Máy nén khí 2 cấp là gì? Cấu tạo, nguyên lý vận hành

Máy nén khí 2 cấp là gì?

Máy bơm khí là thiết bị chuyên dụng cho khả năng tạo nguồn khí nén từ nguyên tắc dịch chuyển tích cực. Trong đó các cấp hay các giai đoạn của máy nén có nghĩa là trong máy có bao nhiêu giai đoạn nén mà một phân tử không khí cụ thể hoặc một tập hợp các phân tử phải trải qua.

Nếu không khí được hút vào bằng một piston và sau đó được đưa trực tiếp đến bình chứa/bộ nhận không khí qua một đường ống thì đó là máy nén khí một cấp. Nhưng nếu không khí được hút bởi một piston và sau đó được gửi đến một piston khác thông qua các đường ống thông nhau hoặc bằng cách khác thì đây là một máy nén khí hai giai đoạn.

Máy nén khí piston 2 cấp

Cấu tạo máy nén khí hai cấp

Những chiếc máy nén khí 2 cấp có cấu tạo cũng gần tương tự như những chiếc máy nén khí 1 cấp. Tuy chúng có một số bộ phận khác biệt để hình thành sự phân cấp so với máy nén khí cấp 1. Dưới đây là một số bộ phận chính của máy nén khí hai cấp.

• Van đầu vào/van hút: dùng để hút không khí từ nguồn bên ngoài vào xi lanh máy nén.
• Xi lanh: sử dụng để nén khí. Loại máy nén này có hai xi lanh: một xi lanh áp suất thấp và một xi lanh áp suất cao.
• Piston: dùng để nén không khí vào xilanh. Nó di chuyển lên và xuống trong xi lanh hình trụ. Khi nó chuyển động lên trên nó hút không khí vào trong xi lanh, trong khi khi nó chuyển động xuống nó nén không khí. Máy nén khí piston này có hai piston. Mỗi xi lanh có một piston.
• Thanh truyền: các thanh truyền kết nối trục khuỷu và piston. Piston chuyển động do chuyển động của thanh truyền.
• Khoang làm lạnh: nó sử dụng để giảm nhiệt độ của không khí trước khi đưa nó vào xi lanh HP. Nó làm mát không khí.
• Van đầu ra/van xả: nó kết nối với xi lanh. Van đầu ra dùng để xả khí nén.

Mặt cắt của đầu nén khí 2 cấp

>>> Xem thêm: Địa chỉ mua máy nén khí uy tín tại Hà Nội

Sự khác nhau giữa máy nén khí 2 cấp và máy nén khí 1 cấp

Vì là hai dòng máy nén khí thuộc hai cấp nén khác nhau cho nên hai dòng máy bơm hơi này có nhiều điểm khác biệt. Chúng ta cùng tìm hiểu cụ thể như sau:

Khác nhau về số lần nén khí

Thực tế là cả hai dòng máy nén không khí này vẫn sử dụng nguyên lý thay đổi thể tích để tiến hành nén khí, vẫn sử dụng piston chuyển động để làm giảm thể tích máy. Tuy nhiên, sự khác biệt chính giữa máy nén một cấp và hai cấp là số lần không khí được nén giữa van đầu vào và vòi phun dụng cụ.

Trong máy nén một cấp, không khí được nén một lần, trong máy nén hai cấp, không khí được nén hai lần để tăng gấp đôi áp suất. Bằng cách tăng số giai đoạn và áp suất xi lanh, những máy này hoạt động hiệu quả hơn với thời gian phục hồi nhanh hơn và có thể xử lý nhiều công cụ hơn cùng một lúc.

Cụ thể, đối với máy nén khí một cấp, khi động cơ chính kết hợp với trục khuỷu bắt đầu quay, trục khuỷu cũng quay theo. Do sự quay của trục khuỷu, piston của xi lanh thứ cũng bắt đầu chuyển động tịnh tiến của nó. Trong quá trình này, piston hút không khí qua van hút và bộ lọc. Piston di chuyển lên xuống liên tục để nén không khí. Khi áp suất khí nén trong xi lanh được nén cao hơn áp suất nước ngưng thì khí nén đạt tiêu chuẩn.

Chúng được đưa ra khỏi buồng nén, theo đường dẫn để đến bình chứa, kết thúc quá trình nén khí. Khí nén trong bình đã có thể cung cấp cho các thiết bị cần thiết.

Máy nén khí cấp 2 sẽ nén khí 2 lần

Tuy nhiên, đó mới chỉ là một phần trong quá trình nén của máy nén khí hai cấp. Nguyên lý vận hành cụ thể của máy bơm hơi hai cấp là khi động cơ chính kết hợp với trục khuỷu bắt đầu quay, trục khuỷu cũng quay theo. Do sự quay của trục khuỷu, piston của xi lanh thứ nhất cũng bắt đầu chuyển động tịnh tiến của nó.

Trong quá trình này, piston hút không khí qua van hút và bộ lọc. Piston của xi lanh áp suất thấp (xi lanh 1) nén không khí. Không khí trong xi lanh thứ nhất được nén đến mức áp suất trung gian. 

