Sử dụng biến tần cho máy nén khí giúp điều chỉnh tốc độ động cơ theo nhu cầu khí nén, giảm dòng khởi động và hạn chế đóng ngắt động cơ liên tục. Để hệ thống vận hành ổn định, cần chọn biến tần phù hợp với công suất, dòng điện động cơ, loại máy nén khí và phương pháp điều khiển áp suất.
Giới thiệu
Biến tần máy nén khí là thiết bị điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số và điện áp đầu ra. Khi áp suất khí nén thay đổi, biến tần có thể điều chỉnh tốc độ động cơ để đáp ứng nhu cầu sử dụng khí.
Biến tần thường được ứng dụng cho hai loại:
- Máy nén khí piston: thường sử dụng công tắc áp suất để điều khiển chạy, dừng.
- Máy nén khí trục vít: phù hợp với điều khiển tốc độ theo áp suất, giúp điều chỉnh lưu lượng khí theo nhu cầu thực tế.
Lợi ích
Biến tần được lắp đặt cho máy nén khí thường vì 2 lợi ích sau:
- Tiết kiệm điện năng nhờ khả năng thay đổi tốc độ, chạy chậm hơn khi nhu cầu khí nén giảm. Mức tiết kiệm điện thực tế phụ thuộc vào lưu lượng khí tiêu thụ, mức áp suất cài đặt, hiệu suất máy nén và dải tốc độ vận hành.
- Có khả năng chuyển điện 1 pha thành 3 pha để chạy cho động cơ 3 pha, giúp chạy máy nén khí ở những nơi chỉ có điện 1 pha.
Ngoài ra thì khi còn giúp:
- Giảm dòng khởi động so với phương pháp khởi động trực tiếp, hạn chế sụt áp khi khởi động.
- Giảm số lần đóng ngắt động cơ khi nhu cầu khí thay đổi.
- Hạn chế va đập cơ khí nhờ điều chỉnh thời gian tăng tốc và giảm tốc.
- Hỗ trợ bảo vệ động cơ thông qua các chức năng quá dòng, quá tải, mất pha và quá áp tùy model biến tần.
Cách chọn
Biến tần thích hợp cho máy nén khi nên chọn dòng tải trung hoặc đa năng để tối ưu về kinh phí.
- Công suất biến tần có thể chọn bằng hoặc lớn hơn motor 1 cấp. Ví dụ motor 15kW chọn biến tần 18.5kW hoặc 22kW.
- Xác định nguồn điện 1 pha 220 V hay 3 pha 380 V và điện áp định mức của động cơ là 3 pha 380v hay 3 pha 220v.
- Nếu động cơ là loại nam châm tần số cao thì phải chọn loại biến tần có hỗ trợ chạy motor này.
Đấu dây và cài đặt
Đấu dây động lực
- Với loại ngõ vào 3 pha thường đấu nguồn vào R-S-T hoặc L1-L2-L3, loại ngõ vào 1 pha là L-N hoặc L1-L2.
- Ba dây động cơ đấu vào U, V, W của biến tần.
Dạng máy relay áp
Phương pháp này dùng công tắc áp suất để ra lệnh chạy hoặc dừng biến tần theo ngưỡng áp suất cài đặt. Tốc độ động cơ thường được đặt cố định bằng tần số tham chiếu.
Lệnh chạy: cài công tắc ngoài, dùng tiếp điểm khô của công tắc áp suất đấu vào chân lệnh chạy FWD, S1 và chân COM/SD.
Nguyên lý hoạt động:
- Khi áp suất thấp hơn ngưỡng khởi động, công tắc áp suất cấp lệnh chạy cho biến tần.
- Khi áp suất đạt ngưỡng dừng, công tắc đổi trạng thái và biến tần giảm tốc rồi dừng động cơ.
Cần thiết kế ngưỡng áp suất có độ chênh phù hợp để tránh đóng ngắt liên tục.
Chạy kiểu PID
Phương pháp PID sử dụng cảm biến áp suất để biến tần tự điều chỉnh tốc độ động cơ nhằm duy trì áp suất đặt.
Phần tín hiệu điều khiển gồm:
- Cấp nguồn cho cảm biến áp suất theo đúng thông số kỹ thuật.
- Đấu tín hiệu cảm biến 4–20 mA hoặc 0–10 V vào ngõ vào analog của biến tần: thường là chân AI1 và GND. Lưu ý cần cài đặt hoặc gạt swich trên biến tần tương ứng với chế độ nhận dòng hay áp của chân analog.
- Đấu chân RUN vào công tắc điều khiển máy hoặc nối tắt để mở nguồn lên biến tần tự chạy.
Nguyên lý hoạt động:
- Cảm biến đo áp suất thực tế và gửi tín hiệu về biến tần.
- Biến tần so sánh áp suất thực tế với giá trị đặt.
- Khi áp suất thấp, biến tần tăng tốc trong giới hạn cho phép.
- Khi áp suất tăng đến gần giá trị đặt, biến tần giảm tốc để duy trì áp suất ổn định.
Cài đặt
- Kích hoạt chế độ điều khiển PID.
- Chọn tín hiệu nguồn tín hiệu phản hồi: cài ngõ vào analog để đọc tín hiệu cảm biến áp suất.
- Chọn nguồn đặt giá trị cài đặt: thường cài trên bàn phím hoặc biến trở ngoài.
- Thông số của bộ PID gồm Kp, Ki, Kd để đáp ứng phù hợp với yêu cầu điều khiển.
- Ngoài ra cần cài thêm các thông số liên quan tới chế độ sleep.
Cần kiểm tra chiều tác động của PID, thang đo cảm biến, giới hạn tần số và chế độ dừng khi nhu cầu khí thấp.
Cài đặt chung
- Cài đặt tần số cơ bản theo nhãn động cơ, thường là 50 Hz đối với động cơ sử dụng tại Việt Nam.
- Cài đặt thời gian tăng tốc phù hợp, chế dộ dừng để để dừng tự do để tránh gây quá dòng hoặc quá áp khi dừng.
- Chỉ đặt tần số tối thiểu và tối đa trong giới hạn được nhà sản xuất máy nén, động cơ và biến tần cho phép.
- Bảo đảm các chức năng bảo vệ quá tải, quá nhiệt, áp suất dầu thấp và cảnh báo hệ thống vẫn hoạt động.
Lưu ý
- Không đấu tụ bù hoặc tụ khởi động ở đầu ra U, V, W của biến tần.
- Không đóng cắt contactor giữa biến tần và động cơ khi biến tần đang chạy.
- Không tự ý tăng tần số vượt định mức để tăng lưu lượng khí.
- Không đặt tần số tối thiểu quá thấp nếu làm giảm khả năng bôi trơn, làm mát hoặc gây rung động.
- Không bỏ qua công tắc áp suất cao, van an toàn, bảo vệ quá nhiệt và các liên động nguyên bản của máy nén.
- Khi sử dụng PID, kiểm tra tín hiệu cảm biến và thiết lập trạng thái an toàn nếu cảm biến đứt dây hoặc báo sai.
- Với máy nén khí trục vít có bộ điều khiển riêng, cần tuân thủ sơ đồ tích hợp và trình tự khởi động của nhà sản xuất.
- Nên nhờ kỹ thuật viên có chuyên môn kiểm tra hệ thống điện, cài đặt bảo vệ và chạy thử có tải trước khi bàn giao.
Video hướng dẫn lắp đặt biến tần máy nén khí thực tế