CẨM NANG HỆ THỐNG KHÍ NÉN CÔNG NGHIỆPLưu lượng · Áp suất · Chất lượng khí · Năng lượng
◒KỸ THUẬT KHÍ NÉNTHƯ VIỆN ĐẦU TƯ & VẬN HÀNH
PHÂN TÍCH KỸ THUẬT

Đo suất tiêu hao thực tế máy nén khí theo CAGI và ISO 1217

Tem máy ghi một con số, hoá đơn điện ghi một con số khác, và khoảng cách giữa hai con số đó thường là 10–25%. Suất tiêu hao thực tế là chỉ tiêu duy nhất cho biết máy nén còn tốt hay đã xuống cấp, và đo được trong một buổi làm việc...

Tem máy ghi một con số, hoá đơn điện ghi một con số khác, và khoảng cách giữa hai con số đó thường là 10–25%. Suất tiêu hao thực tế là chỉ tiêu duy nhất cho biết máy nén còn tốt hay đã xuống cấp, và đo được trong một buổi làm việc mà không cần tháo máy.

Trả lời nhanh: Suất tiêu hao = công suất điện đo được (kW) chia lưu lượng thực (tính theo 100 CFM). Phải quy đổi về cùng điều kiện áp suất, nhiệt độ và độ ẩm như ISO 1217 mới so được với catalogue. Đo lặp lại mỗi năm một lần để phát hiện xuống cấp.

Suất tiêu hao là gì và vì sao nó quan trọng hơn kW trên tem

Suất tiêu hao (specific power) là lượng điện cần để tạo ra một đơn vị lưu lượng khí. Đơn vị thông dụng trong tài liệu CAGI là kW trên 100 CFM, đo ở 100 psi theo ISO 1217.

Tem máy chỉ ghi công suất động cơ và lưu lượng định mức, hai con số đo ở điều kiện lý tưởng và ở hai thời điểm khác nhau trong quy trình sản xuất. Suất tiêu hao gộp cả hai lại thành một chỉ tiêu, nên nó là con số duy nhất so sánh được giữa các máy, và cũng là con số duy nhất theo dõi được sự xuống cấp của một máy theo thời gian.

Dải tham chiếu theo CAGI cho máy trục vít cố định là 16–20 kW/100 CFM. Máy biến tần 13–18, piston hai cấp 18–22, piston một cấp 22–27, ly tâm 14–17. Đây là dải của máy mới, ở điều kiện thử tiêu chuẩn.

Loại máyDải CAGI (kW/100 CFM)Nếu đo thực tế ra cao hơn dải này
Trục vít cố định16–20Máy xuống cấp hoặc đo sai điều kiện
Trục vít biến tần13–18Kiểm tra điểm làm việc, tải thấp làm tăng suất tiêu hao
Piston hai cấp18–22Kiểm tra van, khe hở, lọc gió
Piston một cấp22–27Bình thường nếu gần 27; trên 27 là bất thường
Ly tâm14–17Kiểm tra guide vane, điểm làm việc

Điều kiện thử của ISO 1217: ba thông số phải quy đổi

Nếu đo ở điều kiện nhà máy mà không quy đổi, con số thu được không so được với catalogue. Ba thông số ảnh hưởng trực tiếp:

Thông sốẢnh hưởngHướng quy đổi
Áp suất thửCao hơn → tốn điện hơn cho cùng lưu lượngQuy về 100 psi (≈7 bar) hoặc áp quy chiếu của hãng
Nhiệt độ khí vàoCao hơn → khối lượng riêng giảm → lưu lượng khối giảmQuy về điều kiện tiêu chuẩn
Độ ẩm khí vàoẨm hơn → một phần công suất dùng để nén hơi nướcThường bỏ qua nhưng ghi lại để so sánh

Về áp suất: công suất nén phụ thuộc tỷ số nén. Đo ở 8 bar mà so với catalogue 7 bar sẽ thấy máy "tệ hơn" trong khi thực ra chỉ là đo ở áp cao hơn. Bảng dưới cho hệ số quy đổi tương đối theo công thức đẳng entropy, chuẩn hoá về 7 bar = 100%.

