Tin tức
Nguyên lý cấu tạo máy nén khí trục vít
Máy nén khí trục vít là thiết bị không thể thiếu trong nhiều ngành sản xuất hiện nay, nhờ khả năng cung cấp khí ổn định, vận hành bền bỉ và tiết kiệm điện năng. Tuy nhiên, để lựa chọn và sử dụng hiệu quả, người dùng cần hiểu rõ nguyên lý hoạt động và cấu tạo của máy. Bài viết này giúp bạn nắm vững những kiến thức kỹ thuật cốt lõi, tránh chọn sai thiết bị hoặc vận hành sai cách. Từ đó tối ưu chi phí đầu tư và tăng độ tin cậy hệ thống khí nén.
Máy nén khí trục vít là gì?
Khái niệm cơ bản
Máy nén khí trục vít là loại máy nén thể tích, sử dụng hai trục vít xoắn quay ngược chiều nhau để hút và nén không khí. Khi trục vít quay, không khí được hút vào và dẫn theo các rãnh xoắn giữa trục vít và vỏ máy. Thể tích không gian chứa khí giảm dần dọc theo chiều dài trục vít, làm áp suất khí tăng lên.
Cấu trúc máy cho phép vận hành liên tục 24/7 mà không tạo ra dao động áp suất lớn. Điều này phù hợp với các hệ thống sản xuất đòi hỏi khí nén ổn định và có tải sử dụng khí thường xuyên.
Máy trục vít cung cấp khí ổn định, thích hợp với hệ thống cần áp suất liên tục trong thời gian dài.
Ưu và nhược điểm máy nén khí trục vít
Ưu điểm của máy nén khí trục vít:
- Hiệu suất nén cao: Nhờ cấu tạo trục vít quay liên tục, không có chu kỳ ngắt như piston nên quá trình nén khí diễn ra đều và hiệu quả hơn.
- Lưu lượng khí ổn định: Khí nén đầu ra có áp suất và lưu lượng ổn định, ít dao động theo thời gian sử dụng.
- Độ ồn thấp khi vận hành: Thông thường dưới 75 dB trong điều kiện tiêu chuẩn, phù hợp với nhà xưởng kín hoặc môi trường cần giảm tiếng ồn.
- Ít hao mòn cơ khí: Thiết kế không có chuyển động tịnh tiến như piston, từ đó giảm ma sát, giảm mài mòn và tăng tuổi thọ linh kiện.
- Tuổi thọ cao: Nếu được bảo trì định kỳ đúng lịch, máy có thể hoạt động ổn định từ 10 đến 15 năm.
- Tiết kiệm điện năng: Một số dòng máy tích hợp biến tần (VSD) cho phép tự điều chỉnh công suất theo nhu cầu sử dụng khí, giúp tiết kiệm điện đáng kể – đặc biệt trong hệ thống tải khí thay đổi theo ca.
Nhược điểm của máy nén khí trục vít:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao: So với máy nén khí piston cùng dải công suất, máy trục vít có giá mua ban đầu lớn hơn.
- Yêu cầu kỹ thuật cao khi sửa chữa: Cụm đầu nén có kết cấu phức tạp, cần kỹ thuật viên có tay nghề và thiết bị đo kiểm chính xác để xử lý các sự cố như mòn trục, rò rỉ hoặc sai lệch khe hở.
- Không phù hợp với ứng dụng gián đoạn: Máy được thiết kế tối ưu cho hoạt động liên tục, nên không phù hợp với nhu cầu sử dụng khí ngắt quãng, theo chu kỳ hoặc thời gian vận hành không đều.
