Các thuật ngữ khí nén và giải thích chi tiết

Khí nén là một khái niệm quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại, được ứng dụng rộng rãi từ máy móc công nghiệp đến các hệ thống điều hòa không khí. Khí nén đóng vai trò then chốt trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Bài viết dưới đây từ Khí Nén Việt Á sẽ giúp bạn tìm hiểu sâu hơn về các thuật ngữ liên quan đến khí nén.

Dưới đây là những thuật ngữ thường gặp khi sử dụng khí nén:

Áp suất

Trong ngành công nghiệp máy nén, áp suất được ký hiệu là (P).

Áp suất khí quyển tiêu chuẩn (ATM): Áp suất trong môi trường khí quyển tiêu chuẩn.
Áp suất làm việc, lực hút, áp suất xả: Liên quan đến quá trình hút và xả của máy nén khí.
Áp suất bề mặt P (G): Áp suất được đo khi áp suất khí quyển được xem là điểm không.
Áp suất tuyệt đối P (A): Được tính từ chân không tuyệt đối làm điểm không.
Áp suất đo được: Thường ghi trên bảng tên của máy nén, là áp suất đo bằng đồng hồ.
Chênh lệch áp suất: Sự khác biệt giữa hai mức áp suất.
Mất áp suất: Sự giảm áp suất trong hệ thống.

Đơn vị đo áp suất

1 MPa (megapascal) = 1.000.000 Pa (pascal)
1 bar = 0,1 MPa
1 atm (áp suất khí quyển tiêu chuẩn) = 1,013 bar = 0,1013 MPa

Trong ngành máy nén khí, thuật ngữ “kg” thường được sử dụng để chỉ “bar”.

Bơm chân không

Là thiết bị nén không khí hoặc khí từ áp suất ban đầu thấp hơn áp suất khí quyển đến áp suất cuối cùng gần với áp suất khí quyển.

Bộ làm mát trung gian

Thiết bị được sử dụng để loại bỏ nhiệt phát sinh trong quá trình nén không khí hoặc khí giữa các giai đoạn liên tiếp của máy nén nhiều tầng.

Bộ làm mát sau

Thiết bị có chức năng loại bỏ nhiệt phát sinh sau khi quá trình nén không khí hoặc khí hoàn tất. Đây là một trong những phương tiện hiệu quả nhất để loại bỏ độ ẩm trong khí nén.

Máy nén

Máy nén được thiết kế để nén không khí hoặc các loại khí khác từ áp suất đầu vào ban đầu đến áp suất đầu ra cao hơn.

Hàm lượng dầu trong khí

Lượng dầu có trong một đơn vị thể tích khí nén (bao gồm dầu, các hạt lơ lửng và hơi dầu). Chất lượng của quá trình này được đo khi áp suất giảm 0,1 MPa, ở nhiệt độ 20 ℃ và độ ẩm tương đối 65%, theo tiêu chuẩn của điều kiện khí quyển. Đơn vị đo là mg/m³ (biểu thị giá trị tuyệt đối).

PPM (Phần triệu)

PPM là đơn vị đo hàm lượng chất vi lượng trong hỗn hợp, biểu thị số phần trong mỗi triệu phần. PPM có thể được dùng để chỉ tỷ lệ theo khối lượng (PPMw) hoặc theo thể tích (PPMv). Thông thường, PPM được dùng để chỉ tỷ lệ theo khối lượng (ví dụ, một phần triệu của một kilôgam là một miligam).

1 PPMw tương đương với 1,2 mg/m³ (khi Pa = 0,1 MPa, t = 20 ℃, φ = 65%).

Áp suất tuyệt đối

Áp suất tuyệt đối được tính bằng cách cộng áp suất đo được với áp suất khí quyển. Ở mực nước biển, nếu áp suất đo được tính bằng pound trên inch vuông (psi), thì cộng thêm 14,7 sẽ ra áp suất tuyệt đối, đo bằng psia (pound trên inch vuông tuyệt đối).

Áp suất thấp

Phương pháp kiểm tra lỗ là phương pháp chính xác để đo lượng không khí cung cấp bởi máy nén. Phương pháp này được ASME và ANSI (các tiêu chuẩn quốc tế) công nhận.

