Tổng Chi Phí Sở Hữu Hệ Thống Máy Gom Bụi

Khi mua các hệ thống máy gom bụi và lõi lọc. Giá mua ban đầu chỉ là phần nổi của tảng băng chìm. Những chi phí thực sự – như năng lượng, vật tư tiêu hao và vận hành. Lại ẩn phía dưới bề mặt. Tin tốt là vẫn có những cách để giảm các chi phí này về lâu dài.

tong-chi-phi-so-huu-may-gom-bui-bpt-air-filtech

Khi xem xét chi phí vận hành các hệ thống máy gom bụi kiểu lõi lọc (cartridge-style). Điều quan trọng là phải đánh giá tổng chi phí sở hữu (TCO). Chứ không chỉ dừng lại ở giá mua ban đầu của thiết bị và vật tư tiêu hao. Như minh họa dưới đây, có bốn yếu tố chính tạo nên chi phí.

Là năng lượng cần thiết để vận hành hệ thống máy gom bụi. Giá mua các lõi lọc và vật tư tiêu hao khác, thời gian bảo trì để bảo dưỡng thiết bị. Và chi phí xử lý lõi lọc đã qua sử dụng. Tài liệu này tập trung vào những yếu tố. Có thể mang lại tiết kiệm chi phí lớn nhất về lâu dài. Bao gồm: giảm tiêu thụ điện năng, giảm sử dụng khí nén và giảm số lượng lõi lọc cần dùng cho hệ thống máy gom bụi.

Chi phí năng lượng

Hệ thống máy gom bụi tiêu thụ điện năng liên tục trong suốt quá trình vận hành. Nhưng phần lớn tải điện lại tập trung vào động cơ quạt-. Bộ phận chịu trách nhiệm hút và di chuyển không khí qua hệ thống. Ngoài ra, một lượng lớn năng lượng còn được sử dụng để làm nóng hoặc làm mát không khí –. Bù lại lượng không khí mà hệ thống máy gom bụi liên tục hút ra khỏi nhà máy. Hoặc cơ sở đang được làm sạch.

Giảm mức sử dụng năng lượng của động cơ quạt

Như đã đề cập ở trên. Động cơ quạt là bộ phận tiêu thụ nhiều điện năng nhất trong hệ thống máy gom bụi. Mức tiêu thụ này tỷ lệ thuận với lưu lượng không khí mà động cơ di chuyển qua hệ thống. Được đo bằng đơn vị CFM (cubic feet per minute – feet khối mỗi phút).

Các hệ thống máy gom bụi là những hệ thống có tính biến đổi –. Mức cản trở luồng khí (độ sụt áp) sẽ thay đổi theo thời gian. Tùy thuộc vào lượng bụi tích tụ trên các lõi lọc (xem Hình 1).

Nếu không có bất kỳ can thiệp nào, trong giai đoạn đầu của vòng đời lõi lọc-. Khi áp suất tĩnh qua lõi lọc còn thấp-. Quạt sẽ hút và đẩy nhiều không khí hơn mức cần thiết. Điều này không chỉ tiêu tốn năng lượng một cách không cần thiết. Mà còn khiến không khí va vào lõi lọc với tốc độ cao. Từ đó làm giảm tuổi thọ của lõi lọc của hệ thống máy gom bụi.

Ở giai đoạn cuối của vòng đời lõi lọc – khi chúng đã bị tích tụ nhiều bụi –. Luồng không khí sẽ bị cản trở, buộc quạt phải hoạt động mạnh hơn. Để duy trì lưu lượng khí đủ cao nhằm thu gom hiệu quả các hạt bụi của hệ thống máy gom bụi. Lúc này, áp suất tĩnh (còn gọi là độ sụt áp) sẽ tăng lên. Được đo bằng đơn vị inch cột nước. Để tránh lãng phí năng lượng, lưu lượng khí cần được điều chỉnh phù hợp. Việc này có thể được thực hiện thủ công. Hoặc tự động thông qua việc lắp đặt bộ biến tần (VFD – Variable Frequency Drive).

