Máy nén khí

Máy nén khí -Nguyên lý hoạt động và các đặc tính kỹ thuật của máy nén khí
Máy nén khí là các máy móc (hệ thống cơ học) có chức năng làm tăng áp suất của chất khí. Công dụng của máy nén khí thì rất nhiều, chúng có mặt trong hầu hết các ngành công nghiệp như in ấn, bao bì, thực phẩm, dệt, gỗ,… Máy nén khí là một “mắt xích” quan trọng trong các hệ thống công nghiệp sử dụng khí ở áp suất cao để vận hành các máy móc khác…
Máy nén khí trục vít sử dụng chuyển động tròn của trục vít sử dụng 2 buli được nối vào 2 trục vít ép khí vào trong thể tích nhỏ hơn với dải công suất lớn từ 7,5kw (10HP) - 240 kw(300HP).
Một hệ thống Máy nén khí hoàn chỉnh sẽ bao gồm: Máy nén khí → Bình tích áp → Máy sấy khí → Lọc → thiết bị tiêu thụ khí nén.
Tác dụng của từng thiết bị trong hệ thống được mô tả tóm lược như sau:
- Máy nén khí: tạo ra khí nén với lưu lượng và áp lực theo yêu Máy nén khí cầu của khách hàng. Máy nén khí có dầu được dùng đối với các ngành sản xuất cơ khí nói chung và máy nén khí không dầu được áp dụng trong ngành công nghệ sạch như thực phẩm, thuốc, bia, mạch điện tử …
Các đại lượng cơ bản của hệ thống khí nén:
+) Lưu lượng (Capacity) khí nén thường được tính theo đơn vị lít/phút, m3/phút, CFM, Nm3/phút . . . Với công thức quy đổi như sau:
1 m3/phút = 1000 lít/phút
1 m3/phút = 1,089 x 1 Nm3/phút
1 CFM = 0,0283 m3/phút
+) Áp lực (Pressure) khí nén thường được tính theo đơn vị Mpa (Megapascal), bar, kgf/cm2, psi, atm… Với công thức quy đổi như sau:
1 Mpa = 10 bar
1 atm pressure = 1,01325 bar
1 bar = 14,5038 psi
1 bar = 1,0215 kgf/cm2
+) Công suất (Power) Máy nén khí thường được tính theo đơn vị Kw hoặc HP ( sức ngựa) với công thức quy đổi như sau:
1kw = 1,35 HP
Hiện tại trên thị trường máy nén khí có thể phân chia thành 4 loại chính:
Máy nén khí Piston có dầu và máy nén khí Piston không dầu
Nguyên lý hoạt động tương tự như hệ thống trong xe gắn máy của bạn bao gồm: Trục khuỷu, thanh truyền, xupap (có thể được thay bằng lá van)… Áp dụng cho những trường hợp cần lưu lượng nhỏ từ khoảng vài lít/phút đến khoảng May nen khi 1,6 m3/phút tuỳ từng hãng sản xuất. Công suất trong khoảng tử 1 HP - 20 HP.
Máy nén khí Piston có nhược điểm là hiệu suất thấp ( cùng một công suất động cơ của máy nén khí thì máy nén khí trục vít bao giờ cũng cho lượng khí nén lớn hơn máy nén khí Piston ), độ ồn lớn ( lớn hơn khoảng 40 - 50% ) và rung do chuyển động tịnh tiến qua lại của Piston, khí nén cung cấp không được liên tục do đó phải có bình chứa khí nén đi kèm, tuổi thọ kém. Ưu điểm của nó là giá thành thấp, tính cơ động cao.
Các dải thông số kỹ thuật của máy nén khí Piston
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY NÉN KHÍ MỘT CHIỀU, MỘT CẤP
Hình 1 trình bày sơ đồ nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy nén khí piston đơn giản nhất. Nó gồm 1 piston, một đầu xilanh hở, đầu kia được đậy nắp. Trong nắp có đặt các van nạp và xả. Piston chuyển động tịnh tiến qua lại nhờ được nối với cơ cấu thanh truyền - tay quay.
2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Khi piston đi sang phải V tăng dần. P giảm, van nạp mở ra, không khí ở bên ngoài đi vào trong xi lanh, thực hiện quá trình nạp khí. Khi piston đi sang trái, không khí trong xi lanh được nén lại, P tăng dần, van nạp đóng, đến khi P tăng lớn hơn sức căng lò xo (van xả) van xả tự Máy nén khí động mở, khí nén sẽ qua van xả theo đường ống đến bình chứa khí nén kết thúc một chu kỳ làm việc. Sau đó các quá trình được lặp lại, cứ như vậy máy nén khí hoạt động để cung cấp khí nén.
3. MÁY NÉN KHÍ KIỂU PISTON 2 CHIỀU, MỘT CẤP

Hình 2 trình bày sơ đồ máy nén khí piston 2 chiều một cấp, trong đó cả 2 đầu xilanh đều được làm kín và có lắp van nạp, van xả. Chuyển động của piston đồng thời thực hiện 2 quá trình nạp khí ở phần xilanh này và xả khí ở phần xi lanh kia.
Khi piston đi xuống, thể tích phần không gian phía trên piston lớn dần, áp suất P giảm xuống van nạp số 7 mở ra không khí được nạp vào phía trên piston. Đồng thời khi piston đi xuống, thể tích dưới piston giảm, P tăng van xả số 8 mở ra, khí theo đường ống qua bình chứa.
Khi piston đi lên không gian phía dưới piston lớn dần, P giảm van nạp số 7 mở ra, không khí được nạp vào xi lanh, đồng thời V phía trên piston nhỏ dần. P tăng, van xả số 8 mở ra, khí nén phía trên piston được nén đẩy vào bình chứa. Cứ như vậy máy nén khí piston hoạt động để cung cấp khí nén. Phớt số 9 có tác dụng làm kín để không cho khí lọt ra ngoài.
Máy nén khí trục vít có dầu và máy nén khí trục vít không dầu:
- Bình tích áp: Thông thường Máy nén khí khi bắt đầu hoạt động không thể đáp ứng ngay được áp lực yêu cầu của sản xuất ( Ví dụ nhà máy cần có khí nén với áp lực 8 bar để điều khiển một thiết bị nào đó ) mà máy nén khí phải chạy một thời gian ( thông thường khoảng 1 - 2 phút ) mới đạt được áp lực 8 bar như vậy nếu không có bình tích áp thì sẽ có độ trễ nhất định trong việc điều khiển. Nhu vậy có thể nói bình tích áp có tác dụng như là một nơi tích trữ áp lực khí nén để đáp ứng nhu cầu sản xuất đồng thời có tác dụng tách một phần nước trong khí nén và giảm nhiệt độ của khí nén trước khí đi vào máy sấy khí. Khi máy nén khí tích trữ áp lực đủ lớn vào bình tích áp thì nó sẽ dừng máy hoặc chạy ở chế độ không tải tuỳ thuộc vào việc cài đặt
Độ lớn của bình tích áp sẽ phụ thuộc vào từng công nghệ của mỗi một nhà máy