Giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống khí nén

Hệ thống khí nén là một trong những nguồn tiêu thụ điện năng lớn nhất tại các nhà máy và xưởng sản xuất, thường chiếm hơn 25% tổng lượng điện sử dụng. Tuy nhiên, nếu vận hành không đúng cách hoặc thiếu hiệu quả, hệ thống này có thể gây ra lãng phí lên đến hàng trăm triệu đồng mỗi năm. Thực tế, chỉ khoảng 30% năng lượng đưa vào hệ thống khí nén được chuyển hóa thành công năng hữu ích, phần còn lại bị thất thoát qua nhiệt năng hoặc rò rỉ. Việc triển khai các giải pháp tối ưu có thể giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng từ 20% đến 50%. Dưới đây là 12 giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống khí nén hiệu quả trong quá trình vận hành hệ thống khí nén

Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống khí nén

1.Tắt máy nén khí khi không sử dụng / Quản lý thời gian vận hành hiệu quả

Máy nén khí trục vít thường có xu hướng hoạt động liên tục ngay cả khi không có nhu cầu sử dụng khí nén, đặc biệt là ở chế độ chạy không tải – vốn tiêu thụ từ 40% đến 70% điện năng so với chế độ tải đầy đủ. Vì vậy, việc tắt hoàn toàn hoặc tắt bớt máy trong các khoảng thời gian ngưng sản xuất, sản lượng giảm hoặc chuyển ca có thể giúp tiết kiệm đến 20% điện năng tiêu thụ. Tuy nhiên, cần hạn chế việc khởi động và tắt máy liên tục, nhằm tránh tiêu hao năng lượng lớn khi khởi động và đồng thời bảo vệ tuổi thọ của thiết bị.

2.Khắc phục và phòng ngừa rò rỉ khí nén

Một điểm rò rỉ nhỏ chỉ 6mm ở áp suất 7 bar có thể gây thất thoát khí tương đương 2.500 USD mỗi năm. Hệ thống đường ống khí nén sử dụng trên 5 năm thường có tỷ lệ rò rỉ lên đến 25%. Vì khí nén được tạo ra từ máy nén có công suất lớn, nên bất kỳ rò rỉ nào cũng là sự lãng phí đáng kể về chi phí vận hành.

Tại nhiều nhà máy không được bảo trì đúng cách, tỷ lệ rò rỉ có thể dao động từ 20% đến 50% tổng sản lượng khí nén. Nếu hệ thống được kiểm tra và bảo trì thường xuyên, tỷ lệ này có thể giảm xuống dưới 10%.

Lưu ý rằng 80% điểm rò rỉ thường không thể nghe thấy bằng tai thường. Vì vậy, nên cân nhắc sử dụng đội ngũ kỹ thuật chuyên nghiệp và thiết bị chuyên dụng để phát hiện và xử lý rò rỉ.

Giải pháp đề xuất:

• Kiểm tra định kỳ bằng thiết bị dò khí hoặc sử dụng phương pháp bọt xà phòng
• Sửa chữa kịp thời các vị trí rò
• Sử dụng ống dẫn và khớp nối chất lượng cao
• Đồng bộ thiết bị trong hệ thống để hạn chế điểm yếu và lỗ hổng

3.Giảm áp suất hoạt động / Tối ưu hóa cân bằng áp suất

Duy trì áp suất làm việc ở mức cao hơn nhu cầu thực tế không chỉ không cần thiết mà còn gây lãng phí năng lượng. Mỗi khi giảm 1 bar áp suất, mức tiêu thụ điện năng có thể giảm tới 6%. Tương tự, chỉ cần giảm 1.5 bar áp suất khí, bạn có thể tiết kiệm được khoảng 1% năng lượng tiêu thụ.

Hệ thống khí nén nên được kiểm tra toàn diện để đảm bảo áp suất không bị sụt giảm nhiều do tắc nghẽn tại các đoạn ống hoặc bộ lọc. Ngoài ra, việc giảm áp suất cũng giúp hạn chế lượng khí thất thoát qua các điểm rò rỉ – vì áp suất càng cao, lượng khí rò ra càng lớn.

Ví dụ: tăng thêm 1 bar áp suất làm việc sẽ kéo theo mức tiêu thụ năng lượng tăng trung bình 8%. Điều này làm chi phí vận hành đội lên đáng kể. Giải pháp là cài đặt áp suất làm việc tối ưu, đủ đáp ứng nhu cầu nhưng không vượt mức cần thiết. Ở các điểm tiêu thụ cuối nhánh, có thể lắp đặt van điều áp để kiểm soát áp suất phù hợp hơn.

4.Tối ưu hóa hệ thống đường ống dẫn khí

Hệ thống đường ống khí nén cần được thiết kế để cung cấp lưu lượng khí phù hợp với áp suất yêu cầu tại điểm sử dụng. Việc tăng đường kính ống và rút ngắn chiều dài đường ống sẽ giúp giảm thiểu tổn thất áp suất. Khi lưu lượng khí sử dụng càng lớn, đường ống cần phải có kích thước tương ứng để đáp ứng nhu cầu.

Theo khuyến nghị, chênh lệch áp suất giữa máy nén khí và điểm sử dụng ở khoảng cách xa nhất không nên vượt quá 0,1 bar. Để đảm bảo hiệu quả truyền tải khí, cần tiến hành kiểm tra và bảo trì hệ thống định kỳ.

