Hệ thống máy nén khí công nghiệp: Hoạt động 24/7, It hỏng

Hệ thống máy nén khí công nghiệp là phiên bản mở rộng của dây chuyền sản xuất hơi cao áp. Trong đó có sự góp mặt của nhiều thành phần: máy nén khí, máy sấy, bình tích áp, bộ lọc, ống dẫn,....Vậy bạn đã nắm rõ cấu tạo, cách thức vận hành và những lưu ý quan trọng khi thiết kế/sử dụng hệ thống này?

1. Định nghĩa, vai trò của hệ thống máy nén khí công nghiệp

Định nghĩa:

Hệ thống máy nén khí công nghiệp là tập hợp những thiết bị làm nhiệm vụ hút, lọc, nén, sấy, bảo quản và xả khí cao áp theo dây chuyền khép kín. Cung cấp năng lượng nguồn cho nhiều thiết bị khí nén trong môi trường công nghiệp.

Hệ thống máy bao gồm những bộ phận cơ bản như: máy nén khí, bộ lọc, ống dẫn, bình chứa khí, máy sấy khí, van điều khiển, bộ kiểm soát,....

Vai trò:

• Tạo ra luồng khí cao áp có thông số chuẩn, độ sạch cao, lưu lượng lớn để cung ứng liên tục cho các máy móc vận hành bằng khí nén.
• Cấp năng lượng khí nén cho các thiết bị tiêu thụ như: búa hơi, súng bắn đinh, robot công nghiệp, máy khoan, cầu năng hạ, máy chiết rót, máy đóng gói,....
• Duy trì hoạt động của hệ thống tự động hóa, hỗ trợ quá trình điều khiển piston, van, kiểm tra hàng hóa,....
• Tham gia vào quá trình vận chuyển/xử lý vật liệu; vệ sinh máy móc/thiết bị, hỗ trợ đóng gói, nạp liệu trong các nhà máy sản xuất.
• Cung cấp khí sạch để phục vụ ngành dược, y tế, sản xuất linh kiện điện tử, chế biến thực phẩm, nghiên cứu, thí nghiệm,....

2. Cấu tạo chi tiết hệ thống máy nén khí công nghiệp

2.1. Máy nén khí

Máy nén khí công nghiệp là bộ phận đóng vai trò trung tâm trong hệ thống tạo áp công nghiệp. Thiết bị được hoàn thiện từ những thành phần cơ bản như: động cơ, cụm đầu nén, bình chứa chất bôi trơn (nếu có), hệ thống van,....

Nhiệm vụ của máy nén khí là dùng năng lượng điện hoặc dầu diesel để tạo ra năng lượng cơ học. Từ đó, kích hoạt quá trình nén khí tại cụm đầu nén (chứa piston, trục vít hoặc bánh công tác).

So với các loại máy nén khí vận hành độc lập, máy nén khí tích hợp trong hệ thống chung có công suất cao hơn.

Thiết bị thường không dùng bình chứa riêng mà kết nối với bình tích áp size lớn để lưu trữ thành phẩm với dung tích khủng (hàng nghìn lít hơi cao áp).

2.2. Bộ làm mát khí

Bộ làm mát khí của hệ thống thường có 2 phiên bản: hạ nhiệt bằng khí hoặc hạ nhiệt bằng nước.

Ở bộ làm mát bằng gió, thiết bị sử dụng quạt và các tấm kim loại dẫn điện tốt để giải phóng năng lượng nhiệt dư thừa.

Ở bộ làm mát bằng nước, thiết bị dùng dàn trao đổi nhiệt hoặc đường ống dẫn nước mát để hấp thụ nhiệt từ các linh kiện, máy móc.

Nhờ hoạt động liên tục của thành phần này mà hệ thống không bị tăng nhiệt dù làm việc liên tục. Hạn chế tối đa mọi rủi ro chập cháy, suy giảm hiệu suất làm việc do quá nhiệt gây ra.

