Gần đây, giá thị trường khí công nghiệp đã biến động mạnh. Theo People’s Finance, giá khí argon đã tăng hơn 240% kể từ tháng 5, gây ra một đòn giáng nặng nề cho một số ngành công nghiệp. Những biến động về giá khí này là lời cảnh tỉnh đối với các doanh nghiệp sản xuất rằng, nếu quá trình sản xuất phụ thuộc nặng nề vào nguồn cung khí từ bên ngoài, thì những thay đổi về giá cả, vận chuyển và nguồn cung có thể ảnh hưởng đến chi phí sản xuất và tiến độ giao hàng. Do đó, việc trang bị máy nén trục vít đôi riêng cho doanh nghiệp trở nên đặc biệt quan trọng.

1. Máy nén khí trục vít đôi là gì?

Thuật ngữ “máy nén trục vít” thường dùng để chỉ máy nén trục vít đôi. Bên trong thân máy nén, một cặp rô-to xoắn ốc ăn khớp với nhau được bố trí song song.

Một rôto có răng lồi trên vòng chia răng ngoài đóng vai trò là rôto đực, trong khi rôto có răng lõm trên vòng chia răng trong đóng vai trò là rôto cái. Động cơ chính thường truyền động cho rôto đực, và rôto đực này sau đó truyền động cho rôto cái. Rôto đực là rôto truyền động, còn rôto cái là rôto bị truyền động.

So với quá trình nén một cấp, quá trình nén hai cấp sử dụng thêm một bộ vít đực và vít cái. Hai bộ vít này được kết nối nối tiếp với nhau, và không khí nạp vào được nén từng cấp một trước khi được xả ra. Để biết thêm thông tin, vui lòng tham khảo: Máy nén khí trục vít là gì??

2. Tại sao các doanh nghiệp cần tự sản xuất khí nén?

Các loại khí mua sẵn như nitơ và argon chịu ảnh hưởng của biến động giá, khiến các doanh nghiệp khó có thể kiểm soát hoàn toàn chi phí khí cuối cùng của mình.

Ngược lại, chi phí vận hành của máy nén khí trục vít đôi thường dễ dự đoán và chủ yếu phụ thuộc vào mức tiêu thụ điện năng, số giờ vận hành, giá điện tại địa phương và nhu cầu bảo trì. Các doanh nghiệp có thể ước tính chi phí khí nén hàng tháng hoặc hàng năm của mình.

Quan trọng hơn, các doanh nghiệp không cần phải chờ nhà cung cấp cung cấp khí nén. Miễn là hệ thống máy nén khí, nguồn điện và hệ thống đường ống vẫn hoạt động bình thường, nhà máy có thể duy trì nguồn cung cấp khí nén liên tục theo lịch trình sản xuất của mình.

3. Trường hợp ứng dụng: Nâng cấp hệ thống cấp khí trong một nhà máy sản xuất linh kiện tự động

Một nhà máy sản xuất linh kiện tự động có trụ sở tại Hoa Kỳ, chuyên về linh kiện kim loại, hiện có nhiều dây chuyền sản xuất tự động trong xưởng của mình. Khí nén chủ yếu được sử dụng để vận hành xi lanh, kẹp phôi, làm sạch cánh tay robot và thiết bị, cũng như tại một số trạm kiểm tra.

Do khối lượng đơn hàng ngày càng tăng, nhà máy đã bổ sung thêm một số dây chuyền sản xuất. Công suất cung cấp của máy nén khí ban đầu dần trở nên không đủ để đáp ứng nhu cầu, đặc biệt là khi nhiều trạm làm việc hoạt động đồng thời, thường dẫn đến hiện tượng sụt áp ở cuối xưởng.

Những vấn đề chính mà nhà máy đang phải đối mặt:

• Áp suất không đủ trong giờ cao điểm;
• Việc thường xuyên bật/tắt máy nén khí;
• Sự can thiệp lẫn nhau giữa các dây chuyền sản xuất khác nhau;
• Hiện tượng ngưng tụ ở đầu cuối đường ống;
• Tiêu thụ năng lượng tăng lên mà không đi kèm với sự gia tăng tương ứng về lượng không khí cung cấp hiệu quả;
• Sự cần thiết phải ngừng hoạt động một số dây chuyền sản xuất nếu thiết bị hiện có bị ngừng hoạt động.

Kết quả kiểm tra mức tiêu thụ khí nén cho thấy áp suất vận hành bình thường của nhà máy là khoảng 8 bar, với mức tiêu thụ khí nén trung bình khoảng 2,4 m³/phút và mức tiêu thụ khí nén cao nhất đạt gần 3,2 m³/phút. Các dây chuyền sản xuất hoạt động hai ca mỗi ngày, với tổng thời gian hoạt động khoảng 16 giờ, và mức tiêu thụ khí nén dao động tùy theo việc khởi động và tắt máy của thiết bị.

