Để có thể hiểu rõ về hệ thống máy nén khí cũng như xử lý được tất cả các vấn đề thường gặp trong quá trình vận hành máy nén khí, chúng ta cần nắm được những kiến thức căn bản về nguyên lý hoạt động của máy nén khí. Điều này sẽ giúp bạn tìm ra nguyên nhân đối với các vấn đề của máy nén khí.
Trong khuôn khổ bài viết, chúng tôi chỉ đề cập đến hệ thống máy nén khí trục vít, còn máy nén khí Piston chúng tôi sẽ đề cập trong những phần khác.
Như các bạn đều biết, mỗi loại (hãng) máy nén khí lại được thiết kế khác nhau. Một số hãng sản xuất thích làm mọi thứ theo một cách, một số hãng thì lại làm khác đi. Có rất nhiều các chi tiết khác nhau giữa tất cả các loại model máy nén khí.
Tuy nhiên, nguyên lý hoạt động chính thì luôn giống nhau đối với tất cả các loại máy nén khí trục vít. Các bộ phận chính và chức năng của nó cũng luôn giống nhau.
Và tất cả các loại máy nén khí đều có một hệ thống điều khiển (có thể là điều khiển điện tử, khí nén hoặc bằng cơ) để thực hiện các chức năng, nhiều hay ít chức năng tùy thuộc vào từng loại máy và hãng máy nén khí khác nhau.
Những kiến thức căn bản nhất về máy nén khí trục vít ngâm dầu
Dưới đây là bản vẽ một mô hình máy nén khí.
Tất cả các máy nén khí trục vít ngâm dầu đều sử dụng hệ thống này (mặc dù các chi tiết có thể khác nhau).
Mô hình máy nén khí trục vít ngâm dầu
Và đây là hình ảnh máy nén khí nhìn thực tế:
Tất cả các máy nén khí có thể được phân ra thành 3 hệ thống chính: hệ thống khí, hệ thống dầu và hệ thống điều khiển.
Hệ thống khí và hệ thống dầu ít nhiều thường giống nhau với bất kỳ các máy nén khí. Các thành phần có thể được thiết kế khác nhau nhưng chức năng thì luôn giống.
Hệ thống điều khiển thì rất đa dạng, nhưng chức năng chính của hệ thống điều khiển thì vẫn giống nhau: dùng để điều khiển lưu lượng khí (tải hoặc không tải), khởi động – dừng máy nén khí và đảm bảo an toàn cho máy trong trường hợp máy hoạt động sai nguyên tắc hoặc gặp sự cố.
1. Những kiến thức căn bản nhất về hệ thống khí
Hệ thống khí gồm một số bộ phận sau:
– Lọc hút/ Lọc gió
– Van hút
– Trục vít
– Van một chiều
– Lọc tách dầu
– Van áp suất tối thiểu
– Bộ làm mát/ Bộ giải nhiệt
– Bẫy nước ngưng tụ
– Đầu ra khí nén
Sơ đồ hệ thống máy nén khí
Và đây là hình ảnh máy nén khí nhìn từ thực tế:
Máy nén khí Hitachi nhìn từ thực tế
1.1. Bộ lọc khí
Không khí được hút vào bởi trục vít trong cụm đầu nén thông qua bộ lọc máy nén khí đầu vào (lọc khí). Bộ lọc khí có chức năng lọc các bụi bẩn có trong không khí hay nói cách khác, không khí trước khi đi vào cụm đầu nén cần được lọc qua bộ lọc khí để đảm bảo các bụi bẩn không theo vào cụm đầu nén và phá hủy trục vít.
1.2. Van hút
Trước khi không khí đi vào cụm đầu nén, nó chuyển qua van hút. Van này có chức năng đóng hoặc mở việc cung cấp khí tới khoang nén.
Khi van hút mở, máy nén khí hoạt động ở điều kiện tải: không khí được bơm vào hệ thống máy nén khí. Khi van này đóng, nó sẽ dừng việc cung cấp khí vào các bộ phận của máy nén: mô tơ và trục vít vẫn quay nhưng máy nén khí không hút và cũng không bơm bất kỳ lượng không khí nào vào hệ thống. Máy nén khí lúc này đang chạy không tải.
1.3. Trục vít
Khi van hút mở, khí đi vào trục vít máy nén khí.
Trục vít làm việc giống như một chiếc bơm và nó nén khí. Trong quá trình nén khí này, dầu sẽ được phun vào đầu nén. Dầu trong đó là để làm mát khí bởi vì khí rất nóng trong quá trình nén. Bên cạnh đó dầu cũng có chức năng bôi trơn và làm kín các khe hở trục vít.
Lúc này chúng ta có một hỗn hợp khí và dầu.
Hỗn hợp dầu và khí
Hỗn hợp dầu và khí này sẽ rời trục vít qua van một chiều. Van này đảm bảo rằng dầu không thể chảy ngược vào trong cụm đầu nén.
