Tất tần tật về máy nén khí hai cấp. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Máy nén khí hai cấp là giải pháp tối ưu cho nhiều ngành công nghiệp, từ sản xuất đến bảo dưỡng thiết bị. Với nguyên lý nén khí qua hai giai đoạn, máy không chỉ tối ưu hóa hiệu suất mà còn giúp tiết kiệm chi phí vận hành. Để hiểu rõ hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy, đọc ngay bài viết sau đây nhé!

1.Máy nén khí hai cấp là gì?

Máy nén khí hai cấp là loại máy nén khí hoạt động theo nguyên lý nén qua hai giai đoạn (hay cấp nén). Máy nén khí hai cấp tạo ra áp suất cao hơn và hiệu quả hơn so với máy một cấp. Máy nén khí hai cấp chia thành 02 loại chính gồm: máy nén khí piston hai cấp và máy nén khí trục vít hai cấp.. Loại máy này thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi áp suất cao và hoạt động liên tục.

Giới thiệu về máy nén khí piston hai cấp.

2. Máy nén khí piston hai cấp

Máy nén khí piston hai cấp sẽ có cấu tạo với nhiều chi tiết máy hơn và máy thường có kích thước lớn hơn máy nén khí một cấp.

2.1 Cấu tạo máy nén khí piston hai cấp

Có 3 bộ phận chính tạo nên hiệu suất mạnh mẽ cho máy nén khí hai cấp bao gồm:

• Xi lanh cấp 1 và cấp 2: Máy nén khí hai cấp gồm hai xi lanh với các nhiệm vụ khác nhau. Xi lanh cấp 1 có nhiệm vụ hút và nén không khí từ môi trường bên ngoài đến một mức áp suất trung gian. Sau đó, không khí nén được làm mát trước khi di chuyển đến xi lanh cấp 2, nơi nó được nén tiếp lên áp suất cao hơn.
• Bộ làm mát trung gian: Bộ làm mát trung gian có vai trò làm giảm nhiệt độ của không khí sau khi được nén ở xi lanh cấp 1, trước khi không khí được đưa vào xi lanh cấp 2. 
• Bộ lọc khí đầu vào và van điều khiển: Bộ lọc khí đầu vào giúp loại bỏ bụi bẩn và các tạp chất từ không khí trước khi nén, đảm bảo không khí sạch đi vào hệ thống. Van điều khiển có vai trò quản lý lượng khí nén vào từng xi lanh, đảm bảo áp suất và lưu lượng khí ổn định trong quá trình hoạt động.

2.2 Nguyên lý hoạt động của máy nén khí piston 2 cấp

Máy nén khí piston 2 cấp hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi thể tích để tạo ra sự thay đổi áp suất khí, được mô tả chi tiết như sau:

• Giai đoạn hút khí: Quá trình bắt đầu khi piston di chuyển xuống, tạo ra sự gia tăng thể tích trong xi lanh. Sự thay đổi này làm giảm áp suất bên trong xi lanh, van hút khí tự động mở ra để không khí từ bên ngoài được nạp vào.
• Giai đoạn nén cấp 1: Khi xi lanh đã đầy khí, van hút đóng lại. Piston tiếp tục di chuyển ngược lại, bắt đầu quá trình nén khí. Khi piston di chuyển lên, thể tích bên trong xi lanh giảm đi, áp suất tăng dần. Khi áp suất đạt đến mức định sẵn, van xả khí mở ra và khí nén cấp 1 được đẩy ra khỏi xi lanh.
• Giai đoạn làm mát: Khí nén sau khi ra khỏi xi lanh cấp 1 không được đưa trực tiếp vào bình chứa mà được chuyển vào một bộ phận làm mát. Việc làm mát khí sau nén rất quan trọng vì nhiệt độ cao của khí có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến hệ thống và hiệu suất nén.
• Giai đoạn nén cấp 2: Sau khi được làm mát, khí nén từ giai đoạn 1 sẽ tiếp tục được đưa vào van nạp khí của xi lanh cấp 2. Khi áp suất đạt đến mức mong muốn, van xả khí của xi lanh cấp 2 mở ra và khí nén được dẫn vào bình chứa để sử dụng.

2.3 Ứng dụng của máy nén khí piston hai cấp

Máy nén khí piston hai cấp là thiết bị công suất lớn, thường được sử dụng trong các môi trường công nghiệp và các ngành cần lượng khí nén cao. Các ứng dụng cụ thể của máy nén khí piston hai cấp bao gồm:

• Trạm sửa xe quy mô lớn: Cung cấp khí nén cho các thiết bị chuyên dụng như: cầu nâng xe máy, ô tô; máy bơm mỡ; máy hút dầu;...
• Dây chuyền sản xuất công nghiệp: Đáp ứng yêu cầu của các hệ thống sản xuất đòi hỏi áp suất khí cao để vận hành các máy móc tự động, các thiết bị ép, cắt, đúc trong các ngành sản xuất cơ khí, lắp ráp điện tử, chế tạo linh kiện.
• Ngành công nghiệp nặng: Làm lốp xe tải, khoan đục, mài đá, cung cấp khí nén để điều khiến các hệ thống, luyện kim…
• Ngành xây dựng: Máy nén khí hai cấp thường được sử dụng để vận hành các thiết bị cỡ lớn như máy phun bê tông, máy bắn đinh, máy đục phá bê tông, giúp tăng tốc độ thi công và giảm thiểu sức lao động.

3.Máy nén khí trục vít hai cấp

Máy nén khí hai cấp trục vít sử dụng cơ chế hai trục vít xoắn ngược chiều với nhau, làm thay đổi thể tích của không khí để tạo ra áp lực khí.

3.1 Cấu tạo máy nén khí trục vít hai cấp

Máy nén khí trục vít hai cấp có thiết kế tối ưu, kết hợp các ưu điểm của máy nén khí trục vít thông thường với hiệu suất năng lượng cao hơn. Cấu tạo của nó gồm các bộ phận chính sau:

• Trục vít: Máy được trang bị hai trục vít quay ngược chiều nhau, thực hiện hai giai đoạn nén. Ở giai đoạn đầu, khí được nén với áp suất thấp, sau đó chuyển sang giai đoạn hai để nén khí ở mức áp suất cao hơn. Quá trình này giúp tối ưu hóa hiệu quả nén và tiết kiệm năng lượng.
• Bầu lọc khí: Bộ phận này lọc sạch bụi bẩn và tạp chất trước khi khí đi vào máy, bảo vệ trục vít và các bộ phận bên trong, giúp máy hoạt động bền bỉ hơn.
• Bộ phận cấp dầu: Máy sử dụng hai hệ thống cấp dầu riêng biệt để bôi trơn trục vít, giảm ma sát và hao mòn. Điều này không chỉ nâng cao tuổi thọ của máy mà còn giúp máy hoạt động ổn định và hiệu quả hơn.
• Bộ phận làm mát: Sau khi khí được nén, bộ phận này làm mát khí nén trước khi đưa vào sử dụng, giúp duy trì nhiệt độ phù hợp, tránh hiện tượng quá nhiệt.

Bộ làm mát giúp máy nén khí cho ra hiệu suất nén cao hơn.

3.2 Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít hai cấp

Trong quá trình hoạt động, máy sử dụng các cặp rotor (trục vít) để nén khí. Khí từ môi trường bên ngoài được hút vào qua bầu lọc khí, loại bỏ bụi bẩn và tạp chất. Sau đó, khí đi vào cấp nén đầu tiên.

• Cấp nén đầu tiên: Khí được nén sơ bộ với áp suất thấp, làm giảm thể tích khí và tăng nhiệt độ khí nén. Khí sẽ được làm mát bởi bộ phận làm mát trung gian để giảm nhiệt độ trước khi chuyển sang cấp nén thứ hai.
• Cấp nén thứ hai: Khí đã được làm mát tiếp tục được nén lần thứ hai với áp suất cao hơn. Ở giai đoạn này, khí được nén với mật độ lớn hơn, thể tích tiếp tục giảm đáng kể, và áp suất của khí đạt mức tối đa yêu cầu cho quá trình sử dụng.

Quá trình nén hai cấp này giúp máy đạt hiệu suất nén cao hơn đến 50% so với máy nén khí một cấp, do áp suất được tăng dần qua từng giai đoạn nén thay vì chỉ tập trung vào một cấp duy nhất. Nhờ đó, máy nén khí trục vít hai cấp có khả năng tạo ra công suất lớn, áp suất cao và lưu lượng khí nén ổn định, đáp ứng nhu cầu sử dụng khí nén trong các ngành công nghiệp nặng.

3.3 Ứng dụng của máy nén khí trục vít hai cấp

Hiện nay, chúng ta có thể thấy một số ứng dụng phổ biến của máy nén khí trục vít hai cấp như:

• Ngành điện tử công nghiệp: Sử dụng khí nén để lắp ráp linh kiện, điều khiển thiết bị tự động và làm sạch bụi trên bề mặt linh kiện mà không gây hư hại.
• Ngành xây dựng: Hỗ trợ vận chuyển, phun bê tông và cung cấp năng lượng cho các thiết bị như khoan, súng phun sương.
• Ngành khai khoáng: Cung cấp khí nén sạch chứa oxy cho các hầm mỏ, đặc biệt ưu tiên sử dụng máy nén khí không dầu để bảo vệ sức khỏe công nhân.
• Ngành thực phẩm: Dùng khí nén để đóng gói, vận chuyển thực phẩm dạng bột, làm sạch, sấy khô và hỗ trợ quá trình lên men.
• Ngành y tế: Cung cấp khí nén sạch để sấy khô thuốc, khử trùng thiết bị, và duy trì môi trường phòng thí nghiệm.

Máy nén khí hai cấp trang bị bộ điều chỉnh, kiểm soát áp suất hiệu quả.

4.Những tính năng vượt trội của máy nén khí hai cấp

Với công nghệ cải tiến, máy nén khí hai cấp mang lại rất nhiều tính năng vượt trội khi áp dụng vào thực tiễn.

4.1 Hiệu suất nén cao hơn so với máy nén một cấp

Bằng cách nén không khí qua hai giai đoạn liên tiếp, máy có thể tạo ra áp suất cao hơn mà không cần tiêu thụ quá nhiều năng lượng, giúp tiết kiệm đáng kể chi phí vận hành. Hiệu suất tổng thể của máy cao hơn so với các dòng máy nén khí một cấp, đặc biệt khi yêu cầu công việc đòi hỏi áp suất cao và cần hoạt động liên tục trong thời gian dài. Bên cạnh đó, việc sử dụng ít năng lượng hơn còn góp phần giảm hao phí tài nguyên và bảo vệ môi trường.

4.2 Khả năng vận hành ổn định và bền bỉ

Máy nén khí hai cấp có thiết kế tối ưu, giảm thiểu tình trạng quá tải nhiệt độ và áp lực lên các bộ phận quan trọng, nhờ đó tăng tuổi thọ của máy. Hệ thống làm mát giữa hai giai đoạn nén không chỉ giúp bảo vệ các piston mà còn hạn chế hao mòn các linh kiện khác. Vì thế, sử dụng máy nén khí hai cấp sẽ đảm bảo độ bền của máy và tiết kiệm chi phí bảo trì hơn.

Máy nén khí hai cấp được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.

5.Lợi ích và nhược điểm của máy nén khí hai cấp

Máy nén khí mang lại những lợi ích thiết thực như:

• Độ bền cao, kéo dài tuổi thọ máy.
• Khả năng nén khí vượt trội, nâng cao hiệu suất.
• Giảm nhiệt độ khí nén, giảm tiêu thụ năng lượng.
• Hệ thống làm mát trung giúp kiểm soát nhiệt tốt, giảm hao mòn.

Bên cạnh những lợi ích trên, máy nén khí hai cấp còn có một số nhược điểm sau:

• Quy trình vận hành đòi hỏi kỹ thuật, chuyên môn cao.
• Quá trình nén khí qua hai giai đoạn có thể tốn nhiều thời gian hơn.
• Giá thành và chi phí bảo trì cao hơn do cấu tạo phức tạp.

6.Làm thế nào để lựa chọn máy nén khí hai cấp phù hợp?

Mỗi lĩnh vực hoạt động sẽ có nhu cầu sử dụng khác nhau về nguồn khí nén. Vậy nên, để chọn loại máy nén khí hai cấp phù hợp, bạn cần lưu ý những điều sau:

• Mục đích sử dụng: Các ngành công nghiệp nặng như sản xuất, chế tạo, hoặc khai thác mỏ yêu cầu máy nén khí hai cấp do áp suất cao và khả năng hoạt động bền bỉ. Nếu công việc ít yêu cầu hơn về áp suất, như các ngành nhẹ hoặc văn phòng, máy nén khí một cấp có thể là lựa chọn hợp lý.
• Thông số kỹ thuật: Đánh giá các yếu tố kỹ thuật như công suất máy, lưu lượng khí nén, dung tích bình chứa và áp suất đầu ra để đảm bảo máy đáp ứng tốt nhu cầu. Những thông số này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hoạt động và hiệu quả nén khí của máy. 
• Tần suất sử dụng và thời gian vận hành: Nếu máy cần hoạt động liên tục hoặc trong các điều kiện khắc nghiệt, máy nén khí hai cấp sẽ là lựa chọn phù hợp nhờ khả năng chịu tải tốt hơn và tuổi thọ cao.
• Nguồn gốc và xuất xứ: Chọn máy từ các nhà sản xuất uy tín như: Mark, Chicago, Mafuki,... sẽ giúp bạn đảm bảo chất lượng sản phẩm, hạn chế sự cố trong quá trình sử dụng, giảm chi phí bảo trì. 

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy nén khí hai cấp đã được chúng tôi cung cấp chi tiết qua bài viết trên. Trang bị máy nén khí hai cấp sẽ là khoản đầu tư xứng đáng về lâu dài cho doanh nghiệp. Khi chọn máy, đừng quên xem xét kỹ lưỡng các yếu tố liên quan đến nhu cầu sử dụng, hiệu suất và độ bền để đảm bảo thiết bị phù hợp với công việc nhé!