Cách chọn máy nén khí phù hợp với nhu cầu sử dụng

Việc bạn chọn máy nén khí công nghiệp phù hợp là yếu tố quan trọng đối với doanh nghiệp, cửa hàng hoặc xưởng sản xuất, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hoạt động, chi phí vận hành và độ bền thiết bị. Lựa chọn sai có thể gây ra các vấn đề như thiếu khí nén, áp suất không đủ, lãng phí năng lượng và tăng chi phí.

Để bạn đưa ra quyết định đúng, cần xem xét kỹ ba yếu tố chính: thông số kỹ thuật, loại máy nén khí và chất lượng khí nén đầu ra. Ngoài ra, các yếu tố như độ ồn, kích thước, trọng lượng, thương hiệu, giá cả và chế độ bảo hành cũng bạn cũng nên chú ý để đảm bảo phù hợp lâu dài. Bài viết này, Việt Á chia sẻ với bạn các tiêu chí, cách chọn máy nén khí phù hợp nhất với nhu cầu của bạn.

Các tiêu chí quan trọng khi chọn máy nén khí

1. Thông số kỹ thuật:

a. Công suất (HP/kW):

Công suất (tính bằng HP hoặc kW) là thông số nổi bật thường được nhấn mạnh trong các tài liệu Catalogue của máy nén khí. Tuy nhiên, đây không phải là yếu tố quan trọng nhất khi lựa chọn máy. Công suất chỉ phản ánh khả năng hoạt động của động cơ, không trực tiếp quyết định lưu lượng khí cấp ra từ bình chứa đến các thiết bị sử dụng. Việc máy nén khí có công suất cao không đồng nghĩa với việc thiết bị của bạn sẽ vận hành nhanh hơn hay hiệu quả hơn.

Thông thường, thông số công suất được thể hiện rõ ràng ở phần đầu của Catalogue, ví dụ: máy nén khí trục vít Hitachi 30HP (22kW), 50HP (37kW), 100HP (75kW)…

Khi chọn mua máy nén khí trục vít, công suất là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc, vì nó thể hiện mức năng lượng mà máy cần tiêu thụ để thực hiện quá trình nén khí. Công suất này gồm hai loại chính: công suất đỉnh và công suất định mức. Công suất đỉnh là mức tối đa mà mô tơ có thể đạt trong thời điểm khởi động, có thể cao gấp 7 lần công suất định mức.

Tuy nhiên, cũng cần lưu ý: đơn vị HP dễ gây hiểu nhầm vì công suất cực đại này chỉ đạt trong thời gian rất ngắn khi máy bắt đầu vận hành, không phản ánh hiệu suất làm việc liên tục của máy.

Cách lựa chọn công suất phù hợp:

Bạn cần xác định công suất máy nén khí cần dựa trên:

• Tổng lưu lượng khí nén cần dùng,
• Áp suất làm việc yêu cầu,
• Hệ số sử dụng đồng thời (thường từ 0.7 đến 0.9, tùy công nghệ và loại máy),
• Thêm dự phòng 20-30% cho nhu cầu mở rộng hoặc các tình huống phát sinh.

Công thức tính công suất (kW):

b. Lưu lượng khí nén (m³/phút, L/phút, CFM)

Lưu lượng khí nén là thông số quan trọng bậc nhất khi lựa chọn máy nén khí, thể hiện chính xác lượng khí mà máy có thể cung cấp trong một đơn vị thời gian. Thiết bị khí nén càng lớn thì yêu cầu lưu lượng càng cao. Để đảm bảo hiệu quả vận hành, nên chọn máy có lưu lượng lớn hơn nhu cầu thực tế khoảng 20–25%, nhằm bù đắp hao hụt hoặc đáp ứng nhu cầu tăng thêm.

Lưu lượng khí nén (m³/phút hoặc L/phút) chính là thể tích khí đi qua một điểm trong một khoảng thời gian nhất định.

Cách xác định lưu lượng khí phù hợp:

• Xác định tổng nhu cầu khí nén của toàn bộ thiết bị (theo thông số kỹ thuật hoặc tư vấn kỹ thuật).
• Nhân tổng lưu lượng này với hệ số đồng thời sử dụng (thường từ 0.7–0.8).
• Cộng thêm khoảng dự phòng 20–30% cho các trường hợp mở rộng hoặc rò rỉ khí.

Ví dụ minh họa:

Giả sử có 3 thiết bị dùng khí nén với lưu lượng lần lượt là 100 lít/phút, 150 lít/phút và 200 lít/phút. Áp suất làm việc tối đa là 8 bar, hệ số đồng thời là 0.75.

• Tổng lưu lượng yêu cầu: 100 + 150 + 200 = 450 lít/phút
• Lưu lượng thực tế: 450 x 0.75 = 337.5 lít/phút
• Cộng thêm 20% dự phòng: 337.5 x 1.2 = 405 lít/phút

Vậy nên chọn máy nén khí có lưu lượng tối thiểu 405 lít/phút và áp suất làm việc tối thiểu 8 bar.

Hình dung thêm:

• Nếu chỉ cần thỉnh thoảng di chuyển một khối gỗ trong thời gian ngắn, có thể dùng máy nhỏ, bật/tắt theo chu kỳ.
• Nhưng nếu cần di chuyển khối gỗ liên tục suốt thời gian dài, máy phải có lưu lượng lớn, nạp khí liên tục, tránh ngắt quãng.

Lưu ý: Lưu lượng quyết định khả năng cung cấp khí liên tục, còn áp suất (bar) ảnh hưởng đến lực đẩy khí. Máy có công suất càng lớn thì khả năng tạo lưu lượng khí càng cao.

c. Áp suất làm việc (bar, psi, MPa, kg/cm²):

Áp suất làm việc là lực tác động lên một đơn vị diện tích, hay nói cách khác là mức độ áp lực được ép vuông góc lên bề mặt chịu tác động.

Cách lựa chọn áp suất phù hợp:

• Áp suất làm việc tối đa: Cần chọn máy nén khí có áp suất làm việc tối đa lớn hơn hoặc bằng áp suất yêu cầu cao nhất của các thiết bị và quy trình sản xuất để đảm bảo đủ khả năng vận hành.
• Hiện tượng tụt áp: Trong quá trình khí nén di chuyển qua hệ thống ống dẫn, thường xảy ra hiện tượng tụt áp. Vì vậy, nên chọn máy nén khí có áp suất cao hơn một chút so với yêu cầu thực tế để bù đắp phần áp suất bị hao hụt này.

Áp suất là gì và cách đo áp suất ra sao?

Áp suất (tiếng Anh: Pressure, ký hiệu: P) là đại lượng biểu thị độ lớn của áp lực tác động lên một đơn vị diện tích vuông góc với phương của lực. Trong hệ đo lường quốc tế (SI), đơn vị của áp suất là Pascal (Pa), tương đương với 1 Newton trên mét vuông (N/m²).

Ngoài ra, áp suất còn được đo bằng các đơn vị khác như psi (pound trên inch vuông) hoặc bar (theo hệ mét). Hiểu đơn giản, áp suất thể hiện mức độ lực cần thiết để thực hiện một công việc nhất định tại một thời điểm cụ thể.

Phương pháp đo áp suất:

Hiện nay có hai phương pháp chính để đo áp suất:

• Cảm biến đo áp suất (sensor): Cho phép giám sát và kiểm tra áp suất tự động, chính xác.
• Đồng hồ đo áp suất: Loại cơ học, thường lắp trực tiếp trên bình chứa khí hoặc ống dẫn.

Ví dụ về áp suất khí nén trong bình chứa:

Không khí gồm vô số phân tử luôn chuyển động và va đập vào thành bình chứa. Lực va đập của các phân tử này lên bề mặt bình tạo ra áp suất khí. Độ lớn của lực này chính là áp suất mà chúng ta đo được.

Dung tích bình chứa (Lít):

Lựa chọn dung tích bình chứa phải phù hợp với công suất máy nén khí. Với các dòng máy nén khí biến tần, có thể sử dụng bình chứa nhỏ hơn so với máy thường nhờ khả năng tự điều chỉnh tần số hoạt động.

2. Lựa chọn loại máy nén khí phù hợp

Hiện nay, trên thị trường máy nén khí công nghiệp phổ biến 3 loại máy nén khí chính:

a. Máy nén khí Piston (dây đai hoặc đầu nổ):

Ưu điểm:

Cấu tạo đơn giản, dễ bảo dưỡng, chi phí đầu tư thấp, thiết kế nhỏ gọn, dễ di chuyển (đặc biệt với loại di động hoặc dùng đầu nổ). Dòng máy đầu nổ rất hữu ích tại những nơi không có nguồn điện.

