Máy nén khí Trục vít

• Máy nén khí trục vít là gì?
• Nguyên lý hoạt động cơ bản của máy nén khí trục vít là gì?
• Máy nén khí trục vít có dầu và máy nén khí trục vít không dầu
• Máy nén khí trục vít cố định và máy nén khí trục vít biến tần (VSD)
• Máy nén khí trục vít: Giải pháp cho mọi ứng dụng
• Máy nén khí trục vít cho các ứng dụng trong ngành công nghiệp nặng

Có loại máy nén khí nào khác? 

Một loại máy nén khí khác theo nguyên lý thay đổi thể tích là máy nén khí pittong (máy nén khí piston). Tương đương với máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích là máy nén khí dạng động năng, như máy nén khí ly tâm.

Máy nén khí trục vít hoạt động với trục nén đực và trục nén cái được xoay theo hai hướng ngược chiều nhau nhằm làm giảm thể tích khí và tăng áp suất. Chuyển động này hút vào không khí bị nén khi không gian giữa các trục nén và cụm nén giảm đi. Khí nén sau đó được dịch chuyển đến đầu ra. 

Các trục nén được dẫn động bởi trục nén đực hoặc bằng hệ thống bánh răng định giờ:

Mỗi cặp trục vít có tỉ số nén cố định dựa vào độ dài trục, đường kính trục và buồng nén(ra) . Để đạt hiệu quả tối đa, tỉ số nén phải được thiết kế phù hợp với yêu cầu áp suất làm việc. 

Tốc độ của trục vít được tối ưu hóa ở một mức nhất định để giảm thiểu các tổn thất cơ khí (do nhiệt độ ở tốc độ rất cao) và tổn thất thể tích (mất không khí do tốc độ rất thấp).

Một loại được biết đến là máy nén khí ngâm dầu hoặc máy nén khí phun dầu. Tuy nhiên, tên kỹ thuật là máy nén khí có dầu.

Máy nén khí trục vít có dầu tiếp dầu vào buồng nén. Dầu này làm mát và bôi trơn cụm nén, giúp tản nhiệt đồng thời giảm thiểu rò rỉ bên trong buồng nén.

Các cụm nén máy nén khí trục vít có dầu có thể sản xuất cho tỷ lệ áp suất cao. Một giai đoạn nén thường đủ cho áp suất lên tới 14 bar, đôi khi là 17 bar, tuy nhiên điều này có thể gây tổn thất về hiệu suất năng lượng.  

Máy nén khí trục vít đầu tiên có dạng trục nén đối xứng và không sử dụng bất kì môi chất nào để làm mát bên trong cụm nén. Chúng được gọi là máy nén khí không dầu hay máy nén khí khô. Với công nghệ phát triển, máy nén khí trục vít không dầu hiện tại được thiết kế có tốc độ cao có cấu hình trục vít không đối xứng. Sự sắp xếp này dẫn đến hiệu suất năng lượng được cải thiện đáng kể nhờ giảm thiểu việc rò rỉ bên trong. 

Bánh răng được lắp bên ngoài buồng nén để đồng bộ tỉ số quay của động cơ và tạo lực quay cho cụm nén vì hai cụm nén không tiếp xúc với nhau, cũng không tiếp xúc với vỏ máy nén, nên không cần bôi trơn trong buồng nén. Do đó khí nén đầu ra hoàn toàn không có dầu. 

Cụm nén và trục vít được thiết kế với độ chính xác cao nhằm giảm thiểu tổn thất áp trong buồng nén. Tỉ số nén chịu ảnh hưởng và giới hạn bởi  sự khác nhau giữa nhiệt độ đầu vào và đầu ra của cụm nén. Đó là lí do tại sao máy nén khí không dầu được trang bị nhiều cấp nén và giàn làm mát nhằm đạt áp suất làm việc tối đa.

Có các loại máy nén khí trục vít cố định và máy nén khí trục vít biến tần (VSD). Sự khác biệt cơ bản như sau: 

• Máy nén khí cố định hoạt động ở tốc độ cố định liên tục
• Máy nén khí biến tần (VSD) điều chỉnh tốc độ động cơ phù hợp với lượng không khí cần thiết

Sự khác nhau cơ bản giữa hai công nghệ được nằm trong chính tên của chúng. Với máy nén khí có tốc độ cố định (fixed speed) chạy ở tốc độ cố định liên tục và hoạt động hiệu quả ở 100% công suất. Sự kém hiệu quả của máy nén khí fixed speed là khi máy chạy chế độ không tải, sẽ không có lượng khí nén nào được tạo ra và gây lãng phí năng lượng tiêu thụ. Sự lãng phí có thể thấy rõ ở những nhà máy hoạt động theo ca và cần lưu lượng lớn trong từng ca làm việc.

Công nghệ biến tần (VSD) hoạt động theo nguyên lý thay đổi tần số và tốc độ mô-tơ phù hợp với lượng khí nén cần thiết tại mỗi thời điểm khác nhau. Nói một cách đơn giản, khi cần một lượng lớn khí nén, máy sẽ hoạt động ở tốc độ cao hơn, tạo ra lưu lượng (cfm) lớn hơn, khi yêu cầu lượng khí giảm, động cơ sẽ hoạt động chậm lại.. Máy nén khí VSD có cảm biến đo lưu lượng cần thiết và tự điều chỉnh tốc độ phù hợp. Công nghệ biến tần giúp tối ưu hòa lưu lượng và giảm tối đa năng lượng lãng phí so với máy fixed speed.