So sánh máy nén khí trục vít và máy nén khí piston
| Tiêu chí | Máy nén khí trục vít |
Máy nén khí piston |
| Nguyên lý nén | Hai trục vít xoắn quay, nén khí liên tục | Piston chuyển động lên xuống để nén khí theo chu kỳ |
| Lưu lượng khí | Ổn định, liên tục | Thường dao động, không đều |
| Độ ồn khi vận hành | Thấp (dưới 75 dB), vận hành êm ái | Cao hơn, gây tiếng đập cơ học rõ rệt |
| Hiệu suất nén | Cao, hiệu quả hơn ở dải công suất trung và lớn | Thấp hơn khi chạy liên tục lâu dài |
| Tuổi thọ thiết bị | 10–15 năm nếu bảo trì đúng cách | 3–5 năm trong điều kiện làm việc liên tục |
| Tần suất sử dụng | Phù hợp với vận hành liên tục, 24/7 | Thích hợp với ứng dụng ngắt quãng, tải thấp |
| Chi phí đầu tư ban đầu | Cao hơn | Thấp hơn |
| Chi phí bảo trì – sửa chữa | Đắt hơn, yêu cầu kỹ thuật chính xác | Dễ sửa hơn, chi phí thấp hơn |
| Ứng dụng phổ biến | Nhà máy sản xuất, dây chuyền tự động, khí sạch | Xưởng cơ khí nhỏ, gara, công việc không liên tục |
Mặc dù chi phí đầu tư cao hơn ban đầu, nhưng máy nén khí trục vít mang lại hiệu quả vận hành rõ rệt về lâu dài, đặc biệt trong môi trường sản xuất liên tục.
Phân loại theo cấu trúc và vận hành
Theo phương pháp bôi trơn:
- Máy có dầu (Oil-flooded): Dầu được đưa trực tiếp vào buồng nén để bôi trơn, làm kín và làm mát. Đây là loại máy phổ biến nhất, phù hợp với ngành cơ khí, bao bì, gỗ và các ứng dụng không yêu cầu khí sạch tuyệt đối.
- Máy không dầu (Oil-free): Không sử dụng dầu trong quá trình nén. Cụm đầu nén thường làm bằng vật liệu tự bôi trơn hoặc phủ lớp chống mài mòn. Đáp ứng tốt các ngành đòi hỏi khí sạch như thực phẩm, y tế và điện tử.
Theo cơ chế điều khiển:
- Tốc độ cố định (Fixed Speed): Động cơ hoạt động ở một tốc độ duy nhất. Phù hợp với hệ thống có tải khí ổn định, ít biến động giữa các ca sản xuất.
- Biến tần (VSD): Tự điều chỉnh tốc độ động cơ theo nhu cầu khí. Giúp giảm tiêu thụ điện năng đáng kể trong môi trường có tải thay đổi thường xuyên.
Theo phương pháp làm mát:
- Giải nhiệt bằng gió: Sử dụng quạt gió để làm mát khí và dầu. Cấu hình đơn giản, dễ vận hành, thích hợp với môi trường thoáng mát.
- Giải nhiệt bằng nước: Hiệu suất làm mát cao, dùng cho máy công suất lớn hoặc môi trường có nhiệt độ cao. Tuy nhiên, cần hệ thống nước làm mát riêng và chi phí vận hành cao hơn.
Phân loại theo cấu trúc và vận hành giúp doanh nghiệp lựa chọn đúng loại máy phù hợp với đặc thù sản xuất, điều kiện môi trường và yêu cầu chất lượng khí nén.
Ứng dụng của máy nén khí trục vít trong công nghiệp
Máy nén khí trục vít được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng cung cấp khí nén liên tục, ổn định và hiệu quả trong môi trường công nghiệp. Dưới đây là các nhóm ngành tiêu biểu:
- Ngành cơ khí – chế tạo: Máy trục vít cấp khí cho máy cắt plasma, máy CNC, súng siết bu lông, robot khí nén và hệ thống truyền động bằng xy lanh. Khí nén đầu ra có áp suất ổn định, giúp thiết bị vận hành chính xác, giảm sai số gia công.
- Ngành bao bì, gỗ, nhựa: Sử dụng khí nén để điều khiển máy định hình, máy in, máy thổi chai, máy đóng gói và xy lanh khí trong dây chuyền cắt, dán, ép. Đặc thù sản xuất 3 ca/ngày đòi hỏi máy nén khí phải vận hành liên tục và không gián đoạn.
