Nguyên nhân khiến máy nén khí bị quá nhiệt và cách phòng tránh

Máy nén khí bị quá nhiệt là sự cố thường gặp sau thời gian dài vận hành, khiến thiết bị giảm hiệu suất, tiêu hao điện năng và dễ hỏng hóc linh kiện. Việc phát hiện sớm dấu hiệu quá nhiệt và bảo dưỡng định kỳ sẽ giúp tăng tuổi thọ máy, đảm bảo hiệu suất nén ổn định.

1. Tác hại khi máy nén khí bị quá nhiệt

Máy nén khí hoạt động dựa trên nguyên lý nén khí để tạo áp suất cao, và nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, độ bền và an toàn. Khi máy bị quá nhiệt (thường vượt quá ngưỡng khuyến cáo của nhà sản xuất, ví dụ 80-100°C tùy loại máy), sẽ gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng, từ hư hỏng linh kiện đến nguy nguy nguy hiểm cho người sử dụng. :

1.1. Hư hỏng linh kiện cơ khí và điện tử

• Piston, xi-lanh và vòng bi bị mài mòn nhanh chóng: Nhiệt độ cao làm giãn nở kim loại bất thường, giảm khoảng cách giữa các bộ phận chuyển động, dẫn đến ma sát tăng cao. Vòng piston có thể bị kẹt, xi-lanh bị xước hoặc nứt, vòng bi bị cháy khét do mất bôi trơn.
• Van xả và van hút bị hỏng: Van làm từ cao su hoặc kim loại sẽ bị biến dạng, cứng lại hoặc nứt vỡ, gây rò rỉ khí, giảm áp suất đầu ra và làm máy phải làm việc quá tải để bù đắp.
• Động cơ điện bị cháy cuộn dây: Nhiệt độ cao lan tỏa đến motor, làm tan chảy lớp cách điện, dẫn đến chập mạch, cháy nổ cuộn dây. Chi phí thay thế động cơ thường chiếm 30-50% giá trị máy.

1.2. Giảm hiệu suất và chất lượng khí nén

• Hiệu suất nén giảm: Không khí nóng giãn nở, làm giảm mật độ khí, máy phải nén lâu hơn để đạt áp suất mong muốn, tăng tiêu thụ điện năng lên 20-30%.
• Khí nén bị ô nhiễm: Dầu bôi trơn bị phân hủy ở nhiệt độ cao, tạo cặn carbon bám vào đường ống, lọc khí và dụng cụ sử dụng, gây tắc nghẽn, hỏng sơn phun hoặc thiết bị khí nén chính xác (như máy CNC).
• Tuổi thọ dầu bôi trơn giảm: Dầu bị oxy hóa nhanh, mất tính nhớt, không còn khả năng bôi trơn và làm mát, dẫn đến chu kỳ thay dầu ngắn hơn (thay vì 1.000-2.000 giờ, chỉ còn 200-500 giờ).

1.3. Nguy cơ an toàn và tai nạn

• Nổ bình chứa hoặc đường ống: Áp suất kết hợp nhiệt độ cao làm yếu cấu trúc kim loại, dễ gây nứt vỡ đột ngột. Theo thống kê từ OSHA (Mỹ), quá nhiệt là nguyên nhân chính của 15-20% vụ nổ máy nén khí công nghiệp.
• Cháy nổ do dầu và khí dễ cháy: Dầu khét bốc hơi, kết hợp với tia lửa từ ma sát, có thể gây cháy lan. Trong môi trường có khí dễ nổ (như xăng dầu), rủi ro tăng gấp bội.
• Nguy hại sức khỏe người vận hành: Nhiệt độ cao tỏa ra gây bỏng da, hít phải khói dầu độc hại dẫn đến ngộ độc hoặc vấn đề hô hấp lâu dài.

1.4. Tác hại kinh tế và vận hành

• Chi phí sửa chữa cao: Một lần quá nhiệt có thể làm hỏng nhiều bộ phận cùng lúc, chi phí từ vài triệu đến hàng chục triệu đồng (tùy máy nhỏ hay lớn).
• Thời gian ngừng máy: Máy hỏng phải dừng sản xuất, ảnh hưởng dây chuyền (ví dụ nhà máy sơn, gara ô tô mất doanh thu hàng ngày).
• Giảm tuổi thọ tổng thể: Máy thiết kế hoạt động 10-15 năm, nhưng quá nhiệt lặp lại có thể rút ngắn còn 3-5 năm.

2. Nguyên nhân khiến máy nén khí bị quá nhiệt

Máy nén khí bị quá nhiệt là một trong những sự cố phổ biến, có thể dẫn đến giảm tuổi thọ thiết bị, hỏng hóc nghiêm trọng (như cháy động cơ, hỏng piston hoặc van), thậm chí gây nguy hiểm cháy nổ nếu không được xử lý kịp thời.

Quá nhiệt thường xảy ra khi nhiệt độ dầu bôi trơn hoặc khí nén vượt quá ngưỡng cho phép (thường từ 80-100°C tùy loại máy).

2.1. Môi trường làm việc không đạt chuẩn

Môi trường lắp đặt và vận hành máy nén khí đóng vai trò quan trọng trong việc tản nhiệt. Nếu không đảm bảo thông thoáng, nhiệt độ sẽ tích tụ nhanh chóng, làm giảm hiệu suất làm mát tự nhiên.

• Nhiệt độ phòng máy quá cao, không có thông gió: Nhiệt độ môi trường lý tưởng cho máy nén khí là dưới 40°C. Khi phòng máy vượt quá mức này (ví dụ: >45°C do thời tiết nóng hoặc gần nguồn nhiệt như lò hơi), không khí hút vào máy đã nóng sẵn, kết hợp với nhiệt sinh ra từ quá trình nén (tỷ lệ nén khí có thể tăng nhiệt độ lên hàng trăm độ C). Thiếu hệ thống thông gió (quạt hút, cửa sổ) khiến không khí nóng không thoát ra, tạo hiệu ứng "nhà kính" bên trong phòng. Máy nóng nhanh chỉ sau 10-15 phút vận hành; nhiệt độ dầu tăng đột biến. Giảm hiệu suất nén khí lên đến 20-30%, tăng tiêu hao điện năng.
• Lắp đặt máy sát tường, cản trở lưu thông khí: Máy nén khí cần khoảng cách tối thiểu 0.5-1m với tường hoặc vật cản để không khí lưu thông qua két làm mát và quạt gió. Nếu lắp sát tường, luồng khí nóng từ máy thổi ra bị dội ngược lại, làm giảm hiệu quả tản nhiệt. Điều này phổ biến ở máy nén piston hoặc trục vít đặt trong không gian hẹp. Nhiệt độ két giải nhiệt cao bất thường; tiếng ồn quạt gió lớn nhưng không mát.

2.2. Dầu bôi trơn kém chất lượng hoặc thiếu dầu

Dầu bôi trơn không chỉ giảm ma sát mà còn là chất tải nhiệt chính trong máy nén khí trục vít hoặc piston. Thiếu hoặc kém chất lượng dầu sẽ làm nhiệt độ tăng vọt do không tản nhiệt hiệu quả.

• Dầu bị biến chất, nhiễm tạp: Dầu tiếp xúc lâu với không khí, nước ngưng hoặc bụi bẩn sẽ oxy hóa, tạo cặn bùn hoặc axit, làm giảm độ nhớt và khả năng dẫn nhiệt. Nhiễm tạp (kim loại mài mòn từ piston) tạo lớp cách nhiệt, ngăn dầu tiếp xúc trực tiếp với bề mặt nóng. Dầu chuyển màu đen, có mùi khét; áp suất dầu thấp bất thường. Tăng ma sát lên 50%, dẫn đến kẹt piston hoặc cháy bạc.
• Dầu không đủ lượng hoặc không đúng chủng loại: Mức dầu dưới vạch minimum khiến bơm dầu không tuần hoàn đủ, để lại các bộ phận nóng mà không được làm mát. Sử dụng dầu không đúng (ví dụ: dầu khoáng thay vì dầu tổng hợp cho máy trục vít) có điểm chớp cháy thấp, dễ bay hơi hoặc phân hủy ở nhiệt độ cao. Đèn báo thiếu dầu sáng; tiếng kêu kim loại va chạm. Máy tự ngắt khẩn cấp hoặc hỏng nặng sau vài giờ vận hành.

2.3. Hệ thống làm mát bị tắc hoặc hư

Hệ thống làm mát (quạt, két giải nhiệt, đường ống) là "lá phổi" của máy nén khí, chiếm 70-80% hiệu quả tản nhiệt. Bất kỳ hỏng hóc nào cũng khiến nhiệt độ dầu/khí tăng nhanh.

• Quạt làm mát ngừng hoạt động: Quạt gió (thường gắn trên động cơ) bị hỏng motor, dây đai đứt hoặc cánh quạt gãy do va chạm. Không có luồng gió mạnh qua két, nhiệt độ khí nén sau nén không được hạ xuống (từ 150-200°C về dưới 100°C). Quạt không quay dù máy chạy; nhiệt độ két cao nhưng không có gió. Máy quá nhiệt chỉ sau 5-10 phút, kích hoạt rơ-le bảo vệ.
• Két giải nhiệt bị bám bụi, cặn dầu: Bụi bẩn từ môi trường (xưởng gỗ, xi măng) bám lớp dày trên lá tản nhiệt, giảm diện tích trao đổi nhiệt. Cặn dầu tích tụ từ hơi dầu thoát ra làm tắc lỗ thông hơi. Két đen sì, sờ tay nóng bỏng; hiệu suất làm mát giảm 30-50%. Tăng áp suất hệ thống, dễ nổ bình chứa.
• Đường ống giải nhiệt bị tắc: Đường ống dẫn khí nóng hoặc nước làm mát (ở máy có hệ thống nước) bị cặn canxi, dầu đông đặc hoặc dị vật tắc nghẽn, ngăn dòng chảy tuần hoàn. Áp suất đầu ra bất ổn; tiếng rít ở ống. Nhiệt tích tụ cục bộ, biến dạng ống hoặc vỡ seal.

2.4. Lọc gió, lọc dầu bị bẩn

Lọc là "lá chắn" bảo vệ hệ thống, nhưng khi bẩn sẽ tăng trở lực, buộc động cơ làm việc nặng hơn, sinh nhiệt nhiều hơn.

• Lọc bị nghẹt làm giảm lưu thông khí, tăng tải động cơ: Lọc gió bẩn (bụi, côn trùng) giảm lượng không khí hút vào, khiến tỷ lệ nén tăng (động cơ phải effort hơn để đạt áp suất). Lọc dầu bẩn làm dầu tuần hoàn chậm, giảm làm mát.
• Động cơ chạy tải cao liên tục, nhiệt độ tăng 20-30°C. Áp suất hút âm lớn; tiếng hú từ đầu nén; lọc chuyển màu đen. Tăng tiêu hao nhiên liệu/điện 15-25%, mài mòn nhanh các chi tiết.

2.5. Áp suất làm việc vượt ngưỡng

Máy nén khí thiết kế cho áp suất tối đa (ví dụ: 8-10 bar). Vượt ngưỡng khiến công suất nén tăng theo cấp số nhân, sinh nhiệt cực lớn.

Van điều áp hỏng, khiến máy phải nén vượt công suất: Van an toàn hoặc van điều chỉnh áp suất bị kẹt/mòn, không xả khí thừa, buộc máy nén liên tục đến áp suất cao hơn thiết kế (ví dụ: 12 bar thay vì 8 bar).

Nhiệt độ khí nén tỷ lệ thuận với áp suất (theo định luật Boyle). Áp kế chỉ vượt đỏ; máy rung mạnh; tiếng xì khí bất thường. Hỏng gioăng, nứt xi-lanh; nguy cơ nổ bình cao.

2.6. Lỗi cảm biến hoặc bo mạch điều khiển

Hệ thống điện tử hiện đại giám sát nhiệt độ và tự ngắt khi quá nhiệt. Lỗi ở đây khiến máy "mù" trước nguy cơ.

Cảm biến nhiệt độ sai lệch dẫn đến ngắt sai thời điểm: Cảm biến PT100 hoặc thermocouple bị oxy hóa, lệch vị trí hoặc hỏng, báo nhiệt độ thấp hơn thực tế → máy không ngắt kịp.

Ngược lại, báo cao giả → ngắt liên tục dù chưa nóng. Bo mạch điều khiển (PLC) lỗi phần mềm hoặc linh kiện cháy. Đèn báo lỗi nhấp nháy; máy ngắt bất ngờ hoặc chạy quá lâu. Quá nhiệt đột ngột mà không có cảnh báo, gây hỏng toàn bộ động cơ.

4. Cách khắc phục tình trạng máy nén khí bị quá nhiệt

4.1. Kiểm tra và vệ sinh hệ thống làm mát định kỳ

Hệ thống làm mát (bao gồm quạt gió, két tản nhiệt, ống dẫn nước hoặc dầu làm mát) là yếu tố chính gây quá nhiệt nếu bị tắc nghẽn bởi bụi bẩn, cặn bã hoặc rỉ sét.

• Tắt máy hoàn toàn, ngắt nguồn điện. Sử dụng khí nén hoặc bàn chải mềm để loại bỏ bụi bẩn trên két tản nhiệt và quạt gió. Với máy làm mát bằng nước, kiểm tra và xả cặn trong bình chứa nước định kỳ (ít nhất 1 lần/tháng).
• Hàng tuần nếu môi trường bụi bẩn cao; hàng tháng ở điều kiện bình thường.
• Kiểm tra cánh quạt có bị cong vênh hoặc motor quạt yếu không. Nếu phát hiện hỏng, thay thế ngay để tránh nhiệt độ tăng đột ngột. Sau vệ sinh, chạy thử máy ở chế độ không tải để kiểm tra nhiệt độ giảm xuống dưới 90°C (đối với máy piston) hoặc 100°C (máy trục vít).

4.2. Thay dầu định kỳ bằng loại dầu phù hợp

Dầu bôi trơn cũ kỹ, biến chất hoặc không đúng loại sẽ mất khả năng tản nhiệt và bôi trơn, dẫn đến ma sát tăng và nhiệt độ cao.

• Xả hết dầu cũ qua van xả đáy, rửa sạch bình dầu bằng dầu mới. Đổ dầu đúng mức (theo vạch chỉ trên kính thăm dầu). Chọn dầu tổng hợp hoặc bán tổng hợp dành riêng cho máy nén khí (ví dụ: ISO VG 46 hoặc VG 68).
• Thay dầu sau 500-1000 giờ chạy đầu tiên, sau đó cứ 2000-3000 giờ hoặc 3-6 tháng/lần tùy model.
• Không trộn lẫn dầu khác hãng hoặc loại. Kiểm tra màu sắc dầu: Nếu dầu chuyển đen hoặc có mùi khét, thay ngay lập tức. Sử dụng dầu chính hãng để tránh ăn mòn chi tiết máy.

4.3. Đảm bảo môi trường làm việc thông thoáng, sạch sẽ

Môi trường kín, nóng bức hoặc đầy bụi sẽ làm giảm hiệu quả tản nhiệt tự nhiên.

• Đặt máy ở vị trí cách tường ít nhất 1m, đảm bảo không khí lưu thông tự do. Lắp đặt hệ thống hút bụi hoặc quạt thông gió nếu cần. Dọn dẹp khu vực xung quanh, tránh để vật cản che chắn lỗ thông hơi.
• Kiểm tra hàng ngày trước khi vận hành.
• Nhiệt độ phòng không vượt quá 40°C; nếu cao hơn, lắp thêm máy lạnh hoặc hệ thống làm mát phụ. Tránh đặt máy gần nguồn nhiệt như lò nướng hoặc dưới nắng trực tiếp.

4.4. Thay lọc dầu, lọc gió, lọc tách dầu đúng chu kỳ

Các bộ lọc bị tắc sẽ làm giảm lưu lượng dầu/khí, tăng áp suất và sinh nhiệt thừa.