Điều chỉnh luồng khí thủ công

Các hệ thống máy gom bụi thường sử dụng van điều tiết (damper) ở đầu ra của động cơ quạt. Để điều chỉnh cơ học áp suất tĩnh của hệ thống. Một cách để thay đổi lưu lượng khí là điều chỉnh thủ công các van điều tiết này. Khi lõi lọc còn mới, van có thể được đóng bớt lại để đạt được lưu lượng khí mong muốn. Khi lõi lọc dần bị bám bẩn, van có thể được mở rộngra để tăng lưu lượng khí.

Hình 2 minh họa mối quan hệ điển hình giữa quạt chạy ở tốc độ không đổi. Và mức tiêu thụ năng lượng khi sử dụng van điều tiết đầu ra .Để điều khiển cơ học áp suất tĩnh của hệ thống máy gom bụi.

Thiết bị kiểm soát năng lượng

Một giải pháp tối ưu hơn là sử dụng bộ biến tần (VFD – Variable Frequency Drive). Để điều khiển tốc độ quạt bằng điện.

VFD là một thiết bị điện tử có khả năng tự động điều chỉnh tần số và công suất điện. Cung cấp cho động cơ quạt, không cần sự can thiệp thường xuyên của con người. VFD sẽ tự động cảm nhận sự thay đổi về lưu lượng khí và độ sụt áp. Sau đó điều chỉnh tốc độ quạt để đưa hệ thống máy gom bụi trở về mức lưu lượng khí lý tưởng. Nhờ đó, người vận hành có thể tiết kiệm đáng kể chi phí điện năng trong dài hạn. Vì năng lượng tiêu thụ của động cơ quạt tỷ lệ thuận với tốc độ vận hành của nó.

Khi lõi lọc còn mới, bộ biến tần (VFD) sẽ giảm tốc độ quạt. Để đạt được lưu lượng khí mong muốn. Khi lõi lọc dần bị bám bụi, VFD sẽ tăng tốc độ quạt. Để duy trì lưu lượng khí ổn định. Điều khiển bằng điện hiệu quả hơn nhiều. So với can thiệp thủ công trong việc giữ lưu lượng khí ở mức mong muốn và giảm thiểu tiêu thụ điện năng.

Việc điều chỉnh tần số dòng điện đầu vào là một phương pháp hiệu quả. Để thay đổi tốc độ động cơ quạt, vì tốc độ quay của động cơ tỷ lệ thuận với tần số nguồn. Ví dụ, một động cơ quay ở 3.600 vòng/phút (rpm) với nguồn 60 Hz. Khi được điều chỉnh về 30 Hz sẽ quay ở 1.800 rpm. Quạt chỉ tiêu thụ lượng điện năng đúng bằng mức cần thiết cho tốc độ quạt tương ứng. Cụ thể:

Một quạt chạy chậm hơn 25% sẽ chỉ tiêu thụ 42% điện năng. So với khi chạy ở tốc độ tối đa.
Nếu chạy chậm hơn 50%, quạt sẽ chỉ tiêu thụ 12% điện năng ở tốc độ tối đa.

Tóm lại, VFD giúp người dùng tiết kiệm trung bình 30% chi phí điện năng. Để vận hành hệ thống máy gom bụi. Đồng thời, chi phí vận hành và bảo trì cũng giảm. Vì việc điều chỉnh tốc độ quạt không còn cần đến thao tác thủ công.

Hình 3 minh họa các mối quan hệ khác nhau xác định lượng năng lượng tiêu thụ ở các tốc độ quạt khác nhau. Các biểu đồ này được trích từ ấn bản lần thứ 26. Của cẩm nang "Industrial Ventilation – Manual of Recommended Practice for Design", cụ thể là các hình 7-9b. Các nghiên cứu và thực tế vận hành đã chứng minh rằng bộ biến tần (VFD). Giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng trong suốt vòng đời của lõi lọc. Chi phí đầu tư ban đầu để lắp đặt VFD cho hệ thống máy gom bụi có thể khác nhau tùy theo từng ứng dụng. Tuy nhiên, thời gian hoàn vốn (ROI) thường chỉ dưới một năm.

