Máy nén khí biến tần là gì? Ứng dụng, Ưu, nhược điểm [Nên biết]

Máy nén khí biến tần là giải pháp hiện đại giúp tiết kiệm điện năng, vận hành êm ái và duy trì áp suất ổn định. Với khả năng tự điều chỉnh công suất theo nhu cầu, thiết bị này đang trở thành lựa chọn tối ưu cho nhiều doanh nghiệp sản xuất.

Máy nén khí biến tần là gì?

Máy nén khí biến tần là loại máy nén khí công nghiệp được tích hợp bộ biến tần (Inverter) nhằm điều chỉnh tốc độ quay của motor theo nhu cầu sử dụng khí nén thực tế. 

Thay vì hoạt động ở một tốc độ cố định như máy nén khí thông thường, máy biến tần có thể thay đổi tốc độ tùy theo áp suất yêu cầu, từ đó giúp tiết kiệm điện năng, giảm hao mòn và tăng tuổi thọ thiết bị.

Máy nén khí có biến tần

Cấu tạo, cách vận hành máy nén khí biến tần

Cấu tạo

Máy nén khí biến tần cũng có cấu tạo tương tự như những máy nén khí khác, nhưng được bổ sung thêm bộ điều khiển biến tần. Các bộ phận chính bao gồm:

• Động cơ điện (Motor): Cung cấp năng lượng cho quá trình nén khí.

• Cụm đầu nén (Air-end): Nén không khí từ áp suất thường lên áp suất cao.

• Bộ biến tần (Inverter): Điều chỉnh tốc độ động cơ dựa trên tải sử dụng thực tế.

• Bộ lọc và làm mát: Lọc bụi, nước, dầu và làm mát khí sau khi nén.

• Bộ điều khiển trung tâm (PLC hoặc HMI): Quản lý và hiển thị các thông số vận hành.

Đặc điểm cấu tạo và cách vận hành máy nén hơi biến tần

Cách vận hành máy nén khí có biến tần

Khi máy bắt đầu hoạt động, biến tần sẽ khởi động motor. Sau đó, điều chỉnh tốc độ quay của motor để duy trì áp suất khí nén ổn định theo cài đặt. Khi nhu cầu sử dụng khí giảm, biến tần sẽ tự động giảm tốc độ motor, tiết kiệm điện năng đáng kể. 

Quá trình vận hành liên tục được theo dõi và điều chỉnh bởi bộ điều khiển trung tâm, đảm bảo hiệu suất tối ưu và an toàn cho hệ thống.

>>> Xem thêm: Tìm hiểu nguyên nhân máy nén khí lên hơi chậm

Những ưu điểm hoàn hảo ở máy nén khí biến tần

So với những dòng máy nén thông thường, máy biến tần sở hữu những đặc điểm vượt trội như:

Điều chỉnh tốc độ motor theo tải thực tế tiết kiệm tối đa điện năng

Tiết kiệm điện năng

Đây là ưu điểm nổi bật nhất của máy nén khí biến tần. Nhờ khả năng điều chỉnh tốc độ motor theo tải sử dụng thực tế, máy không cần hoạt động liên tục ở công suất tối đa, giúp tiết kiệm từ 20% – 35% điện năng so với máy nén khí thông thường. 

Khởi động và dừng êm ái

Biến tần cho phép máy khởi động từ từ thay vì chạy hết công suất ngay lập tức như kiểu khởi động trực tiếp. Điều này giúp tránh hiện tượng sốc điện, giảm hao mòn cho motor và các linh kiện liên quan. Khi dừng máy, biến tần cũng điều chỉnh dừng dần, tăng tính an toàn và ổn định cho toàn hệ thống.

Duy trì áp suất ổn định

Máy nén khí biến tần có khả năng giữ áp suất trong hệ thống luôn ổn định ở mức cài đặt, gần như không dao động. Điều này rất quan trọng đối với các dây chuyền sản xuất yêu cầu độ chính xác cao, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả làm việc của máy móc.

