Nguyên lý hoạt động của máy nén khí di động chạy dầu diesel – Full

Trong những bài viết trước, chúng tôi đã dành rất nhiều gian để chia sẻ với các bạn về loại máy nén khí chạy điện sử dụng cố định trong các nhà máy hoặc phân xưởng. Bạn có thể tìm đọc lại qua chuỗi bài viết dưới đây của chúng tôi:

=> Cấu tạo của máy nén khí trục vít: chia sẻ từ A đến Z

Trong phần này, chúng tôi sẽ cùng chia sẻ với các bạn về nguyên lý hoạt động của máy nén khí di dộng chạy dầu diesel. Loại máy này được sử dụng rất phổ biến ở các ứng dụng cần sử dụng khí nén mang tính chất di động như các công trường xây dựng, khai thác, khoan,…

Dưới đây là hình ảnh máy nén khí di động chạy dầu diesel:

Về cơ bản, máy nén khí di động không khác nhiều so với máy nén khí cố định. Bởi đây cũng là loại máy nén khí trục vít, sử dụng hai trục vít quay để nén và tạo ra khí nén. Điểm khác biệt chủ yếu đó là máy nén khí di động sử dụng động cơ diesel trong khi đó máy nén khí cố định sử dụng động cơ điện.

Để dễ hình dung, chúng tôi sẽ phân chia máy nén khí thành 4 phần chính sau đây:

– Hệ thống khí

– Hệ thống dầu

– Hệ thống điều khiển

– Động cơ diesel

Bây giờ, chúng ta sẽ cùng nhau đi làm rõ từng bộ phận này trong một máy nén khí chạy dầu diesel.

1. HỆ THỐNG KHÍ TRONG MÁY NÉN KHÍ

Không khí ở môi trường xung quanh trước khi đi vào máy nén khí, nó sẽ đi quan một chiếc lọc khí để nhằm loại bỏ những bụi bẩn và hạt rắn có trong không khí, tránh cho những tạp chất này mài mòn thậm chí phá hủy trục vít của máy nén khí.

Tạm thời hãy quên đi hệ thống dầu, chúng ta sẽ cùng nhau làm rõ ở những phần sau. Dưới đây là sơ đồ hệ thống khí điển hình trong một máy nén khí di động chạy dầu diesel:

Nếu theo luồng khí đi vào máy nén từ môi trường xung quanh cho đến khi khí nén ra khỏi máy, chúng ta có thể chia thành các bộ phận:

– Lọc khí

– Van hút

– Trục vít

– Van một chiều

– Lọc tách dầu

– Van áp suất tối thiểu

– Đường khí ra khỏi máy nén

Bây giờ chúng ta cùng nhau làm rõ từng bộ phận chi tiết.

1.1. Lọc khí đầu vào

Lọc khí đầu vào hay còn gọi là lọc gió. Không khí được hút vào khi hai trục vít quay (trong đầu nén) sẽ đi qua lọc khí. Lọc khí có nhiệm vụ loại bỏ các bụi bẩn, hạt rắn ra ngoài.

Lọc khí giúp bảo vệ trục vít (trái tim của đầu nén) vì đây là thiết bị rất quan trọng, rất đắt tiền và cũng rất dễ bị mài mòn thậm chí phá hủy bởi các tác hại của bụi bẩn, hạt rắn. Đây cũng là bước đầu tiên để làm sạch khí nén.

1.2. Van hút máy nén khí

Trước khi khí đi vào đầu nén, nó được chuyển qua một chiếc van hút hoặc van không tải. Van này được gắn ở trên đầu của trục vít.

Van hút là một chiếc van rất lớn, nó làm nhiệm vụ điều tiết lượng khí hút vào máy nén.

1.3. Trục vít trong cụm đầu nén máy nén khí

Khi van hút mở, khí đi vào bên trong khoang nén. Đây được coi là trái tim của máy nén khí, là nơi mà hoạt động nén khí thực sự diễn ra. Nó được gọi là cụm đầu nén.

