Hôm nay, bạn cùng Thủy Khí Điện tìm hiểu về máy nén khí – 1 chiếc máy quen thuộc với con người từ trong sản xuất đến đời sống. Chúng có cấu tạo gồm bao nhiêu phần, cách thức phân loại ra sao đều được giới thiệu đầy đủ trong bài viết này, cùng đón đọc nhé.
Máy nén khí là gì?
Máy nén khí là 1 loại máy móc mới chuyên dùng trong công nghiệp và 1 số lĩnh vực đời sống hàng ngày của con người khác.
Máy nén khí dùng để làm gì?
Chức năng của thiết bị này đó chính là tăng áp lực của khí nén, nén khí lại để khí được tăng áp suất cũng như nhiệt độ, từ đó giúp năng lượng dòng khí được tăng lên.
Các máy nén này sẽ hút không khí từ môi trường bên ngoài và dự trữ nó tại 1 bình hơi. Vì thế mà áp lực khí nén trong bình rất lớn.
Từ bình chứa, khí được phân phối đi đến các thiết bị, công cụ khác như: Súng phun hơi để xì khô, các loại máy có bộ phận quay như: Máy bắn vít, máy đánh nhám, máy khoan, máy phun sơn…
Các máy này có chung đặc điểm là có 1 tuốc bin hơi nhỏ, khí nén với áp suất cao làm các cánh quạt của tua bin quay. Nhờ cơ cấu truyền động mà các máy móc này có thể hoạt động đúng với yêu cầu và chức năng thiết kế. Ứng dụng của nó ngày càng đa dạng hơn thì cũng là lúc mà con người bắt đầu chú ý đến.
Cấu tạo máy nén khí
Motor máy nén khí
Đầu tiên là phải nói đến mô tơ. Thiết bị này sẽ chuyển đổi năng lượng dạng điện năng thành năng lượng khí nén. Điều này không chỉ có ý nghĩa với máy nén khí mà còn trong đời sống và sản xuất.
Động cơ là bộ phận quan trọng đối với các máy nén. Nó có ruột quấn bằng dây đồng hoặc dây nhôm. Loại dòng điện 1 pha sẽ phù hợp với các máy công suất nhỏ, máy công suất lớn sẽ dùng dòng điện 3 pha với các nguồn 220v, 380v.
Ngoài motor điện thì cũng có loại motor xăng, dầu. Tuy nhiên, dùng cho máy nén khí thì mô tơ điện thông dụng hơn cả vì nhỏ gọn, không có khí thải, không gây tiếng ồn.
Mỗi 1 loại máy nén có công suất khác nhau nên việc trang bị động cơ cũng khác nhau. Người dùng có thể chọn loại công suất nhỏ từ 1HP cho đến loại công suất lớn 20HP để sử dụng.
Bình chứa khí
Bộ phận này có dạng hình trụ tròn và làm hoàn toàn bằng kim loại. Chức năng của nó là chứa khí nén được tạo ra, chuyển khí nén đó vào hệ thống ở phía sau. Bên cạnh đó, bình chứa này còn là nơi giúp ngưng tụ 1 phần hơi nước, chất bẩn của khí nén đầu vào, giảm bớt nhiệt cao.
Chất liệu mà hầu hết các hãng ưa chuộng đó là inox, thép… Tùy theo đó là loại máy nén nào mà có loại bình khí áp suất thấp, bình chứa khí áp suất cao.
Các thiết bị xử lý khí nén
Thiết bị xử lý khí nén chính là các thiết bị hỗ trợ cho máy nén hoạt động thông suốt, gồm:
+ Chắc hẳn chúng ta đã biết, khí nén trong tự nhiên luôn luôn lẫn những tạp chất gây nguy hại. Bộ lọc nước, bộ tách dầu với nhiệm vụ loại bỏ những chất bẩn, nước để chất lượng khí nén được nâng cao. Khí sẽ đảm bảo được 2 yêu cầu đó là sạch và khô.
+ Các loại van áp suất, van tiết lưu, van 1 chiều… sẽ tham gia phân phối, điều tiết các thông số lưu lượng áp suất của khí trong máy, giúp bảo vệ hệ thống khỏi các sự cố xảy ra.