- Ngành thực phẩm, dược phẩm, y tế và điện tử: Các ứng dụng yêu cầu khí sạch tuyệt đối sử dụng máy trục vít không dầu. Thiết bị đạt chuẩn ISO 8573-1 Class 0, đảm bảo khí không chứa dầu, hơi nước hay hạt bụi – yếu tố quan trọng trong môi trường sản xuất khép kín.
- Ngành sản xuất tự động hóa: Máy trục vít cung cấp khí cho dây chuyền tự động hoạt động 24/7, nơi cần nguồn khí ổn định và hệ thống khí nén ít bảo trì. Giải pháp này giúp hạn chế thời gian dừng máy và nâng cao hiệu quả vận hành.
- Ngoài ra, máy nén khí trục vít còn được sử dụng rộng rãi trong các ngành như: dệt may, khai thác khoáng sản, …
Máy nén khí trục vít phù hợp với các ngành cần khí nén liên tục, độ tin cậy cao và vận hành ổn định trong môi trường làm việc nhiều ca/ngày.
Xem thêm: Ứng dụng của máy nén khí trong ngành công nghiệp hiện nay
Nguyên lý cấu tạo máy nén khí trục vít
Nguyên lý hoạt động tổng quát
Máy nén khí trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích. Khi hai trục vít quay ngược chiều nhau, chúng hút không khí từ đầu vào rồi nén khí bằng cách làm giảm dần thể tích giữa các rãnh vít và vỏ máy. Không khí bị ép lại, áp suất tăng lên và được đẩy ra đầu xả.
Quá trình này diễn ra liên tục theo chu trình hút – nén – đẩy. Với thiết kế trục vít quay đều và không có hành trình tịnh tiến như piston, dòng khí đầu ra đều, không bị gián đoạn hay xung động.
Nguyên lý này giúp máy trục vít cung cấp khí ổn định, áp suất chính xác và hiệu suất cao trong điều kiện làm việc liên tục.
Máy trục vít hoạt động nhờ cơ cấu quay khép kín, dòng khí được nén đều và tổn thất ít hơn các kiểu nén truyền thống.
Cấu tạo cơ bản và vai trò từng bộ phận
Cụm đầu nén
Đây là bộ phận quan trọng nhất của máy trục vít. Bên trong có hai trục vít xoắn ngược chiều nhau, được gia công chính xác với khe hở rất nhỏ so với vỏ. Khi hai trục quay, không khí bị hút vào rồi ép dần khi thể tích giữa các rãnh vít giảm lại, tạo ra khí nén.
Đầu nén quyết định lưu lượng khí, áp suất đầu ra và hiệu suất toàn hệ thống. Thiết kế trục vít cần độ chính xác cơ khí cao, không được sai lệch về đồng tâm hay khe hở.
Cụm đầu nén là nơi diễn ra toàn bộ quá trình nén khí, độ bền và hiệu suất phụ thuộc trực tiếp vào chi tiết này.
Hệ thống lọc và tách dầu
Với máy có dầu, dầu được phun trực tiếp vào buồng nén để bôi trơn, làm mát và bịt kín khe hở. Sau khi nén xong, hỗn hợp khí và dầu đi vào bình tách dầu sơ cấp, nơi phần lớn dầu được loại bỏ bằng lực ly tâm. Khí tiếp tục đi qua bộ lọc tách dầu để tách hoàn toàn hơi dầu còn lại.
Dầu sau khi được tách sẽ quay về két làm mát và đưa lại đầu nén qua đường hồi dầu. Quá trình tuần hoàn khép kín này giúp tiết kiệm dầu và duy trì chất lượng khí ổn định.
Bộ lọc tách dầu đóng vai trò quyết định đến độ sạch của khí đầu ra, đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp yêu cầu khí sạch.
Hệ thống làm mát
Dầu và khí trong quá trình nén đều sinh nhiệt lớn. Hệ thống làm mát gồm quạt và két giải nhiệt có nhiệm vụ hạ nhiệt dầu bôi trơn và khí nén sau quá trình nén. Khi nhiệt độ dầu vượt ngưỡng cài đặt, van hằng nhiệt mở ra và chuyển dầu qua két làm mát.
