Sơ đồ máy nén khí và hệ thống khí nén: Tổng quan chi tiết
Sơ đồ máy nén khí và sơ đồ hệ thống máy nén khí là hai tài liệu kỹ thuật quan trọng trong quá trình lắp đặt, vận hành, bảo trì và tối ưu hóa hiệu suất của toàn bộ trạm khí nén. Trong môi trường công nghiệp hiện đại, khí nén được coi là “nguồn năng lượng thứ hai”, đóng vai trò cung cấp lực, điều khiển tự động, vận hành dây chuyền sản xuất, xử lý sản phẩm, thổi sạch, phun sơn hoặc vận hành hàng trăm dụng cụ khí nén khác nhau. Vì vậy, nắm vững sơ đồ giúp kỹ thuật viên hiểu rõ cách dòng khí di chuyển, từng bộ phận hoạt động ra sao, áp suất – lưu lượng được hình thành như thế nào và cách mà hệ thống phân phối khí đến các thiết bị tiêu thụ.
1. Tổng quan về máy nén khí và vai trò của sơ đồ
Máy nén khí hoạt động dựa trên nguyên lý hút khí từ môi trường xung quanh, nén khí tới áp suất cao hơn và tích trữ hoặc đưa trực tiếp vào hệ thống đường ống. Tuy nhiên, mỗi loại máy (piston, trục vít, không dầu, ly tâm…) có cấu tạo và sơ đồ vận hành khác nhau. Các hãng sản xuất thường cung cấp sơ đồ chi tiết để người dùng xác định đúng vị trí linh kiện, hiểu dòng khí – dòng dầu – dòng nhiệt, cũng như biết cách kiểm tra – sửa lỗi.
Sơ đồ máy nén khí giúp:
– Hiểu nhanh cấu tạo và chu trình nén.
– Nắm được vị trí từng bộ phận, giảm sai sót khi bảo trì.
– Tối ưu công suất theo tải khí của xưởng.
– Kiểm soát độ sạch khí theo tiêu chuẩn (ISO 8573).
– Giảm rò rỉ, giảm tổn thất áp, tăng tuổi thọ motor và đầu nén.
Trong khi đó, sơ đồ hệ thống máy nén khí lại mô tả tổng thể từ máy nén → bình chứa → máy sấy → bộ lọc → đường ống → thiết bị tiêu thụ. Đây là tài liệu bắt buộc khi thiết kế trạm khí nén công nghiệp.
2. Sơ đồ máy nén khí theo từng dòng máy
2.1. Sơ đồ máy nén khí piston
Máy nén khí piston là dòng phổ biến nhất, được ứng dụng từ gia đình, gara, xưởng sản xuất nhỏ đến công trình cơ khí. Sơ đồ cơ bản gồm: đầu nén (piston – xi lanh), van hút, van xả, puly, motor, bình chứa khí, rơ le áp suất, van an toàn và đồng hồ áp lực.
Chu trình nén theo sơ đồ:
– Khi piston đi xuống, van hút mở, không khí được dẫn vào buồng nén.
– Khi piston đi lên, không khí bị nén lại và đẩy ra qua van xả.
– Khí nén đi đến bình chứa, tích trữ và duy trì áp suất.
– Khi áp suất đạt mức đặt, rơ le ngắt motor; khi áp giảm, rơ le đóng lại.
Sơ đồ giúp phân tích các lỗi phổ biến: tụt áp, máy chạy lâu không ngắt, motor quá tải, hơi nước nhiều trong bình, tiếng gõ từ đầu piston.
2.2. Sơ đồ máy nén khí trục vít
Máy trục vít có cấu trúc phức tạp hơn và yêu cầu một sơ đồ chi tiết gồm dòng khí – dòng dầu – dòng làm mát. Các thành phần chính thường xuất hiện trên sơ đồ: lọc gió, van cửa hút, cặp trục vít, bình tách dầu, lõi tách dầu, van nhiệt, van tối thiểu, két làm mát, cảm biến áp suất – nhiệt độ và hệ điều khiển PLC.