Máy nén khí trục vít sử dụng 2 trục vít (rô to) để nén khí. Có một trục vít đực và một trục vít cái. Hai trục vít này khác nhau nhưng ăn khớp với nhau chính xác.

Khi trục vít quay, khí được hút vào bên trong và được nén giữa hai trục vít. Trục vít tiếp tục quay, khí được đẩy vào bên kia của trục vít và khí mới sẽ tiếp tục được hút vào.

Cụm đầu nén được dẫn động bởi động cơ diesel. Một số máy được dẫn động qua bộ coupling nhưng phổ biến hơn cả là dẫn động bởi dây đai hoặc bánh răng.

Lưu lượng khí qua đầu nén

Đầu nén có một đường vào và một đường ra. Trên một số model máy nén khí, đường vào ở phía cuối đầu nén. Một số model khác, nó ở mặt bên động cơ của đầu nén. Điều này hoàn toàn phụ thuộc vào thiết kế của máy.

Lưu lượng khí đi vào cụm đầu nén máy nén khí: đường vào ở bên trên và đường ra ở dưới đáy

Trong quá trình nén khí, dầu được phun vào đầu nén. Dầu ở đó làm nhiệm vụ bôi trơn, làm mát, chống gỉ và làm kín các khe hở trục vít. Sau quá trình nén, chúng ta có một hỗn hợp dầu khí rời khỏi cụm đầu nén.

1.4. Van một chiều máy nén khí

Hỗn hợp này sẽ dời khỏi cụm đầu nén thông qua van một chiều. Van này được đặt ở điểm ra của cụm đầu nén. Về cơ bản nó là một chiếc van trợ lực lò xo. Van này ngăn chặn dầu và khí nén từ bình dầu quay ngược trở lại cụm đầu nén khi máy nén khí dừng hoạt động.

1.5. Lọc tách dầu máy nén khí

Hỗn hợp dầu khí sau khi đi ra khỏi đầu nén cần được tách trước khi đi ra khỏi máy nén khí. Khoảng 85% lượng dầu được tách ra khỏi khí nén bằng lực ly tâm. Lượng dầu còn lại sẽ được tách bởi lọc tách dầu.

Chúng tôi sẽ phân tích nhiều về bộ phận lọc tách này trong phần sau khi đề cập về phần hệ thống dầu trong máy nén khí.

Sau đó khí sẽ dời khỏi máy nén khí nhưng trước khi dời khỏi máy nén khí nó phải đi qua một chiếc van áp suất tối thiểu.

1.6. Van áp suất tối thiểu

Van áp suất tối thiểu là một van chiếc van lò xo có tải, nó mở ở một mức áp suất nhất định, khoảng 2.5 bar đến 3.5 bar. Van áp suất tối thiểu giúp duy trì áp suất tối thiểu bên trong bình dầu.

Van áp suất tối thiểu hoạt động giống như một chiếc van một chiều. Khí có thể chỉ đi về một hướng nhưng nó có một chiếc lò xo giữ cho van đóng. Chỉ khi một áp suất nhất định đạt được, khí có thể đẩy mở van (thắng lực của lò xo) và rời khỏi máy nén khí.

Trên nhiều máy nén khí di động, vòi phun áp suất tối thiểu được sử dụng thay thế cho van áp suất tối thiểu.

2. HỆ THỐNG DẦU TRONG MÁY NÉN KHÍ

Chúng ta đang nói về loại máy nén khí trục vít ngâm dầu loại di động. Với loại máy này, dầu được phun vào đầu nén trong quá trình nén khí. Và dầu này sẽ được loại bỏ khỏi khí nén sau khi khí ra khỏi máy nén. Dầu sẽ ở lại máy để tiếp tục một chu trình khác.

Dầu trong máy nén khí có một số chức năng, trong đó chức năng quan trọng nhất như:

– Bôi trơn vòng bi và các bộ phận chuyển động khác.

