hệ thống máy nén khí

TỐI ƯU HÓA HỆ THỐNG KHÍ NÉN
Hệ thống máy nén khí là một trong những bộ phận rất quan trọng trong
việc vận hành hoạt động của nhà máy đồng thời chiếm tỷ trọng về tiêu
thụ điện năng rất lớn + chi phí bảo trì bảo dưỡng cao. Do vậy việc tối
ưu hóa hệ thống máy nén khí để giảm điện năng tiêu thụ + tăng tính ổn
định của hệ thống là rất cần thiết.
PHẦN 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG MÁY NÉN KHÍ
Hệ thống máy nén khí được sử dụng trong công nghiệp từ hơn 100 năm qua.
Trong những năm gần đây những nghiên cứu trong các lĩnh vực công nghiệp
đã tạo ra các công nghệ sản xuất và sử dụng khí nén rất có hiệu quả. Việc sử
dụng máy nén khí từng được coi là miễn phí hay chỉ chiếm một phần nhỏ
trong chi phí vận hành thường xuyên của công ty. Tuy nhiên, việc giá năng
lượng thế giới tăng lên, các nhà máy đã nhận ra rằng khí nén không phải là
miễn phí mà nó đóng góp một phần không nhỏ trong chi phí sản xuất của
từng sản phẩm. Việc bắt đầu một chương trình quản lý hệ thống máy nén khí
trong công nghiệp là rất khó khăn do có rất ít thông tin về quản lý tổng thể
cả hệ thống. Người quản lý có thể nắm bắt dễ dàng về máy nén khí hay bộ
lọc hay máy sấy khí. Nhưng việc hiểu được cả hệ thống hoạt động là khó
hơn rất nhiều.
Các hệ thống máy nén khí
Khí nén có 3 ứng dụng cơ bản. Khí nén được sử dụng như một nguồn năng
lượng, như một phần trong công nghệ sản xuất hay sử dụng để điều khiển.
– Trong các ứng dụng sử dụng khí nén như 1 nguồn năng lượng, khí nén có
áp suất cao hơn áp suất môi trường. Khí nén sẽ được vận chuyển thông qua
hệ thống ống phân phối và cung cấp tới hộ tiêu thụ mà ở đó năng lượng sẽ
được thu hồi. Năng lượng này có thể dùng để di chuyển pittong trong một xy
lanh không khí hay phun sơn từ các mũi phun hoặc súng phun hoặc sinh
công trong các ứng dụng khác.
– Khí nén dùng như một phần của công nghệ sản xuất. Khí nén có thể dùng
để hỗ trợ cho quá trình cháy, sục vào các chất lỏng hoặc các chất xúc tác
trong các phản ứng hóa học. Trong các ứng dụng này, khí nén không được

sử dụng để sinh công hoặc tạo ra các áp lực.
– Khí nén ứng dụng trong hệ điều khiển tương tự như việc sử dụng điện
trong điều khiển. Khí nén có thể mở, đóng, điều khiển tỷ lệ hoặc các dạng
điều khiển khác trong các máy móc hoặc quá trình. Trong nhiều nhà máy,
khí nén được sử dụng cho 2 hoặc cả 3 dạng ứng dụng trên trong rất nhiều
thiết bị khác nhau.
Thực tế, ứng dụng của không khí nén giống như nước hay điện. Trong các
ứng dụng khác, không khí nén là một phần tích hợp của quá trình sản xuất.
Trong các ứng dụng ảnh hưởng đến quá trình sản xuất, chất lượng sản phẩm,
tỷ lệ phế liệu và chi phí tái sản xuất, không khí nén là một chỉ tiêu sản xuất
quan trọng cần được giám sát và điều khiển.
Chỉ một phần khí nén được cấp cho hệ thống sẽ được dùng trong hoạt động
sản xuất. Phần lớn khí nén cấp đến hệ thống, thường là 50% hoặc hơn, sẽ bị
hao phí. Việc hao phí không khí nén là kết quả của nhiều yếu tố liên quan
đến thiết kế, vận hành, và bảo trì hệ thống khí nén.
Nguyên nhân gây tổn thất năng lượng và khí nén:
– sử dụng máy nén khí không thích hợp,
– vận hành hệ thống máy nén khí ở áp suất quá cao,
– các bình chứa khí nén không đủ lớn hoặc không được điều khiển,
– rò rỉ, bao gồm cả các cửa xả nước ngưng và qua các bẫy nước ngưng,
– tổn thất áp suất qua các đường ống hẹp, các bộ lọc hoặc các thiết bị khác,
– do phương pháp điều khiển kém hiệu quả.
Để hiệu suất được tối ưu, cần phải hiểu được khí nén được cung cấp cho nhu
cầu sản xuất như thế nào, loại bỏ các tổn thất, sử dụng các bình chứa khí nén
và tối ưu hóa bộ điều khiển máy nén.
Một hệ thống máy nén khí bao gồm cả khu vực sản xuất và các phần tiêu
thụ.
He thong may nen khi thuong gapHe thong may nen khi thuong gap
Khu vực sản xuất khí nén bao gồm tất cả các thiết bị để tạo ra hay xử lý
không khí nén. Thông thường, nó bao gồm các máy nén khí, các bình chứa

