Hệ thống khí nén là gì? Cấu tạo, ưu nhược điểm và sơ đồ lắp đặt

Hệ thống khí nén ngày càng khẳng định vai trò quan trọng trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện đại. Nó được ứng dụng từ in ấn, bao bì đến thực phẩm, dệt may hay chế biến gỗ… Với khả năng cung cấp nguồn khí nén sạch, ổn định và tiết kiệm chi phí, hệ thống này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn nâng cao hiệu quả vận hành tổng thể. Nhận thấy nhiều khách hàng còn băn khoăn về hệ thống khí nén là gì, cấu tạo ra sao, có những ưu và nhược điểm gì, Thiết Bị Việt Á đã tổng hợp bài viết dưới đây nhằm giải đáp chi tiết và toàn diện nhất. Nếu bạn đang quan tâm đến chủ đề này, bạn đừng bỏ lỡ những thông tin hữu ích ngay sau đây.

Hệ thống khí nén là gì?

Hệ thống khí nén là một giải pháp kỹ thuật sử dụng năng lượng từ khí nén để vận hành các thiết bị cơ khí trong quá trình sản xuất công nghiệp. Cấu trúc hệ thống bao gồm các bộ phận chính như: máy nén khí, bộ lọc khí, bộ điều áp, bình chứa khí, hệ thống điều khiển và các thiết bị sử dụng khí nén.

Ngày nay, hệ thống khí nén được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như: sản xuất ô tô, chế tạo máy, ngành gỗ, thực phẩm & đồ uống, điện tử, xử lý nước thải, và nhiều lĩnh vực khác. Sở dĩ hệ thống này được ưa chuộng là nhờ những ưu điểm vượt trội như: tiết kiệm năng lượng, dễ vận hành và bảo dưỡng, độ tin cậy cao, kiểm soát linh hoạt áp suất và tốc độ, đồng thời giúp giảm rung lắc và tiếng ồn trong quá trình hoạt động.

Cấu tạo hệ thống cung cấp khí nén gồm:

Dưới đây là cấu tạo của 1 hệ thống khí nén

Máy nén khí

Hệ thống khí nén công nghiệp, nhà xưởng thường sử dụng bình nén khí trục vít nhằm tạo ra khí nén có lưu lượng và áp lực lớn phục vụ nhu cầu sản xuất của nhà máy.

• Máy nén khí có dầu: Thường sử dụng với các ngành sản xuất cơ khí nói chung.
• Máy nén khí không dầu: Được sử dụng trong ngành công nghệ chế biến thực phẩm, thuốc, bia, rượu, mạch điện tử.

Bình tích khí nén

Máy nén khí sẽ không thể cung cấp khí đều đặn cho việc sản xuất, cần khoảng thời gian 1 – 2 phút để máy tạo ra khí nén đủ áp lực để sử dụng cho thiết bị khác. Vì vậy, bình tích áp khí nén giúp tích trữ áp lực khí nén để đáp ứng nhu cầu sản xuất liên tục.

Ngoài ra, bình chứa khí nén giúp tách một phần nước trong khí và giảm nhiệt độ của khí trước khi tới máy sấy khí.

Khi bình khí nén tích trữ đủ lượng khí thì máy nén khí sẽ dừng hoặc chạy ở chế độ không tải tùy vào cài đặt. Thể tích của bình chứa khí sẽ phụ thuộc nhu cầu sử dụng của từng nhà máy và tương ứng với công suất của máy nén khí..

Ví dụ: máy có công suất từ 7,5 – 15 KW tương ứng với bình khí nén dung tích từ 200- 400l, hoặc đối với dòng máy có công suất 22KW tương ứng với bình dung tích từ 400- 700l.

Máy sấy khí

Máy sấy khí nén giúp làm khô và tách nước ra khỏi khí nén. 2 dòng máy sấy khí thông dung đó là máy sấy khí hấp thụ và máy sấy khí tác nhân lạnh.

• Máy sấy khí tác nhân lạnh sử dụng giàn nóng hoặc giàn lạnh để tách nước và làm khô khí nén. Máy được sử dụng phổ biến và lắp đặt khá dễ dàng. Dòng máy này phù hợp với các nhà xưởng, nhà máy sản xuất không yêu cầu cao về độ khô của khí nén.
• Máy nén khí hấp thụ sử dụng hạt hấp thụ nước, dòng máy này tối ưu hơn và thường được sử dụng cho các ngành thực phẩm, dược phẩm, điện tử…

Hệ thống lọc khí

Dùng để lọc các chất cặn, nước và dầu trong hệ thống khí nén công nghiệp, nhà xưởng. Tùy theo nhu cầu của từng nhà máy mà bạn có thể dùng 1 cấp, 2 cấp hoặc 3 cấp lọc.

• Cấp 1: Chặn các chất cặn có kích thước ≥ 0,1 Micromet
• Cấp 2: Chặn các chất cặn có kích thước ≥ 0,01 Micromet
• Cấp 3: Thường sử dụng than hoạt tính để chặn các tạp chất có kích thước ≥ 0,003 Micromet và khử mùi.