– Làm kín các khe hở trục vít.

– Giải nhiệt cho máy nén khí.

– Chống gỉ.

2.1. Tổng quan

Đây là sơ đồ của một hệ thống khí điển hình trên máy nén khí di động chạy dầu diesel.

Dầu được tuần hoàn trong hệ thống chứ không phải bơm dầu mới liên tục vào máy. Nếu theo lưu lượng dầu qua máy nén, từ phun vào đầu nén đến tách dầu, lọc dầu, làm mát và phun ngược trở lại, chúng ta có thể chia ra các phần:

– Cụm đầu nén

– Bình tách dầu và lọc tách dầu

– Đường dầu hồi

– Lọc dầu

– Van nhiệt dầu

– Bộ làm mát dầu

– Van chặn dầu

2.2. Cụm đầu nén máy nén khí

Tại đầu nén, dầu được phun vào để làm mát, làm kín và bôi trơn. Dầu được cung cấp đến khoang nén ở một điểm. Hỗn hợp dầu khí sẽ được trộn lẫn trong đầu nén. Sau đó hỗn hợp này sẽ được đi ra qua van một chiều để tách dầu.

2.3. Bình tách dầu trong máy nén khí

Hỗn hợp dầu khí đi vào bình tách dầu. Bình tách dầu hoạt động giống như một kho lưu trữ dầu. đó là nơi bạn sẽ nhìn thấy lượng dầu có trong máy nén khí và là nơi để xả dầu cũng như đổ dầu vào. Nó được gọi với một số tên như bình dầu/ bình tách dầu.

Bình dầu cũng là nơi đặt lọc tách dầu (với các model máy nén khí sử dụng lọc tách trong bình dầu).

Hầu hết lượng dầu được tách bằng lực ly tâm, 85% lượng dầu được tách bằng cách này.

Dầu được tách rơi xuống đáy của bình chứa dầu. Lượng dầu còn lại được tách tiếp qua bộ lọc tách dầu bên trong bình dầu.

2.4. Lọc tách dầu máy nén khí

Lọc tách dầu có chức năng tách dầu ra khỏi khí nén, lượng dầu còn sót lại sau khi đã tách bằng lực ly tâm qua thành bình dầu sẽ được tách nốt qua lọc tách dầu. Khí sẽ đi qua bộ lọc tách dầu đó, lọc tách sẽ gom hơi dầu thành các giọt nhỏ li ti sau đó đọng xuống dưới đáy lọc tách dầu.

Có một loại lọc tách dầu nữa đó là dạng trụ tròn hay còn gọi là spin-on. Lọc tách này nhìn giống với lọc dầu. Nguyên lý vận hành thì vẫn sẽ giống nhau: hơi dầu và các hạt nhỏ sẽ được góp lại thành các hạt to và rơi xuống.

2.5. Đường ống thu hồi dầu

Đường ống thu hồi dầu sẽ hút lượng dầu thu lượm lại được sau quá trình tách dầu ở dưới đáy lọc tách. Nó được đặt bên trong bình tách dầu, ở vị trí từ lắp bình dầu xuống dưới đáy lọc tách dầu. Nó hút lượng dầu thu lượm lại dưới đáy lọc tách ở điểm thấp nhất.

Đường ống thu hồi dầu này được kết nối đến chân không của cụm đầu nén. Khi máy nén khí hoạt động (chế độ có tải hoặc không tải), nó sẽ tạo ra một hành động hút.

2.6. Lọc dầu máy nén khí

Dầu trong bình dầu sẽ được đưa đến lọc dầu, dầu sẽ loại bỏ các cặn bẩn và các tạp chất khác có chứa trong dầu.

Bên trong lọc dầu có một chiếc van đi tắt (by-pass), nó sẽ mở ra khi áp suất trong lọc dầu quá cao (khi lọc dầu bẩn hoặc khi dầu vẫn lạnh).

