Các thông số bảo vệ khớp nối nào cần được thiết lập khi máy nén khí PMSM phối hợp với thiết bị biến tần

Việc tạo ra khí nén công nghiệp là một trong những tiện ích tiêu tốn nhiều năng lượng nhất trong tự động hóa công nghiệp, chiếm tới 25% tổng công suất điện của cơ sở. Để loại bỏ tình trạng chạy không tải liên tục gây lãng phí, các hệ thống máy nén hiện đại sử dụng máy nén khí PMSM được điều khiển bởi bộ biến tần chuyên dụng (VFD). Tuy nhiên, máy nén trục vít hoạt động trong điều kiện biến động khí nén cực kỳ mạnh. Việc điều tiết van hút gây ra sự thay đổi lực cản mô-men xoắn cơ học từ gần bằng không lên 100% tải toàn phần chỉ trong vài mili giây. Khi nhu cầu khí giảm đột ngột, quá trình xả khí nhanh của máy nén có thể tạm thời làm quay ngược trục động cơ.

Biến động tải khí nén và rủi ro do thiếu phối hợp giữa thiết bị điều khiển

Chu kỳ thay đổi áp suất nhanh trong máy nén trục vít công nghiệp

Máy nén trục vít xoay chịu các thay đổi đột ngột về lực cản cơ học trong quá trình điều tiết lưu lượng hút và kích hoạt bộ xả tải. Động cơ dẫn động phải cung cấp mô-men xoắn tức thời khi tải vào, đồng thời tránh hiện tượng dòng điện vượt mức nghiêm trọng. Nếu vòng điều khiển dòng điện của biến tần phản ứng chậm, dòng điện quá độ cao sẽ gây nhảy bảo vệ quá dòng (OC) sai. Ngược lại, việc xả tải nhanh có thể tái tạo năng lượng động học trở lại bus một chiều (DC-bus) của biến tần, gây ra sự cố quá áp (OV).

Các rủi ro về khử từ roto, quá áp và cộng hưởng cơ học

Vận hành động cơ nam châm vĩnh cửu với các thông số biến tần chưa được hiệu chuẩn sẽ gây ra những mối nguy nghiêm trọng. Dòng điện stato tăng vọt kết hợp với nhiệt độ vận hành cao làm cho nam châm vĩnh cửu NdFeB đối mặt với nguy cơ khử từ không thể phục hồi. Hơn nữa, quét tần số biến đổi trong dải 20 Hz đến 80 Hz chắc chắn sẽ gặp phải các tần số cộng hưởng cơ học vốn có của cụm đầu nén trục vít và hệ thống đường ống, dẫn đến nguy cơ mệt mỏi cơ học nghiêm trọng. Để bảo vệ thiết bị, ENNENG cung cap cac giai phap cong nghiep ben vung Air Compressor PMSM trong khoang cong suat tu 5kW den 5MW va khoang dien ap hoat dong tu 110V den 690V, kem theo cac cau hinh bao ve bo bien tan da duoc hiêu chinh chinh xac.

Tu dong dieu chinh thong so dien va cac ma tran thong so bao ve

Nhan dang dong co chinh xac: Rs, Ld, Lq va hang so suc dien dong nguoc

Viet tri dong bo bo bien tan phu hop yeu cau mo hinh toan hoc chinh xac cua dong co PMSM may nen khi trong phan mem dieu khien vector. Dien tro stato (Rs), do tu cam truc doc (Ld), do tu cam truc ngang (Lq) va hang so suc dien dong nguoc (Ke) phai duoc xac dinh chinh xac bang phuong phap tu dong dieu chinh quay hoac dung yen dong co. Vi cac dong co may nen nam trong loai nam cham vinh cuu noi (IPM) the hien tinh bat doi tu (Lq > Ld), viec nhap chinh xac cac gia tri do tu cam giup thuat toan dieu khien dinh huong tu truong (FOC) tinh toan vi tri roto mot cach hoan hao va tach dong thanh phan tao momen (Iq) khoi dong thanh phan tu thong (Id), tu do loai bo rung dong dong dien va dao dong momen.

Huong dan cai dat thong so bao ve bo bien tan

• Các giá trị giới hạn dòng điện quá tải: Thiết lập giới hạn dòng điện nhiệt liên tục ở mức 120% dòng điện định mức của động cơ, đồng thời giới hạn đỉnh tức thời ngắn hạn được kẹp chặt ở mức 150% trong vòng 10 giây nhằm bảo vệ nam châm đất hiếm khỏi các trường gây khử từ.
• Quản lý điện áp đường dây DC: Kích hoạt bộ điều khiển điện áp giảm tốc chủ động hoặc bộ cắt phanh động năng để hấp thụ năng lượng tái sinh trong quá trình xả tải nhanh đầu nén mà không làm kích hoạt tình trạng quá áp trên đường dây DC.
• Hiệu chỉnh tần số sóng mang: Hiệu chuẩn tần số sóng mang chuyển mạch PWM trong khoảng từ 4 kHz đến 6 kHz. Cài đặt này cân bằng giữa vận hành êm ái với việc giảm ứng suất dv/dt lên cách điện động cơ và giảm nhiệt sinh ra do chuyển mạch IGBT của bộ nghịch lưu.
• Dải tần số bỏ qua nhằm tránh cộng hưởng: Xác định các tần số cộng hưởng cơ học tự nhiên của cụm máy nén bằng phân tích rung động thông qua cảm biến gia tốc, sau đó lập trình các dải tần số bỏ qua ±1,5 Hz trong phần mềm bộ nghịch lưu nhằm ngăn thiết bị vận hành tại các tốc độ hài bậc tới hạn.

