Máy nén khí trục vít không dầu thường được sử dụng cho các hệ thống yêu cầu khi đầu ra sạch 100% dầu. Máy thường được sử dụng trong các nhà máy sản xuất thực phẩm, đồ uống, y tế,…
Về cơ bản, nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít không dầu (Oil-free) gần giống với nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít ngâm dầu, chỉ khác là với máy nén khí trục vít ngâm dầu, dầu được phun vào đầu nén để làm nhiệm vụ làm kín, bôi trơn, làm mát và chống gỉ thì với máy nén khí trục vít không dầu, dầu không được phun vào đầu nén để làm các nhiệm vụ trên.
Cũng chính vì không có dầu làm kín nên các khe hở trục vít được chế tạo rất tinh xảo. Trục vít không hề chạm vào nhau dù khe hở vẫn có.
Vậy nếu không có dầu làm mát thì máy nén khí trục vít không dầu hoạt động như thế nào?
Đối với máy nén khí trục vít không dầu, nó được làm mát bằng nước thông qua những chiếc túi đặc biệt gọi là vỏ. Dĩ nhiên, điều này sẽ ít hiệu quả hơn so với máy nén khí làm mát bằng dầu bởi vì chỉ có vỏ cụm đầu nén được làm mát chứ trục vít và khí trong đó thì không.
Chính vì lý do này, tỷ số nén của máy nén khí trục vít không dầu sẽ thấp hơn so với máy nén khí trục vít ngâm dầu. Nhưng về chi phí đầu tư ban đầu thì máy nén khí trục vít không dầu sẽ cao hơn rất nhiều so với máy nén khí trục vít có dầu với cùng một công suất máy.
Tại sao máy nén khí trục vít không dầu lại đắt hơn máy có dầu?
– Thứ nhất, nó có hai tầng nén (trong khi máy nén khí trục vít ngâm dầu chỉ có một tầng nén).
– Thứ hai, nó cần một hộp bánh răng để điều khiển hai đầu nén trong cùng một máy nén khí.
– Thứ ba, và cũng là lý do quan trọng nữa mà máy nén khí không dầu đắt hơn máy nén khí ngâm dầu là các khe hở trục vít của máy nén khí không dầu được chế tạo tinh xảo và kín hơn so với máy nén khí trục vít ngâm dầu.
Hai đầu nén, đầu nén 1 và đầu nén 2 cùng làm việc với nhau để tạo ra áp suất đầu ra đạt yêu cầu. Đầu nén thứ nhất bơm không khí đến bộ làm mát trong. Đầu nén thứ hai lấy không khí từ bộ làm mát trong và nén nó đến áp suất cuối cùng. Hai đầu nén này được thiết kế để nó làm việc trong sự cân bằng hoàn hảo.
Nếu có vấn đề với một đầu nén, lưu lượng khí đạt được sẽ thấp hơn với đầu nén đó. Điều này có nghĩa là sự cân bằng giữa đầu nén 1 và đầu nén 2 sẽ bị ảnh hưởng.
Điều này có thể dễ dàng thấy nếu chúng ta để mắt đến nhiệt độ (đầu nén 1 và đầu nén 2) và áp suất của bộ intercooler.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT KHÔNG DẦU (OIL-FREE)
Khí được hút vào như thế nào?
Không khí bên ngoài môi trường được hút vào thông qua van hút và bộ lọc gió đầu vào. Bộ lọc gió bảo vệ máy nén khí khỏi nguy hiểm bằng việc giữ lại tất cả các bụi bẩn ngoài môi trường có thể vào máy nén khí.
Van hút được mở và đóng bởi hệ thống điều khiển. Khi van mở, khí được nạp vào. Khi van đóng, khí được chặn lại. Máy nén vẫn hoạt động nhưng nó không thể hút khí, nó sẽ không đưa bất kỳ khí nào vào hệ thống khí nén.
Khi máy nén khí hoạt động ở chế độ hút khí và van không tải mở khí được hút vào đầu nén thứ nhất (áp suất thấp).
Tầng nén khí cấp 1 (áp suất thấp)
Đầu nén có áp suất thấp, khí được nén tới khoảng 2-2.5 bar bởi vì trong quá trình nén, khí thực sự rất nóng. Nhiệt độ thông thường khoảng 160-180°C trong khi đó đối với máy nén khí trục vít ngâm dầu, nhiệt độ của khí đầu ra chỉ khoảng 80°C.
Quá trình được thực hiện mà không cần đến dầu (ngược lại với máy nén khí trục vít ngâm dầu). Bởi vậy, khí nén rất nóng và áp suất chỉ khoảng 2.5 bar.
Bộ làm mát trong (intercooler)
Khí được làm mát qua bộ làm mát trong . Nó sẽ làm giảm nhiệt độ xuống khoảng 25-30°C. Một bộ bẫy nước được lắp sau bộ intercooler để loại bỏ lượng nước trong khí này.
