Một máy nén khí trục vít hoàn chỉnh không chỉ bao gồm bộ nén (bộ phận chính) và động cơ, mà còn bao gồm các hệ thống hút khí, tách dầu-khí, làm mát, điều khiển và xử lý sau. Bài viết này giới thiệu các bộ phận chính của máy nén khí trục vít và chức năng của chúng.

1. Hệ thống máy nén và động cơ

Máy nén khí UMW là loại máy nén trục vít đôi, bao gồm một cặp rô-to ăn khớp với nhau có răng xoắn ốc quay theo hai hướng ngược nhau. Rô-to có hình dạng răng lồi được gọi là rô-to đực, trong khi rô-to có hình dạng răng lõm là rô-to cái. Khi các rô-to quay bên trong vỏ máy, thể tích làm việc thay đổi liên tục do quá trình ăn khớp và tách rời của các răng; sự biến đổi theo chu kỳ của thể tích giữa các rãnh răng rô-to này tạo điều kiện cho quá trình hút, nén và xả khí.
Bộ nén khí là bộ phận cốt lõi của máy nén khí trục vít; bất kể thương hiệu nào, thiết kế cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ nén khí vẫn tương tự nhau.

Quy trình tiếp nhận

Khi các rô-to quay, một răng trên rô-to đực dần dần tách ra khỏi rãnh trên rô-to cái. Thể tích giữa các thùy mở rộng và kết nối với cổng nạp, cho phép khí đi vào. Khi thể tích đạt đến mức tối đa, nó sẽ ngắt kết nối với cổng nạp; sự tương tác giữa các răng và vỏ trong sẽ bịt kín thể tích, kết thúc quá trình nạp. Đáng chú ý là ở giai đoạn này, các thể tích giữa các cánh của rôto đực và rôto cái không kết nối với nhau.

Quy trình nén

Khi quá trình quay tiếp diễn — và trước khi các thể tích giữa các cánh của rô-to đực và rô-to cái nối liền với nhau — khí bên trong thể tích giữa các cánh của rô-to đực ban đầu bị nén bởi răng của rô-to cái đang tiến lại gần. Sau một góc quay nhất định, các thể tích giữa các cánh của rô-to đực và rô-to cái hợp nhất để tạo thành một cặp thể tích giữa các cánh hình chữ V (được gọi là thể tích cơ bản). Khi các răng tiếp tục khớp vào nhau, thể tích cơ bản này dần bị dịch chuyển và thu nhỏ lại, từ đó nén khí. Quá trình nén tiếp tục cho đến khi thể tích cơ bản nối với cổng xả.

Quy trình xuất viện

Khi các cánh quạt quay, thể tích làm việc liên tục thu hẹp lại, đưa khí nén vào ống xả; quá trình này tiếp diễn cho đến khi thể tích đạt đến kích thước nhỏ nhất.
Cùng với sự quay liên tục của các rôto, các quá trình hút, nén và xả nêu trên lặp lại theo chu kỳ, với mỗi thể tích làm việc hoạt động lần lượt để tạo thành chu trình làm việc của máy nén lạnh trục vít.

Hệ thống động cơ

Kết nối giữa bộ phận chính và động cơ: Khớp nối cứng.
Phương thức truyền động: Hộp số.

2. Hệ thống làm mát/tách

Hệ thống làm mát là một bộ phận quan trọng của máy nén khí; quá trình nén khí sinh ra lượng nhiệt đáng kể, và lượng nhiệt này phải được tản đi thông qua quá trình trao đổi nhiệt trong hệ thống làm mát. Hệ thống làm mát được chia thành hai loại chính: làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước.

Hệ thống làm mát bằng không khí

Hệ thống làm mát bằng không khí bao gồm hai thành phần chính: quạt và bộ tản nhiệt (thường là bộ trao đổi nhiệt dạng tấm nhôm có cánh tản nhiệt). Quạt đẩy không khí mát về phía bộ tản nhiệt; khi không khí đi qua các cánh tản nhiệt, nó trao đổi nhiệt với khí nén hoặc dầu bôi trơn, mang nhiệt đi và làm mát hiệu quả cả khí nén lẫn chất bôi trơn.