Các tiêu chuẩn tuân thủ an toàn và quy trình hiệu chỉnh ban đầu

Sự phù hợp với các biện pháp bảo vệ NFPA 79 và IEC 61800-5-1

Các cụm thiết bị điện cho máy nén công nghiệp phải tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu của tiêu chuẩn NFPA 79 (Tiêu chuẩn điện cho máy móc công nghiệp) liên quan đến bảo vệ mạch nhánh động cơ, ngắt nhiệt và các khóa liên động khẩn cấp tắt mô-men xoắn an toàn (STO). Các bộ điều khiển tốc độ thay đổi được phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu an toàn theo tiêu chuẩn IEC 61800-5-1 về giới hạn nhiệt và phối hợp cách điện. Thiết bị máy nén khí PMSM của ENNENG tích hợp cảm biến điện trở nhiệt bạch kim PT100 hai kênh được đặt bên trong các đầu cuộn dây stato, truyền tín hiệu nhiệt độ dạng tương tự trực tiếp vào các mạch bảo vệ của bộ điều khiển.

Giao thức vận hành tại hiện trường gồm bốn bước

• Tự hiệu chỉnh trước khi tải: Tháo rời dây đai hoặc khớp nối truyền động của máy nén để xác định các thông số điện xoay chiều trước khi bắt đầu tăng áp khí nén lần đầu.
• Ngưỡng cắt nhiệt độ chương trình: Thiết lập giới hạn cảnh báo cuộn dây stato bộ biến tần ở 130°C và ngưỡng ngắt sự cố tự động ở 150°C (thấp hơn nhiều so với giới hạn cách điện cấp H là 180°C).
• Quét rung bằng gia tốc kế: Thực hiện tăng tốc có kiểm soát từ 20 Hz đến 80 Hz, ghi lại vận tốc rung cực đại theo tiêu chuẩn ISO 10816 để lập trình chính xác các dải bỏ qua.
• Bảo trì bộ lọc khí nạp: Làm sạch tấm che khí nạp động cơ và bộ lọc tủ máy nén hàng tháng nhằm đảm bảo luồng không khí làm mát không bị cản trở.

Liên hệ với chúng tôi

Tối ưu hóa hiệu suất và tuổi thọ vận hành của hệ truyền động máy nén khí tốc độ biến đổi đòi hỏi sự phối hợp ăn ý giữa thiết kế điện từ động cơ và phần mềm điều khiển bộ biến tần. ENNENG hợp tác cùng các nhà sản xuất máy nén và kỹ sư nhà máy công nghiệp nhằm cung cấp các giải pháp truyền động máy nén nam châm vĩnh cửu độ tin cậy cao, đã được cấu hình sẵn. Liên hệ đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi để biết thông số khớp truyền động và lựa chọn động cơ máy nén tùy chỉnh:

• WhatsApp:+86 18562780228
• Thư điện tử:  [email protected]
• Điện thoại: +86 532 66000559

F AQ

Q: Thông số bảo vệ biến tần nào quan trọng nhất khi kết hợp với PMSM máy nén khí?

A: Các thông số quan trọng nhất bao gồm điện trở stato (Rs), độ tự cảm trục d/q, hằng số back-EMF, và giới hạn dòng pha tối đa. Thiết lập ngắt quá dòng nhanh (thường là 150% đỉnh trong 10 giây), hằng số thời gian quá tải nhiệt, và biểu đồ giảm tốc quá áp dc-bus ngăn ngừa sự cố biến tần và bảo vệ PMSM máy nén khí trong trường hợp từ chối tải khí nén đột ngột.

Q: Cài đặt bảo vệ ngăn ngừa sự khử từ của roto nam châm vĩnh cửu như thế nào?

A: Cài đặt bảo vệ ngăn ngừa khử từ bằng cách liên kết cảm biến nhiệt stato (PT100/PTC) với đường cong giảm nhiệt biến tần, đảm bảo nhiệt độ cuộn dây liên tục giữ dưới giới hạn an toàn của nam châm. Ngoài ra, giới hạn dòng đầu ra đỉnh biến tần ngăn ngừa trường từ khử từ quá độ nghiêm trọng làm suy giảm nam châm đất hiếm trong sự kiện ngắn mạch hoặc roto bị kẹt.

Câu hỏi: Tại sao việc cấu hình dải tần số cộng hưởng bị bỏ qua là điều thiết yếu trong các hệ thống PMSM dùng cho máy nén khí?

Trả lời: Máy nén khí chứa các cụm cơ khí phức tạp, bao gồm các roto xoắn ốc, giá đỡ ổ bi và các ống dẫn phân nhánh. Khi động cơ PMSM dùng cho máy nén khí hoạt động ở dải tốc độ thay đổi (20 Hz–80 Hz), các tần số kích thích có thể trùng với các điểm cộng hưởng cơ khí. Việc lập trình các dải bị bỏ qua ngăn bộ biến tần duy trì liên tục ở những tốc độ hài này, từ đó loại bỏ hoàn toàn rung động cơ học gây hại và bảo vệ phớt trục cũng như ổ bi.