Thiết bị xử lý khí nén Air Preparation

2. Chức năng của hệ thống xử lý khí nén

Hệ thống xử lý khí nén bao gồm 3 giai đoạn:

  -  Lọc thô: Làm mát tạm thời khí nén từ máy nén khí đưa ra để tách chất bẩn và bụi. Sau đó khí nén được đưa vào bình ngưng tụ để tách hơi nước. Giai đoạn lọc thô là giai đoạn cần thiết nhất trong xử lý khí nén.

  -  Sấy khô: giai đoạn xử lý tùy theo chất lượng yêu cầu của khí nén.

  -  Lọc tinh: xử lý khí nén trong giai đoạn này trước khi đưa vào sử dụng.

3. Các phương pháp xử lý khí nén

Bình ngưng tụ - làm lạnh không khí

          - Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí sẽ được dẫn vào bình ngưng tụ. Tại đây khí nén sẽ được làm lạnh và phần lớn lượng hơi nước chứa trong không khí sẽ được ngưng tụ và tách ra

 - Làm lạnh không bằng nước (ví dụ như làm lạnh bằng nước có nhiệt độ là +10^oC) thì nhiệt độ của khí nén trong bình ngưng tụ sẽ đạt được là +20^oC.

Bộ sấy khí

- Các thiết bị khí nén thường bị mòn hoặc trở nên bị mài mòn là kết quả của hơi nước trong hệ thống, làm cho hệ thống tiêu thụ nhiều khí nén hơn và hiệu suất trong hệ thống giảm xuống. Khi mài mòn hay rò rỉ lớn hơn các thiết bị cần phải được thay thế hoặc sửa chữa làm tăng giá thành sản xuất.

- Giá thành của việc thay thế các chi tiết, công lao động, thời gian ngừng làm ảnh hưởng khá nhiều đến các dây chuyền sản xuất. Để cho hệ thống làm việc tốt hơn bằng cách giảm một trong những yếu tố trên là sấy khô khí nén. Tuy làm tăng giá thành của hệ thống nhưng chúng ta tăng thời gian chu kỳ làm việc của hệ thống.

- Độ ẩm, có thể là dung dịch hoặc hơi nước đều có trong khí nén khi thoát ra khỏi máy nén khí. Nếu không tách hơi ẩm, hệ thống khí nén sẽ giảm hiệu suất và đòi hỏi phải bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên hơn.

- Phần lớn các quá trình và dụng cụ khí nén đều không thể chịu được khí nén nóng, máy nén khí bình thường cung cấp khí thông qua bộ tách ẩm và bộ làm mát. Bộ làm mát là thiết bị trao đổi nhiệt có thể bằng không khí hoặc nước để làm mát khí nén. Khi hơi nước, dầu được ngưng tụ thì tạo thành dạng lỏng một phần. Như vậy cần có thiết bị tách nước, dầu ra khỏi không khí nén, với phương pháp làm khô thích hợp. Phương pháp làm khô cơ bản là ngưng tụ bằng cách làm lạnh khí và cho khí nén đi qua để ngưng tụ hơi nước và dầu, tách ra xả ra ngoài. Khí nén khô sau đó được cấp cho hệ thống khí nén.

Bộ lọc

- Ở phần trên đã giới thiệu một số phương pháp xử lý khí nén trong công nghiệp. Tuy nhiên trong một số lĩnh vực, chẳng hạn dụng cụ cầm tay sử dụng truyền động khí nén hoặc một số hệ thống điều khiển đơn giản thì có thể không cần đầy đủ các bộ phận nêu trên. Đối với những hệ thống như thế chỉ cần dung bộ lọc gồm ba phần tử: Van lọc, Van điều chỉnh áp suất và van tra dầu.

- Khối lọc khí là thiết bị cơ bản nhất làm sạch khí. Bộ lọc có nhiệm vụ tách nước và dầu từ khí nén và đưa đến bộ sấy khô không khí. Hầu hết các NSX đều đảm bảo độ tổn thất áp rất thấp trên bộ lọc. Khi thời gian hoạt động càng lâu thì độ tổn thất áp càng cao.

- Trong số các thành phần thông dụng của hệ thống khí nén, hai thiết bị thường bị bỏ qua mặc dù khá quan trọng với hệ thống khí nén đó là bộ lọc khí và thiết bị bôi trơn. Có lẽ bởi vì các thiết bị này thường đi liền với nhau gắn sau hệ thống chứa khí và thường không thực hiện hay tạo ra chuyển động nào trong hệ thống điều khiển khí nén vì vậy thường bị bỏ sót trong hệ thống điều khiển khí nén.

- Do hầu hết các thiết bị khí nén phục vụ trong môi trường công nghiệp, điều kiện làm việc của các thiết bị có thể tiếp xúc với bụi, độ ẩm,… Ngoài ra đường ống dẫn khí sử dụng lâu ngày hình thành bụi bẩn hay miếng ống tróc ra hoặc tích tụ bụi bẩn này làm cho hệ thống làm việc không ổn định, thậm chí phá hỏng các chi tiết chuyển động trong hệ thống khi di chuyển cùng với khí có áp suất làm cho hệ thống có thể không hoạt động được.

- Hầu hết các thiết bị van và cơ cấu chấp hành là thiết bị chế tạo chính xác nên bụi và hạt có kích thước phải không được chuyển động trong hệ thống.

- Van lọc, bôi trơn và điều áp nên được đặt ở đường vào của mỗi hệ thống, hoặc các thiết bị này có thể lắp đặt một cách riêng biệt với một khối kết hợp có thể là bao gồm bộ điều áp, bộ lọc và bộ bôi trơn hoặc bộ điều áp và bộ lọc như trên một số máy hiện nay.