Hệ thống lọc các tốt thì chất lượng khí nén càng sạch đáp ứng nhu cầu sử dụng khác nhau.

Sơ đồ hệ thống máy nén khí tiêu chuẩn

Công ty TNHH thiết bị công nghiệp và dịch vụ Việt Á đang phân phối các dòng máy nén khí Hitachi, KimAir chính hàng. dưới đây là cách lắp đặt hệ thống máy nén khí Hitachi chuẩn, bạn có thể áp dụng sơ đồ này với tất cả các loại máy nén khí trục vít khác.

1/ Sơ đồ hệ thống máy nén khí được để nghị cùng với máy sấy khí tác nhân lạnh:

Máy nén khí -> Bình chưa khí -> Máy sấy khí -> Bộ lọc

Xem thêm: Tại sao phải bảo dưỡng máy nén khí Hitachi định kỳ

Lưu ý lắp đặt hệ thống khí nén

• Đặt bình chứa khí nén gần máy nén khí. Nếu có đủ chỉ phí đầu tư thì nên sử dụng 2 bình chứa khí (bình chứa khí ướt lắp sau máy nén khí và bình chứa khí khô lắp sau máy sấy khí) để đảm bảo áp suất không bị tụt.

Nếu có 1 bình khí nén thì đặt sau máy nén khí.

• Để giảm tiêu hảo áp suất khí nén, máy sấy khí sẽ lắp sau bình chưa khí nén.
• Lắp bộ lọc sau máy sấy khí để đảm bảo bộ lọc không bị nghẹt bởi bởi độ ẩm và nước trong khí nén.

Bộ lọc thô lắp đặt trước máy sấy khí, chúng ta chọn bộ lọc tinh từ 3 đến 5 micron.

Sơ đồ hệ thống khí nén với máy sấy khí tác nhân lạnh sai:

Để tránh lọc bị nghẹt bởi độ ẩm và nước bạn nên lắp bộ lọc sau máy sấy khí.

Sơ đồ hệ thống khí nén với máy sấy khí hấp thụ

Máy nén khí -> Bình chứa khí -> Lọc thô -> Máy sấy khí hấp thụ -> Lọc tinh

Lưu ý:

• Nên sử dụng chung với máy nén khí không dầu
• Sử dụng bình chứa khí nén phù hợp với công suất máy nén khí
• Lắp mình chứa khí trước máy sấy khí hấp thụ
• Lắp bộ lọc thô trước máy sấy khí để tránh tình trạng máy sấy khí hấp thụ bị lỗi do nước và độ ẩm. (Nên lắp thêm bộ bẫy nước)
• Lọc bụi từ máy sấy khí hấp thụ sau khi khi được làm khô, bộ lọc tinh nên được lắp sau máy sấy khí này.

Sơ đồ hệ thống khí nén với máy sấy khí hấp thụ bị sai.

Sơ đồ 1:

Sơ đồ 2:

Một số điểm sai ở sơ đồ này

Máy sấy khí hấp thụ lăp trước bình tích áp khí nén

Hệ thống này không xét đến việc hao tổn khí nén dễ dẫn đến hậu quả nổ van an toàn.

Xem thêm: Cách lắp máy nén khí và những lưu ý quan trọng bạn cần biết

Khi bình tích áp khí nén đạt đủ áp suất, máy nén khí sẽ chạy không tải (unloading) nhưng máy sấy khí hấp thụ vấn sử dụng khí nén để giảm từ từ áp suất đầu ra của máy sấy khí.

Hệ thống khí nén thiết kế chuẩn sẽ giúp tiết kiệm chi phí, tiết kiệm điện năng tiêu thụ, đảm bảo an toàn, nâng cao hiệu suất và độ bền cho toàn hệ thống.

Ưu và nhược điểm của hệ thống khí nén

Ưu điểm:

• Phản hồi nhanh, lực mạnh: Hệ thống khí nén có khả năng phản ứng tức thì, đặc biệt phù hợp với các ứng dụng cần lực tác động nhanh và mạnh.
• Bảo trì đơn giản: Với cấu tạo gọn nhẹ và ít chi tiết chuyển động, hệ thống khí nén dễ dàng bảo trì và sửa chữa, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí vận hành.
• An toàn khi sử dụng: So với các hệ thống cơ điện khác, khí nén ít nguy cơ cháy nổ hơn, mang lại sự an tâm trong quá trình sử dụng.
• Dễ điều khiển: Việc vận hành và điều chỉnh hệ thống đơn giản thông qua van, bộ lọc và đồng hồ đo áp suất.
• Tiết kiệm năng lượng: Trong một số ứng dụng, khí nén có thể tiết kiệm điện năng hơn, đặc biệt khi kết hợp với các hệ thống tự động hóa.

