Hệ thống khí nén là gì? Ứng dụng trong công nghiệp

Hệ thống khí nén là gì? Hệ thống khí nén từ lâu đã được ứng dụng phổ biến trong công nghiệp, phải kể đến như lắp ráp, chế biến, in ấn, thực phẩm,... Vậy hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn về hệ thống khí nén qua bài này nhé.

1. Hệ thống khí nén là gì?

Để tìm hiểu về hệ thống khí nén trước tiên bạn nên hiểu được khí nén là gì? Trước khi đi sâu về chúng. Khí nén là một dạng năng lượng từ khí tự nhiên hoặc được tạo ra từ các phản ứng hóa học được nén ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển. Nó có thể được nén ở mức 3000 Psi đến 3600 psi được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày và trong công nghiệp rất nhiều. Khí nén là một dạng năng lượng được con người nghiên cứu và ứng dụng để dần thay thế cho các loại tài nguyên khác đang có nguy cơ cạn kiệt như: gas, dầu mỏ, khí đốt, nước… Vậy hệ thống khí nén là gì? Hệ thống khí nén là một hệ thống tạo ra năng lượng từ khí thiên nhiên và tích trữ năng lượng đó để sử dụng khi cần thiết. Cụ thể năng lượng được nén lại và đưa vào dạng bình chứa để sau đó bổ sung cho những hoạt động về sau. Thiết bị lưu trữ thường thấy là bình tích khí, máy nén khí…

2. Cấu tạo hệ thống khí nén

a. Máy nén khí

Máy nén đóng vai trò là nguồn khi nó sản sinh ra khí nén để cung cấp cho hệ thống làm việc. Đây có thể được coi là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống. Trên thị trường hiện có các loại máy nén như:

• Máy nén khí trục vít: Máy nén trục vít có dầu, máy nén trục vít không dầu.
• Máy nén khí ly tâm: Loại này thường dùng trong công nghiệp nặng, làm việc liên tục với công suất có thể đạt lên đến hàng ngàn mã lực.
• Máy nén khí piston: Máy nén piston không dầu, máy nén piston có dầu
• Máy nén khí root.

b. Đường dẫn khí

Ống dẫn khí nén có chức năng chứa khí và truyền dẫn khí từ nguồn đến các thiết bị một cách nhanh chóng. Nó là cầu nối giữa bình tích áp, máy nén, bồn chứa khí với xi lanh, van… Ống dẫn được phân chia thành 2 loại:

• Ống dẫn khí cứng: Đó là các ống kim loại sắt, nhôm, đồng
• Ống dẫn khí mềm: Ống chất liệu là PU, PE, PA…

Để kết nối các ống dẫn khí, nối ống dẫn với thiết bị, người ta sử dụng co nối nhựa hoặc đồng với nhiều hình dáng, kích cỡ, màu sắc, kiểu ren khác nhau.

c. Bình tích áp

Bình tích áp suất hay bình tích khí đều là tên gọi chung để chỉ thiết bị dùng để chứa lượng khí mà máy nén tạo ra. Thông thường, trong cấu tạo của bình tích áp sẽ có một lọc tách xả nước. Chức năng của nó là tách nước có trong khí nén trước khi cung cấp khí cho các thiết bị.

d. Bộ phận tách nước

Sau quá trình lọc tách nước tại bình tích áp suất nhưng khí nén vẫn còn. Nguyên nhân có thể do lượng nước có trong khí quá nhiều hoặc thời tiết tại thời điểm đó ẩm. Khi khí đó đi vào máy nén khí, dưới tác động của áp suất cao hơi nước sẽ phân tách ra khỏi khí và hình thành hạt nước. Bộ phận tách nước được lắp đặt trên đường ống sẽ thu thập các hạt nước trong đường ống và xả ra bên ngoài thông qua các van tự động.

e. Bộ phận lọc khí nén

Bộ phận lọc khí nén sẽ có nhiệm vụ loại bỏ hoàn toàn các tạp chất: nước, cát bụi, sợi giấy, vụn ni lông, hạt kim loại… để chất lượng khí tốt nhất cho hệ thống hoạt động. Phải để đến các dây chuyền khí nén của nhà máy thực phẩm, nước đóng chai, sản xuất dược phẩm… Bộ phận lọc được chia thành nhiều loại:

• Lọc nước, lọc nước có chỉnh áp
• Bộ lọc đôi: Lọc nước có chỉnh áp, bình dầu.
• Bộ lọc ba: Bình dầu, chỉnh áp, lọc nước
• Bình dầu

Khí nén sau khi được lọc sạch thì sẽ được điều chỉnh áp suất thông qua chỉnh áp. Khi chúng hiển thị trên đồng hồ ổn định sẽ tiếp tục đi sang bình dầu để được phun dầu dạng sương. Khí mang đầu đi đến các thiết bị vừa làm hạ nhiệt vừa bôi trơn các chi tiết máy. Ngoài các thiết bị trên thì chúng ta cũng cần phải kể đến:

