6 cách chỉnh công suất lạnh của máy nén piston
Công suất lạnh của máy nén cũng như của hệ thống lạnh bao giờ cũng thiết kế theo giá trị cực đại, ở điều kiện vận hành khắc nghiệt nhất nên khi vận hành thường bị thừa thãi. Điều chỉnh công suất lạnh nhằm mục đích nâng cao kinh tế khi vận hành, duy trì nhiệt độ buồng lạnh trong điều kiện vận hành thay đổi.
Đóng ngắt máy nén ON-OFF
Phương pháp này thường được dùng cho các hệ thống có công suất nhỏ, áp dụng cho các tủ lạnh gia đình, thương nghiệp, và các máy điều hòa nhiệt độ phòng.
- Ưu điểm: Đơn giản, chi phí thấp, dễ lắp đặt vận hành, sửa chữa.
- Nhược điểm: Tổn thất do khởi động nhiều lần, chỉ áp dụng cho các hệ thống lạnh có công suất nhỏ, độ dao động sai số lớn, không áp dụng cho yêu cầu chính xác cao.
Điều chỉnh công suất lạnh bằng cách đóng ngắt máy nén ON-OFF thường được áp dụng hai cách:
- Sử dụng rơle nhiệt độ
- Sử dụng rơle áp lực thấp
Đóng ngắt máy nén ON-OFF bằng rơle nhiệt độ
Khi nhiệt độ kho lạnh đạt yêu cầu, lúc này tiếp điểm thường đóng của rơle nhiệt độ mở ra ngắt nguồn vào cuộn dây contactor máy nén. Khi nhiệt độ kho lạnh tăng lớn hơn nhiệt độ cài đặt trên rơle nhiệt độ, khi đó máy nén tự đóng tiếp điểm cấp nguồn cho cuộn dây contactor máy nén.
Đóng ngắt máy nén ON-OFF bằng rơle áp suất thấp
Khi nhiệt độ kho lạnh đạt yêu cầu, lúc này rơle nhiệt độ tác động cắt nguồn van điện từ ngừng cấp dịch vào dàn bay hơi. Lúc này áp suất hút sẽ giảm dần và thấp hơn giá trị cài đặt trên rơ le áp suất thấp, khi đó tiếp điểm rơ le áp suất thấp bị tác động ngắt nguồn vào cuộn dây contactor máy nén.
Khi nhiệt độ kho lạnh tăng cao hơn nhiệt độ cài đặt trên rơle áp suất thấp, lúc này tiếp điểm rơle nhiệt độ đóng tiếp điểm cấp nguồn cho van điện từ làm áp suất đường hút tăng tác động tiếp điểm áp lực thấp, lúc này contactor máy nén được cấp nguồn và máy nén hoạt động trở lại.
Điều chỉnh công suất lạnh bằng cách tiết lưu hơi hút
Khi van ổn áp điều chỉnh công suất lạnh PC ở vị trí công suất lạnh tối đa thì tổn thất áp suất ΔP là tổn thất áp suất ngay trong dàn bay hơi. Khi điều chỉnh áp suất hút xuống công suất lạnh sẽ giảm tương ứng.
- Ưu điểm: Đơn giản, dễ thực hiện, dễ lắp đặt vận hành.
- Nhược điểm: Tổn thất tiết lưu lớn, hệ số làm lạnh giảm.
Xả hơi cao áp về đường hút máy nén
Phương pháp này làm giảm công suất lạnh bằng cách phối trộn hơi môi chất ở bình chứa cao áp với hơi thấp áp trước khi máy nén hút về. Do nhiệt độ của hơi môi chất ở bình chứa cao áp là nhiệt độ ngưng tụ, nên hơi môi chất hút về của máy nén có nhiệt độ thấp hơn khi xả trực tiếp hơi cao áp từ đầu đẩy máy nén.
Khi nhiệt độ kho lạnh đạt yêu cầu, khi đó rơle nhiệt độ TH1 tác động cấp nguồn cho van điện từ làm cho công suất lạnh giảm. Nếu trong quá trình điều chỉnh công suất lạnh mà nhiệt độ đầu đẩy quá cao thì rơ le nhiệt độ TH2 sẽ tác động cắt nguồn vào van điện từ. Van tiết lưu tay có nhiệm vụ giảm lưu lượng môi chất từ bình chứa cao áp về đường hút máy nén
Xả hơi nén về trước van tiết lưu
Đây là một giải pháp hợp lý để hạn chế nhiệt độ đầu đẩy quá cao vì độ quá nhiệt của hơi hút về máy nén do van tiết lưu điều khiển. Nếu độ quá nhiệt cao, van tiết lưu sẽ mở rộng cho môi chất vào dàn bay hơi nhiều hơn.
Khi giảm tải, van điện từ SV có điện cho hơi nén vào dàn bay hơi, nếu nhiệt độ đầu đẩy quá cao, khi đó rơle nhiệt độ sẽ tác động vào van điện từ ngừng cấp hơi nóng vào dàn bay hơi.
Vô hiệu hóa xilanh
Khóa đường hút
- Cách thực hiện: Sử dụng van điện từ để khóa đường hút vào từng xilanh hoặc cụm xilanh. Khi cần ngắt một xilanh, chỉ cần khóa đường hút của xilanh đó để ngăn không cho hơi môi chất đi vào.
- Ưu điểm: Phương pháp này đơn giản và dễ thực hiện.
- Nhược điểm: Khó khăn trong việc bố trí cơ cấu van khóa do không gian hạn chế ở đầu xilanh.
Nâng van hút
- Cơ cấu nâng van hút: Đối với các loại máy nén lớn có van hút dạng vòng, thường có các cơ cấu để nâng van hút, qua đó vô hiệu hóa từng xilanh hoặc cụm xilanh.
- Nguyên lý hoạt động: Cơ cấu nâng van hút hoạt động bằng áp lực dầu và được điều khiển bởi van điện từ. Phương pháp này giúp điều chỉnh công suất lạnh và giảm tải cho máy nén khi khởi động.
Phương pháp điện từ vs. cơ khí
- Điện từ: Có thể sử dụng phương pháp điện từ để nâng van hút, nhưng phần lớn hiện nay vẫn sử dụng cơ cấu cơ khí nhờ áp lực dầu.
- Lợi ích của cơ cấu cơ khí: Đơn giản hơn trong thiết kế và thường có độ tin cậy cao hơn trong hoạt động.
Ứng dụng
- Điều chỉnh công suất lạnh: Việc vô hiệu hóa xilanh hoặc cụm xilanh giúp điều chỉnh công suất lạnh của hệ thống, đảm bảo hiệu quả hoạt động và tiết kiệm năng lượng.
- Giảm tải khi khởi động: Giúp giảm áp lực cho máy nén trong quá trình khởi động, kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
Thay đổi tốc độ quay trục khuỷu
Thay đổi vòng quay trục khuỷu qua đai truyền
Đối với các loại máy nén hở công nghiệp, có thể bố trí các cặp bánh đai khác nhau với các tỷ số truyền động khác nhau để thay đổi công suất lạnh của máy nén. Về lý thuyết có thể thay đổi nhiều bậc thậm chí vô cấp với các loại bánh đai đặc biệt.
- Ưu điểm: đơn giản
- Nhược điểm: chỉ sử dụng cho máy nén hở truyền động đai. Bộ phận thay đổi tốc độ cồng kềnh, tháo lắp phức tạp.
Thay đổi vòng quay trục khuỷu bằng động cơ
Nếu sử dụng động cơ Dahlander cho máy nén, có thể thay đổi được tốc độ vòng quay máy nén theo hai cấp 0-50-100% hoặc ba cấp 0-25-50-100% công suất lạnh.
Thay đổi tốc độ vô cấp qua máy biến tần
Điều chỉnh chính xác và kịp thời công suất lạnh và các thiết bị kèm theo vừa đúng phụ tải yêu cầu là biện pháp tiết kiệm năng lượng tối ưu. Chỉ có phương pháp thay đổi tốc độ qua máy biến tần mới đáp ứng được yêu cầu trên.
Cùng một lúc có thể thay đổi tốc độ vô cấp máy nén lạnh, quạt dàn lạnh, dàn ngưng hoặc bơm nước giải nhiệt, bơm nước lạnh các loại. Khả năng tiết kiệm năng lượng cao hơn hẳn so với các phương pháp khác nhưng nhược điểm của phương pháp này là giá rất đắt.
*Nguồn tham khảo: Tự động điều khiển các quá trình nhiệt lạnh – Nguyễn Tấn Dũng, Trịnh Văn Dũng