Xem xét ví dụ sau:

Giả sử bạn có một hệ thống máy gom bụi sử dụng động cơ 50 HP. Hoạt động ở mức 460 volt với dòng điện tải đầy đủ là 58 ampe. Nếu vận hành liên tục 24/7, động cơ quạt sẽ tiêu thụ khoảng 46,2 kW ở tải đầy đủ.Với đơn giá điện là $0,10 mỗi kWh, chi phí vận hành động cơ quạt trong một năm sẽ là: $40.481/năm. Nếu lắp đặt bộ biến tần (VFD) với chi phí ước tính khoảng $11.000. Cùng động cơ đó sẽ chỉ tốn khoảng: $28.337/năm. Điều này mang lại khoản tiết kiệm $12.144 mỗi năm. VFD sẽ hoàn vốn trong chưa đầy 11 tháng.

Giảm Chi Phí Khí Nén

Làm sạch bằng xung khí nén (pulse cleaning) là một công nghệ thiết yếu. Giúp hệ thống máy gom bụi duy trì lưu lượng khí ổn định (CFM) và hoạt động với hiệu suất tối đa. Khi độ sụt áp đạt đến một mức nhất định. Hệ thống máy gom bụi làm sạch bằng xung khí sẽ phát ra các luồng khí nén mạnh và ngắn ngược qua lõi lọc. Nếu các lõi lọc được thiết kế đúng cách, bụi tích tụ sẽ bị thổi bay xuống phễu chứa. Giúp duy trì độ sụt áp trung bình ở mức thấp và kéo dài tuổi thọ của lõi lọc.

Tuy nhiên, việc tạo ra khí nén cực kỳ tốn kém, do đó, làm sạch bằng xung khí. Từ lâu đã là một trong những chi phí vận hành cao nhất liên quan đến hệ thống máy gom bụi. Chính vì vậy, đây cũng là một trong những hạng mục có tiềm năng tiết kiệm chi phí lớn nhất.

Hiện nay, các hệ thống máy gom bụi tiên tiến nhất có thể giảm lượng tiêu thụ khí nén tới 50%. So với các hệ thống máy gom bụi thông thường. Chúng sử dụng ít khí nén hơn vì có thể làm sạch bằng xung khí. Với tần suất thấp hơn nhiều. Khi được thiết kế hợp lý, hệ thống làm sạch sẽ loại bỏ bụi tích tụ trên lõi lọc. Giảm độ sụt áp, giảm tiêu thụ năng lượng của quạt, và nhờ đó, giảm cả chi phí năng lượng liên quan.

Các hệ thống máy gom bụi được thiết kế tối ưu với những yếu tố này. Sẽ cung cấp lưu lượng khí lớn hơn trong khi vẫn duy trì độ sụt áp thấp. Bên cạnh đó, chúng sử dụng các lõi lọc hiệu suất cao. Có khả năng xử lý lưu lượng khí lớn hơn mà vẫn đảm bảo hiệu quả lọc cao. Nhờ công nghệ xếp nếp (pleating), mỗi lõi lọc có nhiều diện tích bề mặt lọc hữu ích hơn. So với lõi lọc tiêu chuẩn, giúp tăng khả năng xử lý bụi và lưu lượng khí.

Các lõi lọc này còn được thiết kế thêm phần hình nón bên trong. Bằng vật liệu lọc xếp nếp bổ sung. Điều này đồng nghĩa với việc mỗi lõi có thêm bề mặt lọc hướng xuống dưới. Giúp phân phối đều luồng khí nén trong quá trình làm sạch từ bên ngoài đến bên trong lõi lọc.

Với thiết kế hình nón bên trong, mỗi lần xung khí được kích hoạt. Sẽ thổi bụi ra khỏi lõi lọc một cách hiệu quả hơn, trực tiếp đẩy bụi xuống phễu chứa. Kết quả là mỗi lần làm sạch bằng xung khí sẽ hiệu quả hơn. Luồng khí không bị cản trở và độ sụt áp duy trì ở mức thấp trong thời gian dài hơn. Nhờ đó, hệ thống máy gom bụi không cần phải xung khí thường xuyên. Dẫn đến giảm đáng kể lượng khí nén tiêu thụ.