để chứa khí nén, các bộ tách ẩm và bộ tách dầu. Trong một số nhà máy, hệ
thống máy nén khí có thêm các bộ điều khiển áp suất, lưu lượng nằm giữa
khu vực sản xuất khí nén và phần tiêu thụ.
Phần tiêu thụ không khí nén bao gồm hệ thống ống phân phối, các bộ lọc
tăng cường và các dụng cụ, quá trình hay là hệ thống điều khiển sử dụng
không khí nén. Việc thiết kế hệ thống không khí nén hợp lý với nhu cầu sử
dụng khí nén đã được tối ưu hóa sẽ dẫn đến nhu cầu khí nén thấp nhất ở áp
suất thấp nhất và cho suất tiêu hao năng lượng sản xuất khí nén thấp nhất.
Quản lý hệ thống máy nén khí
Thông thường thì quá trình quản lý phải được hoàn thành, kể cả khi các mục
tiêu đặt ra ban đầu đã bị lãng quên. Hệ thống quản lý khí nén thường bao
gồm hệ thống các câu hỏi và các bước kiểm tra.
Quan điểm về một hệ thống quản lý máy nén khí truyền thống thường bao
gồm:
– Ưu tiên số 1 cho sản xuất của nhà máy.
– Việc cung cấp khí nén cho nhà máy phải luôn được duy trì.
– Việc cung cấp thừa khí nén có thể được chấp nhận, nhưng việc cung cấp
thiếu là không thể chấp nhận được.
– Áp suất tối thiểu phải được duy trì. Nếu khí nén có áp suất cao hơn thì điều
này có thể chấp nhận được.
Quan điểm mới của hệ thống quản lý máy nén khí hiện đại hơn bao gồm các
quy tắc sau đây:
– Ưu tiên số 1 cho sản xuất của nhà máy.
– Việc cung cấp khí nén cho nhà máy phải luôn được duy trì.
– Việc cấp khí nén phải cân bằng với nhu cầu sử dụng. Cả 2 trường hợp vượt
quá hoặc không đủ cung cấp cho sản xuất đều không được chấp nhận.
– Áp suất khí nén phải ổn định. Áp suất cao hơn yêu cầu cũng như thấp hơn
yêu cầu đều là không thể chấp nhận được.
Trước đây, nhu cầu của hệ thống máy nén khí được cung cấp mà không cần
quan tâm điều chỉnh chi phí sản xuất. Không có bất kỳ một cố gắng nào để

cân bằng giữa nhu cầu không khí cấp tới hộ tiêu thụ. Nếu thiết bị yêu
cầu máy nén khí ở áp suất 6,5 bar, nhà máy thường xuyên duy trì áp suất khí
nén ở 9 bar. Việc duy trì này cho hiệu suất rất kém và tiêu hao một lượng
năng lượng rất lớn. Việc duy trì áp suất cao hơn áp suất yêu cầu sẽ luôn đảm
bảo cung cấp đủ lượng khí nén cho sản xuất, tuy nhiên, nó thường làm hao
phí 30% đến 40% năng lượng cấp cho hệ thống.
Không chỉ làm tiêu hao vô ích năng lượng, phương pháp quản lý này còn
thường sản xuất ra khí nén không phù hợp về áp suất và chất lượng. Kết quả
của việc không phù hợp này ảnh hưởng trực tiếp tới sản xuất, nó tạo ra các
phế phẩm, tiêu tốn thời gian điều chỉnh thiết bị. Một hệ thống máy nén khí
cung cấp quá áp như trên thường có áp suất thay đổi rất lớn phụ thuộc vào
thời gian trong ngày, khối lượng sản xuất hay các quá trình đang được vận
hành. Điều này có nghĩa là áp suất của hệ thống thay đổi khi nhu cầu sử
dụng hơi bị tác động. Việc thay đổi áp suất cũng làm ảnh hưởng tới hiệu quả
của bộ lọc, bộ sấy không khí và kết quả là chất lượng khí nén kém hoặc
không phù hợp.
TIẾP CẬN HỆ THỐNG MÁY NÉN KHÍ
Phương pháp Tiếp cận hệ thống là sự tích hợp đầy đủ của việc tiếp cận
quản lý hệ thống khí nén cùng với việc chú trọng tới hiệu quả của toàn
bộ hệ thống hơn là hiệu suất của một số thiết bị đơn lẻ. Việc nắm được
hệ thống máy nén khí sẽ giúp thực hiện các chức năng quan trọng của
khí nén trong sản xuất. Cải tạo các hộ tiêu thụ có hiệu suất thấp, những
hộ này có thể là nguyên nhân gây ra những khó khăn trong vận hành hệ
thống. Duy trì cân bằng năng lượng giữa khu vực sản xuất khí nén và
nhu cầu của hộ tiêu thụ. Tối ưu hóa việc tích trữ năng lượng khí nén và
phương pháp điều khiển máy nén khí.
Phân tích kinh tế hệ thống máy nén khí
Bieu do dien nang may nen khi
Hệ thống máy nén khí công nghiệp là một đối tượng có quy mô đầu tư
và chi phí vận hành lớn. Chi phí vận hành bao gồm chi phí năng lượng

và chi phí bảo trì của hệ thống. Việc giảm chi phí vận hành hay tăng
hiệu suất của hệ thống máy nén khín sẽ ảnh hưởng tới quá trình sản
xuất và năng suất của nhà máy. Có 4 thành phần cấu tạo nên tổng chi
phí mua sắm của một hệ thống máy nén khí.
– Chi phí đầu tư thiết bị máy nén khí
– Chi phí bảo trì máy nén khí, sửa chữa máy nén khí
– Chi phí năng lượng
– Hiệu suất của hệ thống và tổn thất về năng suất của nhà máy
Phần đầu tư thiết bị và chi phí bảo trì chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ trong
tổng chi phí mua sắm và vận hành hệ thống máy nén khí. Trong khoảng
thời gian hơn 10 năm, chi phí năng lượng phục vụ hoạt động thường là
75% hoặc cao hơn trong tổng chi phí vận hành hàng năm. Nếu hệ thống
không phù hợp và có hiệu suất thấp, các chi phí do mất mát trong sản
xuất, chất lượng sản phẩm, tỷ lệ phế phẩm và tái chế tạo có thể là phần
chi phí lớn nhất trong chi phí hàng năm.
Phân tích kinh tế hệ thống máy nén khí
Bieu do dien nang may nen khi
Hệ thống máy nén khí công nghiệp là một đối tượng có quy mô đầu tư
và chi phí vận hành lớn. Chi phí vận hành bao gồm chi phí năng lượng
và chi phí bảo trì của hệ thống. Việc giảm chi phí vận hành hay tăng
hiệu suất của hệ thống máy nén khín sẽ ảnh hưởng tới quá trình sản
xuất và năng suất của nhà máy. Có 4 thành phần cấu tạo nên tổng chi
phí mua sắm của một hệ thống máy nén khí.
– Chi phí đầu tư thiết bị máy nén khí
– Chi phí bảo trì máy nén khí, sửa chữa máy nén khí
– Chi phí năng lượng
– Hiệu suất của hệ thống và tổn thất về năng suất của nhà máy
Phần đầu tư thiết bị và chi phí bảo trì chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ trong
tổng chi phí mua sắm và vận hành hệ thống máy nén khí. Trong khoảng
thời gian hơn 10 năm, chi phí năng lượng phục vụ hoạt động thường là