Van một chiều

Van một chiều là loại van chỉ cho phép dòng chảy của chất lỏng hoặc khí đi theo một hướng duy nhất, ngăn chặn dòng chảy ngược lại.

Công suất riêng

Công suất riêng đề cập đến lượng công suất tiêu thụ cho mỗi đơn vị thể tích khí nén mà máy nén xử lý. Đây là chỉ số đánh giá hiệu suất của máy nén, dựa trên lượng khí nén và áp suất xả không đổi.

Công thức tính công suất cụ thể là:
Công suất cụ thể = công suất trục (tổng công suất đầu vào) / lưu lượng khí thải (kW/m³·phút)

Công suất trục: Là công suất cần thiết để vận hành trục của máy nén.
Công suất trục có thể được tính bằng công thức:
P(trục) = √3 × U × I × COS φ × η(động cơ) × η(truyền động)

Chế độ điều chỉnh không tải

Máy nén khí có thể tiếp tục hoạt động khi không có yêu cầu cấp khí bằng cách điều chỉnh chế độ “dỡ tải một phần”. Điều này thường được thực hiện qua bộ điều chỉnh dòng vào.

Điều khiển khởi động-dừng

Nguồn cung cấp khí được điều chỉnh phù hợp với nhu cầu bằng cách khởi động và dừng thiết bị theo thực tế.

Bộ điều khiển độ dịch chuyển thay đổi

Còn gọi là “điều chỉnh chiều dài rôto” trong các máy nén trục vít quay làm mát bằng dầu. Bộ điều khiển này rất hiệu quả trong việc duy trì tốc độ không đổi ở mức từ 60% đến 100% công suất. Khi công suất giảm dưới mức này, thiết bị thường chuyển sang trạng thái tạm ngưng hoạt động.

Áp suất định mức

Áp suất vận hành của máy nén khí là yếu tố quan trọng để đánh giá hiệu suất của nó. Hiệu suất này được đo lường qua hai chỉ số chính là CFM (cubic feet per minute – lưu lượng khí) và BHP (mã lực yêu cầu).

Điều khiển tải/không tải

Máy nén khí hoạt động với hai trạng thái chính là tải và không tải. Quá trình này liên quan đến việc nén khí vào bình chứa khi ở trạng thái tải và tạm dừng hoạt động nén khi ở trạng thái không tải.

Công suất là đại lượng biểu thị dòng điện tiêu thụ để thực hiện công việc, ký hiệu là P, với đơn vị là watt (W). Thường sử dụng đơn vị kW (kilowatt), tuy nhiên, cũng có khi sử dụng mã lực (HP). Quy đổi giữa các đơn vị này như sau:

1 HP = 1,34102 kW
1 kW = 0,7357 HP

Dòng điện là chuyển động của các hạt điện tử dưới tác dụng của lực điện trường. Khi các hạt này di chuyển, tạo ra dòng điện với cường độ đo bằng ampe (A).

Điện áp là sự khác biệt tiềm năng giữa hai điểm trong mạch, ký hiệu là U, đơn vị đo là vôn (V). Điện áp tương tự như sự chênh lệch độ cao giữa đầu nguồn và cuối nguồn của một dòng sông.
Pha đề cập đến số lượng dây dẫn trong hệ thống. Hệ thống ba pha bốn dây gồm ba dây pha và một dây trung tính. Hệ thống một pha chỉ có một dây pha và một dây trung tính.
Tần số là số lần dao động của dòng điện xoay chiều trong một giây, đơn vị là Hertz (Hz). Ở Việt Nam, tần số điện lưới là 50 Hz, trong khi một số quốc gia khác sử dụng 60 Hz. Tần số có thể thay đổi để điều chỉnh tốc độ động cơ và lưu lượng khí, giúp tiết kiệm năng lượng bằng cách giảm hoạt động không cần thiết.
Trong ngành công nghiệp máy nén khí, có hai loại bộ điều khiển chính: loại thiết bị và loại PLC. PLC (Programmable Logic Controller) là bộ điều khiển có thể lập trình, sử dụng chip vi tính đơn giản để điều khiển hoạt động của máy.
Liên minh thẳng là phương pháp kết nối trực tiếp trong các hệ thống công nghiệp, thường sử dụng để liên kết giữa các bộ phận trong máy nén khí.
Trạng thái hoạt động của máy nén khí bao gồm hai trạng thái: tải (khi máy nén khí đang nén khí) và không tải (khi máy ngừng nén).
Máy nén khí có thể sử dụng hệ thống làm mát bằng không khí hoặc nước để điều chỉnh nhiệt độ.
Tiếng ồn của máy nén khí được đo bằng đơn vị dB (decibel). Mức độ tiếng ồn thường dao động từ dB(A) đến dB(+3), là mức áp suất âm thanh.
Cấp bảo vệ của các thiết bị điện được biểu thị bằng mã IPXX, biểu thị khả năng chống bụi và chống thấm nước của thiết bị.
Máy nén khí có thể được khởi động bằng phương pháp khởi động trực tiếp hoặc khởi động biến đổi với cách nối tam giác sao, giúp điều chỉnh dòng điện và bảo vệ động cơ.