2.3. Bộ lọc khí

Bộ lọc khí của máy được phân hóa thành 3 loại cơ bản: xử lý bụi, xử lý hơi dầu và xử lý hơi nước lẫn trong khí nén.

Lõi lọc thường được làm từ sợi tổng hợp, giấy nếp hoặc thép không gỉ. Hơi cao áp được loại bỏ tạp chất qua nhiều giai đoạn nên cho đầu ra tinh khiết, phù hợp với nhiều môi trường tiêu thụ.

Phần đa các loại bộ lọc dùng trong máy nén khí công nghiệp đều có thể tháo lắp, tái sử dụng trong thời gian dài.

Bộ phận sơ cấp (lọc thô) thường được bố trí sau máy nén.

Bộ lọc thứ cấp (lọc tinh) được setup ngay sau máy sấy, trước khi khí nén đi vào đường ống và cung cấp cho các thiết bị tiêu thụ.

2.4. Bình chứa khí nén

Bình chứa khí nén là nơi lưu trữ, bảo quản hơi cao áp sau quá trình nén khí và lọc sạch tạp chất gây hại.

Bình có hình trụ dài, 2 đầu bo tròn, có thể setup dáng đứng hoặc nằm ngang tùy phiên bản. Chất liệu hoàn thiện thường là hợp kim thép, gia cố nhiều lớp để tăng cường hiệu quả chịu áp.

Phía dưới đáy bình có van xả nước ngưng đọng, giúp loại bỏ hơi nước còn sót lại trong hơi cao áp, tối ưu chất lượng khí nén đầu ra.

2.5. Máy sấy khí

Máy sấy khí trong hệ thống máy nén hơi công nghiệp thường có 2 phiên bản:

• Sấy lạnh (hạ nhiệt hơi nén để tách nước ngưng tụ rồi xả tự động)
• Sấy hấp thụ (dùng vật liệu háo nước để hấp thụ hơi ẩm trong khí nén).

Khi đi qua bộ phận này, hơi nước sẽ được loại bỏ khỏi khí cao áp nên thành phẩm sẽ nhẹ hơn, có chất lượng tốt hơn, dùng được cho nhiều môi trường làm việc.

Khí nén không lẫn hơi nước còn giúp bảo vệ bình chứa và hệ thống đường dẫn trước nguy cơ phát sinh rỉ sét.

2.6. Bộ kết hợp F.R.L

Bộ kết hợp F.R.L là tên viết tắt của Filter (lọc) - Regulation (điều áp) - Lubricator (bôi trơn).

Lọc đóng vai trò xử lý bụi/hơi nước/dầu ở giai đoạn sau, bộ phận điều áp giúp hiệu chỉnh áp lực cho phù hợp với thiết bị kết nối.

Sự phối hợp ăn ý của F.R.L giúp tăng cường độ ổn định của toàn hệ thống, tối ưu hiệu suất hoạt động và chất lượng khí nén.

2.7. Bộ xả tự động

Bộ xả tự động có chức năng loại bỏ cặn lắng, dầu, nước ngưng tụ trong máy sấy, bộ lọc, đường dẫn, bình chứa,...

Ở những bộ phận thành phần này đều có van xả tự động, khi van mở, các tạp chất sẽ được giải phóng khỏi hệ thống kín. Sau đó, được thu gom và xử lý theo quy trình chuyên biệt.

Sự có mặt của bộ xả tự động giúp máy vận hành an toàn, hạn chế hư mòn và tắc nghẽn. Ngoài ra, còn góp phần duy trì/cải thiện hiệu suất nén khí, giữ cho hơi cao áp luôn ở trạng thái đạt chuẩn.

2.8. Cảm biến và các thiết bị điều khiển

Trong hệ thống máy nén hơi công nghiệp thường setup cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, cảm biến lưu lượng, cảm biến mức dầu,...

Vai trò của cảm biến là nhận biết sự thay đổi bất thường của các thông số cơ bản (áp suất, nhiệt, lưu lượng,...). Sau đó, gửi thông tin tới bộ điều khiển trung tâm hoặc phát hiện tín hiệu cảnh báo để được can thiệp.