75% hoặc cao hơn trong tổng chi phí vận hành hàng năm. Nếu hệ thống
không phù hợp và có hiệu suất thấp, các chi phí do mất mát trong sản
xuất, chất lượng sản phẩm, tỷ lệ phế phẩm và tái chế tạo có thể là phần
chi phí lớn nhất trong chi phí hàng năm.
Biến đổi năng lượng trong hệ thống máy nén khí
Nếu khí nén được sử dụng ở nhiệt độ mà không khí thoát ra ở đầu đẩy
của máy nén khí và hệ thống đường ống được cách nhiệt tuyệt đối thì
tất cả năng lượng được dùng trong quá trình nén sẽ được đưa tới hộ tiêu
thụ, hệ thống máy nén khí sẽ có hiệu suất tối đa. Nếu quá trình nén
đẳng entropy, theo đúng định nghĩa, sẽ có khả năng chuyển hóa toàn bộ
năng lượng cấp cho quá trình nén sang khả năng sinh công của máy
nén. Tuy nhiên, giả thiết trên là phi thực tế.
Ví dụ, một động cơ máy nén khí có công suất nén là 1 kW thì sẽ cần
phải sử dụng 1 động cơ điện khoảng 5,2 kW. Như vậy, chỉ có 19%
điện năng của máy nén khí được chuyển hóa thành khả năng sinh công
của khí nén. Phần 81% còn lại bị tổn thất dưới dạng nhiệt thải. Đây
chỉ mới là tính toán về mặt lý thuyết do các tổn thất hệ thống khác chưa
được đưa vào trong tính toán.
Tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng của hệ thống máy nén khí là rất quan
trọng do rất nhiều năng lượng sử dụng trong quá trình nén khí không
thể thu hồi dưới dạng công. Tối ưu hóa bao gồm cả nguồn cung cấp, hệ
thống phân phối và hộ tiêu thụ (nhu cầu).
Giảm thiểu tối đa nhu cầu máy nén
Như đã trình bày ở trên, việc giảm tải của máy nén khí đi 1 kW sẽ làm
giảm đi lượng điện năng cấp cho quá trình nén là 5,2 kW. Đây là lý do
rất rõ ràng để việc giảm thiểu nhu cầu tiêu thụ là bước khởi đầu cho tối
ưu hóa hệ thống. Sự thay đổi nhỏ ở nhu cầu sẽ tạo ra một tác động lớn
cho việc giảm tiêu thụ năng lượng.
SỬ DỤNG MÁY NÉN KHÍ KHÔN G HỢP LÝ
Những bất cập trong sử dụng khí nén, một trong những nguyên nhân

dẫn tới việc biến đổi từ điện năng cấp cho quá trình nén đến năng lượng
của khí nén có hiệu suất rất thấp, ở bất kỳ quá trình sinh công nào nếu
có thể được thay thế bằng những công nghệ hợp lý sẽ dẫn tới một sự
chuyển hóa năng lượng có hiệu quả hơn rất nhiều.
Áp suất tăng lên, tăng nhu cầu tiêu thụ khí nén
Tất cả các hệ thống máy nén khí có một số mức áp suất nhỏ nhất để
đảm bảo thực hiện được tất cả các chức năng của hệ thống khí nén.
Thông thường thì mức áp suất này không được xác định. Tuy vậy, nếu
như áp suất của hệ thống cao hơn áp suất thấp nhất, ví dụ như 5,52 bar,
tất cả các chức năng sẽ đều được đảm bảo. Hệ thống vận hành máy nén
khí ở áp suất 7,58 bar và duy trì áp suất 6,9 bar trong hệ thống và quá
trình sản xuất được đảm bảo. Nếu áp suất 5,52 bar là chấp nhận được,
liệu 6,9 bar có phải là một sự cải tiến trong vận hành?
Sai! Áp suất cao hơn sẽ không tốt. Việc cung cấp khí nén thừa 1,4 bar
so với yêu cầu sẽ làm cho hệ thống tiêu thụ nhiều hơn 20% khí nén hay
20% khí nén này là lãng phí.
NHU CẦU KHÍ NÉN GIẢ TRONG HỆ THỐNG MÁY NÉN KHÍ
Áp dụng kết luận khi áp suất tăng lên thì lưu lượng (m3/phút) dòng rò
qua lỗ rò sẽ tăng lên. Nhu cầu giả là lượng khí nén tiêu thụ thêm khi mà
áp suất của hệ thống cao hơn áp suất nhỏ nhất cần thiết của hệ thống.
Tất cả các dụng cụ mà không có van điều chỉnh và các lỗ rò tạo nên
nhu cầu giả này.
Một lỗ rò đường kính 6 mm với hệ số dòng chảy là 0,61 và áp suất 7
bar sẽ tạo ra 1 dòng khí nén qua lỗ là 1,62 m3/phút.
Thay vì sử dụng áp suất 7 bar, áp suất của dòng khí nén đầu nguồn
được điều chỉnh ở mức 5,5 bar. Lỗ rò 6 mm tương tự sẽ chỉ cho dòng
khí nén có lưu lượng 1,32 m 3 /phút. Như vậy nhu cầu khí nén trong
máy nén khí sẽ giảm đi 20% khi áp suất sử dụng giảm đi 1,5 bar.
Nhu cau gia khi ap suat tang len
Sự sai khác giữa lưu lượng khí nén so với áp suất hoạt động tối ưu của