Dòng khí theo sơ đồ:
– Khí được hút qua lọc gió, đi vào buồng nén qua van cửa hút.
– Trong buồng nén, khí và dầu hòa trộn, nén thành khí áp cao.
– Hỗn hợp vào bình tách, dầu và khí được tách riêng.
– Khí sạch đi qua van tối thiểu ra hệ thống, dầu quay về đường làm mát và tuần hoàn.
Sơ đồ máy trục vít giúp kỹ thuật dễ dàng kiểm tra nguyên nhân nóng dầu, áp suất đầu ra thấp, máy báo lỗi nhiệt độ cao, dầu cuốn nhiều vào khí nén hoặc tiếng rung ở cặp trục vít.
2.3. Sơ đồ máy nén khí không dầu
Các dòng máy không dầu như piston dry, scroll, trục vít oil-free hoặc turbo có sơ đồ đặc biệt nhấn mạnh vào tiêu chuẩn khí sạch. Sơ đồ loại này thường đơn giản hóa đường dầu, thay thế bằng vật liệu chống ma sát, giảm nhiễm bẩn, đồng thời bổ sung bộ làm mát nhiều tầng.
Đối với máy scroll, sơ đồ thể hiện rõ hai đĩa scroll xoay lệch nhau để nén khí. Với máy trục vít không dầu, sơ đồ gồm cặp trục vít phủ teflon hoặc vật liệu đặc biệt để nén khí mà không cần dầu.
3. Sơ đồ hệ thống máy nén khí
Sơ đồ này mô tả toàn bộ trạm khí nén trong một nhà xưởng hoặc dây chuyền sản xuất. Những thành phần chính luôn xuất hiện:
– Máy nén khí (1 hoặc nhiều máy chạy luân phiên)
– Bình chứa khí
– Máy sấy khí (refrigerant hoặc hấp thụ)
– Bộ lọc thô – lọc tinh – lọc dầu
– Van xả nước tự động
– Hệ thống ống dẫn khí (ống thép, ống nhôm, ống inox)
– Thiết bị điều áp
– Đường phân phối khí đến từng khu vực
3.1. Chu trình khí theo sơ đồ
- Máy nén khí hút khí → nén khí → đẩy ra bình chứa.
- Khí từ bình chứa đi qua máy sấy khí để tách hơi nước.
- Khí sau sấy đi qua hệ thống lọc để loại bỏ dầu – bụi – hơi nước còn lại.
- Khí sạch đến ống dẫn chính, phân phối đến các nhánh.
- Thiết bị tiêu thụ (xilanh, máy phun sơn, máy đóng gói…) sử dụng khí nén.
Một hệ thống chuẩn sẽ thể hiện rõ đường khí chính, đường nhánh, van khóa, van xả đáy và thiết bị đo áp lực tại từng điểm.
4. Cách đọc sơ đồ máy nén khí
Để đọc sơ đồ đúng kỹ thuật, cần hiểu các ký hiệu tiêu chuẩn:
– Đường khí nén được vẽ bằng nét liền, mũi tên thể hiện hướng dòng khí.
– Van được phân loại bằng biểu tượng khác nhau cho van một chiều, van điện từ, van an toàn.
– Cảm biến nhiệt độ, áp suất được ký hiệu bằng hình tròn hoặc hình vuông kèm mã hiệu.
– Tủ điều khiển và PLC được mô tả theo sơ đồ điện – điều khiển.
4.1. Quy tắc đọc sơ đồ theo trình tự
- Xác định điểm bắt đầu (đầu hút) và điểm cuối (thiết bị tiêu thụ).
- Theo dõi mũi tên dòng khí để hiểu đường đi và biến đổi trạng thái khí.
- Kiểm tra chức năng từng bộ phận (lọc, tách, làm mát, điều áp).
- Xác định vị trí rò rỉ tiềm ẩn, vị trí cần xả nước, van an toàn.
- Đối chiếu sơ đồ với thiết bị thực tế để nắm bố cục.