Có hai phương pháp làm mát phổ biến: bằng gió và bằng nước. Làm mát bằng gió dùng quạt gió thổi qua két, trong khi làm mát bằng nước cần hệ thống cấp nước tuần hoàn.
Làm mát hiệu quả giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị, đảm bảo khí đầu ra không quá nóng và giữ máy vận hành ổn định.
Động cơ truyền động và khớp nối
Động cơ thường là động cơ điện ba pha, dẫn động trực tiếp hoặc gián tiếp đến cụm đầu nén. Khớp nối mềm hoặc dây đai được sử dụng để truyền lực quay, đồng thời giảm chấn động giữa mô-tơ và đầu nén.
Với máy có biến tần (VSD), động cơ được điều khiển tự động để thay đổi tốc độ tùy theo tải sử dụng khí, giúp tiết kiệm điện năng trong vận hành thực tế.
Động cơ truyền động là nguồn lực chính của toàn bộ hệ thống, độ ổn định và hiệu suất động cơ ảnh hưởng trực tiếp đến công suất máy.
Hệ thống điều khiển
Bộ điều khiển trung tâm tích hợp vi xử lý có nhiệm vụ giám sát và điều khiển toàn bộ hoạt động của máy. Dữ liệu từ cảm biến áp suất, nhiệt độ, mức dầu sẽ được xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển tương ứng.
Ngoài việc giám sát, bộ điều khiển còn giúp máy tự động chạy/dừng theo tải, cảnh báo khi có sự cố như nhiệt độ cao, áp suất vượt mức hoặc lỗi kết nối.
Bộ điều khiển giúp máy vận hành an toàn, tối ưu năng lượng và giảm rủi ro do vận hành sai cách.
Các van kỹ thuật và cảm biến
Các van như van hút khí, van một chiều, van xả áp, van an toàn, van điện từ và van hằng nhiệt đều giữ vai trò kiểm soát luồng khí và bảo vệ máy. Van hút điều tiết lượng khí vào; van xả áp duy trì áp suất ổn định; van an toàn xả khí khi áp vượt ngưỡng để tránh sự cố.
Cảm biến áp suất và cảm biến nhiệt độ giúp bộ điều khiển nhận biết tình trạng hoạt động thực tế của máy. Các dữ liệu này dùng để bảo vệ thiết bị hoặc điều chỉnh hoạt động phù hợp với điều kiện tải.
Hệ thống van và cảm biến là lớp bảo vệ kỹ thuật quan trọng, đảm bảo độ ổn định và an toàn cho toàn bộ thiết bị trong quá trình vận hành.
Xem thêm: Máy nén khí công nghiệp: Nguyên lý, phân loại và cấu tạo chi tiết
Nguyên lý hoạt động máy nén khí trục vít có dầu
- Hút khí vào: Không khí từ môi trường được hút vào thông qua bộ lọc khí và van hút. Bộ lọc khí có nhiệm vụ loại bỏ bụi bẩn, hơi ẩm và tạp chất rắn nhằm bảo vệ cụm đầu nén khỏi mài mòn và hư hỏng sớm.
- Nén khí có dầu: Không khí đi vào cụm đầu nén, tại đây dầu bôi trơn được phun trực tiếp vào buồng nén trong quá trình vận hành. Dầu có vai trò làm mát các bề mặt tiếp xúc, làm kín khe hở giữa các trục vít và giảm ma sát khi hai trục vít xoắn quay ngược chiều nhau. Khi thể tích giữa các rãnh vít thu hẹp lại, áp suất khí tăng dần.
- Tách dầu sơ cấp: Hỗn hợp khí và dầu sau nén được dẫn vào bình tách sơ cấp. Tại đây, dầu được tách ra khỏi khí bằng cơ chế ly tâm kết hợp với trọng lực. Phần lớn lượng dầu được tách ra sẽ chảy về bình chứa dầu để chuẩn bị cho chu trình hồi dầu..