• Thay lọc gió khi chỉ báo áp suất chênh lệch vượt 0.2 bar. Thay lọc dầu và lọc tách dầu theo giờ chạy hoặc khi áp suất tách dầu tăng bất thường. Sử dụng dụng cụ chuyên dụng để tháo lắp, tránh làm hỏng gioăng.
• Lọc gió: 500-1000 giờ; Lọc dầu: 2000 giờ; Lọc tách dầu: 4000-8000 giờ.
• Kiểm tra bằng mắt thường: Nếu lọc bẩn đen hoặc có cặn, thay ngay dù chưa đến kỳ. Sau thay, chạy máy không tải 10-15 phút để kiểm tra rò rỉ.

4.5. Theo dõi áp suất và nhiệt độ hoạt động thường xuyên

Không theo dõi sẽ bỏ lỡ dấu hiệu quá nhiệt sớm.

• Sử dụng đồng hồ đo trên máy hoặc cảm biến kỹ thuật số để ghi chép áp suất đầu ra (thường 7-10 bar) và nhiệt độ dầu/khí (dưới 95°C). Lắp thêm thiết bị giám sát tự động nếu máy cao cấp.
• Kiểm tra ít nhất 2 lần/ca làm việc.
• Nếu nhiệt độ vượt ngưỡng, giảm tải ngay và kiểm tra các bước trên. Ghi nhật ký để phát hiện xu hướng tăng nhiệt dần.

4.6. Liên hệ kỹ thuật khi máy báo lỗi cảm biến hoặc tự ngắt liên tục

Đây là dấu hiệu hỏng nặng, tự khắc phục có thể nguy hiểm.

• Đọc mã lỗi trên bảng điều khiển (ví dụ: E01 cho quá nhiệt). Tắt máy, để nguội ít nhất 2 giờ. Liên hệ nhà cung cấp hoặc kỹ thuật viên có chứng chỉ, cung cấp thông số máy và lịch sử vận hành.
• Ngay lập tức khi xảy ra.
• Không cố khởi động lại nhiều lần để tránh cháy nổ. Chuẩn bị bảo hành nếu máy còn hạn.

5. Biện pháp phòng tránh quá nhiệt cho máy nén khí

Phòng ngừa luôn hiệu quả hơn khắc phục. Áp dụng các biện pháp sau của Đặng Gia để duy trì máy ổn định, giảm chi phí sửa chữa và tăng tuổi thọ lên đến 20-30%.

• Lập lịch bảo dưỡng định kỳ: Xây dựng lịch theo giờ chạy hoặc thời gian (ví dụ: hàng tuần kiểm tra lọc, hàng tháng vệ sinh két tản nhiệt, hàng quý thay dầu). Sử dụng phần mềm quản lý hoặc sổ tay để nhắc nhở. Tuân thủ hướng dẫn nhà sản xuất (thường in trong sách hướng dẫn).
• Dùng dầu chính hãng (Shell, Total, Puma, Atlas Copco,…): Chọn dầu có chỉ số nhớt phù hợp với model máy và điều kiện vận hành (nóng ẩm dùng dầu chống oxy hóa cao). Mua từ đại lý uy tín, kiểm tra tem chống hàng giả. Tránh dầu giá rẻ không rõ nguồn gốc để ngăn ngừa cặn bã tích tụ.
• Kiểm tra hệ thống làm mát hàng tuần: Quan sát quạt gió quay đều, két tản nhiệt sạch, mức nước/dầu làm mát đầy đủ. Đo nhiệt độ đầu vào/ra để phát hiện bất thường sớm (chênh lệch không quá 10-15°C).
• Không vận hành máy quá tải hoặc liên tục 24/24: Giới hạn tải ở 80-90% công suất định mức. Với chạy liên tục, lắp hệ thống nghỉ ngơi tự động (cycle 8-10 giờ/lần) hoặc dùng nhiều máy luân phiên. Theo dõi đồng hồ giờ chạy để tránh Máy nén khí bị quá nhiệt .
• Đặt máy ở nơi khô ráo, nhiệt độ dưới 40°C: Chọn vị trí cao ráo, tránh ẩm ướt để ngăn rỉ sét. Lắp mái che, quạt hút nếu ngoài trời. Độ ẩm không khí dưới 80% để dầu không bị nhũ hóa.