Khí nén là gì? Tại sao chúng ta sử dụng nó?

Nhiệt độ của không khí tỷ lệ thuận với động năng trung bình của các phân tử. Nói một cách đơn giản, khi các phân tử chuyển động nhanh hơn, nhiệt độ không khí tăng; ngược lại, khi chúng chậm lại, nhiệt độ sẽ giảm xuống.

Vậy, nén khí hoạt động như thế nào? Khi nén không khí, ta đang ép các phân tử khí vào một không gian nhỏ hơn. Mật độ tăng lên này làm cho các phân tử chuyển động nhanh hơn, làm tăng động năng và nhiệt độ. Hiện tượng này được gọi là "nhiệt nén". Về cơ bản, bạn đang lưu trữ năng lượng trong khí nén để sử dụng trong tương lai bằng các ép nó thành một thể tích nhỏ hơn. 

Lấy ví dụ về một quả bóng bay: Khi thổi phồng một quả bóng bay, bạn đang ép không khí vào một thể tích nhỏ hơn. Năng lượng được lưu trữ trong khí nén bên trong bóng chish bằng năng lượng bạn đã sử dụng để thổi phồng nó. Khi bạn thả nhả quả bóng ra, khí nén thoát ra ngoài, tạo lực đẩy làm quả bóng bay đi. Đây là nguyên tắc tương tự mà máy nén khí thay đổi thể tích sử dụng để nén khí.

Khí nén là một phương tiện lưu trữ tuyệt vời để lưu trữ và truyền năng lượng. So với các phương pháp khác (như pin hay hơi nước), khí nén có tính linh hoạt, dễ sử dụng và an toàn hơn. Pin có thể cồng kềnh, giới hạn chu kỳ sạc và dễ giảm hiệu suất theo thời gian. Trong khi đó, hơi nước, mặc dù mạnh mẽ, nhưng không tiết kiệm chi phí và thân thiện với người dùng do nhiệt độ cực cao.

Vậy khí nén so với điện thì sao? Mặc dù điện thường có chi phí sử dụng thấp hơn, nhưng khí nén lại có lợi thế riêng - đặc biệt trong môi trường công nghiệp, nơi độ an toàn, hiệu suất và khả năng tùy biến là ưu tiên hàng đầu.

Một trong những lý do chính để sử dụng khí nén thay vì điện là sự an toàn. Trong một số ứng dụng nhất định, đặc biệt là khi quá tải, thiết bị điện có thể gây ra rủi ro về an toàn, bao gồm điện giật hoặc nguy cơ hỏa hoạn. Mặt khác, khí nén và dụng cụ khí nén có thể được sử dụng an toàn trong môi trường có sàn ẩm ướt hoặc độ ẩm cao, nơi mà sử dụng điện có thể không thực tế.

Một ưu điểm khác của khí nén là tính linh hoạt của nó. Nó lý tưởng để được sử dụng ở những khu vực xa xôi như mỏ hoặc công trường xây dựng, nơi có thể không có nguồn điện. Các công cụ khí nén, chẳng hạn như máy khoan đá, chạy mát hơn và có khả năng điều chỉnh tốc độ cũng như mô-men xoắn thay đổi, làm cho chúng phù hợp hơn cho các ứng dụng hạng nặng trong môi trường khắc nghiệt. Để đạt được lực tương tự bằng điện sẽ rất khó khăn, đặc biệt ở các vùng sâu xa.

Các dụng cụ chạy bằng khí nén cũng nhẹ hơn. Chúng có thể được làm từ vật liệu giúp giảm trọng lượng, làm cho chúng tiện dụng hơn và giảm mệt mỏi vào người lao động. Sự cân bằng giữa chi phí khí nén và chi phí lao động giúp nâng cao hiệu quả tại công trường nơi các công cụ được sử dụng trong thời gian dài.

Xét về chi phí, mặc dù chi phí năng lượng của khí nén có thể cao hơn - lên đến 7 đến 8 lần so với điện - nhưng các thiết bị được thiết kế để sử dụng khí nén thường có giá thành rẻ hơn. Các dụng cụ khí nén thường có ít bộ phận hơn và thiết kế đơn giản hơn, làm cho chúng bền và chắc chắn hơn, đặc biệt là trong môi trường sản xuất.

Bạn có biết khí nén được coi là tiện ích thứ tư? Bên cạnh nước, điện và khí đốt, khí nén đã trở nên cần thiết cho cả doanh nghiệp nhỏ và lớn do được sử dụng rộng rãi.

Hệ thống khí nén bao gồm nhiều thành phần thiết yếu khác nhau đảm bảo hoạt động hiệu quả , đáng tin cậy. Các thành phần này hoạt động cùng nhau sản xuất, xử lý và cung cấp khí nén đến điểm sử dụng của dây chuyền sản xuất. Dưới đây là các thành phần chính:

• Máy nén khí: là "trái tim" của hệ thống, máy nén khí hút không khí từ môi trường xung quanh và nén nó đến áp suất cao hơn. Dù bạn sử dụng máy nén khí trục vít, piston, cánh gạt hay ly tâm, vai trò của chúng vẫn không thay đổi - tạo ra khí nén phục vụ cho ứng dụng của bạn.