Ví dụ, hệ thống máy gom bụi Camfil Gold Series chỉ sử dụng một nửa lượng khí nén. So với các hệ thống máy gom bụi truyền thống. Nhờ đó tiết kiệm đáng kể chi phí năng lượng cho máy nén khí và máy sấy khí. Ngoài ra, việc sử dụng ít khí nén hơn còn giúp giảm thời gian dừng máy liên quan đến bảo trì hoặc sự cố hệ thống khí nén.Trong suốt vòng đời của thiết bị, điều này có thể mang lại khoản tiết kiệm lên đến hàng nghìn đô la cho doanh nghiệp.

Tiết Kiệm Năng Lượng Bằng Cách Tuần Hoàn Nhiệt và Không Khí Điều Hòa

Để hoạt động hiệu quả, hệ thống máy gom bụi cần di chuyển một lượng lớn không khí. Từ nhà máy hoặc khu vực sản xuất mà chúng đang làm sạch. Thông thường, các thiết bị gom bụi sẽ hút không khí bên trong chứa bụi. Dẫn qua hệ thống lọc để loại bỏ bụi, sau đó xả không khí đã lọc ra ngoài thông qua hệ thống ống dẫn của hệ thống máy gom bụi. Khi không khí bên trong nhà máy đã được làm nóng hoặc làm mát, hệ thống HVAC của cơ sở phải hoạt động liên tục để thay thế lượng không khí đã bị loại bỏ.

Điều này làm tăng đáng kể mức tiêu thụ năng lượng. Các cơ sở có thể giảm mức sử dụng năng lượng bằng cách tuần hoàn không khí đã lọc sạch trở lại khu vực làm việc. Tuy nhiên, việc này chỉ an toàn khi trên đường ống hồi có lắp bộ lọc phụ, nhằm ngăn bụi quay trở lại không gian làm việc nếu xảy ra rò rỉ trong hệ thống lọc chính.

Một bộ lọc giám sát an toàn tích hợp (iSMF) đã được kiểm nghiệm và chứng nhận sẽ đảm nhiệm chức năng này mà không chiếm thêm diện tích sàn. Ngoài ra, iSMF còn đóng vai trò như bộ chặn lửa đối với bụi dễ cháy, giúp đảm bảo an toàn cho các cơ sở xử lý loại bụi này khi tuần hoàn không khí.

Hệ thống máy gom bụi công nghiệp Camfil GSX96 này được trang bị:

Bộ lọc giám sát an toàn tích hợp (iSMF)
Phễu máng (trough hoppers)
Hệ thống trục vít tải (auger system)
Van quay khí (rotary airlock)

Tất cả được thiết kế chuyên dụng cho ứng dụng xử lý bụi dễ cháy, đảm bảo hiệu quả thu gom bụi và an toàn cháy nổ trong quá trình vận hành.

Chi Phí Vật Tư Tiêu Hao

Như minh họa trong Hình 4, các lõi lọc cao cấp được thiết kế đúng cách thường có tuổi thọ dài hơn 50% so với các lõi lọc tiêu chuẩn vì chúng có khả năng làm sạch bằng xung khí hiệu quả hơn. Điều này là do các lõi lọc cao cấp có thể duy trì lưu lượng khí ổn định và độ sụt áp thấp trong thời gian dài hơn so với lõi lọc tiêu chuẩn. Các đường thẳng đứng trên biểu đồ thể hiện các thời điểm thay thế lõi lọc.

Các lõi lọc cao cấp cũng mang lại những khoản tiết kiệm chi phí khác, được cộng dồn đáng kể trong suốt vòng đời của chúng. Vì các lõi lọc chất lượng cao và hiệu suất cao cho phép nhiều không khí đi qua hệ thống hơn, chúng sử dụng ít khí nén hơn. Điều này là do chúng không cần làm sạch thường xuyên và ít phải thay thế hơn, từ đó cũng giảm chi phí bảo trì, vận chuyển, thời gian dừng máy và chi phí xử lý. Chi phí xử lý cũng có thể đáng kể, đặc biệt nếu hệ thống đang thu gom vật liệu nguy hại và các lõi lọc cần phải được thiêu hủy.

Thay thế hộp lọc cartridge

Khi thay thế lõi lọc, giá mua ban đầu chỉ là một phần của tổng chi phí. Giá mua thường được tính trên mỗi lõi lọc, nhưng một số hệ thống máy gom bụi lại vận hành với ít lõi lọc hơn.