- Lọc tách dầu thứ cấp: Khí sau tách sơ cấp vẫn còn chứa hơi dầu mịn. Phần khí này sẽ đi qua bộ lọc tách dầu thứ cấp (lọc tinh), nơi các lớp vật liệu lọc chuyên dụng giữ lại các hạt dầu. Kết quả là khí nén đầu ra có độ sạch cao, thường đạt chuẩn dưới 3 ppm dầu.
- Làm mát và hồi dầu: Dầu được thu hồi sau quá trình tách sẽ đi qua két làm mát để giảm nhiệt độ, rồi được lọc sạch cặn bẩn trước khi đưa trở lại buồng nén. Chu trình này liên tục lặp lại trong suốt quá trình vận hành máy.
Quy trình này khép kín, đảm bảo tiết kiệm dầu và duy trì hiệu suất ổn định suốt thời gian dài vận hành.
Xem thêm: Máy Nén Khí Trục Vít Có Dầu: Cấu Tạo, Nguyên Lý và Ứng Dụng
Nguyên lý hoạt động máy nén khí trục vít không dầu
Với máy trục vít không dầu, quá trình nén không có dầu bôi trơn. Thay vào đó, trục vít được chế tạo từ vật liệu đặc biệt chống ma sát hoặc phủ lớp vật liệu không cần bôi trơn.
- Hút khí vào: Không khí từ môi trường được hút vào qua van hút và đi qua bộ lọc khí để loại bỏ bụi bẩn và tạp chất trước khi vào cụm nén. Việc lọc khí giúp bảo vệ đầu nén và giữ ổn định chất lượng khí nén.
- Nén khí cấp 1: Không khí sau lọc được dẫn vào cụm đầu nén cấp 1. Tại đây, hai trục vít xoắn quay ngược chiều làm giảm thể tích khí và tăng áp suất. Do không có dầu làm mát, nhiệt độ khí sau nén tăng cao.
- Làm mát trung gian: Sau cấp nén đầu tiên, khí có nhiệt độ cao sẽ được dẫn qua bộ làm mát trung gian để hạ nhiệt trước khi đi vào cấp nén tiếp theo. Hệ thống làm mát có thể dùng gió hoặc nước, tùy thiết kế máy.
- Nén khí cấp 2: Khí đã được làm mát tiếp tục đi vào cụm đầu nén thứ hai. Tại đây, áp suất được nâng lên mức cuối cùng theo yêu cầu sử dụng, thường từ 7 đến 9 bar.
- Thoát khí sạch: Khí sau nén được làm mát lần cuối rồi đưa ra hệ thống sử dụng. Vì không có dầu trong quá trình nén nên khí đầu ra hoàn toàn sạch, đạt tiêu chuẩn cho ngành dược, y tế và thực phẩm.
Máy không dầu yêu cầu độ chính xác gia công rất cao, vì không có dầu để bù sai lệch hay làm kín khe hở.
Xem thêm: Máy Nén Khí Trục Vít Không Dầu: Cấu Tạo, Nguyên Lý và Ứng Dụng
Hướng dẫn chọn và vận hành máy nén khí trục vít hiệu quả
Xác định đúng nhu cầu sử dụng khí nén
Trước khi chọn máy, doanh nghiệp cần tính toán rõ lưu lượng khí yêu cầu (thường tính bằng m³/phút hoặc lít/giây) và mức áp suất làm việc phù hợp (đơn vị bar). Ngoài ra, cần xem xét đặc thù ngành nghề: có yêu cầu khí sạch tuyệt đối không? Máy hoạt động liên tục hay gián đoạn?
→ Việc xác định đúng nhu cầu là cơ sở để chọn loại máy, công suất và cấu hình vận hành phù hợp, tránh lãng phí đầu tư hoặc quá tải hệ thống.
Lựa chọn loại máy theo ứng dụng thực tế
- Nếu yêu cầu khí sạch tuyệt đối, chẳng hạn trong sản xuất thực phẩm, y tế, dược phẩm: nên sử dụng máy nén khí không dầu.