Giảm tiếng ồn và độ rung

Nhờ hoạt động linh hoạt theo tải, máy nén khí biến tần không cần hoạt động ở tốc độ cao liên tục, giúp giảm đáng kể tiếng ồn và độ rung trong quá trình vận hành. Điều này mang lại môi trường làm việc yên tĩnh và thoải mái hơn, đặc biệt là trong các khu vực sản xuất kín.

Tuổi thọ cao

Vận hành ổn định, khởi động êm ái, giảm áp lực cho các bộ phận cơ khí giúp kéo dài tuổi thọ của thiết bị. Đồng thời, việc tiết kiệm năng lượng và giảm rung lắc cũng góp phần giảm thiểu hư hỏng, tiết kiệm chi phí bảo trì về lâu dài.

Hạn chế của máy nén không khí biến tần

Dù sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội, máy nén khí biến tần vẫn có một số nhược điểm nhất định:

Giá thành máy biến tần khá cao

• Chi phí đầu tư ban đầu cao: Do được tích hợp biến tần và hệ điều khiển thông minh, giá thành máy thường cao hơn so với máy nén khí thông thường.

• Chi phí sửa chữa linh kiện cao: Nếu biến tần hoặc các bộ điều khiển gặp sự cố, chi phí sửa chữa hoặc thay thế thường khá cao so với các linh kiện máy nén khí cơ bản.

Các loại máy nén khí có thể lắp biến tần

Máy nén trục vít và piston là 2 loại phổ biến có thể lắp biến tần

Máy nén khí trục vít

Máy nén khí trục vít là loại phổ biến nhất hiện nay có thể lắp biến tần. Nhờ đặc điểm vận hành liên tục, độ ổn định cao và hiệu suất làm việc lớn, việc kết hợp với biến tần giúp máy tiết kiệm điện hiệu quả và kéo dài tuổi thọ. 

Máy nén khí trục vít biến tần thường được sử dụng trong các nhà máy sản xuất, chế biến thực phẩm, dệt may, điện tử, cơ khí chính xác...

Máy nén khí Piston

Mặc dù ít phổ biến hơn, nhưng một số dòng máy bơm khí piston cũng có thể tích hợp biến tần, đặc biệt là các dòng công suất lớn. Việc gắn biến tần cho máy piston giúp hạn chế tiếng ồn, giảm dòng khởi động mạnh, kéo dài tuổi thọ motor. 

Tuy nhiên, do đặc thù hoạt động ngắt quãng và hiệu suất không liên tục như trục vít. Nên lợi ích của biến tần trên máy piston không rõ rệt bằng.

Các hãng máy nén khí biến tần phổ biến trên thị trường

Trên thị trường hiện nay có nhiều thương hiệu cung cấp máy nén khí biến tần chất lượng cao, phù hợp cho nhiều nhu cầu khác nhau. Một số hãng nổi bật có thể kể đến:

• Atlas Copco (Thụy Điển): Là thương hiệu toàn cầu với các dòng máy nén khí trục vít biến tần cao cấp, hiệu suất ổn định, vận hành bền bỉ.

• Hitachi (Nhật Bản): Nổi tiếng với độ bền và tiết kiệm năng lượng, đặc biệt phù hợp với các doanh nghiệp Nhật hoặc có tiêu chuẩn kỹ thuật cao.

• Ingersoll Rand (Mỹ): Cung cấp nhiều dòng máy nén khí có tích hợp biến tần, phù hợp cho công nghiệp nặng và dây chuyền lớn.

• Kaeser (Đức): Hãng chuyên về máy nén khí trục vít biến tần với độ chính xác và hiệu suất cao, thường dùng trong ngành công nghiệp yêu cầu khắt khe.

• Fusheng, Kobelco, Compkorea, Hanbell, Jaguar,.....: Là những thương hiệu tầm trung, giá thành hợp lý, phù hợp với doanh nghiệp vừa và nhỏ.

Khi nào nên lắp đặt máy nén khí sử dụng biến tần?

Việc sử dụng máy nén khí biến tần sẽ phát huy hiệu quả tối đa khi doanh nghiệp đáp ứng một số điều kiện hoặc có nhu cầu vận hành cụ thể như sau:

Nên sử dụng máy nén biến tần nếu nhu cầu khí nén thay đổi, không cố định

• Nhu cầu sử dụng khí nén thay đổi theo thời điểm: Ví dụ như các dây chuyền sản xuất có ca ngày và ca đêm, hoặc theo chu kỳ tuần.