Ví dụ, hệ thống máy gom bụi Camfil Gold Series GSX24 chỉ sử dụng 24 lõi lọc để xử lý 36.000 CFM không khí, trong khi các thương hiệu khác có thể cần tới 32 lõi lọc để đạt cùng lưu lượng khí.Ngoài ra, các lõi lọc được thiết kế đúng chuẩn còn có khả năng lọc nhiều không khí hơn ở áp suất thấp hơn, đồng thời tiêu thụ ít năng lượng và khí nén hơn. Không chỉ vậy, chúng còn có thể duy trì hiệu suất và lưu lượng khí ổn định trong thời gian dài hơn.

Ví dụ giả định sau đây minh họa sự so sánh giữa hai hệ thống thu bụi giống hệt nhau – một sử dụng lõi lọc tiêu chuẩn, và một sử dụng lõi lọc cao cấp. Dưới đây là những gì có khả năng xảy ra trong suốt một năm vận hành:

Vào khoảng tháng thứ 4, hệ thống máy gom bụi sử dụng lõi lọc tiêu chuẩn sẽ tiêu thụ gấp đôi lượng khí nén so với hệ thống sử dụng lõi lọc cao cấp.Đến tháng thứ 6, các lõi lọc tiêu chuẩn sẽ cần được thay thế vì chúng đã quá bẩn và bị tắc nghẽn, khiến hệ thống làm sạch bằng xung khí không còn duy trì được độ sụt áp thấp. Nếu không thay thế vào thời điểm này, chúng sẽ gây áp lực lớn lên động cơ quạt và tiêu tốn năng lượng không cần thiết. Trong khi đó, các lõi lọc cao cấp vẫn tiếp tục hoạt động hiệu quả, nhờ có diện tích bề mặt lọc lớn hơn và được xếp nếp tối ưu, giúp giải phóng bụi dễ dàng hơn trong mỗi lần xung khí.

Đến tháng thứ 12, lõi lọc cao cấp mới cần được thay, vì chúng lúc này đã đầy bụi và không thể duy trì độ sụt áp thấp hay ngăn ngừa việc tiêu tốn năng lượng vượt mức. Sau một năm, hệ thống máy gom bụi sử dụng lõi lọc tiêu chuẩn sẽ tiêu thụ khoảng 5.037 feet khối khí nén và $14.600 chi phí điện năng. Trong khi đó, hệ thống dùng lõi lọc cao cấp chỉ tiêu thụ 2.518 feet khối khí nén và $7.300 chi phí điện năng. Chi phí cho 6 lõi lọc bổ sung cùng với khoản tiết kiệm $7.300 tiền điện đã vượt xa chi phí của cả năm sử dụng lõi lọc cao cấp, cho thấy rõ hiệu quả kinh tế của việc đầu tư vào lọc cao cấp.

Các lõi lọc Gold Cone có thể được thay thế một cách nhanh chóng và an toàn.

Các lõi lọc Gold Cone có thể được thay thế một cách nhanh chóng và an toàn.

Vật liệu lọc

Các lõi lọc cao cấp được chế tạo bằng vật liệu lọc phù hợp nhất,. với từng ứng dụng cụ thể và loại bụi cần xử lý. Ví dụ, một số ứng dụng có thể yêu cầu vật liệu được xử lý phủ lớp đặc biệt để hỗ trợ việc giải phóng bụi,. chống cháy hoặc dẫn điện.Việc sử dụng sai loại vật liệu lọc có thể dẫn đến điều kiện vận hành không an toàn,. nguy cơ cháy nổ do bụi dễ cháy, độ sụt áp cao và tiêu thụ năng lượng quá mức.

Sử dụng đúng loại vật liệu lọc sẽ tạo ra môi trường làm việc an toàn, sạch sẽ hơn và giảm nhu cầu bảo trì hệ thống máy gom bụi. Hệ thống máy gom bụi chỉ mạnh mẽ khi lõi lọc của nó đủ tốt, vì vậy việc lựa chọn vật liệu lọc là yếu tố vô cùng quan trọng.