Bộ điều khiển của máy đóng vai trò giám sát hoạt động, tiếp nhận và xử lý thông tin, đưa ra phản ứng tức thì trước các sự cố.

Ví dụ: quá nhiệt, quá áp, rò rỉ khí, thiếu hụt dầu,... Ngoài ra, bộ phận này còn có thể tự động ngắt, tự động kích hoạt theo nhu cầu sử dụng để tiết kiệm tối đa lượng điện tiêu thụ thực tế.

3. Quy trình vận hành, bảo dưỡng hệ thống khí nén chuẩn xác

Bạn có thể học hỏi nhanh quy trình vận hành/bảo dưỡng hệ thống khí nén thông qua hướng dẫn dưới đây:

Quy trình vận hành:

• Bước 1: Kiểm tra tất cả các bộ phận của hệ thống, đảm bảo không có chi tiết nào hư hỏng, nứt rách hay liên kết rời rạc với các thành phần nằm lân cận. Check qua nguồn nhiên liệu hoặc nguồn điện (dùng đúng loại và nạp đầy nhiên liệu trước khi vận hành; chọn điện nguồn có điện áp tương thích).
• Bước 2: Kết nối máy với nguồn cấp và thiết bị tiêu thụ phù hợp rồi bật nguồn. Để máy chạy không tải trong 3 phút để đánh giá độ ổn định. Nếu không có gì bất thường mới chuyển sang các thao tác tiếp theo.
• Bước 3: Sử dụng bộ điều áp để chỉnh áp suất đầu ra sao cho phù hợp với thiết bị tiêu thụ. Đợi máy chạy vài phút mới mở van cấp khí cho các máy móc được kết nối.
• Bước 4: Giám sát chặt áp suất, lưu lượng và nhiệt độ của hệ thống thông qua bảng kiểm soát. Nếu thông số thấp hoặc cao quá ngưỡng cần hiệu chỉnh ngay.
• Bước 5: Khi dừng hệ thống, hãy đóng van cấp khí trước. Sau đó, mới tắt động cơ, cuối cùng là xả khí còn lại trong đường dẫn, xả bỏ tạp chất trong bình chứa/máy sấy/bình tích áp.

Bảo dưỡng:

• Hằng ngày: Kiểm tra bộ xả tự động, bộ lọc xem những bộ phận này có tắc nghẽn, hư hỏng hay không (can thiệp nếu cần). Giám sát mức dầu, nhiệt độ và áp suất khí; kiểm tra độ ồn và phát hiện sớm rung lắc bất thường.
• Hằng tuần: Loại bỏ nước và cặn bẩn tích tụ trong bộ lọc, bình chứa. Kiểm tra và siết chặt ốc vít, bu lông trên các mối nối. Check qua hệ thống truyền động trên máy nén khí (piston, trục vít).
• Hằng tháng: Vệ sinh hoặc thay mới bộ lọc, làm sạch máy sấy và bộ làm mát, kiểm tra áp kế, van an toàn và bộ kết hợp F.R.L.
• Hằng năm: kiểm tra tổng thể máy nén, bộ lọc, bộ làm mát, bình chứa, van và hệ thống đường ống. Nếu hư hỏng ở mức độ nhẹ thì sửa chữa, nếu hết hạn sử dụng thì thay mới linh kiện.

