Tổng quan máy nén khí trong hệ thống khí nén

Máy nén khí là thiết bị được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau, được chia thành các loại dựa trên phương pháp, chức năng tạo ra khí nén. Vậy máy nén khí gồm những bộ phận nào? Có những đặc điểm gì? Để tìm hiểu thông tin tổng quan về máy nén khí, mời bạn đọc cùng tham khảo bài viết được Sàn thương mại Hoàng Liên chia sẻ dưới đây!

Tổng quan về máy nén khí

Đánh giá tổng quan về máy nén khí, đây là thiết bị quan trọng nhất trong hệ thống khí nén, được coi như trái tim của cả hệ thống. Nói như vậy là bởi máy nén khí trục tiếp sản sinh ra khí nén để cung cấp tới các thiết bị, vị trí có nhu cầu sử dụng khí nén.

Tổng quan về máy nén khí trong hệ thống khí nén

Máy nén khí có khả năng làm tăng áp suất không khí bằng cách hút không khí từ môi trường bên ngoài, sau đó chứa trong bình dự trữ. Không khí được trữ trong bình hơi được đưa đến các công cụ khác nhau để vận hành thiết bị, máy móc. Khả năng ứng dụng của máy nén khí được dùng trong nhiều lĩnh vực như:

• Đối với ngành công nghiệp: Thường sử dụng trong công việc in ấn, đóng gói và trong công nghiệp thực phẩm.
• Trong ngành y tế: Máy nén khí không dầu cung cấp oxy cho quá trình làm khô, khử trùng các thiết bị y tế, nguyên vật liệu phục vụ công tác điều trị.
• Công việc sản xuất và chế tạo: Máy nén khí công nghiệp đóng vai trò tạo áp lực tác động lên các thiết bị khác, dùng để hút chân không và vệ sinh bụi,...
• Trong bảo dưỡng và sửa chữa xe máy, ô tô: Hỗ trợ công việc vệ sinh nội thất xe ô tô, xì khô xe sau khi rửa, dùng để bơm lốp xe.
• Máy nén khí có tác dụng bảo vệ môi trường: Giúp kiểm soát lượng nước thải, kiểm soát quá trình oxy hóa, làm thay đổi tính chất của nước thải.

Ngoài những ứng dụng trên, máy nén khí còn mang đến nhiều lợi ích thiết thực cho cuộc sống sinh hoạt hàng ngày như: thông tắc cống, dùng trong công nghiệp khai khoáng,...

Phân loại máy nén khí

Tùy vào mục đích sử dụng, công suất, tính năng, cấu tạo mà máy nén khí được chia thành các loại với thiết kế, mục đích sử dụng khác nhau. Tuy nhiên, máy nén khí có mặt trên thị trường hiện nay gồm các loại sau:

Máy nén khí piston

Máy nén khí piston (Piston Air Compressor) là dòng máy nén khí chuyển động tịnh tiến, sử dụng piston điều khiển bằng tay quay. Loại máy này có thể đặt cố định hoặc di chuyển, sử dụng riêng biệt hoặc tổ hợp; điều khiển bằng động cơ điện hoặc động cơ Diesel.

Máy nén khí piston chuyển động tịnh tiến sử dụng piston điều khiển tay quay

Máy nén piston tịnh tiến loại nhỏ với công suất từ 5 - 30HP, được sử dụng trong lắp ráp tự động và trong công việc không chuyển động liên tục. Còn máy nén khí loại lớn công suất có thể lên đến 1000HP, được sử dụng trong ngành lắp ráp công nghiệp lớn. Tuy nhiên lại không được sử dụng nhiều vì có thể thay thế bằng máy nén khí chuyển động tròn bánh răng và trục vít với giá thành rẻ hơn.

Áp suất đầu ra dao động từ thấp đến cao (>5000PSI hoặc 35Mpa). Hiện nay, máy nén khí dạng piston được chia làm hai loại: Máy khí piston có dầu (Oil Flood Piston Air Compressor), máy nén piston không dầu (Oil Free Piston Air Compressor). Nếu phân loại theo áp suất làm việc, máy nén khí piston sẽ bao gồm máy nén khí piston thấp và máy nén khí piston cao áp.

Máy nén khí trục vít

Máy nén khí sử dụng chuyển động tròn của trục vít, puli nối hai trục vít ép khí vào bên trong thể tích nhỏ hơn. Loại máy này được sử dụng trong hầu hết các ngành sản xuất công nghiệp, có thể sử dụng cố định hoặc di động. Công suất của máy nén khí trục vít dao động từ 5HP đến 500HP, áp suất từ thấp đến cao (12Mpa).

Máy nén khí trục vít được sử dụng trong hầu hết các ngành công nghiệp

Máy nén khí trục vít (Screw Air Compressor) thường được sử dụng để cung cấp khí nén cho nhiều loại máy công cụ, có thể sử dụng cho động cơ có bơm tăng áp suất khí nạp như ô tô hoặc máy bay,.. Theo tìm hiểu về máy nén khí trục vít, loại máy này được chia thành hai loại chính, đó là:

• Máy nén khí trục vít dùng dầu (Oil Flood): Máy nén khí làm việc và nén đến mức áp suất nhất định đã được cài đặt sẵn qua thiết bị xử lý khí nén như tách dầu. Sau đó cung cấp cho các thiết bị, vị trí sử dụng khí nén nhưng không yêu cầu khí sạch (trong khí nén vẫn còn hàm lượng dầu nhỏ). Máy nén khí loại có dầu thường cung cấp khí nén cho máy công cụ, ngành sản xuất không yêu cầu khí sạch.
• Máy nén khí trục vít không dầu (Oil Free): Khí nén được tạo ra bởi máy nén khí không dầu đảm bảo sạch 100% không lẫn hơi dầu hay tạp chất. Máy nén không dầu thường được dùng trong một số ngành yêu cầu cao về chất lượng khí nén như: ngành y tế, chế biến thực phẩm, dược phẩm, chế tạo linh kiện điện tử, và một số ngành nghề khác.

Máy nén khí ly tâm

Máy nén khí ly tâm (Centrifugal Compressor) sử dụng đĩa quay hình cánh quạt hoặc bánh đẩy để ép khí vào phần rìa bánh đẩy, làm tăng tốc độ của khí. Bộ phận khuếch tán của máy sẽ chuyển đổi năng lượng của tốc độ thành áp suất. Máy nén khí dạng ly tâm được sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp nặng, môi trường làm việc liên tục, được lắp đặt cố định.

Máy nén khí ly tâm sử dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp nặng

Công suất của máy nén khí ly tâm dao động từ hàng trăm đến hàng nghìn mã lực, hệ thống làm việc gồm nhiều máy nén ly tâm, tăng áp đầu ra với hơn 1000 lbf/in² (69Mpa). Máy nén khí ly tâm được ứng dụng trong hệ thống làm tuyết nhân tạo, động cơ đốt trong bộ bộ nạp, động cơ tuabin bằng gas nhỏ hoặc gần giống tầng khí nén cuối cùng của động cơ tuabin cỡ trung bình.

Máy nén khí xoắn ốc

Máy nén khí xoắn ốc (Scroll Air Compressor) bao gồm hai phần xoắn ốc Acsimet, một đĩa xoắn ở trạng thái tính, đĩa còn lại quay quanh đĩa xoắn cố định. Hai đĩa xoắn này được đặt ăn khớp với nhau, tạo thành chuyển động lệch tâm. Không khí được dẫn vào khoảng trống do hai lưỡi xoắn tạo ra, hai đĩa khép dần từng nấc, tiến vào tâm hình xoắn ốc, thể tích nhỏ gần tạo ra áp suất lớn.

Máy nén khí xoắn ốc vận hành êm ái, không gây ồn

Khi đến tâm, khí đạt được áp suất đẩy và nén qua cổng đẩy ở tâm Scroll cố định. Các túi khí đồng thời được nén và liên tiếp tạo ra sự liên tục, ổn định, yên tĩnh trong quá trình hoạt động. Máy nén khí Scroll cũng được chia làm hai loại là máy nén khí dạng cuộn có dầu và không dầu. Máy nén khí xoắn ốc vận hành êm ái, nhưng lại có giá thành cao hơn khoảng 45% so với máy nén trục vít và piston nên ít được sử dụng phổ biến.

