Trong vận hành máy móc động cơ để phục vụ cho hoạt động sản xuất, động cơ khí nén được sử dụng rất rộng rãi và phổ biến. Vậy, động cơ khí nén là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của nó ra sao? Hãy cùng tìm hiểu nhé!
Nội dung
1. Động cơ khí nén là gì?
Động cơ khí nén là 1 loại động cơ có khả năng chuyển đổi năng lượng khí nén (do không khí thiên nhiên bị nén vào ở áp suất cao, khoảng tầm 3.000~3.600psi tạo ra) trở thành cơ năng để chuyển động quay rotor.
Động cơ khí nén thông thường có thiết kế nhỏ gọn, giá thành rẻ và đặc biệt là công suất động cơ thường lớn nhưng trọng lượng động cơ lại rất nhẹ. Vì hoạt động bằng khí nén nên chúng rất an toàn, không lo cháy nổ, dễ sử dụng, đặc biệt dễ bảo dưỡng, tuổi thọ cao và tiết kiệm được một lượng lớn chi phí vận hành.
Động cơ khí nén thông thường có thiết kế nhỏ gọn, giá thành rẻ
Đây là thiết bị được xem là quan trọng nhất trong hệ thống khí nén (nó được coi như là “trái tim” của cả hệ thống). Bởi vì máy nén khí đã trực tiếp sản sinh ra khí nén để có thể cung cấp tới các thiết bị cũng như các vị trí có nhu cầu sử dụng năng lượng khí nén.
Cho đến ngày nay, máy nén khí đã và đang được sử dụng khá phổ biến không chỉ trong sản xuất mà còn ở trong các lĩnh vực sinh hoạt hàng ngày cũng bởi tiện ích thiết thực mà chúng mang lại là rất lớn. Tùy vào mục đích, cách thức sử dụng cũng như công suất, tính năng của từng dòng máy nén khí mà chúng được chia ra thành nhiều loại với thiết kế mẫu mã khác nhau.
2. Cấu tạo của động cơ khí nén piston
Cấu tạo của động cơ khí nén piston có dạng hình trụ, thông thường được chia làm 3 phần: đỉnh piston, đầu và thân. Cụ thể như sau:
- Đỉnh piston khí nén được chia làm 3 dạng: đỉnh lồi, đỉnh lõm và đỉnh bằng. Mỗi đỉnh piston thường nhận áp suất khí đốt và chịu được nhiệt độ rất cao.
- Đầu piston còn có các rãnh để lắp bộ phận xéc măng dầu và xéc măng khí vào trong thiết bị. Các lỗ khoan nhỏ ở trên đầu rãnh xéc măng dầu sẽ được thông vào bên trong đáy rãnh để có thể thực hiện nhiệm vụ cấp dầu và thoát dầu. Ngoài ra, số rãnh xéc măng là bao nhiêu còn tùy thuộc vào từng loại động cơ.
- Cuối cùng là phần thân của piston có nhiệm vụ dẫn hướng cho trục piston chuyển động trong xi lanh, chúng còn liên liên kết với thanh truyền lực để tiến hành làm quay trục khuỷu. Trên thân piston còn có nhiều lỗ ngang, được dùng để lắp các chốt liên kết cùng với thanh truyền.
Cấu tạo của động cơ khí nén piston thường có dạng hình trụ
- Bên cạnh đó, thân piston sử dụng động cơ diesel thường dài hơn thân của piston động cơ chạy xăng. Thông thường, phần đáy của một động cơ chạy bằng diesel sẽ có thêm từ 1 2 xéc măng dầu.
- Đối với thân piston của động cơ 2 kỳ không có xupap, chúng sẽ được thiết kế có lỗ phía dưới, nếu không thì sẽ được làm khuyết đi nhằm tạo điều kiện cho quá trình hòa khí sẽ chạy từ bộ chế hòa khí nạp vào các-te để cho động cơ hoạt động.
3. Nguyên lý hoạt động của máy nén khí piston
Luồng khí nén từ nguồn cấp khí nén sẽ được đẩy vào trong động cơ khí nén, tại đây khí nén sẽ bị giãn nở sinh ra năng lượng: Nội năng sẽ biến thành cơ năng, còn áp suất, nhiệt độ và vận tốc của không khí giảm xuống sẽ biến thành năng lượng cơ học dưới dạng mô men nhằm mục đích tạo chuyển động quay đối với trục cánh khuấy của động cơ.