Việc sử dụng khí nén rất tốn kém, tổn thất hơn 70% chi phí tiêu thụ. Sử dụng công nghệ biến tần VSD giúp bạn tiết kiệm 35% - 60% chi phí năng lượng. Tùy vào kích thước của máy nén có thể tiết kiệm từ 100$ đến 10.000$ hàng năm. Máy nén khí VSD đã trở thành tiêu chuẩn trong nhiều nhà máy sản xuất, khoản tiền tiết kiệm được hằng năm có thể giúp họ đầu tư nhiều sản phẩm khác.

Máy nén khí cố định rất hiệu quả khi hoạt động liên tục ở công suất 100%, nhưng hầu hết các công ty đều không yêu cầu ở mức năng suất đó. Trước khi động cơ dừng hoàn toàn, nó sẽ tiếp tục hoạt động trong khi không tạo ra khí nén, dẫn đến việc lãng phí năng lượng và tiền bạc.

Sự thiếu hiệu quả và lãng phí như vậy thường được thấy ở các công ty làm việc nhiều ca và có thay đổi nhu cầu lưu lượng trong ngày.

Máy nén khí VSD tăng tốc độ của động cơ khi nhu cầu về khí nén tăng, do đó cung cấp thêm lưu lượng/ CFM. Nếu nhu cầu giảm, động cơ sẽ tự động chạy chậm lại và chỉ sử dụng năng lượng cần thiết để cung cấp lưu lượng phù hợp.

Vào những ngày sản xuất chậm, gián đoạn trong quy trình làm việc, hoặc trong ca làm việc thứ hai và thứ ba, công nghệ VSD đặc biệt hữu ích. Loại máy nén khí này tiết kiệm điện và tiền bạc so với các dòng máy cố định.

Vì sử dụng năng lượng khí nén chiếm hơn 80% chi phí của máy nén khí, việc lựa chọn thiết bị hiệu quả rất là quan trọng.

Một trong những lý do khiến cho máy nén khí trục vít trở nên phổ biến là tính linh hoạt của chúng. Thực sự có máy nén trục vít phù hợp cho mọi ứng dụng. Atlas Copco cung cấp máy nén trục vít với ba loại truyền động khác nhau, mỗi loại đều có những lợi ích riêng của nó.

• Truyền động dây đai: Những máy nén này rất chắc chắn cũng như dễ dàng lắp đặt và bảo trì. Hơn nữa, loại truyền động dây đai này có chi phí đầu tư ban đầu thấp nhất trong số các máy nén khí trục vít. Sự kết hợp này khiến chúng trở thành sự lựa chọn tốt nhất cho các hoạt động nhỏ hơn.
• Truyền động bánh răng: Bộ truyền động bánh răng làm cho máy nén khí hoạt động êm hơn. Mức đầu tư cao hơn so với truyền động dây đai nhưng cũng tiết kiệm năng lượng hơn. Vì vậy, nếu bạn sử dụng máy nén nhiều, khoản đầu tư này sẽ trả lại sau một thời gian nhờ việc tiết kiệm năng lượng.
• Truyền động trực tiếp: Đây là công nghệ tối ưu của máy nén trục vít. Truyền động trực tiếp cải tiến mang lại hiệu suất và hiệu quả chưa từng có. Trong ba loại, loại truyền động trực tiếp tạo ra ít tiếng ồn nhất. Máy nén trục vít truyền động trực tiếp có các loại khác nhau - từ thiết kế cơ bản cho các mẫu nhỏ hơn đến những mẫu máy biến tần siêu hiệu quả.

Bạn có thể là người sở hữu máy nén piston nhưng bạn đang tìm kiếm các lựa chọn khác vì yêu cầu của bạn đã thay đổi.

Dù thế nào đi nữa, khi lựa chọn một máy nén khí, bạn sẽ cân nhắc những yếu tố như yêu cầu về áp suất và thể tích của máy, tần suất sử dụng, hạn chế về không gian và tính di động khi vận hành.

Nếu bạn đang vận hành các ứng dụng trong ngành công nghiệp nặng trong thời gian dài, như trong nhà máy, nhà máy công nghiệp hoặc xưởng sản xuất thì bạn nên xem xét nâng cấp lên máy nén khí trục vít.

Đây là lý do tại sao:

• Máy nén khí trục vít được thiết kế để hoạt động toàn thời gian 24/7
• Máy nén khí trục vít có thể hoạt động ở công suất lưu lượng cao hơn đồng thời tản nhiệt sinh ra 
• Máy nén khí trục vít tương đối yên tĩnh hơn máy nén khí piston 
• Máy nén khí trục vít ít hao mòn hơn 
• Máy nén khí trục vít có khuyên hướng cần ít không gian hơn 
• Máy nén khí vượt trội hơn so với máy nén piston về hiệu suất ở mức khoảng 15 kW (20 hp)
• Máy nén khí thải ra ít dầu và chất gây ô nhiễm bằng khí nén