- Nếu không yêu cầu khí sạch đặc biệt, như trong ngành cơ khí, nhựa, gỗ, bao bì: máy có dầu sẽ là lựa chọn tối ưu về chi phí và dễ bảo trì.
- Nếu sử dụng khí liên tục với tải ổn định, chọn máy tốc độ cố định (Fixed Speed).
- Nếu nhu cầu khí biến đổi theo ca hoặc theo dây chuyền, nên chọn máy tích hợp biến tần (VSD) để tiết kiệm điện và giảm hao mòn thiết bị.
Xem thêm: Máy nén khí trục vít là gì? Chọn loại nào là tốt nhất
Tuân thủ hướng dẫn sử dụng và quy trình lắp đặt kỹ thuật
- Đảm bảo hệ thống điện ổn định, đúng thông số kỹ thuật của máy.
- Sử dụng dây cáp đúng tiết diện, trang bị bộ ngắt tự động và bộ bảo vệ quá áp để phòng ngừa chập cháy.
- Lắp đặt máy trên mặt nền vững chắc, tại vị trí thông thoáng, tránh ẩm thấp và không đặt sát tường chắn gió.
→ Việc lắp đặt đúng kỹ thuật ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ và độ ổn định khi máy vận hành.
Xem thêm: Hướng dẫn lắp đặt máy nén khí chi tiết: Nhanh chóng, đúng kỹ thuật
Bảo trì định kỳ
- Máy có dầu cần thay dầu định kỳ theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
- Kiểm tra và thay thế các bộ lọc: lọc gió, lọc dầu, lọc tách dầu đúng chu kỳ.
- Làm sạch két giải nhiệt, quạt làm mát, kiểm tra dây đai truyền động và xả nước trong bình chứa nếu có.
- Với máy không dầu, cần kiểm tra tình trạng trục vít và hệ thống làm mát trung gian.
→ Bảo trì đúng định kỳ là yếu tố quyết định độ bền cụm đầu nén và chất lượng khí đầu ra.
Xem thêm: Hướng dẫn chi tiết bảo dưỡng máy nén khí cho doanh nghiệp
Kiểm soát vận hành và theo dõi thông số máy thường xuyên
- Theo dõi nhiệt độ dầu, áp suất nén, độ ồn và độ rung của máy trong quá trình chạy.
- Không để máy chạy quá tải hoặc hoạt động trong môi trường nhiệt độ vượt quá dải thiết kế.
- Kịp thời phát hiện sự cố như rò rỉ khí, tụt áp, tăng nhiệt bất thường để xử lý trước khi hư hỏng lan rộng.
→ Việc vận hành có kiểm soát sẽ kéo dài tuổi thọ thiết bị, đồng thời giúp tiết kiệm chi phí sửa chữa không cần thiết.
Hiểu rõ nguyên lý và cấu tạo máy nén khí trục vít là bước đầu tiên để vận hành đúng và khai thác hiệu quả thiết bị. Việc chọn đúng loại máy theo nhu cầu sử dụng, lắp đặt đúng kỹ thuật và bảo trì định kỳ sẽ giúp hệ thống khí nén hoạt động ổn định, tiết kiệm điện năng và hạn chế rủi ro hư hỏng. Nếu bạn cần tư vấn kỹ thuật hoặc giải pháp khí nén phù hợp, đừng ngần ngại liên hệ với đội ngũ chuyên môn của ACcom.
Liên hệ ngay cho chúng tôi:
CÔNG TY CỔ PHẦN HIỂN VINH JSC
Địa chỉ:
– Miền bắc: Lô 21 Khu Dân Cư Nguyễn Lương Bằng, Phương Việt Hòa, TP Hải Dương
– Miền Nam: 229 Đường Lê Văn Quới, Bình Trị Đông, Bình Tân, Hồ Chí Minh
Số điện thoại: 0973 132 318
Email: maynenkhiaccom@gmail.com
Trang web: maynenkhiaccom.com
Facebook: Máy nén khí ACcom