Công nghệ xếp ly Pleat

Các lõi lọc cao cấp được thiết kế để tối đa hóa lượng vật liệu lọc sử dụng được trong mỗi lõi lọc. Điều này không đạt được bằng cách nhồi thêm nhiều mét vuông vật liệu bằng cách xếp nếp chặt hơn. Mà bằng cách sử dụng công nghệ xếp nếp tiên tiến nhằm tối ưu hiệu suất. Ví dụ, công nghệ HemiPleat của Camfil sử dụng hạt tổng hợp. Để giữ cho các nếp xếp mở rộng, giúp nhiều bề mặt lọc tiếp xúc hơn với luồng khí,. từ đó tăng diện tích lọc hiệu quả để bắt giữ các hạt bụi trong không khí.

Các thử nghiệm độc lập so sánh công nghệ này với kiểu xếp nếp tiêu chuẩn. Cho thấy HemiPleat cải thiện đáng kể hiệu quả làm sạch bằng xung khí. Các lõi lọc sử dụng công nghệ này bắt giữ được nhiều hạt bụi hơn và cũng giải phóng nhiều bụi hơn khi được xung khí. Giúp hệ thống hoạt động hiệu quả hơn và giảm nhu cầu bảo trì.

Công nghệ HemiPleat cũng mang lại độ sụt áp ban đầu thấp nhất và duy trì độ sụt áp thấp trong suốt vòng đời của lõi lọc. Hình 5 minh họa rằng các lõi lọc với công nghệ này luôn có độ sụt áp thấp hơn so với các loại khác ở cùng mức lưu lượng khí.

Giảm Thiểu Lao Động và Thời Gian Chết

Việc thay thế lõi lọc tiêu tốn thời gian của nhân viên bảo trì. Vì vậy chi phí lao động có thể được giảm. Bằng cách sử dụng hệ thống máy gom bụi có ít lõi lọc hơn. Và sử dụng các loại lõi lọc có tuổi thọ cao hơn và hiệu suất tốt hơn giữa các lần thay thế. Như đã đề cập, lõi lọc cao cấp có thể có tuổi thọ gấp đôi so với lõi lọc thông thường. Và xử lý được lưu lượng khí (CFM) lớn hơn trên mỗi lõi. Trong khi vẫn duy trì độ sụt áp trung bình thấp hơn.

Ngoài ra, một số nhà cung cấp hệ thống máy gom bụi như Camfil có khả năng giám sát thiết bị từ xa-. Nhận cảnh báo khi độ chênh áp vượt quá ngưỡng cài đặt. Camfil sau đó có thể thông báo cho khách hàng và xử lý sự cố mà có thể khách hàng chưa kịp phát hiện. Những hệ thống giám sát này là công cụ bảo trì phòng ngừa hiệu quả, giúp giảm chi phí do thời gian dừng máy.

Dưới đây là một số tình huống có thể được phát hiện nhanh chóng nhờ hệ thống giám sát Camfil GoldLink:

Ai đó đã quên bật hệ thống làm sạch hoặc nguồn khí nén, khiến các lõi lọc không được làm sạch.
Các thùng chứa bụi đã đầy và bụi bắt đầu tích tụ ngược lên các lõi lọc, gây ra độ chênh áp cao.
Các lõi lọc đã quá tải bụi, không còn hoạt động hiệu quả và cần được thay thế.

Các hệ thống giám sát từ xa như thế này mang lại sự an tâm cho người sử dụng. Quản lý nhà máy có thể tập trung vào những công việc quan trọng hơn. Vì họ biết rằng sẽ nhận được cảnh báo nếu có bất kỳ sự cố nào liên quan. Đến hệ thống máy gom bụi cần được xử lý.

Xử lý chất thải

Tùy thuộc vào loại vật liệu được lọc, sẽ phát sinh chi phí liên quan. Đến việc xử lý đúng cách các lõi lọc đã chứa bụi quy trình. Ngoài ra, lượng khí CO₂. Phát thải từ quá trình vận hành của các hệ thống máy gom bụi cao cấp. Cũng thấp hơn đáng kể, và điều này nên được cân nhắc. Và thể hiện rõ như một yếu tố tác động chi phí đến môi trường