Tại Sao Máy Nén Khí Chạy Không Tải (Unload Running)

Tại sao máy nén khí trục vít lại có chế độ chạy không tải, nó hoạt động như thế nào, những ưu điểm và nhược điểm khi máy nén khí chạy không tải? Trong bài chia sẻ hôm nay chúng tôi sẽ giúp các bạn hiểu rõ vấn đề này.

ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT MÁY NÉN KHÍ

Để hiểu tại máy nén khí được thiết kế với chế độ vận hành không tải, chúng ta cần phải biết cách điều chỉnh áp suất của một máy nén khí.

Có nhiều cách khách nhau để điều khiển áp suất và mỗ cách lại có ưu điểm và hạn chế nhất định. Tuy nhiên, có 3 cách điều chỉnh áp suất chính mà chúng ta thường gặp ở một máy nén khí tiêu chuẩn:

1. Điều khiển có tải/ không tải

2. Điều khiển liên tục

3. Điều khiển kiểm soát tốc độ/ biến tần (VSD)

Trong khuôn khổ bài viết này chúng ta sẽ đề cập về chế độ điều khiển không tải. Do đó, chúng ta sẽ chỉ chú trọng vào kiểu điều khiển có tải/ không tải của máy nén khí mà thôi.

Máy nén khí vận hành có tải/ không tải có hai điểm cài đặt áp suất chính: cài đặt áp suất thấp và áp suất cao. Máy nén khí sẽ vận hành trong dải áp suất cài đặt tùy theo máy.

Khi máy nén khí vận hành về mức áp suất cài đặt thấp nhất thì máy nén khí sẽ bắt đầu bơm khí trở lại. Điểm cài đặt này gọi là điểm cài đặt áp suất có tải.

Để tránh máy nén khí tăng áp suất không kiểm soát được thì máy nén khí có chế độ cài đặt áp suất ở mốc cao nhất. Khi máy nén khí đạt mốc áp suất cài đặt cao nhất này, nó sẽ ngừng không bơm khí nữa. Chế độ cài đặt này gọi là cài đặt áp suất không tải.

Do khí nén được sử dụng liên tục, do đó áp suất sẽ giảm trở lại cho đến khi đạt đến điểm cài đặt thấp nhất, lúc này máy nén khí tiếp tục bơm khí trở lại và bắt đầu một chu trình liên tục.

Một ví dụ về có tải/ không tải. Trong khi máy nén khí chạy ở chế độ không tải, khí không được tạo ra vì thế áp suất sẽ tụt. Còn máy chạy có tải, khí được sản sinh và áp suất tăng. Vì thế, máy nén khí điều chỉnh áp suất chạy lại khi đạt điểm cài đặt áp suất thấp nhất và dừng khi đạt điểm áp suất cao nhất.

Có tải – không tải – dừng máy

Bất kỳ máy nén khí trục vít ngâm dầu nào cũng đều có 1 trong 3 điều kiện:

– Có tải

– Không tải

– Dừng máy

Như chúng tôi đã giải thích bên trên, khi máy nén khí đạt áp suất cài đặt thấp, máy sẽ chạy lại ở chế độ có tải. Khi máy nén khí chạy có tải, khí được bơm vào hệ thống. Còn khi đạt áp suất cài đặt cao, máy sẽ chuyển sang chạy ở chế độ không tải. Máy chạy không tải nhưng thực ra lượng điện năng vẫn đang tiêu thụ, chỉ là ít hơn khi máy chạy ở chế độ có tải mà thôi.

Khi máy nén khí chạy ở chế độ không tải, nó vẫn chạy nhưng không tạo ra ra khí. Nó sẽ duy trì ở chế độ standby và đầu khí ra là 0.

