Máy nén khí: cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Máy nén khí là gì?

Máy nén khí như tên gọi, là một thiết bị công nghiệp dùng để nén không khí và tăng áp suất của nó. Máy nén khí hút không khí từ khí quyển và nén lại lên một áp suất nhất định, sau đó máy gửi khí nén đến một bình lưu trữ chịu được áp suất cao (bình khí nén). Từ bình chứa, khí nén có thể được vận chuyển bằng đường ống đến vị trí cần cung cấp khí nén. 

Không khí nén được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như: máy khoan chạy bằng khí nén, phun sơn, vận hành nhà máy và các động cơ dùng khi nén khác, v.v. Nó cũng được sử dụng trong hoạt động của thang máy, đường ray, máy bơm màng và nhiều thiết bị khác. 

Các loại máy nén khí

Sau đây là các loại máy nén khí thông dụng nhất:

1. Máy nén khí piston (Reciprocating air compressor)

2. Máy nén khí trục vít quay (Rotary crew air compressor)

3. Máy nén khí ly tâm (Centrifugal air compressor)

4. Máy nén khí hướng trục (Axial air compressor)

1. Máy nén khí piston

Máy nén khí pittông là một loại máy nén dịch chuyển tích cực sử dụng một piston. Piston được dẫn động bởi trục khuỷu để chuyển các khí có áp suất cao vào trong xi lanh.

Trong các loại máy nén khí này, ban đầu, khí đi vào từ đường hút . Khí này đi qua một xi lanh nén, nơi nó được nén bởi một pít-tông gắn liền. Khí được chuyển động theo chiều tịnh tiến nhờ tác dụng của trục khuỷu cho đến khi đạt áp suất cao và cho ra ngoài để đến bình chứa. Một máy nén pittông điển hình thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp ô tô để tạo ra từ 5 đến 30 mã lực. Một loại máy nén pittông lớn tạo ra công suất lên đến 1000 mã lực tương đương với 750 KW, và nó còn được sử dụng trong ngành công nghiệp dầu khí lớn.

2. Máy nén khí trục vít quay

Máy nén khí trục vít quay là loại máy nén đơn giản, bao gồm hai rôto có các thùy quay trong một vỏ kín không khí có cổng vào và cổng ra. Hoạt động của nó giống như hoạt động của một máy bơm bánh răng.

Có nhiều kiểu dáng của trục vít, nhưng chúng thường có hai hoặc ba thùy. Các thùy được tạo ra để cung cấp một khớp nối kín khí tại điểm tiếp xúc của chúng. Năng lượng cơ học được cung cấp từ một nguồn bên ngoài cho một trong các rôto, trong khi bánh răng thứ hai được dẫn động trước. Khi các cánh trục vít quay, không khí ở áp suất khí quyển bị giữ lại trong các túi hình thành giữa các thùy và vỏ máy. Chuyển động quay của các thùy cung cấp không khí nhập vào buồng thu nén. Do đó lưu lượng không khí càng lớn hơn trong buồng thu giúp làm tăng áp suất của nó. Cuối cùng, không khí được nén và đưa đến bình chứa khí.

Hệ thống khí nén công nghiệp tiêu chuẩn 

3. Máy nén khí ly tâm

Máy nén khí ly tâm là loại thông thường, có rôto (hoặc cánh quạt), trong đó có một số loại cánh cong được bố trí đối xứng. Rôto quay trong một khung máy bọc kín khí với các điểm đầu vào và đầu ra.

Trong các loại máy nén khí này, vỏ cho máy nén được thiết kế sao cho động năng của không khí được chuyển thành năng lượng áp suất trước khi nó rời khỏi khung máy như trong hình. Năng lượng cơ học được cung cấp cho rôto từ một nguồn bên ngoài (thường là động cơ điện).

Khi cánh quạt quay, nó hút không khí qua các mắt của nó, tăng áp suất do lực ly tâm và đẩy không khí đi qua bộ khuếch tán. Áp suất không khí tăng thêm trong quá trình lưu thông trên bộ khuếch tán. Cuối cùng, không khí ở áp suất cao được đưa đến bình chứa khí nén để sử dụng.

4. Máy nén khí hướng trục

Máy nén dòng hướng trục, ở dạng đơn giản nhất, có một số cánh quay gắn với drum quay. Drum quay bên trong một vỏ bọc kín không khí với các hàng cánh stato cố định như trong hình.