hệ thống máy nén khí , và nhu cầu tiêu thụ khí nén ở áp suất thực tế đó
được gọi là nhu cầu giả. Trong ví dụ trên, khi hoạt động ở áp suất 7 bar
thì nhu cầu của hệ thống máy nén khí là 2,8 m 3 /phút, lãng phí
20% lượng khí nén cấp cho hệ thống.
Bất kỳ một thiết bị tiêu thụ khí nén không có van điều chỉnh nào sẽ đều
tạo ra nhu cầu giả cho hệ thống may nen khi khi áp suất lớn hơn áp suất
tối ưu để đảm bảo các chức năng của hệ thống khí nén. Không chỉ
những thiết bị không có van mà cả những thiết bị có van điều chỉnh áp
cũng sẽ gây ra hiện tượng này. Các cuộc khảo sát trong thực tế đã chỉ
ra rằng các van này được mở tối đa và như vậy nó không có tác dụng
điều chỉnh. Khi van mở nhỏ hơn thì nó có tác dụng như một lỗ rò có
kích thước nhỏ hơn. Các lỗ rò sẽ tạo ra lượng tiêu thụ khí nén không
điều chỉnh được. Sự tăng áp suất khí nén là nguyên nhân của việc dòng
khí nén qua các lỗ rò tăng lên.
Rò rỉ – tiêu hao khí nén và lãng phí năng lượng trong hệ thống máy
nén khí
Tất cả người sử dụng đều biết rằng hệ thống may nen khi có rò rỉ.
Nhưng không phải tất cả họ nắm được lượng rò rỉ là bao nhiêu, chi phí
tiêu hao do rò rỉ là bao nhiêu. Rò rỉ có thể chiếm từ 20% đến 30% tổng
lượng khí nén tiêu thụ. Một lỗ rò hình tròn đường kính 3mm có thể tạo
ra dòng rò có lưu lượng 0,5 m 3 /phút tại áp suất 6 bar. Trong một năm,
nó gây ra tổn thất là 240,000 m 3 khí nén.
Lua luong dong khong khi nen qua lo do va chi phi dien nang can de san
xuat luong khi nen do
Trong các hệ thống may nen khi nhỏ, người sử dụng khóa kín hệ thống
ống dẫn và đo độ giảm áp suất theo thời gian để xác định lưu lượng
dòng khí nén bị rò. Công thức tính toán của phương pháp này là:
Cong thuc tinh toan luu luong dong khi nen bi do
Đối với các hệ thống máy nén khí lớn, lượng rò rỉ được tính xấp xỉ
bằng cách khóa tất cả các van tiêu thụ và đo chu kỳ khởi động của máy

nén khí trục vít hoặc piston.
Công thức sử dụng trong phương pháp này là:
Với hệ thống may nen khi rất lớn, hoạt động 24 giờ mỗi ngày, việc xác
định lưu lượng rò rỉ không thể xác định một cách cụ thể. Nếu có hệ
thống đo lường giám sát lưu lượng liên tục, lượng rò rỉ có thể được xác
định trong các ngày nghỉ hoặc vào thời gian mà sản lượng sản xuất nhỏ
nhất.
Bảng sau cho phép ước lượng lượng không khí nén bị rò rỉ theo các
điều kiện hoạt động khác nhau. Dữ liệu được dựa trên việc đo các lỗ rò
sắc cạnh với hệ số dòng chảy là 0,61. Lượng rò rỉ có thể tăng lên 60%
đối với các lỗ có cạnh được vát tròn (hệ số dòng chảy là 0,97).
Luu luong dong khong khi qua lo ro
Đây là một thành phần của nhu cầu giả do rò rỉ. Lượng không khí nén
rò rỉ sẽ giảm đi tại áp suất thấp nhất của hệ thống. Việc điều khiển áp
suất của hệ thống máy nén khí sẽ làm giảm đáng kể lượng rò lọt mà
không cần sửa chữa các lỗ rò. Việc sửa chữa các lỗ rò là rất quan trọng,
tuy nhiên, việc sửa chữa nên được cân nhắc dựa trên chi phí sửa chữa
và thời gian thu hồi vốn.
Hệ thống phân phối khí nén
Hệ thống phân phối khí nén là mạng lưới các đường ống nối giữa khu
vực sản xuất và các hộ tiêu thụ khí nén khác nhau ở khu vực tiêu thụ.
Chức năng của đường ống phân phối là đưa khí nén từ nơi sản xuất tới
hộ tiêu thụ với lưu lượng và áp suất cần thiết để thực hiện nhiệm vụ sản
xuất.
Khí nén chuyển động qua hệ thống ống phân phối từ khu vực áp suất
cao đến khu vực áp suất thấp phải vượt qua một trở lực áp suất. Tất cả
các thiết bị trong hệ thống như đường ống, van, cút, bộ lọc, bộ chuyển
đều tạo ra trở lực cho dòng khí nén. Tương tác giữa dòng khí nén và trở
lực của đường ống tạo ra tổn thất áp suất.
TỔN THẤT ÁP SUẤT KHÔNG THỂ THU HỒI ĐƯỢC TRONG