Những thiết bị phụ trợ khác
+ Đồng hồ đo áp lực: Được gắn được tiếp trên phần thân của máy nén, người dùng quan sát mức áp được hiển thị để đưa ra các điều chỉnh.
+ Bộ phận cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến quá tải: Hỗ trợ kiểm tra nhiệt độ, áp suất cũng như sự quá tải của máy nén để bảo vệ máy nén khí khi có những yếu tố đe dọa.
+ Bộ phận xả nước tự động: Khi lượng nước ngưng tụ nhiều thì cần có 1 bộ phận xả lắp ở đáy bình chứa hay một số vị trí có thể đọng nước để xả ra môi trường bên ngoài.
+ Một số máy còn được trang bị thêm: công tắc điều khiển, lớp vỏ để bảo vệ thiết bị.
+ Bộ phận làm mát khí nén: Sẽ chỉ giúp hạ nhiệt 1 phần khí nén sơ bộ ở đầu vào nên cần trang bị thêm bộ phận làm mát cho khí ở phía sau để có thể cấp khi cho thiết bị tốt nhất.
Nguyên lý hoạt động của máy nén khí
Thiết bị này sẽ tạo ra khí nén, năng lượng cơ học của động cơ sẽ được biến chuyển thành năng lượng nhiệt năng, khí nén. Có 3 nguyên lý liên quan đến thiết bị này như:
+ Nguyên lý động năng: Khí được dẫn vào buồng chứa, 1 bộ phận quay tốc độ cao gia tốc. Nhờ vào sự chênh lệch giữa áp suất khí và nguyên lý động năng mà hình thành nên dòng có công suất, lưu lượng lớn. Loại máy nén khí ly tâm được thiết kế hoạt động theo nguyên tắc này.
+ Nguyên tắc thay đổi thể tích: Không khí được dẫn vào trong buồng chứa, buồng chứa sẽ dần bị thu nhỏ lại. Theo định luật Boyle-Mariotte thì áp suất ở trong buồng chứa tăng dần lên. Loại máy nén hoạt động theo nguyên tắc này gồm máy nén khí piston, cánh gạt, bánh răng,…
+ Nguyên lý ăn khớp: Cấu tạo máy gồm 2 trục vít cái, trục vít đực. Khi làm việc quá trình ăn khớp diễn ra khi các trục vít này sẽ quay ngược chiều nhau. Khí nén được bơm vào. Trục vít này quay nhanh nên không khí đi qua cửa nạp, hút vào trong vỏ và truyền đi vào buồng khí nằm giữa trục vít. Khí được nén ở giữa bánh răng trước khi đưa đến cửa xả.
Phân loại máy nén khí
Theo cơ chế hoạt động
Dựa trên cơ chế hoạt động thì ta có 3 loại máy nén như sau:
Máy nén khí chuyển động tịnh tiến
Loại máy nén này có piston điều khiển bằng tay quay. Nó có thể di chuyển hoặc cố định, sử dụng theo tổ hợp hoặc riêng biệt. Người ta dùng động cơ đốt trong hoặc động cơ điện để điều khiển hoạt động của nó.
Loại máy nén chuyển động tịnh tiến công suất nhỏ từ 5-30 mã lực sẽ sử dụng trong hệ thống lắp ráp tự động hay công việc không chuyển động liên tục.
Máy nén khí đối lưu
Máy nén này sử dụng 1 hệ thống cánh quạt trong rotor để nén dòng khí. Loại này thường dùng trong hệ thống có động cơ turbine lớn, dùng nhiều máy trong 1 dây chuyền.
Cánh quạt stator cố định ở phía dưới của rotor, đẩy dòng khí vào hệ thống của cánh quạt rotor. Lúc này thì vùng không gian của đường đi không khí sẽ giảm dần, thu hẹp lại thông qua máy nén khí để tăng sức nén.