=> Xem thêm: Hướng dẫn cách cài đặt áp suất máy nén khí

Có tải > Không tải > Dừng

Vì những lý do nêu trên, nhằm tiết kiệm điện năng và bảo vệ máy, sẽ có nhiều máy nén khí mà khi sử dụng được cài đặt áp suất làm việc bằng cách sử dụng chu kỳ vận hành máy có tải/ không tải để điều chỉnh áp suất và chỉ dừng hoàn toàn khi máy nén khí đã chạy một thời gian không tải nhất định (có nghĩa là nhu cầu sử dụng khí rất thấp ở thời điểm đó).

Chúng ta cùng xem biểu đồ minh họa dưới đây:

Ví dụ về có tải/ không tải. Máy nén khí chỉ dừng khi áp suất cài đặt ở trên thấp hơn áp suất duy trì trên điểm cài đặt áp suất thất hơn trong một khoảng thời gian nhất định.

Tại sao không dừng lại?

Vòng quay có tải/ không tải trong một hệ thống khí nén điển hình sẽ kéo dài trong khoảng 10 giây và một vài phút (hoặc lâu hơn), phụ thuộc vào rất nhiều nhân tố (lưu lượng máy nén, nhu cầu sử dụng khí, kích cỡ bình chứa khí, áp suất cài đặt).

Khác với các máy nén khí Piston cỡ nhỏ, các máy nén khí sử dụng trong công nghiệp có độ ổn định và vận hành liên tục trong thời gian dài. Việc máy khởi động và dừng liên tục sẽ khiến máy dễ gặp các vấn đề sau:

1. Thời gian: để khởi động máy nén khí mất ít nhất 10 đến 20 giây. Thời gian này thường quá lâu để kiểm soát chính xác áp suất, vì áp suất sẽ giảm xuống dưới điểm cài đặt trong thời gian đó.

2. Motor quá tải: cần rất nhiều điện năng để khởi động máy nén, nếu khởi động và đừng liên tục thì motor điện, bộ điều khiển (công tắc, dây dẫn) sẽ dễ quá nhiệt.

3. Vòng bi: Khởi động và dừng máy liên tục sẽ khiến vòng bi rất nhanh mòn

Máy nén khí vận hành không tải được thực hiện như thế nào?

Làm thế nào để cho máy nén khí vận hành không tải? Chúng ta làm điều đó bằng cách đóng van hút, và nó sẽ được thực hiện bằng chính van hút. Chúng ta gọi đó là van hút hay van không tải.

Van hút được gắn giữa bầu lọc gió và đầu nén, nó được gắn trực tiếp trên đầu nén. Khi van này mở, khí sẽ được hút vào trong máy nén. Khi van này đóng, không có bất kỳ lượng khí nào được hút vào máy nén khí, và khí nén đầu ra sẽ giảm về mức 0.

Van hút thường được điều khiển bằng khí nén bởi một chiếc van điện từ và điều khiển áp suất khí.

Điều kiện vận hành chế độ không tải

Chúng ta hãy cùng nhau xem điều gì xảy ra khi máy nén chạy ở chế độ không tải.

Van hút đóng, không có bất kỳ tí khí nào được hút vào máy nén khí và khí đầu ra máy nén là 0.

Một lực chân không được tạo ra giữa van hút đóng và phía hút của đầu nén. Nhưng áp suất được giữ ở mức tối thiểu cần phải đạt khi máy nén khí vận hành ở chế độ không tải. Áp suất này thường dao động trong khoảng 2.5 đến 3.5 bar. Đây là áp suất bên trong máy nén khí khi máy vận hàn chế độ không tải với van hút đóng.

Áp suất không tải nội bộ

Tại sao lại cần áp suất nội tại khi máy nén khí vận hành ở chế độ không tải? Điều này thực sự cần thiết bởi vì 2 lý do:

1. Để giữ cho dầu lưu thông

2. Để điều khiển khí

Áp suất nội bộ duy trì như thế nào trong máy nén khí?

Có một lỗ nhỏ hoặc một van bypass bên trong van hút cho phép đầu nén hút một ít khí vào. Lượng khí này thường được sử dụng để duy trì một áp suất tối thiểu nội tại khi máy vận hành không tải.