5.Thay thế lõi lọc khí nén định kỳ

Các bộ lọc khí tại phòng máy và trên hệ thống đường ống cần được kiểm tra và thay thế định kỳ. Bộ lọc sử dụng lâu ngày dễ bị nghẽn, làm giảm áp suất khí và tăng tiêu thụ năng lượng. Việc bảo dưỡng đúng thời điểm không chỉ giúp duy trì hiệu suất của máy nén mà còn góp phần tiết kiệm điện năng đáng kể.

6.Thu hồi nhiệt thải từ máy nén khí

Máy nén khí chuyển đổi hơn 85% điện năng tiêu thụ thành nhiệt. Trong đó, khoảng 96% năng lượng này có thể thu hồi và tái sử dụng, ví dụ để làm nóng nước, sấy sơ bộ hoặc sưởi ấm không khí. Việc đầu tư hệ thống thu hồi nhiệt có thể giúp tận dụng từ 50–90% nhiệt lượng thải ra, giúp tiết kiệm chi phí đáng kể và hoàn vốn đầu tư trong vòng chưa đến ba năm.

Các dòng máy nén trục vít hiện đại, cả có dầu lẫn không dầu, đều được thiết kế khép kín, rất phù hợp để lắp đặt hệ thống thu hồi nhiệt. Hệ thống càng lớn, tần suất vận hành càng cao thì tiềm năng tiết kiệm càng lớn.

7.Ứng dụng biến tần (VSD) tiết kiệm năng lượng

Biến tần giúp điều chỉnh tốc độ quay của động cơ theo nhu cầu sử dụng khí thực tế, từ đó giảm công suất khi tải thấp. Sử dụng biến tần INVT có thể giúp tiết kiệm từ 10% đến 25% điện năng, đồng thời duy trì sự vận hành ổn định, êm ái cho hệ thống.

So với phương pháp vận hành cũ—khởi động sao/tam giác hoặc chạy liên tục dù không tải—biến tần mang lại nhiều lợi ích: tiết kiệm điện, giảm hao mòn cơ khí, khởi động/dừng máy êm ái, giảm tiếng ồn và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

8.Bảo trì máy nén khí đúng cách

Việc bảo trì định kỳ là yếu tố then chốt giúp máy nén khí hoạt động ổn định, tiết kiệm điện và hạn chế rủi ro hư hỏng. Máy nén khí nếu không được bảo dưỡng đúng cách có thể gây gián đoạn sản xuất, phát sinh chi phí sửa chữa lớn. Do đó, đội ngũ kỹ thuật cần được đào tạo bài bản và sử dụng linh kiện thay thế chính hãng để đảm bảo chất lượng và độ bền cho thiết bị.

9.Thay thế thiết bị tiêu thụ khí không hợp lý

Doanh nghiệp nên xem xét thay thế các thiết bị sử dụng khí nén bằng những thiết bị dùng năng lượng khác hiệu quả hơn, nếu điều kiện cho phép. Ví dụ, thay vì sử dụng súng bắn vít chạy khí, có thể chuyển sang sử dụng máy bắn vít điện với hiệu suất tương đương hoặc cao hơn.

10.Đầu tư vào công nghệ tiết kiệm năng lượng

Lựa chọn đầu tư vào các dòng máy nén khí thế hệ mới có khả năng tiết kiệm điện và hiệu suất cao (chẳng hạn như máy nén khí Kaeser). Bên cạnh đó, cần trang bị thêm các thiết bị phụ trợ hiện đại như:

• Hệ thống quản lý khí nén thông minh
• Bộ tăng áp hiệu quả
• Đầu thổi khí tiết kiệm năng lượng
• Xi lanh khí nén tối ưu hóa tiêu thụ
• Van điện từ công suất thấp

11.Giám sát hiệu suất hệ thống

Để đảm bảo các giải pháp tiết kiệm năng lượng phát huy hiệu quả, doanh nghiệp cần:

• Theo dõi các chỉ số vận hành: Ghi nhận và kiểm soát các thông số như tiêu thụ điện, áp suất và lưu lượng khí nén.
• Phân tích dữ liệu: Từ dữ liệu thu thập được, xác định nguyên nhân gây lãng phí để đưa ra giải pháp phù hợp.
• Cải tiến liên tục: Định kỳ đánh giá hệ thống và áp dụng các cải tiến nhằm tối ưu hóa hiệu quả sử dụng khí nén.

12.Đào tạo và nâng cao nhận thức cho nhân viên

Nhân sự vận hành và bảo trì đóng vai trò then chốt trong việc tiết kiệm khí nén. Doanh nghiệp cần:

Tổ chức đào tạo chuyên sâu: Trang bị cho nhân viên kiến thức về cấu trúc hệ thống khí nén, nguyên nhân gây lãng phí, cách phát hiện và xử lý rò rỉ hay hư hỏng thiết bị.

Tăng cường nhận thức: Giúp nhân viên hiểu rõ tầm quan trọng của việc sử dụng năng lượng hiệu quả.

Khuyến khích báo cáo sự cố: Thiết lập cơ chế khuyến khích nhân viên chủ động phát hiện và báo cáo sự cố liên quan đến khí nén kịp thời.

CÔNG TY TNHH THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP VÀ DỊCH VỤ VIỆT Á

• Địa chỉ: Số 4 phố Võ Trung, Phúc Lợi, Long Biên, Hà Nội
• Hotline: 0988 947 064
• Email: thietbivietavn@gmail.com
• Website: thietbivieta.com

Ngô Văn Hùng