• Doanh nghiệp muốn tiết kiệm chi phí điện năng: Đặc biệt là trong các ngành công nghiệp tiêu thụ điện lớn, chi phí điện chiếm tỷ trọng cao.
  Cần duy trì áp suất khí nén ổn định tuyệt đối: Phù hợp cho các ngành đòi hỏi chính xác như dược phẩm, điện tử, chế tạo linh kiện,...

• Môi trường sản xuất yêu cầu tiếng ồn thấp: Như xưởng may mặc, in ấn, sản xuất thực phẩm, văn phòng kỹ thuật,...

• Doanh nghiệp cần kéo dài tuổi thọ thiết bị, giảm tần suất bảo trì: Giảm rung, giảm sốc điện khi khởi động cũng giúp bảo vệ máy hiệu quả hơn.

Các phương pháp sử dụng máy biến tần

Để tối ưu hiệu quả hoạt động của máy nén khí có sử dụng biến tần, người dùng có thể lựa chọn giữa các phương pháp điều khiển phổ biến dưới đây:

Phương pháp sử dụng biến tần phổ biến

Phương pháp PID

PID (Proportional – Integral – Derivative) là hình thức phổ biến nhất trong việc điều chỉnh biến tần. Biến tần sẽ dựa trên tín hiệu phản hồi từ cảm biến áp suất để tự động điều chỉnh tần số, từ đó duy trì áp suất khí nén ổn định. 

PID cho phép máy phản ứng linh hoạt trước những thay đổi của tải, giúp tiết kiệm điện năng tối ưu và giảm áp suất dao động trong hệ thống.

Phương pháp chạy đa cấp tốc độ

Phương pháp chạy đa cấp tốc độ là hình thức điều khiển biến tần thông qua việc cài đặt trước các mức tần số cố định (ví dụ: 30Hz, 45Hz, 60Hz), tương ứng với các tốc độ vận hành khác nhau của motor. 

Khi nhu cầu khí nén thay đổi, hệ thống sẽ chuyển đổi giữa các cấp tốc độ này để đáp ứng mà không cần dừng máy hay can thiệp thủ công. Phương pháp này phù hợp với các hệ thống nhỏ, trung bình, nơi không cần độ chính xác cao. 

Các sự cố của máy nén khí biến tần thường gặp

Trong quá trình vận hành, máy nén khí biến tần có thể gặp một số sự cố như:

Sự cố thường gặp khi sử dụng máy bơm nén khí biến tần

Sự cố ở mạch điều khiển biến tần

Mạch điều khiển là “bộ não” của biến tần, chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu đầu vào – đầu ra, giám sát và điều chỉnh tốc độ motor theo các thông số đã cài đặt.

• Lỗi thường gặp: Lỗi tín hiệu cảm biến, lỗi truyền thông, lỗi phần mềm/ hỏng, hỏng bo mạch điều khiển,... 

• Cách khắc phục: Thay thế cảm biến, vệ sinh bo mạch, kiểm tra đầu nối tín hiệu, hoặc reset biến tần hoặc nạp lại chương trình điều khiển. 

Hư hỏng ở mạch động lực biến tần

Mạch động lực chịu trách nhiệm chính trong việc cung cấp nguồn điện và điều khiển dòng điện đi đến motor, thường xuyên chịu tải lớn nên dễ phát sinh lỗi nếu không bảo trì đúng cách.

• Lỗi thường gặp: như cháy IGBT, tụ điện bị phồng, nổ, đứt cầu chì, lỗi nguồn cấp, quá nhiệt mạch động lực,... 

• Cách khắc phục: Đảm bảo hệ thống thông gió, lắp thêm bộ bảo vệ quá dòng, bảo trì định kỳ hệ thống điện,... 

Trên đây là những thông tin chi tiết về máy nén khí biến tần. Nếu cần tư vấn thêm, quý khách có thể liên hệ với Kumisai.vn để được hỗ trợ nhanh nhất.