Nhược điểm:

Không phù hợp cho hoạt động liên tục (chỉ vận hành 50-60% chu kỳ, cần thời gian nghỉ để làm mát), độ ồn cao. Máy đầu nổ có giá cao hơn loại dây đai cùng công suất. Thường dùng cho các cơ sở nhỏ hoặc vừa như tiệm sửa xe, xưởng phun sơn.

b. Máy nén khí trục vít:

Ưu điểm:

Cung cấp khí nén liên tục, vận hành 100% công suất trong chu kỳ làm việc, độ ồn thấp, ít rung, hiệu suất cao, lưu lượng khí nén lớn và ổn định. Thích hợp cho nhà máy, xí nghiệp lớn cần khí nén liên tục 24/7. Có thể kết hợp cùng máy sấy khí và bình tích khí để tạo ra nguồn khí sạch, khô.

c. Máy nén khí trục vít tích hợp biến tần (VSD):

Ưu điểm: Lựa chọn tối ưu cho các hệ thống có nhu cầu khí nén thay đổi thường xuyên. Giúp tiết kiệm 30-50% điện năng (khoảng 100 – 10.000 USD mỗi năm) nhờ khả năng tự điều chỉnh tốc độ theo tải sử dụng, hạn chế tối đa điện năng lãng phí.

So sánh với máy nén khí piston, máy nén khí trục vít thường cung cấp lưu lượng lớn hơn trên mỗi kW (Hp).

Máy nén khí ly tâm: Thường được dùng trong các ứng dụng công nghiệp quy mô lớn, tương tự như máy trục vít.

3. Chất lượng khí nén đầu ra (Nước, Bụi, Dầu):

a. Máy nén khí không dầu (Oil-free):

Ưu điểm: Cung cấp khí nén sạch, đảm bảo chất lượng cao, phù hợp với các yêu cầu nghiêm ngặt của một số ngành đặc thù như sản xuất chất bán dẫn, dược phẩm, giấy, v.v. Bên cạnh đó, dòng máy này còn có khả năng giảm tiếng ồn hiệu quả, giúp môi trường làm việc yên tĩnh và dễ chịu hơn.

Nhược điểm: Chi phí đầu tư cao hơn (gấp 3–4 lần so với máy có dầu cùng công suất), hiệu suất hoạt động thấp hơn và độ bền kém hơn.

Ứng dụng: Bắt buộc sử dụng trong các lĩnh vực yêu cầu khí nén siêu sạch do ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người hoặc chất lượng sản phẩm, chẳng hạn như y tế, thực phẩm, dược phẩm, sản xuất linh kiện điện tử, chất bán dẫn, giấy.

b. Máy nén khí có dầu:

Ưu điểm: Chiếm tới 90% thị phần nhờ giá thành hợp lý, đa dạng mẫu mã và chủng loại. Dầu trong máy giúp làm kín, bôi trơn, làm mát và chống mài mòn cho các chi tiết bên trong, góp phần kéo dài tuổi thọ thiết bị. Lượng dầu lẫn trong khí nén có thể dễ dàng được xử lý qua cốc lọc tinh (lên tới 0.001 micron) hoặc bộ lọc than hoạt tính để đạt tiêu chuẩn khí sạch “Class 1”.

Nhược điểm: Khí nén đầu ra vẫn chứa một lượng dầu nhỏ. Máy cần được bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên hơn so với máy không dầu.

Ứng dụng: Phù hợp với các ngành không đòi hỏi khí siêu sạch như cơ khí, sửa chữa, bơm hơi, dệt may, da giày, chế biến hạt điều, đóng tàu, sơn phủ, bao bì, nhựa, khuôn mẫu, điều khiển tự động và xây dựng.

Các thiết bị hỗ trợ hệ thống khí nén

Để đảm bảo hệ thống máy nén khí vận hành hiệu quả và chất lượng khí nén đạt yêu cầu, bạn cần thêm các thiết bị sau:

• Máy sấy khí: Loại bỏ hơi nước trong khí nén. Lưu lượng máy sấy phải vượt lưu lượng máy nén.
• Loại gas lạnh: Điểm sương trên 3°C (phù hợp 90% ứng dụng).

Loại hấp thụ: Điểm sương âm.

Bộ lọc khí: Lọc bụi, hạt rắn và dầu.

Các loại: Lọc tách nước (trước máy sấy), lọc thô (sau máy sấy), lọc tinh (sau lọc thô), lọc than hoạt tính (sau lọc tinh, cho ứng dụng cần hàm lượng dầu cực thấp).

Nên trang bị đồng hồ đo chênh áp để kiểm tra sụt áp, xác định thời điểm thay lõi lọc (tiết kiệm chi phí do sụt áp).

Bình chứa khí: Chọn dung tích phù hợp, ưu tiên có lớp sơn Epoxy bên trong.

Đường ống dẫn khí: Kích thước ống phù hợp với đầu ra máy nén.

Vật liệu: Thép mạ kẽm (phổ biến), INOX SUS304 (cao cấp, dùng trong y tế, thực phẩm), ống nhôm (cao cấp). Tránh dùng ống nhựa.

Van đường ống: Ưu tiên van bi (sụt áp thấp, phổ biến) hoặc van bướm (cho ống lớn). Lắp van by-pass tại máy sấy và bộ lọc để bảo trì mà không ngừng hệ thống.