2.7. Van hằng nhiệt máy nén khí

Từ lọc dầu, dầu qua van hằng nhiệt. Van hằng nhiệt điều chỉnh lượng dầu qua két làm mát dầu. Van nhiệt dầu ở máy nén khí trục vít thường mở ở 68 độ C. Dưới mức nhiệt độ đó, dầu mát sẽ được chuyển thẳng đến lọc dầu để loại bỏ cặn bẩn và tạp chất sau đó quay về đầu nén. Van nhiệt độ dầu thườn sẽ mở hoàn toàn khi ở mức 80 độ C.

Van hằng nhiệt thường được đặt ở khoang lọc dầu. Nó được đặt ở giữa bình tách dầu, két làm mát dầu và đầu nén.

Với các máy nén khí di động, không phải tất cả các máy nén khí di động đều có van hằng nhiệt. Nếu với các máy nén khí không có van hằng nhiệt thì tất cả dầu sẽ được chuyển đến két làm mát dầu hết.

2.8. Két làm mát dầu

Dầu máy nén khí được làm mát bởi két giải nhiệt dầu.

Trên các máy nén khí di động, bộ làm mát dầu là bộ làm mát khí, nó thường được đặt bên phải động cơ làm mát.

2.9. Van chặn dầu

Dầu được cung cấp đến cụm đầu nén qua van chặn dầu. Van chặn dầu được đặt dưới đáy của cụm đầu nén. Nó nằm ngay ở lối vào của dầu cung cấp đến đầu nén.

Van chặn dầu cho phép lưu lượng dầu chỉ chảy tới đầu nén khí máy nén khí dừng. Nó ngăn chặn dầu quay ngược trở lại khi máy nén khí dừng và ngăn chặn chảy dầu cụm đầu nén khi máy nén khí dừng.

Van chặn dầu được mở bằng lực của áp suất đầu ra từ đầu nén. Nó sẽ được mở khi máy nén khí khởi động và đóng khi máy nén khí dừng.

Van chặn dầu có 3 kết nối:

– Dầu vào từ lọc dầu/ két làm mát

– Dầu ra từ cụm đầu nén

– Điều khiển kết nối áp suất

Kết nối dầu ra (đến cụm đầu nén) thường không nhìn thấy cũng như van này thường được gắn bích ở dưới đáy đầu nén cùng với một miếng đệm hoặc o-ring để ngăn chặn rò rỉ. Nó cũng tương tự đối với kết nối điều khiển khí (từ đầu ra của cụm đầu nén đến điểm điều khiển của van chặn dầu).

2.10. Với các máy không sử dụng van chặn dầu và van một chiều

Chúng ta sẽ thấy một số máy nén khí không sử dụng van một chiều và/ hoặc van chặn dầu. Chúng ta sẽ thấy phổ biến trên các máy nhỏ hoặc các máy đời mới hơn và thường ít gặp ở các máy cỡ nhỏ và các model đời cũ.

Để ngăn chặn lưu lượng dầu và lưu lượng khí ra ngoài van hút, van hút lúc này sẽ được trang bị một chiếc van một chiều dạng cơ.

Thay vì chặn lưu lượng dầu và khí dưới đầu nén, lưu lượng này sẽ chặn bên trên đầu nén, khi nó đến van hút.

Van cơ một chiều này làm việc giống như một tấm bích của van hút và được tự do di chuyển lên (đóng) thậm chí khi van hút mở.

Để có van một chiều này, các van hút thường là loại thẳng đứng trong khi đó các van khác trên máy nén khí di động là loại nằm ngang.

2.11. Dầu máy nén khí

Dầu máy nén khí là gì? Nên sử dụng loại dầu nào cho máy nén khí di động chạy dầu diesel, điều kiện dầu vận hành? Điều này liên quan rất lớn đến tuổi thọ của máy nén.

