Cost Saving Opportunities for Compressors
28 tháng sáu, 2022
In many compressed air installations there are often significant and unutilized cost-saving possibilities. Learn more on how to save on compressor running costs here.
Máy nén khí công nghiệp Tính kinh tế của máy nén khi Wiki về khí nén Điều chỉnh và điều khiển máy nén khí
Tìm hiểu về tổng chi phí của hệ thống khí nén
Khi thảo luận về chi phí của khí nén, cần lưu ý rằng năng lượng điện chiếm phần lớn (80%) trong tổng chi phí liên quan đến máy nén khí. Vì vậy, nhiều hệ thống khí nén có tiềm năng tiết kiệm năng lượng đáng kể, bao gồm thu hồi năng lượng, giảm áp suất, giảm rò rỉ, hệ thống điều chỉnh và các tính năng điều khiển. Bạn cũng nên chú ý đến kích thước của máy nén khí.
Xác định chi phí khí nén
Chi phí đầu tư là chi phí cố định, bao gồm giá mua thiết bị, chi phí hạ tầng, lắp đặt và bảo hiểm. Chi phí đầu tư được xác định dựa trên cả mức chất lượng khí nén và thời gian khấu hao. Chi phí năng lượng bao gồm thời gian vận hành hàng năm, mức độ sử dụng tải/không tải và đơn giá năng lượng.
Lập kế hoạch cho hệ thống của bạn
Khi đầu tư vào thiết bị mới, hãy cân nhắc cả nhu cầu hiện tại và sự phát triển trong tương lai. Đừng bỏ qua các yếu tố như quy định về môi trường, hiệu suất năng lượng và yêu cầu sản xuất.
Trong các ngành công nghiệp phụ thuộc nhiều vào khí nén, việc tối ưu hóa vận hành là điều thiết yếu, đặc biệt khi điều kiện sản xuất thay đổi. Một phân tích khách quan về nhu cầu sẽ giúp giảm chi phí và đảm bảo nguồn cung khí nén phù hợp với nhu cầu, đồng thời tạo điều kiện để mở rộng hiệu quả.
Các thành phần của hệ thống khí nén
Dưới đây là danh sách các thành phần khác nhau mà bạn sẽ gặp và cách chúng ảnh hưởng đến tổng chi phí của hệ thống khí nén.
| Thành phần | Mô tả |
| Máy nén khí | Máy nén khí là thiết bị cốt lõi. Mặc dù chi phí ban đầu tương đối thấp so với tổng chi phí vận hành. Vì năng lượng là khoản chi lớn nhất, nên việc lựa chọn mẫu máy hiệu suất cao là rất quan trọng. |
| Máy sấy khí và hệ thống lọc | Thiết bị không thể thiếu để đảm bào chất lượng khí nén trong các ngành nhạy cảm như thực phẩm và dược phẩm. Cần lựa chọn và thiết kế phù hợp với tiêu chuẩn ngành. |
| Van xả nước | Van xả thông minh không tổn thất (zero-loss drains) giúp tiết kiệm năng lượng bằng cách chỉ xả nước khi cần, trái ngược với van xả theo giờ (timer drains) gây lãng phí. |
| Đường ống dẫn khí | Hệ thống đường ống đúng kỹ thuật giúp ngăn cản hiện tượng tắc nghẽn, giảm áp suất và hạn chế rò rỉ khí. |
| Bình tích khí (air receiver tanks) | Bình tích khí có kích thước phù hợp sẽ giảm “nhu cầu ảo” (false demand), hạn chế biến động áp suất và giảm sự phụ thuộc vào máy nén bổ sung. |
| Rò rỉ khí (air leakage) | Việc giám sát liên tục và phát hiện rò rỉ là rất cần thiết để duy trì hiệu suất và tránh thất thoát khí gây tốn kém. |
| Bộ điều khiển trung tâm | Trong các hệ thống có nhiều máy nén, bộ điều khiển trung tâm giúp tối ưu hiệu suất bằng cách điều chỉnh dải áp suất, công suất và tốc độ hoạt động. |
| Thu hồi năng lượng | Nhiệt lượng sinh ra từ máy nén có thể được tái sử dụng để sưởi ấm phòng, làm nóng nước hoặc phục vụ quy trình sản xuất – từ đó nâng cao hiệu suất năng lượng tổng thể. |
Khái niệm về nhu cầu công suất
Khi thực hiện các phép tính, việc áp dụng khái niệm về tổng nhu cầu công suất là rất quan trọng. Tất cả các thành phần liên quan trong hệ thống máy nén khí cần được xem xét, bao gồm bộ lọc đầu vào, quạt, máy sấy khí, bộ tách và hệ thống thu hồi năng lượng. Để so sánh các phương án, tốt nhất nên sử dụng các tiêu chuẩn của Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO).