Bộ lọc máy nén khí

Bộ lọc máy nén khí là thiết bị được sử dụng để tách và loại bỏ bụi bẩn, hơi nước hoặc dầu bôi trơn bị cuốn vào dòng không khí. Chúng giúp đảm bảo không khí sạch hơn, bảo vệ các thiết bị khác và nâng cao hiệu suất hệ thống nén khí.

Điểm sương ℃

Điểm sương là nhiệt độ mà không khí chứa hơi nước chưa bão hòa bắt đầu ngưng tụ khi nhiệt độ giảm xuống một mức nhất định. Khi đạt đến nhiệt độ này, hơi nước chuyển sang trạng thái bão hòa và bắt đầu ngưng tụ thành chất lỏng.

Điểm sương áp suất và điểm sương khí quyển

Điểm sương áp suất: Là điểm mà chất khí ở một áp suất nhất định được làm lạnh đến nhiệt độ khiến hơi nước không bão hòa trong nó trở nên bão hòa và bắt đầu ngưng tụ.
Điểm sương khí quyển: Là nhiệt độ mà hơi nước trong khí quyển tiêu chuẩn đạt trạng thái bão hòa khi làm lạnh. Khi đạt đến nhiệt độ này, hơi nước sẽ ngưng tụ, tương tự như điểm sương áp suất.

Trong ngành máy nén khí, điểm sương là một chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ khô của khí sau khi nén. Điểm sương thấp hơn cho thấy khí nén khô hơn, giúp bảo vệ hệ thống khỏi sự hư hỏng do nước ngưng tụ.

Bộ làm mát bằng nước

Máy nén khí thường sử dụng hai phương pháp giải nhiệt: làm mát bằng khí hoặc bằng nước, nhằm giảm nhiệt độ khí sau khi nén.

Bình chứa khí

Bình chứa khí nén được thiết kế để lưu trữ khí dưới áp suất. Trong các hệ thống khí nén lớn, thường có hai loại bình chứa: bình sơ cấp và bình thứ cấp.

Lưu lượng

Lưu lượng khí nén được đo lường dựa trên các điều kiện cụ thể, với đơn vị phổ biến là m³/phút hoặc L/phút.

Mã lực (HP)

Đây là đơn vị đo công suất của máy nén khí, thường được biểu thị bằng HP (mã lực) hoặc kW (kilowatt).

Khí sạch

Sau quá trình nén và xử lý, khí được đảm bảo sạch 100%, không chứa dầu hoặc bất kỳ tạp chất nào.

Hệ số tải

Hệ số tải là tỷ lệ giữa công suất trung bình của máy nén trong thời gian sử dụng thực tế so với công suất định mức liên tục của máy.

Bộ điều khiển độ dịch chuyển thay đổi

Còn gọi là “Điều chỉnh chiều dài rôto” trong máy nén trục vít quay làm mát bằng dầu. Bộ điều khiển này hiệu quả trong việc duy trì tốc độ từ 60% đến 100% công suất điều khiển. Khi dưới mức này, máy chuyển sang trạng thái “hụt hơi” và ngừng hoạt động.