• Xi lanh: đóng vai trò chấp hành trong hệ thống với chức năng biến chuyển năng lượng của khí nén thành động năng để thực hiện các nhiệm vụ như: Nâng, ép, nén, kéo…
• Van: đảm nhiệm cơ cấu trong hệ thống, đóng mở để vừa cung cấp, phân chia, điều chỉnh lượng khí nén đáp ứng yêu cầu làm việc của các chấp hành.
• Phụ kiện: Để kết nối cũng như hỗ trợ các thiết bị hoạt động, hệ thống cần có các phụ kiện. Đó là các chia hơi tròn, chia hơi ngang, giảm thanh, ốc bít, đế van, mắt trâu, đầu lắc, đầu Y, đồng hồ đo áp suất, timer, coil điện…

3. Ưu nhược điểm của hệ thống khí nén

a. Ưu điểm

• Đây là một dạng năng lượng sạch, không gây hại đến môi trường và người sử dụng.
• Hệ thống dễ dàng lắp đặt và vận chuyển đi xa mà không gây tổn thất năng lượng, ít bị rò rỉ và mất áp lực.
• Tốc độ khí nén cao, ứng dụng cho các ngành tự động hóa có độ chính xác cao.
• Khi hệ thống gặp trục trặc có thể sử dụng nguồn năng lượng dự phòng được tích trữ trong hệ thống máy sản xuất khí nén, bình tích áp.
• Khí nén an toàn không gây cháy nổ, hỏa hoạn, yên tâm sử dụng cho môi trường có khả năng cháy nổ cao như xăng, dầu, gas,…
• Có khả năng vận chuyển đi xa một cách dễ dàng.
• Chi phí xây dựng có giá thành rẻ, không quá phức tạp, tiết kiệm chi phí, nâng cao hiệu quả sản xuất.

b. Nhược điểm

• Chỉ phù hợp với những hệ thống vừa và nhỏ, mức công suất truyền động không quá lớn.
• Hệ thống cần nhiều thiết bị mới có thể vận hành được nên nó phức tạp hơn dạng hệ thống sử dụng điện
• Cần phải có thêm dạng năng lượng khác để sinh ra năng lượng khí nén
• Hoạt động ngoài môi trường gây ra tiếng ồn khó chịu

4. Ứng dụng hệ thống khí nén trong công nghiệp

Khí nén chỉ đứng sau năng lượng điện và nước về các ứng dụng và vai trò quan trọng. Một vài ứng dụng về hệ thống khí nén trong công nghiệp được lấy ví dụ dưới đây

• Công nghiệp khai thác, khai khoáng

Khí nén cung cấp nguồn không khí ở các độ sâu khác nhau dưới lòng đất cho công nhân khai thác, nơi mà không thể sử dụng môi trường điện do khí trong hầm có khả năng cháy nổ.

• Công nghệ chế tạo

Hệ thống khí nén dùng cho hoạt động chế tạo máy, sửa chữa và các dịch vụ khác của ngành chế tạo, sử dụng cho hệ thống sản xuất tự động bởi tính nhanh chóng, chính xác. Ngoài thực tế ta thấy các con robot sử dụng khí nén thao tác trong ngành chế tạo ô tô, xe máy, các máy công cụ hoặc nó có thể sử dụng cho hệ thống phanh của ô tô tải, ô tô khách cỡ lớn…

• Công nghiệp thực phẩm

Được sử dụng vào ngành công nghiệp thực phẩm với các dây chuyền tự động sử dụng hệ thống khí nén đảm bảo chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm đạt chuẩn. Nó được sử dụng làm dây chuyền sản suất thực phẩm hàng loạt, sử dụng khí để làm sạch hoặc thổi chai lọ, làm nguội thực phẩm…

• Công nghiệp xây dựng

Nó giúp thay thế cho sức người, giảm đi nhân công mà hiệu quả công việc lại tăng nhiều lần với chi phí đầu tư ban đầu tương đối rẻ. Có thể kể đến như việc dùng khí nén cấp khí xây dựng các khu dưới hầm, dưới lòng đất, dùng khí nén cho các thiết bị cầm tay như máy khoan, máy đục bê tông, máy bắn vít…

• Các ngành Y tế

Chúng ta thường thấy khí nén ở trong các bệnh viện được nén ở các bình oxy cho bệnh nhân, dùng trong các máy làm sạch, thổi hạt bụi, các máy mài, máy hút ở các phòng khám răng… Ngoài ra trong ngành công nghiệp sản xuất các thiết bị y tế nó cũng đóng vai trò quan trọng. Sử dụng vào các dây chuyền sản xuất, quá trình đóng gói, quá trình làm sạch…

• Ứng dụng trong ngành vui chơi, giải trí

Kể đến như sử dụng làm bơm hơi các bóng bay cỡ lớn, sử dụng bơm các khinh khí cầu, thuyền hơi, thuyền cao su…hoặc có thể sử dụng làm hệ thống phanh cho các đoàn tàu lượn, đu quay… >>> Xem thêm: Các hệ thống điều khiển công nghiệp