Để giữ cho áp suất không tải bên trong không đổi, cùng một lượng khí được hút vào và thổi ra, chúng ta cần một van xả xì để làm nhiệm vụ này.

Trong khi chạy có tải, van xả xì đóng. Còn khi máy chạy không tải, van xả xì này sẽ mở. Việc van xả xì này mở là rất quan trọng để dầu được lưu thông ngay cả khi máy chạy không tải.

Van áp suất tối thiểu trong máy nén khí

Tại đầ ra của máy nén sẽ có một van áp suất tối thiểu, van này thường chỉ mở khi áp suất dưới 3.5 bar. Trong khi máy hoạt động ở chế độ không tải, van này sẽ đóng.

Van này có hai chức năng khi máy chạy ở chế độ không tải:

1. Ngăn chặn lưu lượng khí nén quay ngược trở lại hệ thống ống dẫn (áp suất trong các đường ống sẽ cao hơn, thường khoảng 7 bar).

2. Ngăn chặn áp suất trong máy thoát ra khi không kết nối với bất kỳ hệ thống nào hoặc khi áp suất trong các đường ống rất thấp.

Ngoài ra, van áp tối thiểu còn có thêm một chức năng thứ ba khi máy nén khí chạy có tải đó là nó bảo vệ lọc tách dầu, chúng tôi sẽ chia sẻ kỹ hơn trong phần khác.

Tại sao áp suất lại thấp hơn khi máy chạy ở chế độ không tải?

Máy nén khí chạy ở chế độ không tải giúp bạn tiết kiệm được một lượng điện năng tiêu thụ đang kể. Nếu như máy chạy ở chế độ 100% tải nghĩa là lượng điện năng tiêu thụ tối đa, nhưng nếu máy chạy ở chế độ không tải, bạn có thể tiết kiệm được 50-70% lượng điện năng tiêu thụ. Điều này sẽ giúp bạn tiết kiệm được rất nhiều tiền trong một thời gian dài.

Năng lượng sử dụng

Áp suất khí nén đầu ra của máy nén khí càng cao thì điện năng tiêu thụ càng lớn. Và áp suất càng thấp thì lượng điện năng tiêu thụ sẽ thấp. Lượng điện năng tiêu thụ khi máy ở chế độ không tải thường bằng 1/3 khi máy chạy ở chế độ đầy tải (full-load).

Áp suất máy nén khí chạy không tải và năng lượng không tải sử dụng là cố định, song chúng ta có thể chú trọng vào việc tối ưu hóa thời gian một máy nén khí chạy không tải. Máy nén khí chạy không tải càng lâu, năng lượng tiêu thụ càng lãng phí.

Trên đây là một ví dụ về sự khác nhau ở thời gian chạy có tải và không tải. kWh là tổng năng lượng sử dụng trong một thời gian. Điện năng máy nén khí chạy không tải là 25% so với máy chạy full tải.

Có rất nhiều chiến lược chúng ta có thể tối ưu hóa thời gian máy chạy không tải. Ví dụ, điều chỉnh áp suất điểm cài đặt, tăng lưu lượng bình chứa khí, sử dụng bảng điều khiển trung tâm, hoặc thậm chí lắp đặt một máy nén khí nhỏ hơn.

Bạn có thể tiết kiệm được rất nhiều tiền mỗi năm từ việc tối ưu việc cài đặt thời gian máy nén khí chạy không tải.

Có rất nhiều cách để tiết kiệm điện năng cho máy nén khí, nhưng bạn có thể tập trung vào:

– Hạ thấp nhu cầu sử dụng khí

– Hạ thấp áp suất cài đặt cho máy nén khí

– Sản xuất hiệu quả hơn

Với những chia sẻ trên, chúng tôi hi vọng sẽ giúp bạn hiểu hơn tại sao máy nén khí lại cần thiết chạy ở chế độ không tải? Tối ưu hóa nó, bạn sẽ tiết kiệm được rất nhiều tiền cho hệ thống khí nén.

(Ảnh và bài viết: Nguồn internet – aircompressorguide/com)

=> Xem thêm: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít