Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động máy nén khí trục vít

Hiểu về Máy nén khí Trục vít, Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động

Máy nén khí trục vít là gì?

Máy nén khí trục vít là loại máy nén kiểu dung tích (positive displacement type compressor). Một lượng không khí hoặc gas bị giữ lại trong một buồng nén và không gian mà nó chiếm về mặt cơ học bị giảm xuống, gây ra sự gia tăng áp suất tương ứng trước khi xả.

Nói đến máy móc công nghiệp hiện đại thì máy nén khí trục vít là một trong những công nghệ được sử dụng rộng rãi. Nổi tiếng về độ tin cậy và tính linh hoạt, máy nén trục vít là con ngựa đằng sau nhiều quy trình và ứng dụng công nghiệp. Công nghệ bền bỉ này phù hợp với một loạt các nhiệm vụ đòi hỏi của ngành công nghiệp, nếu không có nó, các doanh nghiệp trên toàn thế giới sẽ gặp phải những thách thức về hoạt động và các vấn đề về hiệu quả.

Cấu tạo của Máy nén trục vít

Để hiểu thêm những điều cơ bản về máy nén khí trục vít, bạn cần hiểu các thành phần khác nhau và cách chúng hoạt động. Chúng ta hãy đi sâu vào các bộ phận của máy nén khí và cách hoạt động của từng bộ phận.

Cấu tạo máy nén khí trục vít
Cấu tạo máy nén khí trục vít, Nguồn ảnh: Rasmech

Rotors/Rollers (trục vít quay): Rotor là trái tim của máy nén trục vít quay. Chúng đi theo cặp và nằm bên trong buồng nén máy nén. Các cánh quạt quay ở tốc độ cao, quét tạo ra một đường ống cho không khí được hút di chuyển qua, nén và xả ra khỏi hệ thống.

Buồng nén (Compression cylinders): Máy nén khí trục vít quay bao gồm buồng nén chính chứa các con lăn. Khi không khí được nạp vào, nó chạy qua buồng của xi lanh và đi vào các Roto lồng vào nhau, quay.

Bộ lọc không khí (Air filters): Bộ lọc khí là một trong nhiều lớp của bộ lọc bên trong máy nén. Bộ lọc không khí nằm bên trong van mở của máy nén, nơi nó hứng bụi, các hạt và hơi ẩm. Điều này ngăn chúng làm hỏng bên trong máy.

Bộ lọc dầu (Oil Filter): Đối với máy nén bôi trơn bằng dầu, bộ lọc dầu được đặt cả trong thành buồng quay và gần van xả. Mục đích của bộ lọc này là lọc dầu từ khí nén.

Vòng bi (Bearings): Vòng bi ở cả hai đầu rôto để giúp rôto cố định. Điều này là do các đầu rôto quay liên tục.

Van hút (Suction valve): Thành phần này nằm trên đầu bộ phận nén và chịu trách nhiệm thu nạp khí ban đầu. Trong quá trình điều khiển giai đoạn của thiết bị, các van hút sẽ mở để cho phép không khí di chuyển vào bên trong.

Van xả (Discharge valve): Các van xả nằm ở đầu đối diện của van hút. Bắt đầu kết thúc chu trình nén, không khí đã được điều áp bây giờ được đưa vào van xả và được xả vào thùng chứa, bể chứa hoặc đường ống xả để ứng dụng ngay lập tức.

Động cơ (Motor): Động cơ tự động cung cấp năng lượng cho các Roto

Bộ điều khiển hệ thống (System control):Thành phần này cần thiết cho người vận hành đọc và đánh giá tình trạng và sản lượng tổng thể của thiết bị. Hệ thống điều khiển hiển thị và giám sát các thành phần khác nhau của máy nén – các thông số vận hành, chạy không tải và dừng.

Bồn chứa (Storage tanks): Bể chứa nhận không khí đã ngưng tụ từ van xả nơi nó được lưu trữ và duy trì áp suất cho đến khi cần sử dụng.

Bộ tách dầu (Separators): Trong máy nén phun dầu, bể tách được sử dụng như một chiến thuật phòng thủ khác để chống lại hỗn hợp dầu và khí có thể làm hỏng độ tinh khiết của dòng khí nén.

Gaskets và seals: Các miếng đệm và vòng đệm đảm bảo bên trong và bên ngoài của máy nén trục vít quay được khóa, kín và không bị rò rỉ.

Nguyên lý làm việc

Máy nén trục vít quay có một cặp rôto lồng vào nhau được đặt trong một buồng nén để tạo ra lực nén. Mỗi rôto bao gồm một tập hợp các thùy xoắn được gắn vào một trục.

Cặp roto đực và cái của máy nén trục vít
Cặp roto đực và cái của máy nén trục vít

Một rôto được gọi là rôto đực và rôto còn lại là rôto cái. Số gờ (phần lồi) trên rôto đực và số rãnh (phần lõm) trên roto cái, sẽ khác nhau giữa các nhà sản xuất máy nén khí. Tuy nhiên, rôto cái sẽ luôn có nhiều rãnh hơn so với các gờ của rôto đực để có hiệu quả tốt hơn.

Gờ đực hoạt động giống như một pít-tông liên tục lăn xuống ống rãnh cái, hoạt động giống như một xi lanh giữ không khí và giảm không gian liên tục.

Khi quay, dải dẫn đầu của gờ đực tiếp cận đường viền của rãnh cái và giữ không khí trong túi đã hình thành trước đó.

Không khí được chuyển xuống rãnh rôto cái và bị nén khi giảm thể tích.

Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít
Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít, Nguồn ảnh: BigRentz

Khi gờ của rôto đực đi đến cuối rãnh, không khí bị mắc kẹt được thải ra khỏi đầu nén (Air End).

Loại máy nén trục vít đôi này có thể là loại không dầu hoặc loại bơm dầu. Trong trường hợp máy nén khí loại ngâm dầu, cặp roto được bôi trơn bằng dầu được bơm vào.

Dầu thực hiện bốn chức năng quan trọng:

  • Làm mát
  • Bôi trơn
  • Làm kín
  • Giảm tiếng ồn

Làm mát và tách dầu

Mục đích của máy nén là chuyển đổi công việc trục thành một đầu ra hữu ích, đó là dòng khí. Khi nén không khí tạo ra nhiệt, tất cả nhiệt được giữ lại trong buồng nén; đây là nén đoạn nhiệt. Nếu nhiệt được thêm vào hoặc lấy đi trong quá trình nén thì được gọi là quá trình nén đẳng nhiệt.

Máy nén trục vít phun dầu có quá trình nén gần đẳng nhiệt vì nhiệt sinh ra trong quá trình nén gần như bị tiêu tán bởi dầu.

Nhiệt độ của dầu bơm vào buồng nén thường được kiểm soát trong khoảng 60-70 oC. Nhiệt độ xả phải duy trì trên điểm sương áp suất để tránh ngưng tụ hơi ẩm có thể trộn lẫn với dầu. Van điều nhiệt kiểm soát lượng dầu được lưu thông đến bộ làm mát dầu hoặc đường vòng để duy trì nhiệt độ mong muốn trong một phạm vi nhiệt độ môi trường xung quanh.

Hỗn hợp khí nén và dầu rời khỏi đầu nén khi (air end) và được đưa đến thiết bị phân tách, nơi phần lớn dầu được loại bỏ khỏi khí nén bằng lực ly tâm bằng cách thay đổi hướng và vận tốc của dòng khí. Sau đó, các bộ lọc kết hợp được sử dụng để loại bỏ dầu còn lại dẫn đến lượng dầu mang qua rất thấp (thường là 2-5 ppm)

Không khí sau bộ làm mát

Ngoài dầu làm mát, bộ làm mát không khí được sử dụng để làm mát không khí thải ra ngoài và loại bỏ độ ẩm dư thừa.

Trong hầu hết các ứng dụng, bộ làm mát kiểu tản nhiệt (hình 4) được sử dụng để cung cấp khả năng thu hồi nhiệt từ quá trình nén và sử dụng để sưởi ấm cơ sở. Bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng nước, cũng có sẵn trên hầu hết các máy nén trục vít.

Hiệu suất máy nén

Tất cả các máy nén khí đều có hiệu suất dưới 100%.

Cách tốt nhất để đo hiệu quả của quá trình nén là xem xét hiệu suất đoạn nhiệt (đẳng entropy) của nó. Hiệu suất nén đoạn nhiệt là tỷ số giữa công nén đoạn nhiệt và công nén thực tế

Khi chúng ta tăng áp suất của không khí, nhiệt độ sẽ tăng lên và do đó entropi của chất lưu cũng vậy.

Entropy là một đơn vị đo năng lượng mất mát. Một máy nén thực tế đòi hỏi nhiều công hơn để nâng áp suất của không khí lên gần bằng áp suất đầu ra hơn so với máy nén lý thuyết.

Nhưng hiệu quả nén không phải là toàn bộ câu chuyện. Một máy nén phụ thuộc vào hiệu suất của không khí và buồng nén nhưng tổng mức tiêu thụ năng lượng của nó cũng phụ thuộc vào một số tổn thất và hiệu suất của các thành phần có trong cụm máy nén.

Trong thực tế, cần có một thước đo để so sánh hiệu suất của máy nén này với máy nén khác.

Do đó, năng lượng cụ thể tương đương với công cần thiết để nén một lượng không khí nhất định (mét khối) trong một khoảng thời gian cụ thể (phút) đến một áp suất xác định (giá cả) được sử dụng. Nó được đo bằng kW.

Năng lượng cụ thể và hiệu suất của cụm máy nén phụ thuộc vào hiệu suất của tất cả các thành phần của nó cũng như sự giảm áp suất của toàn bộ hệ thống. Có thể đo độ giảm áp suất trên van nạp và hộp hút, bộ lọc khí, đường ống và bộ tách dầu.


Cảm ơn bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc Bạn thành công

Tâm Mr. – Admin

Bài viết cùng chuyên mục:

  1. Hiểu về Máy nén khí, Các cân nhắc khi chọn Máy nén khí
  2. Máy nén khí biến tần (VSD) có phải là lựa chọn phù hợp để đạt hiệu quả năng lượng tối ưu không?
  3. Hướng dẫn chọn Máy Nén Khí Mini
  4. Đồng hồ đo lưu lượng khí nén giúp giảm chi phí năng lượng như thế nào?
  5. Đo lường và Giám sát KPI của hệ thống khí nén
  6. Nhiệt độ điểm sương là gì? Công thức tính Nhiệt độ điểm sương

Thư viện bài viết:

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.