Tầng nén khí cấp 2 (áp suất cao)
Khí tiếp tục được nén bởi áp suất cao để đến áp suất cuối cùng cần cho hoạt động sản xuất. Áp suất này phụ thuộc vào từng loại máy nén khí nhưng thông thường dao động từ 7-13 bar.
Dưới đây là sơ đồ nguyên lý hoạt động máy nén khí Kobelco với cấu tạo hai cấp nén:
Nguyên lý hoạt động của máy nén khí không dầu Kobelco 2 tầng nén
Bộ làm mát Aftercooler
Do nén, khí lại một lần nữa rất nóng. Lúc này nhiệt độ thường khoảng 140-175°C và nó cần được làm mát một lần nữa bằng bộ làm mát Aftercooler. Nhưng trước khi nó đi vào bộ Aftercooler, nó thường đi qua van tiết lưu và van một chiều. Van một chiều làm nhiệm vụ không cho khí nén quay ngược trở lại máy nén khí khi nó dừng.
Sau khi khí đi qua bộ làm mát Aftercooler, nhiệt độ khí đầu ra lúc này chỉ còn khoảng 25°C. Và cũng có một chiếc bẫy nước khác được lắp ở đây để loại bỏ nước ra khỏi bộ làm mát aftercooler.
Quá trình tạo khí
Như chúng ta thấy, hệ thống khí nén thì khá đơn giản, nó gồm một số bộ phận sau: đầu nén áp suất thấp, bộ làm mát trong, đầu nén áp suất cao, bộ làm mát ngoài.
Nhưng chúng ta cần rất nhiều bộ phận khác để giữ máy nén khí hoạt động, và về mặt vật lý thì có rất nhiều các chi tiết phức tạp.
Đầu nén áp suất thấp và đầu nén áp suất cao được chạy cân bằng một cách hoàn hảo. Tất cả khí nén bởi đầu nén áp suất thấp cần được hút bởi đầu nén áp suất cao. Nếu nó không cân bằng, áp suất trong bộ làm mát trong (intercooler) sẽ tăng hoặc giảm.
Nếu một trục vít bị mòn dần hoăc vỡ, nó phá hỏng sự cân bằng và có thể làm các bộ phận khác ảnh hưởng theo.
Bạn có thể tìm hiểu thêm ở bài viết dưới đây để có thêm thông tin về đầu nén máy nén khí trục vít.
=> Cụm đầu nén máy nén khí: vị trí, chức năng và cơ chế hoạt động
Hộp bánh răng
Trong khi máy nén trục vít ngâm dầu, chỉ có một đầu nén nên thường sẽ chạy trực tiếp đến mô tơ điện hoặc thông qua một hệ thống puly nhưng với máy nén khí trục vít không dầu, nó cần một hộp bánh răng để điều khiển hai trục vít của hai động cơ từ một môtơ điện.
Hộp bánh răng này rất đắt, nó yêu cầu dầu bôi trơn, độ ồn thấp hơn để duy trì hiệu quả của cả máy.
Dầu bánh răng
Với máy nén khí trục vít không dầu oil-free sẽ không sử dụng dầu làm kín khe hở trục vít, tuy nhiên vẫn cần dầu máy nén khí để bôi trơn bánh răng và vòng bi bên trong hộp bánh răng.
Dầu được bơm từ bể dầu bên trong bánh răng, đi qua bộ làm mát dầu và lọc dầu, đến bánh răng và vòng bi. Lọc dầu sẽ loại bỏ cặn bẩn có trong dầu để bảo vệ vòng bi và bánh răng.
Bộ làm mát máy nén khí
Dầu được chạy qua bộ làm mát của máy nén khí, để làm mát chúng trước khi nó chảy vào lọc dầu. Bộ làm mát máy Oil free có hai loại là làm mát bằng gió và làm mát bằng nước.
Trên bộ làm mát khí, không khí bên ngoài được sử dụng để làm mát khí nén và dầu lại được sử dụng để làm mát các bộ phận của máy nén khí.
Trên bộ làm mát bằng nước, nước được dùng để làm mát dầu, khí nén và các bộ phận của máy nén.
Khi máy giải nhiệt bằng nước, hệ thống làm mát thường phân chia thành hai phần: một cho làm mát dầu, đầu nén áp suất thấp và bộ làm mát trong inter cooler; và một cho đầu nén áp suất cao và bộ làm ngoài after cooler.
Bài viết liên quan:
=> Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít ngâm dầu
=> Nguyên lý hoạt động của máy nén khí di động chạy dầu diesel
=> Cấu tạo máy nén khí trục vít: chia sẻ từ A đến Z
=> Máy nén khí trục vít không dầu Hitachi công suất 15 đến 240kw