Nhược điểm:

• Tiếng ồn lớn: Vận hành máy nén khí và các thiết bị liên quan có thể tạo ra độ ồn cao, ảnh hưởng đến môi trường làm việc và sức khỏe người lao động.
• Chi phí đầu tư cao: Việc thiết lập một hệ thống khí nén hoàn chỉnh, bao gồm máy nén, bình chứa, bộ lọc, đường ống,… đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu đáng kể.
• Tích tụ nước và dầu: Hơi nước và dầu có thể xuất hiện trong hệ thống khí nén, cần được loại bỏ thường xuyên để tránh ảnh hưởng đến thiết bị và chất lượng sản phẩm.
• Rủi ro hỏng hóc thiết bị: Nếu không kiểm soát tốt áp suất, khí nén có thể gây hư hại cho các thiết bị đầu cuối, đặc biệt là các thiết bị nhạy cảm.

Những lưu ý quan trọng khi lắp đặt hệ thống khí nén

Để hệ thống khí nén vận hành ổn định, hiệu quả và an toàn, quá trình lắp đặt cần tuân thủ nghiêm ngặt các nguyên tắc kỹ thuật sau:

• Hệ thống cần được tính toán và thiết kế hợp lý, dựa trên nhu cầu thực tế và ngân sách đầu tư của doanh nghiệp.
• Ưu tiên sử dụng các thiết bị chính hãng, có độ bền cao và hiệu suất ổn định để hạn chế rủi ro trong quá trình vận hành.
• Tùy theo mục đích sử dụng, lựa chọn loại máy nén khí trục vít, piston hay turbo sao cho phù hợp, giúp tiết kiệm chi phí và tăng hiệu quả.
• Đặt hệ thống tại nơi thông thoáng, khô ráo, dễ bảo trì – nhằm kéo dài tuổi thọ thiết bị và đảm bảo an toàn lao động.
• Không thể thiếu các thiết bị như bình tích áp, máy sấy khí, bộ lọc khí, van xả nước và hệ thống đường ống đạt chuẩn để hệ thống hoạt động trơn tru.
• Quá trình lắp đặt phải đảm bảo đúng quy trình, đúng kỹ thuật và tuân thủ quy định về an toàn, môi trường.
• Lên kế hoạch kiểm tra, bảo dưỡng theo định kỳ để kịp thời phát hiện và khắc phục sự cố, nâng cao độ bền và hiệu suất.
• Nhân sự trực tiếp sử dụng cần được hướng dẫn đầy đủ về cách vận hành, bảo dưỡng và xử lý sự cố để đảm bảo an toàn tuyệt đối.
• Luôn sẵn sàng với các tình huống khẩn cấp, đảm bảo quy trình vận hành không bị gián đoạn và giảm thiểu rủi ro.
• Hệ thống khí nén cần được kiểm định, đăng ký và vận hành theo đúng các quy chuẩn kỹ thuật, tiêu chuẩn an toàn hiện hành.

Yêu cầu khi lắp đặt hệ thống máy nén khí công nghiệp

• Cung cấp một nguồn điện riêng cho hệ thống khí nén để đảm bảo hệ thống điện không bị quá tải.
• Dùng dây điện đạt chuẩn để tránh chập cháy ảnh hưởng đến sản xuất. Bạn nên lắp thêm tủ nguồn CB và cầu chì bảo vệ khi nối với máy. Đảm bảo an toàn , nên nối các bộ phận vào dây tiếp đất.
• Tỷ lệ nguồn ra và motor phải giống nhau
• Đảm bảo đường dây điện được bảo vệ để tránh rò rỉ, giật điện và sự thông thoáng

Vận hành hệ thống khí nén công nghiệp, nhà xưởng an toàn

• Nhân viên kỹ thuật vận hành máy phải cho chứng nhận nghề hoặc được đào tạo tại các lớp kỹ thuật…Và cần đọc kỹ hướng dẫn sử dụng ở cuống catalogue đi kèm với máy.
• Chỉ được vận hành máy đúng mức áp suất ghi trên máy.
• Khi kiểm tra, vệ sinh, sửa chưa hay bảo dưỡng cần tắt nguồn điện và xả hết khí nén, nên có các cảnh báo để tránh những tai nạn khi mở máy.
• Có bảng theo dõi hoạt động của máy theo từng ngày để đảm bảo phát hiện lỗi kịp thời.
• Không chạm tay hay lấy dụng cụ chạm vào những phần đang hoạt động của máy để đảm bảo an toàn. Kiểm tra và đóng hết các cửa trước khi chạy máy.
• Không được thay đối cấu trúc/cấu tạo của thiết bị khí nén và tuân thủ quy trình điều khiển của nhà sản xuất.

Những thông tin tổng quan về thống cung cấp khí nén trong công nghiệp, nhà máy, nhà xưởng giúp bạn hình dung 1 hệ thống máy nén khí gồm các thiết bị nào và kết nối chúng với nhau như thế nào. Mọi chi tiết về bảo dưỡng máy nén khí, phụ tùng máy nén khí hãy liên hệ ngay tới Thiết Bị Việt Á để được hỗ trợ.

Ngô Văn Hùng