HỆ THỐNG MÁY NÉN KHÍ
Tổn thất áp suất không thể thu hồi được trong hệ thống may nen khi là
độ chênh áp suất giữa 2 điểm trên hệ thống do sự tác động giữa dòng
không khí nén và hệ số trở lực không đổi của các bộ phận mà dòng khí
nén chảy qua.
Các hộ tiêu thụ khí nén yêu cầu 1 lưu lượng khí nén và áp suất khí nén
nhỏ nhất phải được cấp đến, nhưng phải đảm bảo thực hiện đầy đủ
chức năng của khí nén. Việc sản xuất khí nén phải đảm bảo cung cấp
khí nén đáp ứng được áp suất của hộ tiêu thụ và áp suất bị tổn thất trên
đường vận chuyển. Tuy nhiên, việc tăng áp suất sẽ làm tăng lượng năng
lượng tiêu thụ. Do vậy, người thiết kế mong muốn giảm tổn thất áp
suất trên đường ống.
Tối ưu hóa điều khiển máy nén khí
Hầu hết các hệ thống nhiều may nen khi truc vit hoac piston đều có bộ
điều khiển rất kém. Việc thiếu một bộ điều khiển trung tâm hoặc/ và
việc cài đặt các bộ điều chỉnh của từng máy không phù hợp sẽ gây nên
sự tiêu hao điện năng lớn hơn rất nhiều so với nhu cầu thực tế.
Hệ thống khí nén thường được vận hành ở một áp suất cao hơn đáng kể
áp suất sử dụng của các hộ tiêu thụ đơn lẻ. Trong rất nhiều trường hợp,
20% lượng năng lượng tiêu thụ hoặc nhiều hơn có thể được tiết kiệm
bằng cách cài đặt phù hợp các bộ điều khiển máy nén khí. Bên cạnh đó,
việc cài đặt và vận hành phù hợp sẽ giảm thiểu tối đa chi phí bảo trì hệ
thống khí nén.
Các điểm cần nghiên cứu chính
Tóm lại, chi phí vận hành của hệ thống máy nén khí chịu ảnh hưởng
bởi các yếu tố:
1. Khí nén là một tiện ích cần thiết cho các nhà máy công nghiệp.
2. Một số quá trình sản xuất sử dụng khí nén như là một phần của công
nghệ.
3. Rất nhiều hệ thống lãng phí khoảng 50% hoặc nhiều hơn lượng khí

nén mà nó tiêu thụ.
4. Quản lý hệ thống khí nén phải chú trọng năng suất hơn những mục
tiêu truyền thống trước đây.
5. Phương pháp Tiếp cận hệ thống là một cách tiếp cận tích hợp hệ
thống, không tiếp cận hiệu quả của từng bộ phận.
6. Quá trình sản xuất khí nén là một quá trình chuyển đổi năng lượng
không hiệu quả.
7. Chỉ sử dụng khí nén khi mà các dạng thay thế khác là không khả thi.
8. Loại bỏ các quá trình sử dụng khí nén không phù hợp.
9. Giảm thiểu áp suất cung cấp để loại bỏ nhu cầu giả
10. Giảm thiểu lượng tổn thất do rò lọt
11. Giảm thiểu tổn thất áp suất không thể thu hồi được.
12. Vận hành hệ thống ở áp suất nhỏ nhất cho phép.
13. Tối ưu hóa hệ thống điều khiển máy nén khí với chiến lược điều
khiển thích hợp
Phần 2: CƠ SỞ VỀ KHÍ NÉN
Khí nén là không khí được tăng áp. Chức năng cơ bản nhất của khí nén
là hành động như một phương tiện vận chuyển năng lượng. Nó cho
phép vận chuyển năng lượng qua các khoảng cách để thực hiện công
(khi không khí được đưa trở lại áp suất môi trường).
Không khí ở điều kiện môi trường là một hỗn hợp các chất khí. Thành
phần cơ bản của hỗn hợp là nitơ và oxy. Argon và các thành phần khí
khác chiếm khoảng 1% của hỗn hợp.
He thong may nen khi ingersollrand
Không khí ở áp suất khí quyển được hình thành từ các phân tử liên kết
với nhau bằng lực phân tử. Các phân tử này chuyển động liên tục. Tổng
số phân tử khí trong 1 đơn vịthể tích là rất nhỏ. Điều này cho phép
lượng không khí này có thể được nén lại rất nhỏ so với thể tích ban đầu
của nó.
Nếu khí được chứa trong một thể tích, chuyển động liên tục và sự va

chạm của các phân tử vào thành bình tạo ra một áp lực. Áp suất được
định nghĩa là áp lực trên một đơn vị diện tích. Với hệ thống máy
nén khí, áp suất được đo bằng kPa, bar hay là psi (pound/inch2).
Các đơn vị đo áp suất chất khí khác bao gồm mm Hg, inch hay mm
H 2 0, mBar, Torr …
Ở áp suất khí quyển và nhiệt độ 0oC, có khoảng 3 x 1023 phân tử khí
và đập vào 1 cm2 bề mặt trong 1 giây. Nếu cùng lượng khí đó, nhiệt
độ của khí tăng lên, vận tốc và năng lượng của phân tử cũng sẽ tăng
lên. Do có sự tăng vận tốc và năng lượng đó, số lần va đạp của các
phân tử vào thành bình chứa cũng sẽ tăng lên dẫn đến áp suất bên trong
bình chứa tăng lên. Áp suất, nhiệt độ và thể tích có quan hệ tỷ lệ với
nhau.
Cho thuê máy nén khí Atlas, máy nén khí Airman tại Hà Nội – Hải Phòng – Hồ Chí Minh giá rẻ. Uy tín lâu năm trong sửa chữa máy nén khí trục vít, Piston
Nhiệt độ không đổi, áp suất sẽ tăng. Máy nén khí trục vít hoặc piston sử
dụng cơ năng để giảm không gian chứa không khí và theo đó áp suất
chất khí sẽ tăng lên. Khí nén sau đó sẽ được dẫn theo các hệ thống phân
phối tới điểm sử dụng, nơi mà khí nén được giãn nở và năng lượng
được sinh ra để thực hiện công.
Áp suất tuyệt đối — Áp suất của chất khí được đo so với mức 0 tuyệt
đối (chân không tuyệt đối). Áp suất tuyệt đối được sử dụng trong tất cả
các tính toán lý thuyết về quá trình nén và nó được sử dụng trong các
hệ thống chân không nhiều hơn là hệ thống khí nén.
Áp suất dư — Áp suất đo được so với áp suất của môi trường xung
quanh. Đây là áp suất cơ bản được sử dụng cho hệ thống khí nén. Áp
suất dư là độ chênh áp giữa hệ thống và áp suất khí quyển bên ngoài hệ
thống và nó là một hệ số để xác định lượng năng lượng tồn trữ có khả
năng sinh công trong hệ thống.
Áp suất khí quyển — Áp suất của cột không khí tại một điểm cụ thể
trên trên trái đất. Áp suất khí quyển có sự biến đổi rất lớn theo độ cao
và điều kiện thời tiết. Đối với hầu hết các tính toán, độ cao đóng vai trò