4. Giải pháp cấu hình hệ thống máy nén trục vít đôi

Dựa trên mức tiêu thụ khí trung bình của nhà máy và nhu cầu cao điểm hàng ngày, UMWAir đã cung cấp một Máy nén khí tích hợp Prime 22 kW Giải pháp. Thiết bị này tích hợp máy nén trục vít đôi, bình chứa khí 340L, máy sấy lạnh, bộ lọc chính xác và hệ thống xả nước tự động thành một khối thống nhất, cung cấp trực tiếp khí nén ổn định, sạch và khô cho các dây chuyền sản xuất. Chức năng của từng mô-đun tích hợp:

4.1 Máy nén trục vít đôi tần số biến đổi 22 kW

Thiết bị điều chỉnh lưu lượng khí nén đầu ra tùy theo mức tiêu thụ khí thực tế của dây chuyền sản xuất. Khi nhu cầu khí giảm, thiết bị có thể giảm tần số hoạt động, từ đó giảm thiểu lãng phí năng lượng do các hoạt động nạp, xả và chạy không tải diễn ra thường xuyên.

4.2 Bình khí 340L

Lưu trữ một lượng khí nén nhất định để đáp ứng nhu cầu khí nén tức thời phát sinh do sự chuyển động đồng thời của các xi lanh, kẹp và cánh tay robot, từ đó giúp ổn định hệ thống.

Bộ làm khô bằng làm lạnh tích hợp: Làm lạnh và loại bỏ nước khỏi khí nén, giảm thiểu sự xâm nhập của nước ngưng tụ vào thiết bị khí nén và đường ống sản xuất, từ đó giảm nguy cơ ăn mòn van, hỏng xi lanh và tích tụ nước ở đầu ra.

4.3 Bộ lọc chính xác 3/5 cấp

Bộ lọc có độ chính xác cao giúp giảm thiểu thêm độ ẩm, sương dầu và các hạt rắn trong khí nén, từ đó cung cấp khí nén sạch hơn cho các thiết bị sản xuất tự động. Các tiêu chuẩn lọc cụ thể cần được thiết lập phù hợp với áp suất làm việc và yêu cầu của quy trình sản xuất.

4.4 Hệ thống thoát nước tự động điện tử

Thoát nước ngưng tụ sinh ra trong quá trình vận hành hệ thống một cách nhanh chóng, giúp giảm bớt công việc xả nước thủ công và ngăn ngừa tình trạng nước ứ đọng trong bình khí và hệ thống xử lý sau.

5. Những cải tiến thực tế đạt được nhờ đợt nâng cấp

5.1 Áp suất ổn định hơn trong thời gian sử dụng khí đạt đỉnh

Máy nén khí trục vít đôi có thể được cấu hình để đáp ứng cả nhu cầu tiêu thụ khí nén ở mức trung bình lẫn mức cao nhất trong nhà máy. Bồn chứa khí nén có chức năng đệm cho các nhu cầu lưu lượng cao trong thời gian ngắn, trong khi máy nén khí biến tần điều chỉnh công suất đầu ra dựa trên áp suất đường ống, giúp giảm đáng kể sự sụt áp khi các dây chuyền sản xuất cùng lúc sử dụng khí nén.

Áp suất ổn định giúp đảm bảo tốc độ kích hoạt xi lanh, hiệu quả kẹp và chu kỳ hoạt động của thiết bị tự động, từ đó giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động hoặc các vấn đề về chất lượng sản phẩm do áp suất khí nén không đủ gây ra.

5.2 Tăng cường tính tự chủ trong việc lập lịch cung cấp khí

Factor có thể khởi động hoặc điều chỉnh hệ thống máy nén khí tùy theo ca sản xuất, mà không cần phải chờ nhà cung cấp bên ngoài giao hàng. Đối với các doanh nghiệp phải hoạt động liên tục hoặc tạm thời tăng số ca làm việc, việc tự cung cấp khí nén sẽ giúp giảm thiểu tác động của sự chậm trễ trong việc giao hàng từ bên ngoài đối với kế hoạch sản xuất.

5.3 Vận hành và bảo trì thuận tiện

Người vận hành không cần phải trải qua quá trình đào tạo chuyên môn sâu rộng, nhờ đó có thể vận hành mà không cần có người giám sát.

5.4 Cân bằng công suất hợp lý

Máy nén khí trục vít đôi không tạo ra lực quán tính mất cân bằng, nhờ đó có thể vận hành êm ái ở tốc độ cao và không cần móng. Loại máy này đặc biệt thích hợp để sử dụng làm máy nén khí di động, nhờ kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ và chiếm ít diện tích sàn.

6. Làm thế nào để chọn một máy nén khí trục vít đôi phù hợp?

Khi lựa chọn máy nén khí trục vít đôi, các doanh nghiệp không chỉ nên so sánh công suất và giá mua mà còn cần chú trọng xác minh các thông số sau đây:

6.1 Công suất xả

Công suất xả là “công suất cốt lõi” của máy nén trục vít, chỉ lượng khí nén mà thiết bị có thể cung cấp trong một đơn vị thời gian. Chúng ta thường mắc phải quan niệm sai lầm rằng “càng lớn càng tốt” khi nói đến công suất xả, mà bỏ qua chi phí năng lượng tăng lên.