Các cánh quạt được tạo ra từ một bộ phận chân không để giảm tổn thất tạo ra bởi sự hỗn loạn và phân tách. Năng lượng cơ học được cung cấp cho trục quay, làm quay drum máy. Không khí đến từ phía bên trái của máy nén. Khi drum bắt đầu quay, không khí chạy qua stato và rôto đã được sắp xếp. Khi không khí di chuyển từ một bộ stato và rôto khác và nó bị nén lại.

Sự khác biệt giữa máy nén khí piston và trục vít quay

Sau đây là những điểm chính so sánh giữa máy nén khí piston và máy nén khí quay:

Máy nén khí piston	Máy nén khí trục vít
Áp suất phân phối lớn hơn có thể lên tới 1000 kg / cm2 trong máy nén khí pittông.	Áp suất phân phối lớn hơn là 10 kg / cm2 chỉ trong máy nén khí quay.
Trong đó, lưu lượng khí tối đa là khoảng 300 m3 / phút.	Trong trường hợp này, lưu lượng khí tối đa lên tới 3000 m3 / phút.
Chúng thích hợp cho việc xả khí thấp ở áp suất rất cao.	Chúng thích hợp cho việc thải khí lớn ở áp suất thấp.
Tốc độ của máy nén khí thấp.	Tốc độ của máy nén khí cao.
Nguồn cung cấp không khí không liên tục.	Cung cấp không khí là liên tục.
Kích thước của máy nén khí lớn đối với lưu lượng nhất định.	Kích thước của máy nén khí nhỏ đối với lưu lượng nhất định.
Cân bằng là một vấn đề lớn.	Không có vấn đề cân bằng.
Bầu không khí bị bẩn do nó tiếp xúc với dầu bôi trơn .	Không khí được cung cấp sạch hơn vì nó không tiếp xúc với dầu bôi trơn.
Hệ thống bôi trơn phức tạp.	Hệ thống bôi trơn đơn giản.
Trong đó, hiệu suất đẳng nhiệt được áp dụng cho tất cả các loại tính toán.	Trong đó, hiệu suất đẳng hướng được áp dụng cho tất cả các loại tính toán.

Sự khác biệt giữa máy nén khí ly tâm và hướng trục

Sau đây là những điểm chính so sánh giữa máy nén khí ly tâm và máy nén khí hướng trục:

Máy nén khí ly tâm	Máy nén khí hướng trục
Chuyển động của không khí theo phương vuông góc với trục của máy nén.	Chuyển động của không khí song song với trục của máy nén.
Nó có chi phí sản xuất và vận hành thấp.	Nó có chi phí sản xuất và vận hành cao.
Máy nén ly tâm yêu cầu mô-men xoắn khởi động thấp.	Máy nén hướng trục yêu cầu mô-men xoắn khởi động cao.
Không thích hợp cho nhiều dàn máy.	Thích hợp cho nhiều dàn máy
Nó cần một khu vực phía trước lớn cho một tốc độ dòng chảy nhất định.	Nó cần một khu vực phía trước nhỏ cho một tốc độ dòng chảy nhất định. Điều này làm cho máy nén thích hợp cho hàng thủ công không khí.

 

Những lưu ý khi chọn máy nén khí?

Tóm lại, nếu bạn chọn một máy nén khí không chính xác cho nhà máy của bạn, nó có thể khiến bạn mất hàng trăm hoặc hàng tỉ đồng tiền năng lượng điện bị hao hụt và mất thời gian sản xuất. Điều quan trọng khi lựa chọn máy nén khí phù hợp đó là ước lượng đúng lưu lượng khí nén cần thiết cho nhà máy cũng như nhu cầu sản xuất.

Có rất nhiều yếu tố cân nhắc khi chọn một hoặc hệ thống nhiều máy nén khí cho mục đích sử dụng của từng hoạt động sản xuất. Những yếu tố này bao gồm như giá mua ban đầu, mức độ dễ dàng vận hành và chi phí bảo trì, kích thước, khả năng vận hành thường xuyên, lưu lượng khi nén, công suất và độ bền đều quan trọng.

Để đảm bảo bạn có một hệ thống khí nén hiệu quả, an toàn và tối ưu chi phí nhất, bên cạnh kỹ sư bảo trì của nhà máy, hãy thuê tư vấn từ công ty thiết bị máy nén khí chuyên nghiệp, thường là các nhà nhập khẩu và phân phối của các hãng sản xuất máy. Như thế bạn có thể yên tâm sử dụng và bảo trì máy trong suốt một thời gian dài.

NPTECO

Tham khảo: TheEngineersPost.com