Điều gì chủ yếu quyết định mức tiêu thụ năng lượng khi vận hành hộp quạt? Phân biệt công suất và thời gian chạy
Công suất tiêu thụ hàng năm của hộp quạt bằng tổng công suất đầu vào của toàn bộ máy nhân với số giờ hoạt động tương ứng trong từng điều kiện hoạt động. Công suất đầu vào của toàn bộ máy bị ảnh hưởng bởi thể tích không khí, áp suất tĩnh bên ngoài, hiệu suất của quạt, hiệu suất truyền động động cơ và phương pháp điều khiển. Công suất định mức của động cơ chỉ là giới hạn công suất chứ không phải mức tiêu thụ điện năng cố định mỗi giờ. Coi công suất định mức là mức tiêu thụ điện năng, hoặc đơn giản là nhân công suất của một điều kiện làm việc với số giờ trong suốt cả năm, sẽ dẫn đến những kết luận sai lệch so với thực tế.
Cùng một thiết bị có công suất khác nhau trong các điều kiện làm việc khác nhau
Công suất đầu vào tổng thể của hộp quạt thay đổi theo điểm vận hành. Công suất đầu vào sẽ thay đổi tùy thuộc vào thể tích không khí, áp suất tĩnh bên ngoài, tốc độ quay, độ mở van và trạng thái bộ lọc. Động cơ có thể gần đầy tải trong điều kiện thiết kế, nhưng chỉ có thể có 30% đến 50% công suất định mức khi làm việc ban đêm hoặc tải một phần. Nếu hơn một nửa thời gian vận hành hàng năm ở trạng thái tải thấp, việc sử dụng công suất toàn tải để ước tính mức tiêu thụ điện năng hàng năm sẽ cho kết quả ước tính cao hơn đáng kể.
Mặt khác, nếu chỉ tính toán dựa trên công suất tải thấp sẽ bị bỏ sót lượng điện năng tiêu thụ trong giờ sản xuất cao điểm. Cách tiếp cận đúng là chia hoạt động hàng năm thành nhiều điều kiện làm việc điển hình, ghi lại công suất đầu vào và số giờ hoạt động của toàn bộ máy trong từng điều kiện làm việc, sau đó nhân từng mục một và cộng chúng lại.
Công suất đầu vào của toàn bộ máy phải được đo tại hiện trường hoặc trên bàn thử, thay vì thay thế bằng công suất định mức của động cơ. Công suất định mức của động cơ được sử dụng để xác định công suất của động cơ. Công suất đầu vào của toàn bộ máy là mức tiêu thụ điện năng thực tế của hộp quạt trong các điều kiện làm việc cụ thể, bao gồm kết quả toàn diện về tổn thất động cơ, mất bộ điều khiển và hiệu suất khí động học của quạt. Hai số này không giống nhau.
Tác động của điện trở hệ thống đến mức tiêu thụ năng lượng dễ bị đánh giá thấp
Bộ lọc bị tắc, đường ống quá dài hoặc quá hẹp, uốn cong cục bộ và rò rỉ không khí đều sẽ khiến hộp quạt hoạt động không đạt yêu cầu trong thời gian dài. Vấn đề tiêu thụ năng lượng không nhất thiết chỉ do động cơ gây ra. Sau khi bộ lọc tích tụ bụi, điện trở tăng lên và điểm vận hành của quạt di chuyển về hướng có thể tích không khí nhỏ. Nếu thể tích không khí đầu cuối không đủ, người vận hành có thể tăng tốc độ để bù lại và công suất đầu vào của toàn bộ máy sẽ tăng tương ứng.
Rò rỉ ống dẫn khí cũng dễ dàng bị bỏ qua. Rò rỉ không khí sẽ khiến quạt cung cấp nhiều không khí hơn nhưng cuối cùng lại không đủ lượng không khí. Đo thể tích không khí ở đầu ra của quạt và thể tích không khí nhánh chính. Nếu có sự khác biệt đáng kể giữa hai điều này, điều đó cho thấy có sự rò rỉ không khí nghiêm trọng. Sửa chữa ống dẫn khí trước rồi đánh giá xem thiết bị điện có cần điều chỉnh hay không thường hiệu quả hơn việc thay trực tiếp động cơ hiệu suất cao.
Sức cản của hệ thống tăng lên cũng làm thay đổi điểm vận hành của quạt. Đường cong hiệu suất của quạt vẫn không thay đổi, nhưng đường cong trở kháng của hệ thống trở nên dốc hơn và điểm giao nhau di chuyển về phía thể tích không khí nhỏ. Tại thời điểm này, ngay cả khi động cơ vẫn chạy trong vùng hiệu suất cao, công suất đầu vào của toàn bộ máy có thể tăng do độ lệch của điểm vận hành. Xử lý tổn thất hệ thống trước tiên và sau đó đánh giá sơ đồ nguồn điện là trình tự chính xác để phân tích mức tiêu thụ năng lượng.
Tình trạng bảo trì ảnh hưởng trực tiếp đến mức tiêu thụ điện năng hàng năm
Bụi tích tụ trên bộ lọc, bụi trên cánh quạt, dây curoa lỏng hoặc vòng bi bị mòn đều sẽ ảnh hưởng đến mức tiêu thụ năng lượng thực tế của hộp quạt. Nếu ước tính mức tiêu thụ điện năng hàng năm chỉ sử dụng các giá trị thử nghiệm ngắn hạn dưới bộ lọc mới và ống dẫn khí sạch thì thường không đủ để thể hiện toàn bộ quá trình vận hành. Lập kế hoạch bảo trì và tính toán mức tiêu thụ năng lượng cần phải tương ứng với nhau.
Đối với hệ thống có các phần bộ lọc, nên ghi lại điện trở ban đầu của bộ lọc, độ chênh lệch áp suất trong quá trình vận hành và điện trở cuối cùng khi thay thế. Dữ liệu này có thể giúp xác định điểm vận hành trung bình trong suốt cả năm, thay vì chỉ sử dụng con số công suất lý tưởng. Cấu hình cuối hệ thốngKhi sử dụng bộ lọc hiệu suất cao HEPA/ULPA , điện trở ban đầu của bộ lọc và điện trở khi kết thúc sử dụng phải được đưa vào tính toán điểm làm việc. Khi yêu cầu quy trình cao hơn, nó có thể được đánh giáBộ lọc hiệu suất cực cao ULPA có đáp ứng yêu cầu không?
Tính lượng điện tiêu thụ hàng năm theo khoảng thời gian
Nhân công suất đầu vào ở chế độ làm việc, chế độ làm việc và chế độ cao điểm với số giờ hoạt động hàng năm, sau đó cộng chúng lại để có được mức tiêu thụ điện năng ước tính hàng năm. Giá điện chỉ ảnh hưởng đến số tiền phí và không làm thay đổi mức tiêu thụ điện năng của chính thiết bị. Nếu thể tích không khí của thiết bị đầu cuối khác nhau trước và sau khi chuyển đổi, trước tiên phải điều chỉnh các điều kiện làm việc, sau đó có thể thảo luận về lợi ích tiết kiệm năng lượng và thời gian hoàn vốn.
Theo định luật quạt, thể tích không khí tỷ lệ thuận với tốc độ quay và công suất trục tỷ lệ thuận với lập phương tốc độ quay. Tốc độ quay giảm 20%, lượng không khí giảm khoảng 20% và công suất trục giảm xuống khoảng 51% giá trị định mức. Đây là lý do cơ bản tại sao việc điều chỉnh tốc độ có thể tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên, mức tiết kiệm năng lượng thực tế phụ thuộc vào đường cong tải, đặc tính điện trở của hệ thống và chiến lược điều chỉnh tốc độ. Nếu hệ thống hoạt động ở chế độ đầy tải trong thời gian dài thì lợi ích mà việc điều tốc mang lại sẽ bị hạn chế; nếu có khoảng thời gian làm việc hoặc tải một phần rõ ràng, giá trị của giải pháp điều chỉnh tốc độ sẽ được phản ánh.
Phương pháp điều khiển xác định công suất trong từng thời kỳ
Hộp quạt chạy ở tốc độ cố định chỉ có thể dựa vào van tiết lưu để điều chỉnh lượng không khí. Trong thời gian tải thấp, quạt vẫn chạy ở tốc độ cao và lượng không khí dư thừa sẽ được van tiêu thụ. Hộp quạt điều chỉnh tốc độ có thể cho phép tốc độ theo nhu cầu thực tế và giảm công suất đầu vào trong thời gian tải thấp. Theo hai phương pháp điều khiển, có thể có sự khác biệt đáng kể về mức tiêu thụ điện trong suốt cả năm, nhưng chỉ khi hệ thống có những thay đổi phụ tải có thể điều chỉnh được.
Đối với các hệ thống được chia sẻ bởi nhiều thiết bị, cũng cần chú ý đến số dư chi nhánh. Nếu một nhánh đóng trong khi các nhánh khác vẫn mở thì điểm vận hành của quạt sẽ thay đổi. Việc kiểm soát tốc độ quay chỉ dựa trên một cảm biến có thể dẫn đến lượng không khí không đủ ở khu vực xa. Chiến lược kiểm soát cần đảm bảo rằng đầu bất lợi nhất vẫn đáp ứng được nhu cầu tối thiểu theo từng trạng thái kết hợp điển hình.
Nhìn vào không gian tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng từ góc độ kết hợp toàn bộ máy
Không gian để tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng thường không nằm ở từng bộ phận riêng lẻ mà nằm ở việc liệu sự kết hợp của toàn bộ máy có hợp lý hay không. Đặc tính mô-men xoắn của cánh quạt và động cơ không khớp nhau, các thông số của trình điều khiển không tương ứng với đường cong của quạt và tổn thất đường dẫn khí bên trong hộp quá lớn sẽ khiến công suất đầu vào của toàn bộ máy cao hơn mức cần thiết. Aili Industry có khả năng hỗ trợ độc lập về quạt, động cơ, bộ điều khiển và kết cấu kim loại tấm. Nó có thể hiệu chỉnh cánh quạt, động cơ, bộ dẫn động và hộp tại cùng một điểm làm việc, để có thể xác định phạm vi điều chỉnh tốc độ xung quanh các điều kiện vận hành thực tế của dự án, thay vì chỉ áp dụng các cấu hình tiêu chuẩn. Kiểu cộng tác nội bộ này từ đầu nguồn đến cấu trúc máy hoàn chỉnh có thể làm giảm những sai lệch so khớp phổ biến trong các giải pháp lắp ráp thuê ngoài, cho phép tính toán mức tiêu thụ năng lượng dựa trên dữ liệu kiểm tra máy hoàn chỉnh, thay vì sự chồng chất đơn giản của dữ liệu mẫu các bộ phận.
Nếu hệ thống tương thích vớiĐối với các bộ lọc hiệu suất cao HEPA/ULPA , những thay đổi về chênh lệch áp suất phải được đưa vào kế hoạch vận hành và bảo trì. Nguồn cung cấp không khí trần phòng sạch có thể so sánh đượcbộ lọc quạt FFU ; quản lý tập trung nhiều thiết bị có thể được kết hợpHệ thống điều khiển nhóm máy tính FFU thực hiện điều chỉnh tốc độ vùng và giám sát trạng thái. Việc bảo vệ thiết bị xử lý đơn có thể được xem xétBộ lọc quạt phía thiết bị (EFU) . Nguồn cung cấp không khí được lọc cuối cùng ở cuối ống dẫn khí có thể đượcCửa thoát khí hiệu suất cao (HEPA BOX) . Việc phân công lao động giữa các thiết bị này và hộp quạt cần được thể hiện rõ ràng trên sơ đồ hệ thống.
Các tùy chọn cấu hình và cấu hình cụ thể có thể được tìm thấy trongTrong danh mục sản phẩm hộp quạt đã xác nhận rằng các dự án phi tiêu chuẩn nên cung cấp bản vẽ thiết bị hoặc phòng máy, sau đó định hình chúng dựa trên các điểm làm việc đã xác định và giao diện tại chỗ.