Áp đo đượcHệ số công suất tương đốiGhi chú
6 bar91,7%Đo ở áp thấp cho kết quả đẹp giả tạo
7 bar100,0%Mốc quy chiếu
8 bar107,6%Đo ở áp cao cho kết quả xấu giả tạo
9 bar114,7%
10 bar121,2%

Vì vậy khi đo, phải ghi kèm nhiệt độ và độ ẩm khí vào, và nếu muốn so với catalogue thì quy đổi về cùng điều kiện. Nếu chỉ muốn theo dõi xuống cấp, đo ở cùng thời điểm trong năm qua các năm là đủ.

Thiết bị cần để đo

Ba phép đo, hai thiết bị, một ít kiên nhẫn.

Đại lượngThiết bịYêu cầu tối thiểuGhi chú
Công suất điệnĐồng hồ kẹp dòng 3 pha có đo kWĐo được kW thực, không chỉ AmpeKẹp cả ba pha hoặc dùng loại 3 pha
Lưu lượngĐồng hồ đo lưu lượng khí nénĐo được lưu lượng khối hoặc thể tích ở áp làm việcLoại nhiệt hoặc siêu âm
Áp suấtÁp kế tại điểm đoSai số ≤1%Đo ngay tại cửa ra máy nén
Nhiệt độ khí vàoNhiệt kế±1 °CĐo tại cửa hút
Độ ẩmẨm kế±5% RHGhi để quy đổi

Sai lầm phổ biến nhất là dùng ampe kế rồi nhân với điện áp và hệ số công suất. Cách đó cho công suất biểu kiến, không phải công suất thực, và sai số có thể 20–30% vì hệ số công suất của động cơ thay đổi theo tải. Phải dùng đồng hồ đo kW thực.

Cách đo công suấtCho raSai số điển hìnhDùng được
Ampe kế × điện ápkVA20–30%Không
Ampe kế × điện áp × cosφ định mứckW ước tính10–20%Chỉ để tham khảo
Đồng hồ kẹp có chức năng kWkW thực2–5%Được
Đồng hồ vạn năng công nghiệp 3 phakW, kWh, cosφ1–2%Tốt nhất
Đọc từ biến tần hoặc bộ điều khiển máykW theo firmwareTuỳ hãngĐược nếu đã đối chiếu

Quy trình 5 bước tại hiện trường

Toàn bộ mất khoảng 2–3 giờ, trong đó phần lớn là chờ hệ thống ổn định.

  1. Chạy hệ thống tới trạng thái ổn định. Ít nhất 30 phút ở tải thực tế. Máy vừa khởi động có nhiệt độ dầu/nước thấp, công suất khác trạng thái ổn định.
  2. Ghi điều kiện biên. Áp suất cửa ra, nhiệt độ và độ ẩm khí vào, nhiệt độ phòng máy, tình trạng lọc gió. Không ghi thì không quy đổi được.
  3. Đo công suất điện trong 10–15 phút liên tục. Lấy giá trị trung bình và ghi cả dao động. Nếu dao động trên 5%, tải chưa ổn định — chờ thêm hoặc đo lại.
  4. Đo lưu lượng trong cùng khoảng thời gian. Nếu dùng đồng hồ, đọc cùng lúc với công suất. Nếu dùng phương pháp nạp bình, làm ngay sau khi đo công suất, ở cùng áp suất.
  5. Tính và quy đổi. Tính suất tiêu hao, quy về cùng áp suất và điều kiện khí vào, rồi so với dải CAGI hoặc so với lần đo trước.
BướcThời gianSai số nếu bỏ qua
Chờ ổn định30 phútCông suất cao hơn thực tế 5–10%
Ghi điều kiện biên10 phútKhông quy đổi được, so sánh vô nghĩa
Đo công suất 10–15 phút15 phútẢnh hưởng của tải dao động không được lọc
Đo lưu lượng cùng lúc10 phútHai phép đo ở hai trạng thái khác nhau
Tính và quy đổi20 phútKết luận sai về tình trạng máy

Phương pháp nạp bình khi không có đồng hồ lưu lượng

Nguyên lý: nén khí vào một thể tích biết trước và đo tốc độ tăng áp. Lưu lượng tỷ lệ với tốc độ tăng áp nhân thể tích.