Máy nén khí ly tâm
Loại này sử dụng bánh đẩy hay đĩa xoay hình cánh quạt để ép khí nén vào phần rìa của bánh đẩy để tăng tốc độ của khí. Thiết bị này chuyên sử dụng cho các ngành công nghiệp nặng, đòi hỏi phải làm việc liên tục hay hệ thống tuyết nhân tạo. Nó được lắp cố định, khả năng tăng áp lực đầu ra lên đến 69 Mpa.
Để cấp năng lượng cho máy nén này thì người ta có thể sử dụng động cơ tua bin, bộ nạp hoặc động cơ đốt trong.
Máy nén khí dòng hỗn hợp
Tương tự như dòng máy nén ly tâm nhưng khác ở điểm là vận tốc đối xứng tại rotor. Máy có 1 bộ khuếch tán nhỏ hơn so với loại ly tâm. Mục đích là biến dòng khí hỗn hợp thành dòng khí đối lưu.
Máy nén khí trục vít
Cấu tạo gồm bánh vít, 2 cuộn lá chèn hình xoắn ốc giúp nén khí. Nó còn được dùng như 1 bộ nạp tự động trong hệ thống.
Máy nén khí màng lọc
Loại máy này có màng lọc để nén khí đốt thiên nhiên, khí hydro. Loại này đặc biệt hơn khi nó lắp ở phía trên bình chứa khí. Loại máy nén này ứng dụng cho việc cấp khí thợ lặn.
Dựa vào công suất, phạm vi sử dụng
Loại máy nén khí mini thích hợp cho các hệ thống công suất vừa hoặc nhỏ.
Loại máy nén khí công nghiệp thì thích hợp với các máy móc lớn.
Theo áp suất khí ra
Phân chia theo áp suất khí nén thì sẽ có:
+ Máy nén khí áp lực rất lớn: Thường áp suất trên 300 bar.
+ Máy nén áp lực cao: Áp suất trong khoảng 70 bar đến 300 bar.
+ Máy nén khí áp suất trung bình: Áp lực của khí nằm trong khoảng 10 bar đến 70 bar.
+ Máy nén khí áp lực thấp: Áp lực khí luôn nhỏ hơn 10 bar.
Dựa vào cách truyền động
Ta có 2 loại máy nén như sau:
+ Máy nén dây đai: Sử dụng hệ truyền động dây curoa.
+ Máy nén khí trực tiếp: Hệ truyền động trực tiếp, không thông qua bộ phận khác.
Dựa vào tính chất lượng khí nén được tạo thành
Chất lượng của khí nén sau khi được tạo thành từ máy thì có 2 loại:
+ Máy nén khí không dầu: Khí được tạo ra có độ sạch 100%, không lẫn hơi dầu.
+ Máy nén khí có dầu: Khí được tạo ra có hơi dầu.
Theo nguồn năng lượng dùng để vận hành
Có 3 loại đó là:
+ Máy nén khí chạy điện: Sử dụng nguồn điện năng.
+ Máy nén khí chạy dầu: Vận hành bằng nguồn dầu diesel.
+ Máy nén khí chạy xăng: Hoạt động bằng nguồn xăng được cấp.
Theo khả năng di chuyển
Nếu xét theo khả năng di chuyển thì có 2 loại:
+ Máy nén di động: Loại có các bánh xe để di chuyển được thuận lợi.
+ Máy nén cố định: Trọng lượng và kích thước lớn, không có bánh xe nên khi di chuyển khó khăn hơn.
Ứng dụng của máy nén khí
Máy nén khí có ứng dụng rất phong phú và trở thành 1 thiết bị không thể thiếu, để hình dung dễ hơn, TKĐ ví dụ nó trong 1 vài lĩnh vực như:
Công nghiệp bảo dưỡng xe
Thiết bị dùng nhiều tại nhà máy sản xuất xe, trung tâm bảo dưỡng sửa chữa xe máy. Nó cấp khí bơm lốp xe, vệ sinh xe, xì khô chi tiết, cấp khí cho trạm nguồn khí nén của bàn nâng…
Công nghiệp chế tạo
Máy nén khí áp lực cao hoặc rất cao được sử dụng phục vụ cho chế tạo, sửa chữa các thiết bị, máy móc, làm sạch bụi bẩn, bảo quản thực phẩm, xì khô… của ngành chế biến thức ăn, in ấn, luyện kim, lắp ráp linh kiện.