Đặc tính của dầu máy nén khí

Bạn không thể sử dụng bất kỳ loại dầu nào cho máy nén khí trục vít của mình. Bạn cần một loại dầu chuyên dụng dùng cho máy nén khí. Không bao giờ nên sử dụng dầu động cơ hay dầu thủy lực cho máy nén khí. Nó sẽ hủy hoại máy nén khí của bạn!

Nhìn chung, dầu máy nén khí có một số nhiệm vụ chính sau đây:

– Chống lại khả năng oxy hóa: có rất nhiều mối liên hệ giữa dầu và khí trong máy nén khí, trong dầu máy nén khí có chất phụ gia chống oxy hóa sẽ làm giảm khả năng oxy hóa xảy ra.

– Chống ăn mòn: tạo lớp màng bảo vệ trên bề mặt kim loại.

– Không tạo bọt: đảm bảo lớp bọt vỡ nhanh.

– Tách nước: ngăn ngừa dầu trắng sữa.

Có sự khác biệt giữa việc sử dụng dầu gốc khoáng và gốc tổng hợp. Trong đó, dầu gốc khoáng vẫn được sử dụng phổ biến hơn.

Dầu tổng hợp được sử dụng cho các máy nén khí cao áp (trên 20 bar hoặc các máy nén khí hai cấp nén) hoặc các máy nén khí vận hành trong điều kiện nhiệt độ môi trường thấp (dưới 20 độ C) và cho các máy nén khí vận hành nhiệt độ cao (trên 100 độ C).

Độ nhớt của dầu máy nén khí

Để lựa chọn dầu nhớt cho máy nén khí, bạn cần phải dựa vào nhiệt độ của môi trường nơi bạn sử dụng máy nén khí.

Dưới đây là bảng tiêu chuẩn lựa chọn độ nhớt theo nhiệt độ môi trường mà các chuyên gia máy nén khí khuyến cáo sử dụng cho loại máy di động chạy dầu diesel:

Nhiệt độ môi trường	Độ nhớt
Trên 25 độ C	Độ nhớt 68 (ISO VG 68)
Giữa -10 độ C và 25 độ C	Độ nhớt 32 – 46 (ISO VG32 – ISO VG 46)
Dưới 0 độ C	Độ nhớt 15 (ISO VG 15)
Dưới – 15 độ C	Độ nhớt 46 dầu tổng hợp (ISO VG 46)

Chuyển đổi loại dầu sử dụng

Nếu bạn chuyển đổi loại dầu hoặc thương hiệu dầu đang sử dụng, bạn cần phải xả toàn bộ dầu có ở trong bình dầu, các đường ống dẫn dầu, két giải nhiệt và đầu nén.

Bạn cố gắng xả lượng dầu ra nhiều nhất có thể. Sau đó bạn đổ dầu mới vào (một mực vừa đủ để chạy máy), rồi chạy máy nén khí trong một phút và xả tiếp dầu ra để đảm bảo không pha trộn hai loại dầu có nguồn gốc khác nhau có thể gây keo dầu. Tiếp đó, bạn mới đổ dầu mới vào sử dụng.

Sử dụng loại dầu thương hiệu khác thay cho dầu chính hãng

Tất nhiên, các nhà sản xuất máy nén khí muốn bạn sử dụng dầu của họ. Họ thường khuyến cáo khách hàng chỉ sử dụng dầu chính hãng của họ, thậm chí không bảo hành máy nếu không sử dụng dầu chính hãng cung cấp. Điều này không thật cần thiết.

Thực tế thì các nhà sản xuất máy nén khí cũng không tự sản xuất dầu mà thường nhờ một đơn vị chuyên sản xuất dầu làm cho họ và gắn thương hiệu dầu họ muốn vào và bán với giá cao hơn rất nhiều giá trị thực tế của thùng dầu gắn dưới tên thương hiệu nhà sản xuất.

Nguồn: Air Compressor Guide – Author Cas

Bài viết vẫn đang được tiếp tục bổ sung thêm.

Tham khảo thêm chuỗi bài viết:

=> Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít ngâm dầu

=> Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít không dầu