Hệ thống làm mát bằng nước

Hệ thống này sử dụng hai bộ làm mát: một bộ làm mát sau để làm mát khí nén và một bộ làm mát dầu để làm mát chất bôi trơn trước khi nó được phun vào thân máy nén. Các bộ làm mát này có một dãy ống trao đổi nhiệt bằng đồng thành mỏng được sắp xếp song song bên trong một vỏ bọc; nước chảy bên trong các ống, trong khi dầu nóng hoặc khí nóng chảy bên ngoài các ống. Thông qua quá trình trao đổi nhiệt, nước sẽ dẫn nhiệt ra khỏi dầu và không khí.

Các hệ thống làm mát bằng nước ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện nhiệt độ môi trường và cho phép kiểm soát nhiệt độ xả dễ dàng hơn. Tuy nhiên, chất lượng nước kém có thể dẫn đến hiện tượng đóng cặn, tắc nghẽn hoặc ăn mòn bộ làm mát, từ đó làm tăng chi phí bảo trì hoặc thậm chí gây hư hỏng nghiêm trọng đến mức phải thay thế bộ làm mát. Nên đảm bảo nước làm mát đáp ứng các yêu cầu tối thiểu sau đây:
Áp suất nước: ≥0,2 MPa và ≤0,5 MPa; nhiệt độ nước đầu vào: ≤32°C; lưu lượng nước: tùy thuộc vào từng mẫu máy.

3. Hệ thống điều chỉnh mạch khí

Van áp suất tối thiểu:

• Được cài đặt để mở ở áp suất 4,0 bar (4,2 kg/cm²).
• Ngăn không cho bộ tách phải chịu tác động của xung áp suất thấp và duy trì áp suất bên trong.
• Hỗ trợ hệ thống phân tách.
• Ngăn không cho áp suất từ mạng lưới đường ống xâm nhập vào hệ thống làm mát khi thiết bị giảm tải hoặc ngừng hoạt động.

4. Hệ thống điều khiển và truyền động biến tần

Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển có nhiệm vụ giám sát và quản lý hoạt động của máy nén khí trục vít. Hệ thống này thường bao gồm bộ điều khiển PLC hoặc bộ điều khiển vi xử lý, màn hình cảm ứng HMI, các cảm biến áp suất và nhiệt độ, cùng với bộ biến tần (VFD) tùy chọn.

Màn hình HMI hiển thị các dữ liệu vận hành quan trọng, bao gồm áp suất xả, nhiệt độ, trạng thái động cơ, số giờ hoạt động, cảnh báo bảo trì và báo động sự cố. Dựa trên tín hiệu từ các cảm biến, bộ điều khiển tự động quản lý các quá trình khởi động, tắt máy, tăng tải, giảm tải và làm mát của máy nén.

Biến tần (VFD)

Đối với các mẫu máy có tốc độ biến thiên, bộ biến tần (VFD) sẽ điều chỉnh tốc độ động cơ theo nhu cầu không khí thực tế. Điều này giúp duy trì áp suất ổn định, giảm thời gian vận hành không tải, giảm dòng điện khởi động và nâng cao hiệu suất năng lượng trong điều kiện tải biến động.

Tùy thuộc vào mẫu máy và cấu hình, hệ thống điều khiển cũng có thể hỗ trợ giao tiếp RS485, giám sát từ xa và điều khiển phối hợp nhiều máy nén.

Tóm tắt

Mỗi bộ phận đều ảnh hưởng đến công suất cấp khí, độ ổn định áp suất, mức tiêu thụ năng lượng, chất lượng không khí và tuổi thọ của thiết bị. Do đó, khi lựa chọn máy nén khí, không nên chỉ tập trung vào công suất và giá cả; thay vào đó, cần xem xét toàn diện về cấu hình các bộ phận cốt lõi, phương pháp điều khiển, khả năng xử lý sau và chi phí bảo trì lâu dài.