các cấu kiện nặng. Hệ thống điều khiển gồm 2 phần chính: Điều khiển nâng hạ và điều khiển di chuyển dầm cẩu. Điều khiển di chuyển dầm cẩu được thực hiện bởi 02 motor cùng nguồn điện và đóng/cắt đồng thời, đặt ở chân dầm cẩu . Khi các motor hoạt động gây tác hại : Tạo xu hướng bị vặn xoắn dầm; Tiêu hao nhiều năng lượng do dòng điện khi khởi động cao, gây sụt áp lưới khi khởi động.
Giải pháp: Sử dụng máy biến tần để điều khiển 2 motor di chuyển dầm cẩu. Giải pháp này mang đến những lợi ích thiết thực như:
+ Khởi động mềm, chất lượng mạng điện ổn định;
+ Tổn hao nhiệt trên dây dẫn giảm.Khắc phục được hiện tượng sụt áp trên lưới điện;
+ Quá trình khởi động và dừng tải êm, tiếng ồn giảm, tăng tuổi thọ của motor, kết cấu cơ khí;
+ Tăng tính an toàn;
+ Tiết kiệm năng lượng.
Máy biến tần được ứng dụng trong máy ép phun:
Máy biến tần được ứng dụng trong máy ép phun
Vấn đề: máy ép phun truyền thống sử dụng các bơm thủy lực cố định công suất thường tính ở điều kiện tải max, van điều chỉnh được sử dụng để thay đổi lưu lượng và áp suất tiêu thụ, một tỉ lệ lớn năng lượng bị tiêu hao qua van dưới dạng áp suất chênh lệch bởi dòng tràn. Vì vậy năng lượng tiêu hao vô ích rất lớn.
Giải pháp: Sử dụng máy biến tần để hỗ trợ hệ thống điều khiển, lúc này hệ thống có thể tự động điều chỉnh tốc độ của động cơ bơm dầu theo yêu cầu tải thực tế (áp suất và lưu lượng) phù hợp với từng giai đoạn và hiển nhiên năng lượng tiêu thụ sẽ đạt mức thấp nhất.