Để máy nén khí dạng piston được nén ở 1 mức áp suất cùng với nhiệt độ nhất định thì piston phải vận hành một cách tự động với các chi tiết cấp khí nén. Sự chênh lệch giữa áp suất của môi trường bên ngoài đối với áp suất bên trong của piston sẽ giúp cấp thêm không khí cho bộ phận này.
Lưu lượng khí nén lúc này chính là năng lượng giúp cho piston có thể hoạt động được. Để giúp cho thiết bị có thể đi hết một hành trình bắt buộc thì lượng khí bên trong piston cần phải được thải hết ra bên ngoài.
Trong piston có một bộ phận đặc biệt đó là van điện từ khí nén, nó sẽ giúp làm cho không khí bị giãn nở thêm lên và khi đó năng lượng khí nén cũng đồng thời được chuyển hóa trở thành động năng.
Nguyên lý hoạt động của máy nén khí piston
Phía bên trong motor khí nén piston, không khí sẽ được nén lại để cung cấp nguồn khí chạy vào piston. Lúc này, năng lượng cũng được tạo ra và bắt đầu tiến hành cơ chế chuyển đổi. Lượng khí này sẽ sinh ra công để giúp cho các thiết bị động cơ có thể hoạt động được. Lượng khí cũng sẽ chiếm trọn không gian bên trong của động cơ để giúp cho piston có thể di chuyển được.
4. Sử dụng và bảo dưỡng motor máy nén khí
a) Sử dụng motor máy nén khí
Ứng dụng phổ biến nhất của motor máy nén khí chính là một trong những bộ phận tạo nên chiếc máy nén khí. Bên cạnh đó, chúng còn được sử dụng trong một số lĩnh vực khác như:
- Trong việc thông tắc cống: Những chiếc motor khí nén mini được trang bị piston khí nén sẽ đem lại khả năng thông tắc đường cống một cách nhanh chóng.
- Ứng dụng làm máy rửa xe: Thiết bị thường được sử dụng trong các dòng máy nén khí rửa xe công nghiệp và cả máy rửa xe gia đình.
- Loại piston nén khí còn được sử dụng trên tất cả cánh cửa thông minh được thiết kế trên xe buýt, cánh cửa ra vào trung tâm thương mại,... Đối với xe buýt thì người dùng chỉ cần bấm nút khởi động, khi đó piston sẽ thu lại hoặc đẩy ra nhanh chóng để mở và đóng cửa xe.
- Tại các siêu thị hoặc các trung tâm thương mại thì chỉ cần đứng trước cửa (cảm biến phát hiện có người) thì xi lanh của động cơ sẽ hoạt động để điều khiển piston khí nén tự động đóng và mở cửa.
b) Bảo dưỡng motor máy nén khí
Việc thực hiện vệ sinh cũng như bảo trì bảo dưỡng mô tơ máy nén khí cần phải tiến hành một cách đều đặn, vì đây chính là giải pháp giúp cho máy nén khi luôn vận hành tốt, hiệu quả và bền bỉ trong suốt một thời gian dài. Việc bảo dưỡng motor được tiến hành như sau:
Kiểm tra và vệ sinh motor máy nén khí một cách thường xuyên, định kỳ. Bất kì một linh kiện nào, sau một thời gian dài vận hành thì motor cũng có thể bị xuống cấp dẫn đến hư hỏng. Điều này gây ảnh hưởng rất lớn tới hiệu quả làm việc của chính động cơ thiết bị. Lưu ý thêm là khi bạn muốn kiểm tra và làm vệ sinh motor của máy nén khí piston cũng như máy nén khí trục vít thì cần đợi cho bộ phận này được làm nguội hoàn toàn rồi mới có thể tiến hành bảo dưỡng để tránh tình trạng bị bỏng hay gặp phải các sự cố ngoài ý muốn khác.
Tiến hành thay mới dầu bôi trơn cho motor máy nén khí đúng cách. Khi bạn muốn thêm dầu bôi trơn bảo dưỡng cho motor máy khí nén thì cần phải thêm dầu ngay trong lúc motor đang vận hành. Mặt khác, trước đó thì bạn cần tiến hành lau sạch miệng dầu mỡ để không bị dây bẩn dẫn đến khó khăn trong việc vệ sinh. Đặc biệt, tuyệt đối không nên trộn chung các loại dầu nhớt với nhau vì các thành phần trong dầu nhớt có thể tạo phản ứng hóa học để trở thành những hợp chất khác có thể gây hại đối với động cơ của bạn.