Sau khi nén không khí đến một mức độ cụ thể, piston của xi lanh thứ nhất sẽ đưa không khí nén vào bộ làm mát không khí áp suất trung gian, tại đây khí nén được làm mát trước khi chuyển nó vào xi lanh thứ hai.

Tỷ số nén giai đoạn đầu phụ thuộc vào mức độ làm mát cần thiết. Trong quá trình nén khí của xi lanh thứ hai, piston di chuyển lên xuống và chuyển đổi không khí thành không khí có áp suất cao. Cuối cùng, không khí có áp suất cao đáp ứng tiêu chuẩn sẽ được đưa đến bình chứa, kết thúc quá trình nén khí hai cấp.

Kiểu dáng bên ngoài khác nhau chính ở khoang làm lạnh

Khác nhau về áp suất khí nén

Trong máy nén khí một giai đoạn, máy có khả năng tạo ra nguồn khí nén có áp suất tối đa khoảng 8,6 bar. Trong khi đó, một máy nén khí hai giai đoạn, tổng áp suất khí nén thường khoảng 12 hoặc 14 bar và được tạo ra bởi tổng cộng 2 piston. Piston thứ nhất thường tạo áp suất không khí đến khoảng 7 bar và piston thứ hai tiếp nhận không khí ở 7 bar và tiếp tục tăng áp lên 12 hoặc 14 bar.

Do đó mà chúng được ứng dụng vào những hoạt động khác nhau. Nói chung, máy nén một cấp tốt nhất cho các ứng dụng làm việc nhẹ, sử dụng không liên tục, trong đó yêu cầu áp suất không vượt quá 8 bar. Máy nén hai cấp có năng lượng khí nén lớn hơn cho nên phù hợp với các ứng dụng sử dụng khí nén liên tục, yêu cầu áp suất cao chẳng hạn như sửa chữa và sản xuất ô tô,...

Máy nén khí 1 cấp và máy nén khí 2 cấp khác nhau về hình dáng bên ngoài

Máy 1 cấp thường có 1, 2 hoặc 3 piston. Bạn sẽ nhận thấy rằng tất cả các piston đều có bộ lọc hút đầu vào riêng và đường kính của mỗi piston sẽ hoàn toàn giống nhau.

Máy nén khí 1 cấp

Máy hai cấp thường có 2 hoặc 3 piston (Không bao giờ có một piston duy nhất). Trong những model có 2 piston, bạn sẽ nhận thấy rằng bộ lọc hút chỉ nằm trên 1 piston và đường kính của piston này lớn hơn đường kính của piston thứ hai. Đường kính của piston thứ hai trở nên nhỏ hơn vì tỷ số nén phải tăng lên. 

Trong những máy nén khí 2 cấp có 3 piston, sẽ có 2 piston có bộ lọc hút riêng và đường kính của các piston này sẽ hoàn toàn giống nhau và chúng sẽ gửi không khí đến piston thứ ba, có đường kính nhỏ hơn. 

Các xi lanh của máy nén một cấp có đường kính ngoài giống nhau. Trong khi máy nén khí 2 cấp có đường kính của xi lanh cấp một lớn hơn so với xi lanh cấp hai. Tương tự, trong máy nén khí này, còn có một đường ống làm mát khí nạp luôn kết nối với máy nén để làm mát không khí trước khi bắt đầu nén giai đoạn hai.

Máy nén khí 2 cấp

Ưu điểm của máy nén khí 2 cấp

Cả hai dòng máy nén khí đơn cấp và 2 cấp thậm chí nhiều cấp hơn đều có những lợi ích của riêng. Cụ thể một số ưu điểm của dòng máy nén khí 2 cấp này là:

• Vận hành hiệu quả: Máy nén hai cấp thực hiện ít công việc hơn để nén không khí đến một áp suất nhất định, có nghĩa là chi phí vận hành của bạn thấp hơn. 
• Độ bền cao:  Giai đoạn làm mát liên động của nén hai giai đoạn tạo ra ít nguy cơ quá nhiệt hơn, do đó có nghĩa là nhiều thời gian hoạt động hơn và năng suất tốt hơn.
• Ít tích tụ độ ẩm:  Không khí mát hơn có độ ẩm thấp hơn. Độ ẩm trong khí nén có thể dẫn đến hỏng hóc thiết bị và hao mòn sớm. Sử dụng máy nén hai hoặc ba cấp có thể giúp bạn không phải mua một máy sấy khí riêng biệt.
• Hiệu suất nén khí cao: Đối với các ứng dụng nặng, máy nén nhiều giai đoạn cung cấp áp suất không khí cao hơn tại công suất cao hơn so với máy đơn giai đoạn. 
• Không khí mát: vì trải qua quá trình làm mát cho nên khí nén thành phẩm có nhiệt độ thấp hơn máy nén một cấp, từ đó gián tiếp gia tăng tuổi thọ cho những hệ thống máy móc sử dụng khí nén.
• Ít yêu cầu bảo trì : Nhờ các bộ phận nhỏ hơn và, máy tạo ra ít nhiệt nên nhiệt độ mát hơn, các bộ phận có thể vận hành mà ít bị hao mòn nhanh chóng. Do đó, khoảng thời gian dịch vụ được đề xuất dài hơn. 
• Phạm vi nhiệt độ thấp hơn trong mỗi giai đoạn nén sẽ cải thiện khả năng bôi trơn.
• Tỷ lệ áp suất trên mỗi giai đoạn được hạ thấp và giảm tổn thất rò rỉ.
• Kích thước xi lanh của máy nén nhiều cấp có thể được điều chỉnh để phù hợp với yêu cầu nén.