Công nghiệp xây dựng
Máy nén được ứng dụng trong thông gió, vận chuyển vật liệu, phun bê tông, máy dập, máy khoan vít hay súng bắn đinh, cấp khí cho công nhân khi làm việc trong lòng đất.
Việc ứng dụng khí nén vào công việc của người lao động giúp giảm thiểu tối đa nhân công, sức lực trong việc vận chuyển, thông gió, phun bê tông,… Cung cấp oxy khi làm việc lâu dưới lòng đất và cung cấp khí nén cho các máy đập, máy khoan, súng bắn đinh.
Công nghiệp khai khoáng
Thiết bị cung cấp khí oxi sạch cho thợ mỏ trong quá trình làm việc dưới hầm sâu trong 1 thời gian dài. Ngoài ra, nó còn cung cấp năng lượng cho các máy móc, thiết bị hoạt động, cấp khí cho dây chuyền sản xuất tự động, vệ sinh bao bì và làm mát nhanh thực phẩm, khuôn mẫu, thổi chai lọ,…
Y tế
Máy nén khí không dầu được sử dụng nhiều để đảm bảo vệ sinh tuyệt đối. Nó tham gia vào sản xuất thuốc kháng sinh, đóng gói dược phẩm, sấy khô và vệ sinh vỏ thuốc, cấp khí cho máy oxi…
Vui chơi, giải trí
Máy nén cỡ lớn sẽ dùng để tạo dòng phun nước, bơm khí cho thuyền cao su, thuyền hơn… Tất cả các trò chơi đu quay, tàu lượn… đều cần có nguồn khí nén ổn định.
Các lưu ý khi mua máy nén khí
Để lựa chọn máy nén khí phù hợp thì cần lưu ý những điều sau:
Mua nhằm mục đích gì?
Mỗi một công việc hay ngành nghề khác nhau đều sử dụng các loại máy nén khí khác nhau. Có nơi cần công suất nhỏ cố định, có nơi cần máy nén công suất lớn di chuyển được.
Chọn đúng công suất
Yếu tố này quan trọng và phải dựa trên công suất của hệ thống, yêu cầu làm việc thì mới tính toán được loại máy nén.
Máy nén khí mini, cỡ nhỏ phù hợp cấp công suất đầu ra. Máy lớn hơn thì phù hợp cấp cho toàn hệ thống. Tính toán tỉ mỉ để tránh thừa, thiếu công suất gây lãng phí năng lượng, máy phải quá tải.
Chú ý kết cấu máy
Kết cấu của máy phải chắc chắn, các ốc vít hay bu lông không bị xô lệch lỏng lẻo, bộ phận của máy còn mới, lớp sơn bao phủ không bị bong sẽ là 1 máy nén có kết cấu ổn.
Độ ồn của máy
Nếu máy nén khí có tiếng ồn lớn sẽ ảnh hưởng đến con người làm việc xung quanh.
Những máy có hiệu suất cao, độ ồn thấp với thiết kế, nguyên liệu vỏ tiêu âm hoặc giảm bớt âm thanh luôn là lựa chọn nhiều người.
Máy nén Piston không có vỏ: Tiếng ồn sẽ to do không có vỏ, động cơ được gắn ở bên ngoài.
Máy Piston có vỏ: Vượt trội hơn khi có vỏ nên nó giảm bớt đi tiếng ồn bởi động cơ gây ra.
Máy nén khí trục vít: Với động cơ nằm bên trong vỏ. Máy này có vật liệu vỏ và vật liệu của động cơ chống ồn tốt.
Nguồn gốc xuất xứ
Những máy nén có nguồn gốc rõ ràng, chính hãng đến từ các thương hiệu uy tín sẽ giúp nâng cao hiệu quả làm việc của máy, tiết kiệm nhiên liệu đầu. Máy vận hành ổn định với độ bền cao, ít sự cố.