là yếu tố quan trọng nhất trong xác định áp suất khí quyển. Áp suất khí
quyển đôi khi được gọi là áp suất môi trường.
Cho thue may nen khi Atlas, may nen khi Airman tai Ha Noi – Hai Phong – Ho Chi Minh gia re. Uy tin lau nam trong sua chua may nen khi truc vit, piston.
FAD (lưu lượng thể tích không khí hút vào) – Đây là đơn vị đo thể tích.
FAD là thể tích của không khí, ở điều kiện đầu hút máy nén, nó là 1
điểm nút của chu trình máy nén. Nó biểu diễn thể tích của không khí ở
điều kiện môi trường. Sự thay đổi về áp suất, nhiệt độ hay độ ẩm tương
đối (thay đổi về khối lượng) không làm thay đổi lưu lượng thể tích hút.
Do đó, đại lượng này không đặc trưng cho lưu lượng khối lượng hút
được. Các đơn vị đo của FAD là m3/phút, lit/s, … và một số dạng đơn
vị khác Nm3/min (m3 chuẩn / phút) – Đây là đơn vị đo lưu lượng khối
lượng. Trong hệ đơn vị của Hoa Kỳ, nó tương đương với đơn vị
SCFM hay là feet3 chuẩn/phút. Mặc dù Nm3/min và m3/min có
vẻ giống nhau, nhưng chúng khác nhau như giữa lít và kg.
Nm3/min biểu diễn khối lượng của không khí trong 1 m3 ở một điều
kiện nhiệt độ, áp
suất và độ ẩm xác định. Có rất nhiều điều kiện tiêu chuẩn khác nhau, do
đó trước khi tính toán, phải xác định điều kiện tiêu chuẩn cụ thể mà nhà
máy đang sử dụng.
Cho thuê máy nén khí Atlas, máy nén khí Airman tại Hà Nội – Hải Phòng – Hồ Chí Minh giá rẻ. Uy tín lâu năm trong sửa chữa máy nén khí trục vít, Piston
Thể tích
Theo định nghĩa, khi không khí bị nén, thể tích sẽ giảm đi. Khối lượng
khí ban đầu sẽ được chứa trong một không gian nhỏ hơn. Khi giảm thể
tích từ 7m3 ở điều kiện môi trường xuống 1 m3 thì sẽ làm tăng áp suất
từ 1 bar lên 7 bar hay áp suất dư lên 6 bar
Ghi chú – Nếu tất cả nhiệt được giữ lại và không khí nén được sử dụng
giãn nở sinh công, thì lượng năng lượng cần để nén khí sẽ được giải
phóng ra để thực hiện công.
Tuy nhiên, một phần lớn công nén của may nen khi được thải ra dưới
dạng nhiệt thải và rất nhiều các ứng dụng của khí nén không sử dụng

quá trình giãn nở sinh công. Rất nhiều thiết bị khí nén thải khí ra ở áp
suất bằng áp suất đi vào thiết bị. Nếu thiết bị đó sử dụng quá trình giãn
nở của khí nén, lượng năng lượng lớn hơn có thể được thu hồi.
Đối với hầu hết các ứng dụng, lượng khí nén yêu cầu thường được diễn
đạt dưới thể tích không khí môi trường được nén tới 1 áp suất cụ thể
nào đó. Một công cụ yêu cầu 0,5 m3/phút khí nén ở áp suất 7 bar sẽ yêu
cầu một lượng khí nén lớn hơn ở áp suất 8 bar. Lượng khí lớn hơn đó là
do bản thân quá trình nén trong máy nén có một số tổn thất của nó.
Đối với hầu hết các ứng dụng trong sản xuất, lượng khí nén yêu cầu
thường được diễn tả dưới đại lượng đo bằng khối lượng khí nén. Việc
chuyển đổi giữa đơn vị đo khối lượng và đơn vị đo thể tích được dựa
vào tiêu chuẩn DIN bằng việc sử dụng khái niệm ―mét khối tiêu
chuẩn‖. Để chuyển đổi giữa lưu lượng thể tích của một máy nén cụ thể
nào đó sang lưu lượng khối lượng, chúng ta cần nắm được một số điểm
sau:
1. Lưu lượng định nghĩa theo tiêu chuẩn (theo công thức dưới đây là
DIN 1343)
2. Lưu lượng thể tích của máy nén khí
3. Nhiệt độ môi trường cao nhất ở đầu ra của may nen khi
4. Áp suất thấp nhất của môi trường
5. Độ ẩm tương đối cao nhất trong không khí
6. Áp suất bão hòa của nước tại các nhiệt độ khác nhau
Lưu lượng khí nén trong hệ thống phân phối Vận tốc của khí nén trong
hệ thống phân phối là yếu tố bắt buộc phải đưa vào trong tính toán thiết
kế hoặc đánh giá một thiết kế của một hệ thống máy nén khí. Lưu
lượng may nen khi khi có vận tốc quá lớn sẽ gây ra tổn thất áp suất
thực tế lớn hơn tổn thất áp suất của đường ống và các phụ kiện trình
bày trong các bảng. Vận tốc quá lớn cũng sẽ gây ra đọng ẩm và các hạt
bụi bẩn sẽ đi qua các chân xả của hệ thống phân phối. Một số khuyến
nghị về vận tốc lớn nhất được đưa ra nhưng nhìn chung tốc độ lớn nhất

trong đường ống chính không nên vượt quá 6 m/s và không vượt quá
15 m/s đối với các đoạn ống nhánh (ngắn hơn 15 m) cấp đến các hộ
tiêu thụ.
GIỚI THIỆU VỀ BÌNH NÉN KHÍ
Một trong những điểm quan trọng nhất nhưng ít được quan tâm nhất
trong hệ thống may nen khi là các bình chứa. Lượng khí nén thích hợp
được tích lại sẽ cho phép quá trình sản xuất được liên tục, không bị
gián đoạn, đáp ứng nhu cầu đỉnh của tải trong 1 thời gian ngắn, kể cả
khi máy nén khí bị hỏng và chờ may nen khi khác khởi động, và khi
khởi động thêm các máy nén khí để đáp ứng nhu cầu khí nén tăng
thêm.
Tác động của bình chứa đến hiệu suất của hệ thống may nen khi là rất
quan trọng. Máy nén khí trục vít với chế độ hoạt động Có tải/ Không
tải sẽ chạy có hiệu suất cao hơn rất nhiều khi có một thể tích chứa dự
trữ lớn. Với may nen khi chế độ Có tải/ Không tải, bình chứa khí nén sẽ
tác động tới chu kỳ và khoảng thời gian chạy có tải của máy nén khí.
Việc tăng tần số của chu kỳ có tải có thể rút ngắn thời gian chạy
không tải sẽ làm tăng lượng điện năng tiêu thụ trung bình của
may nen khi.
Các điểm cần nghiên cứu chính
1. Khí nén là một phương pháp thông dụng để truyền tải năng lượng
tới dụng cụ và thiết bị dùng khí nén.
2. Việc thực hiện chức năng của khí nén phụ thuộc vào lượng khí nén
được truyền tới thiết bị tiêu thụ.
3. Khối lượng của không khí phụ thuộc vào điều kiện áp suất, nhiệt độ
và độ ẩm tương đối.
4. Áp suất, thể tích và nhiệt độ có mối quan hệ lẫn nhau, và mối quan
hệ này đối với khí nén được giả thiết tuân theo phương trình khí lý
tưởng.
5. Khi năng lượng của khí nén được vận chuyển từ điểm này đến điểm

khác, tổn thất áp suất là phần tổn thất năng lượng không thể thu hồi
được.
6. Tổn thất áp suất liên quan trực tiếp đến vận tốc khí nén trong đường
ống
7. Năng lượng của khí nén có thể được tích trữ
8. Thể tích hữu ích của bình chứa phụ thuộc vào thể tích chứa của bình
và độ chênh áp suất giữa áp suất bình và áp suất khí nén nhỏ nhất cho
phép của hệ thống.
Phần 3: LÝ THUYẾT VỀ MÁY NÉN KHÍ VÀ ỨNG DỤNG
Các loại máy né n khí
Máy nén khí có thể được chia làm 2 loại cơ bản, máy nén khí thể tích
và máy nén khí động học. May nen khi thể tích hoạt động bằng cách
đưa không khí vào một không gian kín và giảm thể tích chứa của không
gian cho đến khi áp suất đạt yêu cầu. Máy nén khí động học tạo áp suất
cao bằng cách truyền cho không khí một vận tốc. Máy nén khí động
học không có khoang nén của không khí. Nó sử dụng cánh hoặc các
hình dạng khác để tăng tốc cho không khí, không khí chuyển động tới 1
vị trí mà tại đó nó được giảm tốc và tăng áp trong 1 ống đặc biệt.
Máy nén khí thể tích có thể chia nhỏ hơn vào một số loại. 2 loại cơ bản
là máy nén khí kiểu pitong và máy nén khí kiểu rotary. Cái bơm xe đạp
là ví dụ điển hình của may nen khi thể tích pitong. Một pitong chuyển
động trong 1 xy lanh và nó có van hút và van đẩy. Không khí được hút
vào xi lanh khi van hút mở và pitong nén lượng không khí này lại sau
đó van đẩy mở ra để khí nén đi ra ngoài. Các loại may nen khi pitong
thực tế bao gồm loại chu trình đơn và chu trình kép hay loại một cấp và
nhiều cấp nén.
Máy nén khí rotary trục vít là loại máy nén khí thể tích phổ biến nhất
trong công nghiệp hiện nay. Máy nén khí trục vít là máy nén khí thể
tích hoạt động giống như 1 cái bơm xe đạp đơn giản. Trong quá trình
nén khí, không khí được đưa vào 1 khoang kín của roto cái. Khi các gờ

trên roto đực khớp vào, thể tích khoang chứa sẽ hẹp dần và áp suất tăng
lên.
Máy nén khí pittong
Chu trình máy nén khí pittong đơn hút không khí và nén nó tới áp suất
đầu ra trong một hành trình. Tỷ số nén của quá trình nén một cấp là tỷ
số giữa áp suất tuyệt đối đầu ra và áp suất tuyệt đối đầu vào. Một máy
nén khí có áp suất dư tại đầu ra là 7,5 bar (áp suất tuyệt đối là 8,5) có tỷ
số nén toàn phần là 8,5/1. Một máy nén khí pittong 2 cấp đạt đến áp
suất đầu ra bằng cách nén không khí hút vào đến một áp suất trung gian
bằng quá trình nén thứ nhất sau đó nén từ áp suất trung gian lên áp suất
đầu ra. Ta có thể nói rằng nó có 2 quá trình nén đơn để đạt được áp suất
đầu ra. Tỷ số nén của mỗi tầng là căn bậc 2 của tỷ số nén toàn bộ quá
trình nén. Khí nén 2 cấp tới áp suất dư là 7,5 bar thì tỷ số nén của mỗi
chu trình đơn sẽ là 2,92. Tỷ số nén các quá trình nén của 1 máy nén khí
3 cấp sẽ là căn bậc 3 của tỷ số nén tổng. Máy nén khí nhiều cấp có một
ưu điểm hết sức nổi bật là không khí nén có thể được làm mát giữa các
quá trình nén. Một may nen khi 1 cấp có tỷ số nén là 8,5 có công nén
lớn hơn rất nhiều so với 1 máy nén khí 2 cấp có cùng công suất khí nén
với tỷ số nén là 2,92 (công suất của máy nén khí 2 cấp này chỉ tương
đương với 1 máy nén 1 cấp có tỷ số nén 5,84).
Cho thuê máy nén khí trục vít Hitachi, máy nén khí piston. Sửa chữa bảo dưỡng máy nén khí Hitachi uy tín giá rẻ tại Hà Nội – Hải Phòng – Hồ Chí Minh.
May nen khi
Piston 2 cap chu trinh kep
Máy nén khí pittong có thể được phân loại nhỏ hơn thành máy nén khí
chu trình đơn và máy nén khí chu trình kép. Máy nén khí chu trình đơn
thực hiện quá trình nén khí ở 1 phía của pittong. Máy nén khí này hoạt
động giống như động cơ đốt trong. Máy nén khí chu trình kép nén khí ở
cả 2 phía của pittong. Quá trình nén theo cả 2 hướng hiệu quả hơn quá
trình nén theo 1 hướng. Do đó máy nén khí chu trình kép thường có
hiệu suất cao hơn máy nén khí chu trình đơn. Thường thì máy nén khí

chu trình đơn thực có suất tiêu hao điện năng từ 7,8 đến 8,5
kW/m3/phút. Một máy nén khí chu trình kép thực thường có suất tiêu
hao từ 5,3 đến 5,7 kW/m3/phút.
Tất cả các máy nén khí pittong đều có chung một đặc điểm trong thiết
kế làm hạn chế hiệu suất tổng thể của máy. Nó luôn có một khoảng hở
giữa nắp của xilanh và đỉnh pittong (thể tích chết). Không khí được nén
trong thể tích chết đó sẽ giãn nở ra trong chu trình hút. Lượng không
khí giãn nở ra này sẽ chiếm chỗ của xilanh làm cho thể tích xilanh
không phải được nạp đầy không khí mới ở điều kiện môi trường. Bên
cạnh đó, lượng khí giãn nở này có nhiệt độ cao hơn sẽ cấp nhiệt
cho không khí hút vào làm giảm lượng khí thực tế hút được. Các
van và vòng séc măng của pittong cũng chứa những thể tích như vậy.
Một máy nén khí pittong sẽ có hiệu quả tốt nhất khi các van và các
vòng séc măng không bị mài mòn và có khả năng chèn kín. Trước đây,
khi các van và các vòng séc măng bị mòn và mất đi khả năng chèn kín,
không khí có thể thoát ra theo các đường này và làm giảm hiệu suất của
cả máy nén khí.
Máy nén khí rotary
Máy nén khí rotary hay còn gọi là máy nén khí trục quay được chia làm
2 loại: loại máy nén khí trục vít và loại máy nén khí van quay. Máy nén
khí trục vít là loại máy nén khí thể tích được sử dụng phổ biến nhất
trong công nghiệp hiện nay. Máy nén khí trục vít lại được chia làm 2
loại: loại máy nén khí phun dầu và máy nén khí loại khô. Máy nén khí
trục vít phun dầu được dùng trong các ngành công nghiệp thông
thường. Máy nén khí trục vít khô thường dùng trong công nghiệp thực
phẩm, dược phẩm, và các lĩnh vực điện, điện tử yêu cầu chất lượng
không khí cao. Với các lưới lọc và bộ giám sát phù hợp, máy nén khí
phun dầu cũng có thể đưa vào sử dụng trong những ngành trên.
Máy nén khí trục vít có 2 roto được chứa trong một khoang kín
với đầu hút ở 1 đầu khoang và đầu đẩy ở khoang đối diện. Trục vít

đực có các gờ xoắn ốc chạy dọc đến cuối của trục vít. Trục vít cái cóc
các rãnh tương ứng với các gờ trục vít đực. Khi 2 trục vít quay, không
khí được hút vào các rãnh trên trục vít cái. Trục vít cái sẽ quay và đạt
đến một vị trí mà các khoang hút trên các rãnh này được tách khỏi đầu
hút. Quá trình quay tiếp tục sẽ làm giảm thể tích của các khoang chứa
khí. Quá trình nén tiếp tục cho đến khi khoang chứa này chuyển
động đến đầu đẩy của máy nén. Khí nén
được đẩy ra ngoài qua đầu đẩy và đi vào một bộ tách dầu (với máy
nén phun dầu) hoặc đi trực tiếp vào hệ thống làm mát khí nén (nếu nó
là máy nén khô).
Cho thue may nen khi truc vit Hitachi, may nen khi Piston. Su chua bao duong may nen khi Hitachi uy tin gia re tai Ha Noi – Hai Phong – Ho Chi Minh.
May nen khi truc vit kho khong dau Atlas Copco
Máy nén khí van quay bao gồm một trụ quay đặt lệch tâm trong một
khoang kín. Các cánh van được lắp vào các khe hở theo hướng bán
kính trên trụ quay.
Cho thuê máy nén khí trục vít Hitachi, máy nén khí piston. Sửa chữa bảo dưỡng máy nén khí Hitachi uy tín giá rẻ tại Hà Nội – Hải Phòng – Hồ Chí Minh.
Hoat dong may nen khi van
quay
Khi động cơ hoạt động, các van được ép sát với bề mặt khoang kín
bằng lực ly tâm. Trục của roto và trục của khoang chứa có độ lệch tâm.
Đầu hút được đặt ở vị trí mà thể tích của các khoang chứa đang tăng
lên. Một khi roto chuyển động qua vị trí đầu hút, khoang này sẽ
đóng kín lại. Chuyển động của roto sẽ làm giảm thể tích của
khoang chứa làm áp suất không khí tăng lên. Khi đạt đến áp
suất đầu đẩy, roto sẽ chuyển động qua vị trí đầu đẩy và không khí
được thải ra ngoài.
Yêu cầu sửa chữa máy nén khí thường xuyên do mòn các cánh van
khiến cho loại máy nénkhí này chỉ phù hợp với những vị trí có thời
gian hoạt động hạn chế.
Máy nén khí trục vít

Máy nén khí trục vít có thể là 1 cấp hoặc 2 cấp. Nên nhớ rằng, máy nén
khí 2 cấp nén không khí từ đầu hút qua 2 cấp nén hay 2 bước. Cấp nén
thứ nhất nén không khí từ áp suất đầu hút đến áp suất trung gian. Cấp