Áp suất làm việc
Việc tính toán áp suất làm việc là rất cần thiết vì ảnh hưởng trực tiếp đến nhu cầu tiêu thụ điện năng. Áp suất càng cao thì mức tiêu thụ điện càng lớn. Thực tế, mỗi khi tăng thêm 1 bar áp suất, lượng điện tiêu thụ sẽ tăng khoảng 8%. Việc tăng áp suất làm việc để bù cho sự sụt áp luôn dẫn đến hiệu suất bị giảm.
Thông thường, sự sụt áp này xảy ra do hệ thống ống dẫn không phù hợp hoặc bộ lọc bị tắc nghẽn. Do đó, nên kiểm tra các yếu tố này trước khi quyết định tăng áp suất của máy nén. Với các hệ thống có nhiều bộ lọc, sự sụt áp có thể đáng kể và gây tốn kém nếu không được bảo trì đúng cách.
Trong nhiều hệ thống, việc giảm áp suất lớn là không khả thi. Tuy nhiên, việc sử dụng thiết bị điều chỉnh hiện đại có thể giúp giảm áp suất thực tế khoảng khoảng 0.5 bar. Phương pháp này giúp tiết kiệm điện năng một phần. Dù mức tiết kiệm có vẻ nhỏ, nhưng nó vẫn ảnh hưởng đến chi phí vận hành hàng năm.
Làm thế nào để tiết kiệm chi phí năng lượng
Như đã đề cập ở trên, chi phí năng lượng là yếu tố chi phối tổng chi phí của hệ thống khí nén. Thực tế, chúng có thể chiếm tới 80% chi phí sở hữu và vận hành hệ thống khí nén. Do đó, điều quan trọng là tập trung vào các giải pháp hiệu quả nhất để đáp ứng nhu cầu sử dụng.
Mặc dù các thiết bị tiên tiến thường có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn, nhưng chúng thường đáng giá về mặt tiết kiệm tổng thể. Một tình huống lý tưởng là khi công suất của máy nén phù hợp với mức tiêu thụ khí của ứng dụng. Ngoài ra còn có thiết bị biến tần (VSD) để đáp ứng các nhu cầu áp suất khác nhau.
Tối ưu hóa thiết bị
Hầu hết các máy nén đều được trang bị hệ thống điều khiển và điều chỉnh tích hợp sẵn. Nếu bạn vận hành nhiều máy cùng lúc, bạn cũng có thể thêm hệ thống giám sát thông minh. Việc này sẽ giúp tối ưu hóa toàn bộ hệ thống và đảm bảo bạn vận hành ở hiệu suất cao nhất. Trong đó, điều chỉnh tốc độ động cơ là phương pháp tiết kiệm năng lượng phổ biến nhờ tiềm năng đáng kể của nó. Một số công cụ giám sát còn có thể xác định chính xác các vùng hoạt động kém hiệu quả.
Thông tin này rất hữu ích để phát hiện rò rỉ, thiết bị hao mòn, lọc khí kém, và các bộ phận cấu hình sai. Như đã đề cập trước đó, những vấn đề bảo trì này có thể làm tăng tổng chi phí vận hành hệ thống khí nén.
Thường thì lượng khí rò rỉ có thể chiếm tới 20% lưu lượng khí nén được sản xuất. Rò rỉ cũng tỷ lệ thuận với áp suất làm việc, vì vậy một phương pháp hiệu quả là sửa chữa thiết bị bị rò rỉ và giảm áp suất làm việc. Việc giảm áp suất chỉ 0,3 bar có thể giúp giảm lượng rò rỉ khoảng 4%. Nếu hệ thống có lưu lượng 100 m³/phút và mức rò rỉ là 12%, thì việc giảm áp suất như trên có thể giúp tiết kiệm khoảng 3 kW điện năng.
Bạn cũng nên xem xét thời điểm sử dụng thiết bị của mình. Nếu chỉ sử dụng một lượng nhỏ khí nén vào ban đêm và cuối tuần, bạn có thể lắp đặt một máy nén khí nhỏ cho những thời điểm này. Việc phân đoạn này có thể thực hiện thông qua các van ngắt.
Nếu một ứng dụng cụ thể cần áp suất làm việc khác, bạn cần xác định xem nên sử dụng hệ thống sản xuất khí nén tập trung hay phân tách. Việc phân vùng mạng khí nén cũng hữu ích để tách biệt giữa thời điểm cao điểm và thấp điểm. Việc lập kế hoạch như vậy nên dựa trên các phép đo lưu lượng khí.
Điều chỉnh hệ thống của bạn
Việc sử dụng hệ thống điều khiển trung tâm hiện đại như đã mô tả ở trên sẽ giúp trạm máy nén khí vận hành tối ưu trong nhiều tình huống khác nhau. Việc lựa chọn phương pháp điều chỉnh phù hợp sẽ thúc đẩy tiết kiệm năng lượng thông qua việc giảm áp suất hệ thống tổng thể và sử dụng thiết bị một cách tối ưu. Hệ thống điều khiển này cũng có thể giảm thời gian ngừng hoạt động bằng cách phân bổ tải công việc đều hơn.