- Có nhiều kiểu bộ lọc được sử dụng hiện nay ở VN, tùy theo công suất, chất lượng lọc và hệ thống sử dụng trong các xí nghiệp công nghiệp. Trong một số nhà máy công nghiệp, các bộ lọc này có thể phục vụ từ một vài năm trước khi cần bảo trì và làm sạch, trong khi đó ở một số nhà máy thì bộ lọc có thể không làm việc tốt sau một vài tuần làm việc. Có rất nhiều kiểu bộ lọc khác nhau như bằng cơ khí, bộ lọc kiểu sợi tổng hợp,…

- Có một số công ty gắn hệ thống lọc song song với đường ống bypass, vì thế bộ lọc có thể tháo rời ra khỏi hệ thống để làm sạch trong khi máy vẫn hoạt động. Nhưng điều này không tốt vì khi đó hạt bụi có thể xâm nhập vào hệ thống điều khiển. Vì vậy có thể sử dụng hai bộ lọc, một bộ để dự trữ và có thể tham gia vào hệ thống khi bộ lọc kia được tháo ra bảo dưỡng. Nếu lắp hai bộ lọc song song, có thể giảm thời gian dừng thiết bị và có thể bảo dưỡng vào thời điểm bất kì mà không cần ngừng hệ thống.

- Các bộ lọc có lõi bằng vật liệu kim loại xốp hoặc sợi tổng hợp có thể làm sạch bằng các thổi khí xoáy hay bằng dung môi và dể dàng thay thế trong hệ thống. Trong các nhà máy, thường có nhiều hệ thống khí nén nên sẽ có nhiều bộ lọc làm việc, như vậy để tiết kiệm thời gian bảo trì và tăng năng suất, nên có một số bộ lọc dự trữ đề phòng trường hợp khẩn cấp.

- Khí nén phải tuân theo tiêu chuẩn ISO 8573-1 dành cho các ứng dụng tiêu chuẩn và theo từng ứng dụng cụ thể phải có chất lượng khí nén tương ứng. Trong một số ứng dụng cụ thể đòi hỏi khí phải sạch, không chứa các bụi rắn, nước, dầu như các nhà máy thực phẩm – nước uống.

Cốc lọc (Filter)

- Bộ lọc có nhiệm vụ tách các thành phần chất bẩn và hơi nước ra khỏi khí nén.

- Khi ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm, quá trình sản xuất được phẩm, hệ thống hoạt động bằng đệm khí, sơn phun,… thì khí nén phải được lọc tách dầu và làm sạch. Các hạt bụi có kích thước lớn hơn 0.01 micronmet nên bị loại trừ ra khỏi dòng khí cấp cho hệ thống, có nhiều cấp lọc khác nhau để hệ thống làm việc tốt hon.

- Van lọc lý tưởng có tác dụng chặn lại tất cả bụi bẩn và tạp chất, cho phép không khí sạch, khô đi qua trước khi đến bộ điều áp và bộ bôi trơn. Van lọc được sử dụng trong thực tế và bán

trên thị trường thường có lưới lọc bằng vải hoặc tấm lưới sợi tổng hợp. Đường kính lỗ của các phần tử lọc từ 5 đến 7 micron. Trong trường hợp yêu cầu chất lượng khí nén rất cao, vật liệu phần tử lọc được chọn là sợi thủy tinh, có khả năng tách nước trong khí nén đến 99.99%.

Bộ điều chỉnh áp suất

Van điều chỉnh áp suất có công dụng duy trì áp suất điều chỉnh theo giá trị không đổi, dù có sự thay đổi bất thường của tải trọng làm việc ở phía đường ra hoặc biến thiên áp suất ở đường vào van.

Van tra dầu

Để giảm lực ma sát, sự ăn mòn và gỉ sét của các phần tử trong hệ thống điều khiển khí nén, trong thiết bị lọc có gắn them van tra dầu. Nguyên tắc tra dầu thực hiện theo nguyên lý tra dầu Venturi.

 - Khi tra dầu hợp lý vào hệ thống khí nén, hệ thống sẽ hoạt động với thời gian dài hơn, chống mài mòn tốt hơn. Dầu bôi trơn là thành phần phụ nhưng quan trọng trong hệ thống khí nén để giảm ma sát và mài mòn trong hệ thống. Khi dầu được sử dụng bôi trơn sẽ làm tăng thời gian làm việc của miếng đệm trong xy lanh khí nén. Có thể kiểm chứng điều này với hai xi lanh, một xy lanh hoàn toàn không sử dụng bôi trơn và một xi lanh được bôi trơn, sẽ có sự khác nhau rõ rang về thời gian hoạt động của các đệm kín. Đệm kín của xi lanh không bôi trơn sẽ hư sau khi sử dụng sau vài trăm chu kì, trong khi xy lanh kia có thể thực hiện sáu triệu chu kì trước khi xảy ra hiện tượng rò rỉ ở đệm kín.

- Các xi lanh lớn thường sử dụng ống không chứa sắt, vì vậy bôi trơn là điều bắt buộc nhưng nước ngưng tụ đi vào xi lanh sẽ khiến cho gỉ sét và làm mài mòn ống dẫn. Nếu các đệm kín tróc ra thì nhanh chóng bị cào xước và gây rò rỉ.

- Các chi tiết chính xác của các van cũng cần phải bôi trơn. Tuy nhiên nếu sử dụng dầu không thích hợp thì sẽ hình thành màng dầu ở đường xả của cửa van. Khi xảy ra điều, cần phải thay dầu khác. Chúng tôi khuyến cáo nên sử dụng các loại dầu bôi trơn chính hang từ NSX để đảm bảo tuổi thọ lớn nhất của thiết bị trong hệ thống điều khiển.