Việc tách dầu
Sau quá trình nén, chúng ta cần tách dầu và khí ra khỏi nhau.
Điều này sẽ được thực hiện trong bình chứa dầu. Hầu hết dầu được tách từ khí nén bởi lực ly tâm. Lượng dầu còn lại (chỉ là những giọt nhỏ hoặc những tia dầu li ti) được tách bởi bộ lọc tách này.
Sau quá trình tách dầu, khí sạch đã sẵn sàng để rời khỏi máy nén khí. Nhưng nó sẽ được đi qua van áp suất tối thiểu và bộ làm mát.
1.4. Van áp suất tối thiểu
Van áp suất tối thiểu mở ra tại một áp suất nhất định, khoảng 2.5 bar. Van này có chức năng được thể hiện giống như tên gọi, đó là duy trì áp suất tối thiểu trong máy nén. Áp suất này rất cần thiết cho việc điều khiển chính xác máy nén khí (điều khiển khí và bơm dầu khi máy chạy không tải).
1.5. Bộ làm mát
Khí nén rất nóng, khoảng 80°C. Vì thế nó cần được làm mát bằng bộ giải nhiệt trước khi đi ra khỏi máy nén. Nhiệt độ khí sau khi được làm mát sẽ hạ xuống còn khoảng 25-40°C.
Và cũng chính bởi quá trình làm mát khí, rất nhiều nước được ngưng tụ bên trong bộ làm mát. Lượng nước này sẽ được thoát ra ngoài cùng với khí nén thông qua đường ống dẫn khí ra của máy nén khí. Và lúc này chúng ta cần loại bỏ lượng nước này ra khỏi hệ thống trước khi đưa vào sử dụng.
1.6. Bộ bẫy nước
Để loại bỏ lượng nước có trong khí nén, chúng ta cần một bộ bẫy nước (hay còn gọi là bộ xả nước tự động, bộ tách ẩm, bẫy ngưng tụ).
Bộ bẫy nước này có thể là bộ bằng cơ hoặc điện. Nhưng nó đều có chức năng tách nước khỏi khí nén. Lượng nước này sẽ được xả ra ngoài thông qua một ống dẫn nhỏ. Và khí nén lúc này sẽ dời máy nén.
2. Hệ thống dầu của máy nén khí
Đây là hệ thống dẫn dầu giống như máy nén chúng ta đã thấy trước đó.
Hệ thống dầu của máy nén khí
2.1. Trục vít
Tại trục vít, dầu được phun vào rất nhiều điểm để làm mát, làm kín và bôi trơn. Nhìn vào sơ đồ chúng ta thấy giống như dầu chỉ được phun vào cuối trục vít nhưng thực tế là dầu được phun vào toàn bộ trục vít.
Từ trục vít trong cụm đầu nén, hỗn hợp khí dầu sẽ qua van một chiều để qua lọc tách dầu.
2.2. Tách dầu
Hầu hết việc tách dầu này được thực hiện bởi lực ly tâm. Khoảng 85% dầu được tách từ dòng chảy khí và đọng lại ở bình dầu.
Khí cùng với lượng dầu còn lại sẽ đi qua lọc tách dầu. Lọc tách dầu làm nhiệm vụ tách dầu ra khỏi khí nén. Lượng dầu này sẽ được thu lại ở đáy của lọc tách và dầu sẽ được hồi trở lại qua đường hồi dầu để trở lại đầu nén.
2.3. Bộ làm mát dầu
Nhiệt độ dầu khi ở trong máy nén khí rất cao, ở mức 120°C (nếu nhiệt độ cao hơn, máy nén khí sẽ dừng hoạt động).
Dầu được làm mát bởi bộ giải nhiệt dầu. Việc làm mát được điều khiển bởi van nhiệt dầu. Nếu dầu mát, nó có thể đi tắt qua van by-pass. Nếu dầu nóng, nó sẽ được dẫn qua bộ làm mát dầu.
2.4. Bộ lọc dầu
Cuối cùng, dầu chảy qua bộ lọc dầu. Bộ lọc dầu sẽ loại bỏ những bụi bản trong dầu nhằm bảo vệ trục vít máy nén khí.
Trong mỗi bộ lọc dầu máy nén khí đều có một van by-pass. Van này sẽ tự động mở khi độ chênh áp qua lọc dầu quá cao (khi lọc dầu quá bẩn hoặc khi dầu vẫn lạnh).
Và lúc này dầu sẽ lại được phun trở lại dầu nén để làm nhiệm vụ của nó.
3. Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển làm nhiệm vụ điều khiển máy nén khí khởi động, dừng, hoạt động có tải, không tải ở một áp suất không đổi. Nó cũng đưa ra những cảnh báo khi máy hoạt động sai nguyên tắc hoặc gặp sự cố.