Công thức: Q = V × Δp / (t × 1,013), với V là thể tích chứa (m³), Δp là chênh áp đo được (bar), t là thời gian (phút). Hệ số 1,013 quy đổi về khí tự do ở áp khí quyển.

Thể tích chứaΔp đo đượcThời gianLưu lượng tính ra
10 m³1,0 bar1,65 phút≈ 6,0 m³/phút
10 m³1,0 bar0,82 phút≈ 12,1 m³/phút
5 m³1,0 bar0,82 phút≈ 6,0 m³/phút
5 m³2,0 bar1,65 phút≈ 6,0 m³/phút
20 m³1,0 bar3,30 phút≈ 6,0 m³/phút

Tính toán và đọc kết quả

Công thức cuối cùng: suất tiêu hao (kW/100 CFM) = (kW đo được / CFM đo được) × 100, và CFM = m³/phút × 35,31.

Ví dụ: đo được 58 kW và 6,4 m³/phút. Quy đổi: 6,4 × 35,31 = 226 CFM. Suất tiêu hao: 58 / 226 × 100 = 25,7 kW/100 CFM. Con số này nằm ngoài dải trục vít cố định 16–20 — máy đang tệ hơn đáng kể so với máy mới cùng loại.

kW đo đượcLưu lượngCFMkW/100 CFMĐánh giá (trục vít)
40 kW6,4 m³/phút22617,7Trong dải, tốt
48 kW6,4 m³/phút22621,2Hơi cao, kiểm tra lọc gió
58 kW6,4 m³/phút22625,7Cao, cần kiểm tra nội bộ
40 kW5,6 m³/phút19820,2Lưu lượng thấp, có thể do lọc hoặc khe hở

Đọc bảng này cần cẩn thận: suất tiêu hao cao có thể do công suất cao hoặc do lưu lượng thấp, và hai nguyên nhân có nghĩa khác nhau. Dòng cuối là ví dụ: công suất bình thường nhưng lưu lượng thấp, nên suất tiêu hao cao. Nguyên nhân thường là lọc gió bẩn, khe hở trục vít giãn, hoặc van hút không mở hết.

So sánh với máy khác và quyết định thay

Đo được suất tiêu hao rồi, câu hỏi tiếp theo là có nên thay máy. Đây là bài toán hoàn vốn, và cần ba số: chênh suất tiêu hao, lưu lượng, giờ chạy.

Chênh suất tiêu haoVới 6,4 m³/phút (226 CFM)Chênh công suấtChênh điện/năm (6.000 h)
1 kW/100 CFM226 CFM≈ 2,3 kW13.560 kWh
3 kW/100 CFM226 CFM≈ 6,8 kW40.680 kWh
5 kW/100 CFM226 CFM≈ 11,3 kW67.800 kWh
8 kW/100 CFM226 CFM≈ 18,1 kW108.480 kWh

Cách tính: chênh suất tiêu hao nhân lưu lượng (theo 100 CFM) ra chênh công suất. Ví dụ chênh 5 kW/100 CFM với 226 CFM: 5 × 2,26 = 11,3 kW. Nhân 6.000 giờ ra 67.800 kWh, tương đương khoảng 133 triệu đồng/năm ở giá 1.966 đ/kWh.

Đưa phép đo vào lịch bảo dưỡng

Một lần đo chỉ là ảnh chụp. Giá trị thật nằm ở chuỗi đo theo năm.

Tần suấtNội dungMục đích
Hàng thángĐọc kWh từ đồng hồ riêng của máy nénPhát hiện xu hướng tăng bất thường
Hàng quýĐo công suất ở tải chuẩn (nếu có điều kiện tải ổn định)Theo dõi xuống cấp
12 thángĐo đầy đủ suất tiêu hao theo quy trình trênĐánh giá chính thức, so với năm trước
Sau đại tuĐo lại ngay sau khi thay bạc, trục vít, hoặc động cơXác nhận chất lượng sửa chữa

Câu hỏi thường gặp

Suất tiêu hao kW/100 CFM là gì?