5. Chi phí tiêu thụ năng lượng của một máy khí nén là bao nhiêu?
Cách đơn giản nhất để tính là theo công thức sau:
Chi phí tiêu thụ điện năng = Tổng công suất máy x 0.756 x số giờ x chi phí kW giờ/ hiệu suất của động cơ.
Ví dụ: một chiếc máy nén khí 30HP (22kW) chạy liên tục 10 tiếng 1 ngày và 5 ngày/ tuần trong suốt 1 năm. Giá điện hiện nay khoảng 2,000 VNĐ/ 1kW và động cơ điện có hiệu suất 90%. Để tính tổng công suất của máy nén khí, bảng dữ liệu động cơ (cụ thể là 30HP) x 110% = 33HP.
Chi phí tiêu thụ năng lượng của một máy khí nén là bao nhiêu?
Hầu hết các máy nén khí hiện nay khi vận hành ở áp suất cực đại max sẽ đạt tới 110% công suất định mức. Mỗi HP = 746W (watts). Do đó, 746 watts/ giờ là lượng điện năng cần thiết để động cơ có thể chuyển đổi sang 1 mã lực của năng lượng cơ. kWH sẽ được tính bằng chi phí cho mỗi 1000 Watt năng lượng điện tiêu thụ trong 1 giờ.
Số lượng: Khi đó, số giờ chạy mỗi ngày x số ngày mỗi tuần x số tuần mỗi năm của động cơ = Tổng thời gian thiết bị chạy liên tục trong một năm. (Ví dụ: 10h/ ngày x 5 ngày x 1 tuần x 52 tuần x 1 năm = 2600 giờ)
Hiệu suất motor (EFF) lúc này có thể được tìm thấy trên bảng dữ liệu của động cơ theo tỷ lệ phần trăm. (Ví dụ = 0,90%) 33 hp x 0 .746 x 2600 giờ x 2000 ÷ 0,90 = 142,237,333 VND.
Các kết quả cho thấy: Chi phí điện mỗi năm cho 1 chiếc máy nén khí có công suất là 22kW -30 HP sẽ là 142.237.000 VNĐ/ 1 năm. Bây giờ chúng ta hãy thử tính toán với 1 chiếc máy có công suất 50HP, mỗi năm sẽ tiêu thụ 1 lượng điện năng như thế nào nhé: 50HP x 0.746 x 2600 giờ x 2000 ÷ 0.90 = 215,511,111 VND. Quả là một con số không hề nhỏ, phải không nào?
Kết luận
Với những thông tin chi tiết về động cơ khí nén trên đây, hy vọng sẽ giúp ích cho người sử dụng trong việc tìm hiểu và vận hành thiết bị này. Đồng thời, các bạn cần lưu ý thêm, chi phí tiêu thụ điện năng của máy nén khí luôn là chi phí phải chi trả lớn nhất đối với một hệ thống khí nén nhưng dường như đây lại là chi phí vô hình và không được mấy người quan tâm. Do vậy, tốt nhất các bạn nên lựa chọn loại máy nén khí có hiệu suất làm việc cao khả năng tiết kiệm điện tối đa.
Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:
- Motor Điện 3 Pha Xuất Khẩu Châu Âu, Cấu Tạo, Ký Hiệu, Tiêu Chuẩn Thiết Kế
- Động Cơ Điện 1 Pha Các Công Suất, Ứng Dụng Cấu Tạo Và Chất Lượng Sản Phẩm
- Biến Tần Điều Khiển Tốc Độ Motor 3 Pha, Lợi Ích, Khái Niệm
- Động Cơ Parma, Thương Hiệu Bán Chạy Nhất Việt Nam, Quy Mô Tập Đoàn
- Cách Đấu Điện Motor 1 Pha, Đấu tụ, Đảo Chiều Tùy Ý
- Giá Motor 3 Pha Hitachi Toshiba Mitsubishi Nhật, ABB, Siemens Đức, Giá Quấn Lại Motor Toàn Quốc