Các kỹ thuật viên thường sử dụng sơ đồ để lỗi nhanh các sự cố: áp suất không đạt, khí ẩm, dầu lọt vào đường ống, tổn thất áp lớn do đường ống xa hoặc không đúng kích thước.
5. Ứng dụng thực tế của sơ đồ trong lắp đặt – vận hành – bảo trì
5.1. Trong lắp đặt
Khi lắp đặt trạm khí nén, sơ đồ giúp:
– Bố trí máy nén khí đúng khoảng cách thông gió.
– Kết nối bình chứa, máy sấy và bộ lọc theo thứ tự chuẩn.
– Đảm bảo đường ống thẳng, giảm số mối nối để tránh rò khí.
– Lựa chọn kích thước ống đúng tải khí (tính theo lưu lượng m³/min).
5.2. Trong vận hành
Sơ đồ cho phép người vận hành:
– Theo dõi chu trình khí để điều chỉnh áp suất phù hợp.
– Xác định đúng vị trí van xả nước.
– Kiểm tra nhiệt độ, áp suất, lưu lượng tại từng điểm.
– Tối ưu chu kỳ chạy – nghỉ của máy nén khí.
5.3. Trong bảo trì – sửa chữa
Khi máy gặp lỗi, sơ đồ là tài liệu quan trọng để xác định:
– Lõi tách dầu bị tắc
– Lọc gió bẩn
– Van nhiệt không mở
– Van tối thiểu kẹt
– Đường ống rò rỉ
– Đồng hồ áp không chính xác
Kỹ thuật viên có thể dựa vào sơ đồ để khoanh vùng nguyên nhân và xử lý nhanh chóng, giảm thời gian dừng máy.
6. Các dạng sơ đồ hệ thống khí nén phổ biến
Tùy quy mô xưởng, hệ thống khí nén có thể được thiết kế theo 3 dạng:
6.1. Hệ thống dạng vòng (Loop System)
Ưu điểm: ổn định áp, phân phối khí đều, giảm tổn thất khi nhiều thiết bị sử dụng đồng thời.
Áp dụng: nhà máy cơ khí – điện tử.
6.2. Hệ thống dạng nhánh tuyến tính (Branch System)
Đơn giản, chi phí thấp nhưng dễ tụt áp ở cuối tuyến.
Áp dụng: xưởng vừa và nhỏ.
6.3. Hệ thống khí nén trung tâm (Central Air Station)
Trạm khí lớn gồm nhiều máy nén chạy theo chế độ duty – standby.
Áp dụng: nhà máy lớn, dây chuyền liên tục, khu công nghiệp.
7. Lưu ý kỹ thuật khi thiết kế sơ đồ hệ thống khí nén
– Tính toán chính xác lưu lượng khí theo tải tiêu thụ.
– Chọn kích thước ống dựa trên vận tốc khí (6–8 m/s là tối ưu).
– Hạn chế đường ống dài, nhiều co nối để giảm tổn thất áp.
– Lắp đặt máy sấy đúng công suất, theo tiêu chuẩn ISO 8573.
– Đặt bình chứa trước và sau máy sấy tùy ứng dụng.
– Bố trí đường xả nước tự động tại điểm thấp nhất.
– Bảo đảm đủ không gian bảo trì thiết bị.
8. Kết luận
Sơ đồ máy nén khí và sơ đồ hệ thống máy nén khí là tài liệu mang tính “xương sống” trong việc thiết kế, lắp đặt, vận hành và bảo trì trạm khí nén. Hiểu đúng sơ đồ không chỉ giúp tối ưu năng suất, giảm chi phí vận hành mà còn gia tăng tuổi thọ thiết bị, giảm sự cố và duy trì chất lượng khí theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật. Trong bối cảnh công nghiệp hóa – tự động hóa mạnh mẽ hiện nay, mọi kỹ thuật viên, quản lý bảo trì hoặc chủ doanh nghiệp đều nên nắm vững cách đọc – phân tích – ứng dụng sơ đồ khí nén để hệ thống vận hành ổn định và hiệu quả nhất.
Xem thêm: https://nhattientuu.com/may-nen-khi