Khoang làm lạnh cho khả năng làm lạnh khí nén cấp 1 trước mới nén lần 2

Hạn chế của máy nén khí 2 cấp

Bên cạnh những ưu điểm nổi bật vừa kể trên thì những model máy nén khí 2 cấp vẫn tồn tại một số hạn chế:

Đầu tiên chúng ta cần phải nói đến chính là máy tiêu tốn lượng năng lượng lớn. Máy có đến 2 quá trình nén khí, do đó mà thời gian để tạo ra nguồn khí nén thành phẩm lâu hơn, lượng điện năng tiêu thụ lớn.

Một hạn chế khác của máy nén khí hai cấp là giá bán. Những dòng máy nén hai cấp đắt hơn so với máy nén khí một cấp vì có nhiều bộ phận liên quan hơn. 

Những tiêu chí cần lưu ý khi chọn mua máy nén khí

Để biết được nên chọn máy nén khí cấp 1 hay cấp 2 thì quý vị cần lưu ý một số điểm sau: 

Áp suất yêu cầu: Bạn cần biết mức áp suất cần sử dụng bao nhiêu để lựa chọn máy cho phù hợp. Máy nén hai cấp sẽ tạo ra áp suất cao hơn máy nén 1 cấp. Bởi vì không khí  được nén  theo hai bước, máy nén 2 cấp có thể cung cấp áp suất cao hơn . Thông thường, bất kỳ áp suất nào trên 8 bar sẽ yêu cầu máy nén nhiều tầng để đạt hiệu quả cao nhất.

Lưu lượng khí nén cần thiết: Một máy nén khí 2 cấp có thể tạo lưu lượng khí lớn hơn so với một máy nén một cấp. Vì hầu hết các máy nén sẽ mất một số thời gian ngừng hoạt động giữa các chu kỳ áp suất, một khối lượng lớn hơn được tạo ra trên mỗi chu kỳ có thể làm tăng năng suất. Do đó, nếu hoạt động của bạn không cần nhiều khí nén có thể tham khảo máy nén khí 1 cấp.

Nhiệt độ khí nén:  Nếu hoạt động của bạn đòi hỏi lượng khí nén có nhiệt độ thấp thì hãy dùng máy nén 2 cấp vì chúng có thể điều chỉnh nhiệt độ không khí. Máy 2 cấp có thể làm mát không khí khi nó đi qua mỗi buồng, không khí đầu ra có nhiệt độ thấp hơn. 

Lựa chọn sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử dụng

Không gian đặt máy: Máy nén khí một cấp nhỏ hơn máy nén 2 cấp nên sẽ chiếm ít không gian hơn so với máy nén khí hai cấp. Đối với các hoạt động tại gia, quy mô nhỏ, máy nén khí một cấp có thể nhẹ hơn và di động hơn. Khi nói đến máy nén khí lớn hơn, máy nén hai cấp sẽ có công suất cao hơn máy nén một cấp có cùng kích thước. Vì vậy, đối với các ứng dụng công nghiệp, một máy nén nhiều tầng là phù hợp.

Chi phí ban đầu so với chi phí trọn đời: Giá máy nén khí chỉ bằng 12% tổng chi phí sản xuất khí nén. Vì vậy, mặc dù máy nén một cấp có thể mua được với giá cả phải chăng hơn, nhưng điều quan trọng là phải xem xét chi phí trọn đời. Hầu hết chi phí của khí nén đến từ điện năng tiêu thụ. Trong trường hợp này, máy nén hai cấp có lợi thế hơn vì nén khí mát với ít công cơ học hơn. Đối với các ứng dụng nhỏ, chi phí ban đầu thấp hơn có thể lớn hơn lợi ích của một thiết kế hiệu quả. Đối với các ứng dụng lớn hơn, chi phí trọn đời của máy là điều tối quan trọng.

Trên đây là những thông tin tổng hợp khái lược nhất về máy nén khí 2 cấp. Chúng ta có thể thấy, mặc dù máy nén khí nhiều cấp có nhiều ưu điểm hơn so với máy nén khí 1 cấp nhưng không phải chúng phù hợp cho tất cả mọi hoạt động. Hãy lựa chọn những model máy nén khí phù hợp với nhu cầu sử dụng nhất. Hiện nay, Sàn thương mại Hoàng Liên cung ứng đầy đủ các model máy nén khí hai cấp cũng như máy nén một cấp của nhiều thương hiệu như Puma, Fusheng, Palada, Kumisai, Wing, Airtek,... Liên hệ ngay hotline 0912 370 282 để được tư vấn chi tiết.