Khi máy nén khí hoạt động dưới dải công suất tối ưu, công suất riêng của nó sẽ tăng mạnh, dẫn đến mức tiêu thụ điện năng tăng đáng kể. Ví dụ, một máy nén khí có công suất xả 10 m³/phút có thể chỉ cần công suất sản xuất thực tế là 6 m³/phút. Thiết bị này ở trạng thái “xả” trong thời gian dài, với tỷ lệ tải chỉ là 60%. Các tính toán cho thấy trong điều kiện này, riêng chi phí điện tăng thêm có thể lên tới hàng chục nghìn nhân dân tệ mỗi năm.

6.2 Áp suất xả

Điều này đề cập đến áp suất của khí được máy nén khí đẩy ra. Nhiều người dùng cho rằng “áp suất càng cao thì càng tốt” và chọn mức áp suất cao hơn so với nhu cầu thực tế của họ. Dữ liệu cho thấy cứ mỗi 1 bar tăng áp suất máy nén khí, mức tiêu thụ năng lượng sẽ tăng khoảng 7%-10%, dẫn đến chi phí điện năng tăng thêm hàng chục nghìn nhân dân tệ mỗi năm. Vấn đề nghiêm trọng hơn là áp suất quá cao sẽ làm gia tăng tốc độ lão hóa của các bộ phận khí nén, dẫn đến chi phí bảo trì thiết bị tăng cao.

6.3 Công suất riêng

Công suất riêng là chỉ số cốt lõi để đo lường mức tiêu thụ năng lượng của máy nén trục vít, chỉ lượng công suất mà máy nén tiêu thụ để tạo ra 1 m³/phút khí nén. So với thể tích và áp suất khí, dữ liệu này tương đối trừu tượng và do đó thường bị bỏ qua.

Tuy nhiên, trước lời kêu gọi trên toàn quốc về tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải, các chỉ số hiệu suất năng lượng đang ngày càng trở thành một tiêu chí cốt lõi trong việc lựa chọn máy nén khí. Công suất riêng càng thấp thì máy nén khí càng tiết kiệm năng lượng, và khoản tiết kiệm được trong dài hạn có thể vượt xa mức chênh lệch giá của thiết bị.

6.4 Bảo trì và bảo dưỡng

Chi phí mua sắm chỉ là một phần trong tổng chi phí vòng đời của thiết bị. Cần phải xem xét thêm các yếu tố như nguồn cung cấp vật tư tiêu hao, mức độ thuận tiện trong bảo trì, giám sát từ xa, khả năng ứng phó sự cố và các giải pháp dự phòng cho thiết bị.

Kết luận

Sự biến động đáng kể của giá khí công nghiệp cho thấy rằng khi xây dựng hệ thống cung ứng khí, các doanh nghiệp không chỉ nên tập trung vào giá mua hiện tại mà còn cần xem xét đến tính ổn định của nguồn cung, điều kiện vận chuyển và các rủi ro sản xuất trong dài hạn.

Một hệ thống máy nén trục vít đôi được cấu hình đúng cách không chỉ đơn thuần là một máy nén khí, mà là sự kết hợp giữa máy nén, bình chứa, máy sấy, bộ lọc, hệ thống đường ống và hệ thống điều khiển. Chỉ khi lựa chọn hệ thống dựa trên nhu cầu tiêu thụ khí thực tế của doanh nghiệp, mới có thể đạt được sự cân bằng giữa hiệu quả sản xuất, kiểm soát mức tiêu thụ năng lượng và khả năng hỗ trợ mở rộng công suất trong tương lai.

Câu hỏi thường gặp

1. Tuổi thọ của máy nén trục vít đôi là bao lâu?

Nếu được lựa chọn phù hợp, vận hành theo quy trình tiêu chuẩn và bảo dưỡng định kỳ, máy nén khí trục vít đôi công nghiệp thường có thể hoạt động bền bỉ trong nhiều năm. Tuổi thọ thực tế phụ thuộc vào thời gian vận hành, nhiệt độ môi trường, chất lượng bảo dưỡng và tải trọng của thiết bị.

2. Nên lắp đặt máy nén khí ở đâu?

Nên chọn một vị trí thông thoáng, sạch sẽ, khô ráo và dễ bảo trì. Cần đảm bảo có đủ không gian xung quanh thiết bị để tản nhiệt và bảo trì, đồng thời phải đặt thiết bị ở nơi tránh xa nhiệt độ cao, bụi bẩn và khí ăn mòn.

3. Hệ thống khí nén bị rò rỉ ở đâu?

Tốc độ giảm áp suất trong đường ống có thể được theo dõi trong thời gian ngừng hoạt động. Ngoài ra, có thể sử dụng thiết bị dò rò rỉ bằng sóng siêu âm để kiểm tra các mối nối, van và ống mềm. Việc xử lý các điểm rò rỉ một cách thường xuyên giúp giảm thiểu lãng phí năng lượng.