• Bình chứa khí: Bể chứa khí nén để lưu trữ và giúp cân bằng nguồn cung với cầu, đảm bảo luồng khí ổn định đồng thời giảm dao động áp suát trong hệ thống.

• Máy sấy khí: Độ ẩm là một vấn đề phổ biến trong hệ thống khí nén. Máy sấy khí được sử dụng để loại bỏ độ ẩm dư thừa khỏi khí nén, bảo về thiết bị phía sau và ngăn ngừa ăn mòn. Các loại phổ biến bao gồm máy sấy khí lạnh và máy sấy hấp thụ.

• Bộ lọc: Bộ lọc khí nén rất quan trọng trong hệ thống khí nén để loại bỏ các chất gây ô nhiễm như dầu, bụi và nước khỏi hệ thống. Giữ cho khí nén sạch sẽ giúp kéo dài tuổi thọ của thiết bị và đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.

• Hệ thống làm mát: Trong hệ thống khí nén, nhiệt sinh ra từ nén khí cần được kiểm soát. Bộ làm mát công nghiệp được sử dụng để làm mát khí nén, giúp nâng cao hiệu suất và ngăn ngừa thiết bị bị quá nhiệt. Hệ thống này đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì nhiệt độ tối ưu của hệ thống và đảm bảo hiệu suất ổn định.

• Đường ống: Hệ thống đường ống phân phối khí nén đến các điểm khác nhau trong nhà máy. Sử dụng vật liệu chất lượng cao như nhôm hoặc thép không gỉ ngăn ngừa rò rỉ và giảm áp suất, đảm bảo hệ thống của bạn hoạt động ở hiệu suất cao nhất.

Bảo trì hệ thống khí nén của bạn là điều cần thiết để kéo dài tuổi thọ và đảm bảo hiệu suất ổn định. Dưới đây là một số mẹo đơn giản để giữ cho hệ thống khí nén hoạt động trơn tru:

• Kiểm tra rò rỉ: Rò rỉ khí có thể là nguồn tổn thất năng lượng chính trong hệ thống khí nén của bạn. Hãy thường xuyên kiểm tra các khớp nối, ống dẫn và điểm kết nối để phát hiện và khắc phục rò rỉ, đảm bảo hiệu suất tối đa trong hệ thống.
• Thay bộ lọc định kỳ: Bộ lọc giúp ngăn tạp chất gây hại cho hệ thống, nhưng theo thời gian chúng có thể bị tắc nghẽn. Hãy thay thế bộ lọc theo khuyến nghị để duy trì chất lượng khí nén tối ưu và hiệu suất hoạt động của hệ thống.
• Giám sát máy sấy khí: Độ ẩm có thể gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng, vì vậy hãy kiểm tra và bảo dưỡng máy sấy khí thường xuyên. Đảm bảo thiết bị hoạt động tốt để giữ cho hệ thống khô ráo và tránh bị ăn mòn.
• Kiểm tra máy nén: Máy nén khí là "trái tim" của cả hệ thống, vì vậy việc kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ là rất quan trọng. Hãy chú ý đến mức dầu (nếu có), kiểm tra tiếng ồn bất thường và đảm bảo máy hoạt động trong các thông số kỹ thuật được khuyến nghị.
• Kiểm tra áp suất hệ thống: Vận hành hệ thống ở mức áp suất cao hơn mức cần thiết có thể gây lãng phí năng lượng và làm thiết bị nhanh hỏng. Hãy thường xuyên theo dõi áp suất hệ thống để đảm bảo nó được cài đặt ở mức tối ưu phù hợp với ứng dụng cụ thể của bạn.

Tóm lại, khí nén là không khí được nén ở áp suất cao, tạo ra năng lượng để phục vụ nhiều ứng dụng khác nhau trong công nghiệp và đời sống.

So với các nguồn năng lượng khác, khí nén nổi bật với ưu điểm về sự an toàn và tính linh hoạt cho các hoạt động sản xuất có yêu cầu khắc khe hoặc phải hoạt động ở môi trường khắc nghiệt. Ngoài ra, giải pháp khí nén còn mang lại hiệu quả năng lượng với hiệu suất tối ưu.

Với các doanh nghiệp, đang có nhu cầu ứng dụng công nghệ khí nén cho nhà máy của mình, việc hiểu về các thành phần của hệ thống khí nén là rất quan trọng. Vì vậy, nếu có bất kỳ thắc mắc nào về hệ thống khí nén, đừng ngần ngại hãy liên hệ với chuyên gia của Atlas Copco hoặc khám phá mục Câu hỏi thường gặp bên dưới.