Hệ thống thông gió phòng máy: Đảm bảo phòng mát, giúp máy vận hành hiệu quả, tiết kiệm điện và hỗ trợ máy sấy hoạt động tốt. Bao gồm lam gió tươi, máng gió xả khí nóng và quạt thổi khí nóng.

Kết nối điện: Sử dụng CB và dây cáp điện theo khuyến nghị của nhà sản xuất.

Các yếu tố quan trọng khác cần cân nhắc khi chọn mua máy nén khí

Độ ồn và mức tiêu thụ điện năng:

Tiếng ồn của máy nén khí ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường làm việc và sức khỏe người vận hành. Bên cạnh đó, khả năng tiết kiệm điện là yếu tố quan trọng bởi máy nén khí thuộc nhóm thiết bị công nghiệp tiêu thụ điện năng lớn.

Chi phí đầu tư và chất lượng sản phẩm:

Máy nén khí giá rẻ có ưu điểm chi phí đầu tư ban đầu thấp, nhưng tiềm ẩn nhiều rủi ro như hoạt động không ổn định, dễ hỏng hóc, tốn kém chi phí sửa chữa và bảo trì, tuổi thọ kém, đồng thời tiêu hao điện năng vượt mức định mức.

Ngược lại, các dòng máy chất lượng cao từ thương hiệu uy tín toàn cầu như Hitachi, Bumatec, Atlas Copco, Kaeser tuy có giá thành cao hơn, nhưng đảm bảo khả năng vận hành liên tục 24/24h, cung cấp khí nén ổn định, tránh tình trạng dừng máy đột ngột gây thiệt hại sản xuất. Ngoài ra, chi phí bảo dưỡng và điện năng tiêu thụ tiết kiệm hơn 20-30% so với các dòng giá rẻ, phụ tùng chính hãng sẵn có và được bảo hành toàn cầu.

Nguồn điện cấp phù hợp:

Lựa chọn máy nén khí cần dựa trên hệ thống điện hiện có tại nhà máy. Các dòng máy công suất nhỏ phù hợp điện 1 pha/220V/50Hz, trong khi các máy công suất lớn yêu cầu điện 3 pha/380V/50Hz.

Lựa chọn nhà cung cấp uy tín:

Việc chọn đúng nhà cung cấp có năng lực, giàu kinh nghiệm và dịch vụ hậu mãi tốt sẽ giúp đảm bảo chất lượng máy nén khí, kéo dài tuổi thọ thiết bị và tối ưu hiệu quả sử dụng lâu dài.

Một số thương hiệu máy nén khí tiêu biểu hiện nay

Pegasus (Việt Nam): Thương hiệu nội địa được sản xuất và lắp ráp ngay tại Việt Nam, nổi bật nhờ mức giá cạnh tranh, chi phí bảo trì thấp, là lựa chọn hợp lý cho các doanh nghiệp cần tối ưu ngân sách so với các dòng nhập khẩu.

Hitachi (Nhật Bản): Được mệnh danh là “máy nén khí số 1 Nhật Bản”, nổi bật với độ bền cao, vận hành ổn định và chất lượng vượt trội.

Kaeser (Đức): Gây ấn tượng nhờ khả năng tiết kiệm điện lên đến 25% so với nhiều sản phẩm cùng loại, cùng với độ bền bỉ, hiệu suất cao và độ ồn thấp.

CompKorea (Hàn Quốc): Thương hiệu hàng đầu Hàn Quốc trong lĩnh vực máy nén khí, được tin dùng rộng rãi nhờ chất lượng ổn định và độ bền vượt trội.

Atlas Copco (Châu Âu): Một trong những thương hiệu hàng đầu châu Âu, nổi tiếng về độ tin cậy, công nghệ tiên tiến và khả năng vận hành bền bỉ trong môi trường khắc nghiệt.

Việc lựa chọn máy nén khí công nghiệp phù hợp cần dựa trên nhu cầu sản xuất cụ thể, các thông số kỹ thuật quan trọng như áp suất, lưu lượng, chất lượng khí nén và phải cân nhắc kỹ về loại máy, thương hiệu cũng như nhà cung cấp uy tín. Điều này giúp đảm bảo hiệu quả hoạt động, tiết kiệm chi phí và nâng cao tuổi thọ thiết bị.

CÔNG TY TNHH THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP VÀ DỊCH VỤ VIỆT Á

• Địa chỉ: Số 4 phố Võ Trung, Phúc Lợi, Long Biên, Hà Nội
• Hotline: 0988 947 064
• Email: thietbivietavn@gmail.com
• Website: thietbivieta.com

Ngô Văn Hùng