Hệ thống điều khiển trung tâm cũng cho phép bạn lập trình giảm áp suất tự động vào các thời điểm thấp điểm như ban đêm và cuối tuần. Vì mức tiêu thụ khí nén hiếm khi ổn định, nên hệ thống máy nén khí cần có thiết kế linh hoạt. Cần kết hợp các máy nén khí có công suất khác nhau cùng với các thiết bị giám sát điều khiển tốc độ.
Thu hồi năng lượng
Bạn có thể tận dụng năng lượng thải từ máy nén khí để thay thế hoàn toàn hoặc một phần điện, khí hoặc dầu từ nguồn bên ngoài nhằm tạo nhiệt. Các yếu tố quyết định bao gồm: chi phí năng lượng tính theo €/kWh, mức độ sử dụng và khoản đầu tư bổ sung cần thiết.
Một hệ thống thu hồi năng lượng thải được lên kế hoạch tốt thường có thời gian hoàn vốn trong vòng 1–3 năm. Hơn 90% năng lượng cung cấp cho máy nén khí có thể được thu hồi dưới dạng nhiệt có giá trị.
Mức nhiệt độ của năng lượng thu hồi sẽ quyết định các lĩnh vực ứng dụng tiềm năng và do đó ảnh hưởng đến giá trị của nó.
Hiệu suất cao nhất thường đạt được từ các hệ thống làm mát bằng nước. Điều này hoạt động khi đầu ra nước làm mát nóng của hệ thống máy nén được kết nối với thiết bị có nhu cầu nhiệt - ví dụ như mạch hồi lưu của nồi hơi hiện có.
Việc thu hồi năng lượng thải có thể được sử dụng quanh năm. Các thiết kế máy nén khí khác nhau sẽ có điều kiện tiên quyết khác nhau. Trong một số tình huống cần lưu lượng nhiệt lớn và biến động, khoảng cách truyền nhiệt dài hoặc yêu cầu thay đổi, bạn cũng có thể bán phần năng lượng thu hồi này.
FAQ - Mọi người cũng hỏi về chi phí khí nén
Máy nén khí tiết kiệm năng lượng hoạt động như thế nào?
Máy nén khí tiết kiệm năng lượng sử dụng công nghệ biến tần (VSD) để điều chỉnh tốc độ động cơ theo nhu cầu thực tế. Khi nhu cầu khí nén giảm, máy sẽ giảm tốc độ để tiết kiệm điện năng (tránh phát sinh lãng phí chi phí), thay vì chạy công suất tối đa liên tục như máy truyền thống. Điều này giúp giảm hao phí năng lượng và tối ưu chi phí vận hành.
Làm thế nào để tính toán chi phí tiết kiệm khi sử dụng máy nén khí hiệu suất cao?
Chi phí tiết kiệm được tính dựa trên mức tiêu thụ điện năng trước và sau khi thay thế máy.
Công thức cơ bản: Chi phí tiết kiệm = (Điện năng tiêu thụ hiện tại – Điện năng tiêu thụ sau cải tiến) × Giá điện × Số giờ vận hành/năm. Ví dụ: Nếu máy mới giúp giảm 30% điện năng, bạn có thể tiết kiệm hàng chục triệu đồng mỗi năm.
Ngoài ra, bạn cũng có thể sử dụng công cụ sau để tính toán khả năng tiết kiệm năng lượng của nhà máy: Tính toán được mức tiết kiệm VSD+
Sự khác biệt giữa máy nén khí truyền thống và máy nén khí tiết kiệm năng lượng là gì?
- Máy nén truyền thống: Chạy ở tốc độ cố định, tiêu thụ điện nnagw cao ngay cả khi nhu cầu khí nén thấp.
- Máy nén biến tần VSD: Tự động điều chỉnh tốc độ theo nhu cầu, giảm điện năng tiêu thụ đến 35 - 60% chi phí điện năng.
Khám phá thêm qua bài viết: VSD so với tốc độ cố định
Khám phá cách các doanh nghiệp giảm chi phí khí nén
Related articles
Thu hồi năng lượng trong Hệ thống Máy nén khí
1 tháng bảy, 2022
Khám phá cách thu hồi năng lượng từ nhiệt thải ra trong các hệ thống khí nén làm mát bằng nước hoặc làm mát bằng không khí. Chúng ta cùng xem xét tiềm năng thu hồi và các phương pháp thu hồi năng lượng khác nhau.
Chi phí vòng đời của một máy nén khí
26 tháng năm, 2025
Một phương pháp đơn giản để phân tích đầu tư vào máy nén khí, là xem xét chi phí vòng đời. Bài viết này sẽ giúp ta hiểu rõ tầm quan trong của chi phí vòng đời của máy nén khí