Máy nén khí cánh gạt

Máy nén khí cánh gạt (Roto Vane Air Compressor) hay còn gọi là máy nén khí khí đối lưu, có khả năng tạo ra khí nén với áp suất lớn. Loại máy này hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi dòng thủy lực bằng cách dùng roto lệch tâm với cánh quạt trượt theo các hướng tâm trong quá trình nén khí. Máy nén cánh trượt không thể cung cấp không khí không dầu, nhưng lại có khả năng cung cấp khí nén không có xung động.

Máy nén khí cánh gạt Roto quay hay còn gọi là máy nén khí đối lưu

Máy nén khí cánh gạt loại bỏ các chất gây ô nhiễm môi trường do sử dụng ống lót thay vì ổ trục. Máy hoạt động ở tốc độ tương đối chậm so với máy nén trục vít, yên tĩnh, đáng tin cậy, có khả năng hoạt động ở 100% chu kỳ nhiệm vụ. Máy nén khí đối lưu được sử dụng trong nhiều ứng dụng phi không khí trong dầu khí và một số ngành công nghiệp chế biến khác.

Xem thêm: Quy trình tháo lắp máy nén khí hiệu quả cao

Hướng dẫn cách chọn máy nén khí cho từng ngành

Trường hợp chọn máy nén khí với mục đích sử dụng tại các cửa hàng, thông thường sẽ chọn máy nén piston hoặc trục vít xoắn. Máy nén piston có giá rẻ hơn máy nén trục vít, ít yêu cầu bảo trì, hoạt động tốt trong mọi điều kiện vận hành.

Qua tìm hiểu máy nén khí, máy nén piston ồn hơn so với trục vít, dầu dễ xâm nhập vào nguồn khí nén. Bởi loại máy này khi hoạt động tạo ra nhiều nhiệt, và hoạt động theo quy tắc chung 25% nghỉ, 75% chạy. Trong khi đó, máy nén khí trục vít hướng tâm có thể vận hành 100% thời gian.

Tuy nhiên, vấn đề tiềm ẩn ở máy nén trục vít là một chiếc quá khổ với ý tưởng phát triển hết công suất sẽ dẫn đến rắc rối bởi chúng không đặc biệt phù hợp với việc khởi động và dừng lại thường xuyên. Dung sai gần nhau giữa các rôto có nghĩa là máy nén cần duy trì ở nhiệt độ hoạt động để đạt hiệu quả nén tốt hơn.

Máy nén khí trục vít hướng tâm có thể vận hành 100% thời gian

Cửa hàng ô tô sử dụng khí nén liên tục để sơn có thể sử dụng máy nén trục vít hướng tâm với tỷ lệ vận chuyển thấp hơn với tần suất vận hành liên tục. Còn đối với doanh nghiệp sửa chữa ô tô, thường xuyên sử dụng khí nén nhưng không yêu cầu cao về độ sạch thì có thể đầu tư máy nén khí piston.

Đối với bất cứ loại máy nén nào, khí nén đều được làm mát, làm khô và lọc trước khi phân phối qua đường ống. Khi sử dụng hệ thống không khí, các nhà máy sẽ cần chọn lựa chọn dựa trên kích thước của hệ thống đã thiết kế. Ngoài ra cần phải xem xét việc lắp đặt bộ lọc - điều chỉnh - bôi trơn tại điểm cung cấp.

Máy nén khí công nghiệp lớn hơn được gắn trên xe kéo thường là loại trục vít quay với bộ truyền động động cơ. Thường được thiết kế để chạy liên tục cho dù không khí được sử dụng hoặc thải bỏ. Nếu ứng dụng có liên quan đến việc nén khí độc hại thì các đơn vị có thể xem xét máy nén có màng ngăn, cánh trượt, hoặc đối các loại nén động học có khối lượng rất lớn.

Máy nén khí không dầu chiếm ưu thế hơn trong hệ thống lạnh và máy nén khí cấp thấp hơn. Đặc biệt phù hợp với quy trình sản xuất yêu cầu nguồn không khí rất sạch (loại 0) như dược phẩm, thực phẩm, điện tử... trong phòng sạch, phòng thí nghiệm, cơ sở y tế/ nha khoa. Các nhà sản xuất cung cấp máy với công suất lên đến 40 mã lực, gần 100 cfm ở tốc độ 145 psi.