4. Lưu ý cần biết khi thiết kế, lắp đặt hệ thống nén khí

Khi thiết kế và setup hệ thống nén khí công nghiệp, hãy chú ý đến những điều đặc biệt sau:

• Xác định trước nhu cầu: lưu lượng khí nén cần cung cấp trong 1 thời điểm, áp suất tiêu chuẩn, độ sạch cần đáp ứng,... Nên tính dư khoảng 20% để đề phòng phát sinh.
• Chọn nơi lắp đặt lý tưởng: Nền nhiệt dưới 30 độ C và có độ ổn định cao, lưu thông khí tốt, mặt bằng kiên cố và cân bằng, nền sàn khô ráo. Đặc biệt, không nằm gần nguồn nhiệt, vật dễ cháy hay nơi phát ra rung chấn mạnh.
• Tối ưu thiết kế đường ống: dùng chất liệu chịu áp tốt, không có nhiều góc bẻ để hạn chế nguy cơ sụt áp. Nên lắp thêm van an toàn, van 1 chiều, van giảm áp, van khóa ở những vị trí quan trọng. Nên setup thêm đường xả nước dự phòng và van xả tự động để loại bỏ nước ngưng tụ ra khỏi hệ thống.
• Bố trí các bộ phận thuận theo dòng khí đầu ra, trong đó những thành phần cơ bản nên được setup theo sơ đồ sau: Máy nén khí - bộ lọc sơ cấp - bình tích áp - máy sấy khí - bộ lọc thứ cấp - thiết bị tiêu thụ.
• Nên lắp bình tích áp gần với máy nén để hạn chế hao hụt, ổn định thông số áp. Máy sấy nên được bố trí liền sau bình chứa để thành phẩm đạt độ khô như mong muốn.
• Để hạn chế tình trạng rung ồn, bạn nên dùng thêm tấm đệm đàn hồi ở khu vực tiếp đất.
• Nên xem xét đến yếu tố dự phòng và mở rộng để phục vụ việc tăng công suất trong tương lai. Đừng quên setup bảng điều khiển trung tâm để kiểm soát hoạt động của nhiều máy nén khí cùng thời điểm.

5. Mẹo tối ưu hóa hệ thống khí nén cực hữu ích

Để tối ưu hóa năng lực vận hành của hệ thống khí nén, hãy tham khảo những mẹo hay dưới đây:

• Sử dụng các bộ phận thành phần có độ tương thích cao về mặt kỹ thuật để tối ưu hiệu suất làm việc của toàn hệ thống.
• Để hạn chế sự thất thoát hơi cao áp, hãy thường xuyên kiểm tra đường dẫn khí và bình tích áp. Sử dụng van, gioăng cao su chất lượng cao, hàn đính chắc chắn để hạn chế nguy cơ rò rỉ. Ngoài ra, đừng quên setup bản đồ đường ống kết hợp dán nhãn để tiện cho việc thăm dò và phát hiện sự cố rò khí.
• Để tối ưu áp suất vận hành, bạn hãy dùng bộ điều áp để tăng/giảm áp lực hơi nén theo nhu cầu sử dụng.
• Nên chạy máy ở mức tải tối ưu thay vì mức tải tối đa hay tối thiểu (theo khuyến cáo của nhà sản xuất). Nếu dùng nhiều máy nén khí cùng lúc thì khởi động lần lượt thay vì bật đồng thời.
• Dùng bộ làm mát có hiệu suất cao và tương thích với hệ thống chung để giảm tải nhiệt cho các bộ phận thành phần.
• Vệ sinh bình chứa, lọc, đường dẫn, máy sấy định kỳ để hạn chế hư mòn linh kiện và nâng cao chất lượng khí nén.
• Bảo dưỡng định kỳ theo lịch khuyến cáo, thay linh kiện đúng thời điểm, không chờ hư hỏng mới thực hiện. Lên lịch bảo trì từ trước để tránh bỏ sót những giai đoạn quan trọng.
• Thiết kế đường ống ngắn, thẳng hoặc bo góc mềm mại (không bẻ góc đột ngột) để kiểm soát rung ồn, hạn chế sụt áp.
• Tích hợp đủ các bộ phận làm nhiệm vụ theo dõi, kiểm soát hoạt động máy để bảo đảm an toàn trong mọi trường hợp phát sinh.

Với những thông tin vừa chia sẻ, Điện máy Đặng Gia tin rằng bạn đã có đủ kiến thức nền để xây dựng hệ thống máy nén khí công nghiệp đạt chuẩn, hợp nhu cầu.