Có rất nhiều cách để cài đặt bộ điều khiển một máy nén khí, nhưng những chức năng chính thì luôn giống nhau:
– Điều khiển việc khởi động/ dừng máy.
– Điều khiển máy chạy có tải/ không tải.
– Chỉ thị và cảnh báo áp suất, nhiệt độ.
– Điều khiển máy tự động chạy có tải/ không tải, khởi động/ dừng ở một mực áp suất.
Dĩ nhiên, điều này có thể được thực hiện bởi rất nhiều cách khác nhau. Những máy nén khí cũ hơn thì thường sử dụng bảng điều khiển cho một hệ thống khí nén, trong khi những máy mới thì thường sử dụng một bộ vi xử lý điều khiển trung tâm.
Nhưng nguyên tắc căn bản thì luôn giống nhau. Vì vậy hãy lưu ý những vấn đề này khi xử lý sự cố với máy nén khí của bạn:
– Chức năng điều khiển đầu vào của máy (nút đóng, mở,…)
– Các chỉ số (đồng hồ đo áp suất, đèn cảnh báo,…)
– Cảm biến đầu vào để kiểm tra các thông số quan trọng nhất như:
– Nhiệt độ đầu ra của khí nén
– Áp suất đầu ra của máy nén
– Chức năng an toàn để tắt máy trong trường hợp máy nén khí hoạt động sai:
– Khi nhiệt độ máy quá cao
– Quá dòng động cơ
Hầu hết cách thức các máy nén khí được điều khiển là giống nhau:
– Máy nén khí phải được chạy không tải
– Máy nén khí phải được dừng không tải
– Điều khiển lưu lượng được thực hiện bởi việc mở và đóng van hút.
– Máy nén khí có một bộ cài đặt thời gian dừng hoặc không tải để dừng máy nén khí khi nó chạy không tải trong một khoảng thời gian cho phép.
– Tắt máy nén khí khi đèn cảnh báo hiển thị.
Hình ảnh tắt máy nén khí khi đèn cảnh báo
Trong hầu hết các cuốn cẩm nang theo máy nén khí đều có một hoặc vài phần giới thiệu về cách bộ điều khiển hoạt động như thế nào. Và thường có kèm theo sơ đồ hướng dẫn cụ thể đối với từng máy. Các bạn có thể dựa vào đó để tham khảo thêm cho máy nén khí của mình.
Trong chương tới, chúng tôi sẽ chỉ cho các bạn thấy một vài ví dụ khác nhau về hệ thống điều khiển. Dù nó hoạt động khác nhau như thế nào thì nó vẫn thức hiện tất cả các chức năng căn bản mà chúng tôi mô tả bên trên.
Hệ thống điều khiển của máy nén khí đời mới
Đây là hệ thống điều khiển máy nén khí mà chúng ta đã thấy trước đó. Hệ thống điều khiển này rất đơn giản. Nó sử dụng một bộ điều khiển trung tâm, điều khiển việc đóng mở áp suất khí của van hút. Nó cũng điều khiển việc máy nén khí hoạt động có tải hay không tải.
Những máy nén khí đời cũ thì hệ điều khiển sẽ khác hơn một chút. Nó có thể không sử dụng điều khiển tải – không tải mà nó điều khiển liên tục. Van hút có thể cài đặt ở bất kỳ ngưỡng giá trị nào từ 0-100% để điều khiển lưu lượng máy nén khí.
Lưu ý:
Mặc dù hệ thống điều khiển là hoàn toàn khác nhau thì những hoạt động căn bản của máy nén vẫn giống nhau: khí được nén, dầu được phun, dầu được tách, dầu được làm mát,…
Trên đây là những kiến thức căn bản nhất của máy nén khí. Trong những phần tiếp theo, chúng tôi sẽ đi vào từng lỗi thường gặp đối với máy nén khí cũng như hướng dẫn các bạn cách tự sửa chữa, khắc phục khi sự cố xảy ra. Thậm chí, chúng tôi sẽ giúp bạn phát hiện ra những rủi ro tiềm ẩn để can thiệp trước khi nó thành sự cố lớn.
Tham khảo bài viết dưới đây để biết thêm chi tiết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chức năng và cách vận hành cũng như xử lý sự cố của từng bộ phận máy nén khí:
=> Cấu tạo máy nén khí trục vít: chia sẻ từ A đến Z
Hoặc chuỗi bài viết dưới đây để biết cách phán đoán nguyên nhân, cách xử lý từng sự cố đối với máy nén khí. Bạn sẽ trở thành những chuyên gia thực thụ khi vận hành hệ thống khí nén của mình.
=> Hướng dẫn cách xử lý sự cố thường gặp với máy nén khí trục vít
Chúc các bạn luôn vận hành hệ thống khí nén ở đỉnh cao nhất!