Máy nén khí không dầu chiếm ưu thế hơn trong hệ thống lạnh

Lưu ý khi chọn mua máy nén khí

Một số yếu tố lựa chọn bổ sung cần được xem xét khi chọn mua máy nén khí như sau:

Lượng dầu máy nén khí

Dầu nhớt có vai trò quan trọng, dùng để loại bỏ nhiệt tạo ra bởi quá trình nén:

• Máy nén piston: Dầu bôi trơn các ổ trục tay quay và chốt cổ tay và các thành bên của xilanh. Cũng giống động cơ piston, các vòng trên piston cung cấp khả năng làm kín buồng nén và kiểm soát dầu đi vào đó.
• Máy nén trục vít: Dầu được phun vào thân máy nén để làm kín hai rôto không tiếp xúc và loại bỏ phần nhiệt của quá trình nén.
• Máy nén cánh gạt: Phụ thuộc vào dầu để làm kín khoảng trống nhỏ giữa các đầu cánh gạt, lỗ khoan.
• Máy nén dạng cuộn: Thường không sử dụng dầu, nhưng tất nhiên công suất của loại máy này có phần hạn chế hơn.

Xem xét lượng dầu máy để lựa chọn loại máy nén khí phù hợp

Nhu cầu sử dụng máy nén khí

Nếu chạy búa khoan cả ngày, bạn cần cộng số người vận hành sử dụng khí nén, xác định số lượng công cụ và xác định loại máy nào đáp ứng tốt nhu cầu hoạt động trong 8 giờ/ bình nhiên liệu.

Khi chọn mua máy nén khí cho cửa hàng nhỏ, các dụng cụ sử dụng khí nén sẽ được tách biệt bằng cách sử dụng: cờ lê bánh cóc - gián đoạn, máy phun sơn - liên tục,... Điều này sẽ giúp ước tính mức tiêu thụ khí nén các công cụ tại các cửa hàng khác nhau. Khi đã xác định được số dụng cụ, tần suất sử dụng, ta có thể xác định sơ bộ công suất máy nén khí tổng thể.

Việc xác định công suất máy nén khí cho cơ sở sản xuất súng tương tự. Ví dụ, dây chuyền đóng gói sẽ sử dụng khí nén để kích hoạt xi lanh, thiết bị xả... Thông thường, nhà sản xuất sẽ cung cấp mức tiêu thụ cho máy riêng lẻ. Ngoài ra, mức tiêu thụ khí của xi lanh có thể ước tính bằng tốc độ khoan, hành trình, chu kỳ của thiết bị được kích hoạt bằng không khí.

Đối với hoạt động sản xuất lớn, các nhà máy chế biến có nhu cầu khí nén lớn và được phục vụ bởi hệ thống dự phòng. Đối với các hoạt động này sẽ có sẵn không khí, giúp tiết kiệm chi phí hệ thống khí nén, tránh việc ngừng hoặc tắt đường dây tốn kém. Ngay cả các hoạt động nhỏ hơn cũng được hưởng lợi từ một số mức độ dự phòng.

Dựa vào yêu cầu công việc để chọn loại máy phù hợp nhất

Chất lượng không khí

Khí nén thường khá nóng, bước đầu tiên để giảm nhiệt là thu không khí vào bình chứa. Bước này không chỉ giúp không khí mát hơn mà còn giúp phần hơi ẩm ngưng tụ lại. Bình chứa khí thường có van xả nước tích tụ, loại bỏ nhiệt bằng cách đưa không khí qua bộ làm mát.

Có thể lắp thêm máy sấy khí làm lạnh, chất làm khô vào đường ống cấp khí để tăng khả năng thoát ẩm. Cuối cùng, bộ lọc được cài đặt nhằm loại bỏ chất bôi trơn cuốn theo dòng khí. Khí nén được phân phối ra ngoài thành giọt, và cách tốt nhất là lắp đặt FRLs (bộ lọc, bộ điều chỉnh, bộ bôi trơn). Việc này giúp điều chỉnh lượng khí nén, cho phép dầu bôi trơn chảy đến các dụng cụ theo yêu cầu.

Trên đây là một số thông tin tổng quan về máy nén khí mà chúng tôi muốn chia sẻ tới bạn đọc. Hy vọng qua đây giúp các bạn tìm hiểu về máy nén khí được sử dụng phổ biến. Tùy vào yêu cầu sử dụng cụ thể mà khách hàng cân nhắc lựa chọn loại máy phù hợp.