Là lượng điện cần để tạo ra 100 CFM khí nén, đo ở điều kiện tiêu chuẩn (thường 100 psi theo ISO 1217). Dải CAGI cho máy trục vít cố định là 16–20 kW/100 CFM. Đây là chỉ tiêu duy nhất so sánh được giữa các máy và theo dõi được xuống cấp.

Đo công suất máy nén bằng ampe kế có được không?

Không nên. Ampe kế nhân điện áp cho ra kVA, không phải kW thực, và hệ số công suất của động cơ thay đổi theo tải nên sai số có thể 20–30%. Phải dùng đồng hồ kẹp có chức năng đo kW thực, hoặc đọc từ bộ điều khiển máy nếu đã đối chiếu.

Không có đồng hồ đo lưu lượng thì đo bằng cách nào?

Dùng phương pháp nạp bình: đóng hết van điểm dùng, đo thời gian nâng áp trong một bình có thể tích biết trước. Q = V × Δp / (t × 1,013). Sai số chủ yếu đến từ thể tích chứa và từ việc khí còn nóng khi đo.

Đo ra 25 kW/100 CFM trong khi dải CAGI là 16–20, máy hỏng chưa?

Có vấn đề, nhưng chưa kết luận hỏng. Có thể do đo ở áp cao hơn 100 psi, do lọc gió bẩn, do van hút không mở hết, do khe hở trục vít giãn, hoặc do đo sai lưu lượng. Cần tách riêng hai đại lượng công suất và lưu lượng để xác định nguyên nhân.

Bao lâu nên đo suất tiêu hao một lần?

Đo đầy đủ 12 tháng một lần, và đo lại ngay sau mỗi lần đại tu hoặc thay động cơ. Giữa các lần đó, đọc chỉ số kWh riêng của máy nén hàng tháng — nếu tăng trên 10% mà sản lượng không tăng thì đo đầy đủ để tìm nguyên nhân.

Bài viết liên quan

Câu hỏi thường gặp

Suất tiêu hao kW/100 CFM là gì?
Là lượng điện cần để tạo ra 100 CFM khí nén, đo ở điều kiện tiêu chuẩn (thường 100 psi theo ISO 1217). Dải CAGI cho máy trục vít cố định là 16–20 kW/100 CFM. Đây là chỉ tiêu duy nhất so sánh được giữa các máy và theo dõi được xuống cấp.
Đo công suất máy nén bằng ampe kế có được không?
Không nên. Ampe kế nhân điện áp cho ra kVA, không phải kW thực, và hệ số công suất của động cơ thay đổi theo tải nên sai số có thể 20–30%. Phải dùng đồng hồ kẹp có chức năng đo kW thực, hoặc đọc từ bộ điều khiển máy nếu đã đối chiếu.
Không có đồng hồ đo lưu lượng thì đo bằng cách nào?
Dùng phương pháp nạp bình: đóng hết van điểm dùng, đo thời gian nâng áp trong một bình có thể tích biết trước. Q = V × Δp / (t × 1,013). Sai số chủ yếu đến từ thể tích chứa và từ việc khí còn nóng khi đo.
Đo ra 25 kW/100 CFM trong khi dải CAGI là 16–20, máy hỏng chưa?
Có vấn đề, nhưng chưa kết luận hỏng. Có thể do đo ở áp cao hơn 100 psi, do lọc gió bẩn, do van hút không mở hết, do khe hở trục vít giãn, hoặc do đo sai lưu lượng. Cần tách riêng hai đại lượng công suất và lưu lượng để xác định nguyên nhân.
Bao lâu nên đo suất tiêu hao một lần?
Đo đầy đủ 12 tháng một lần, và đo lại ngay sau mỗi lần đại tu hoặc thay động cơ. Giữa các lần đó, đọc chỉ số kWh riêng của máy nén hàng tháng — nếu tăng trên 10% mà sản lượng không tăng thì đo đầy đủ để tìm nguyên nhân.
Thông tin kiểm duyệt

Nội dung được biên tập từ tài liệu kỹ thuật và kinh nghiệm vận hành. Thông số thực tế phụ thuộc nguồn nước, môi trường và cấu hình thiết bị.