Trong các cơ sở sản xuất hiện đại ngày nay, nhân sự chủ chốt của nhà máy phải đối mặt với một số thách thức. Làm thế nào để tôi tối đa hóa sản xuất? Làm thế nào để giảm chi phí? Loại cải tiến nào sẽ mang lại lợi tức cao nhất? Các câu hỏi mà các quản lý nhà máy phải liên tục tự hỏi chính là những câu hỏi phổ biến nhưng rất quan trọng: “Nhà máy của tôi có hoạt động tối ưu không và ‘chi phí cho mỗi sản phẩm’ có thấp nhất có thể không?”
Trong số nhiều “hệ thống” mà nhân sự nhà máy quan tâm, hệ thống khí nén thường cung cấp cơ hội cải thiện và tiết kiệm tổng thể lớn nhất. Có nhiều nhà sản xuất và nhiều công nghệ máy nén khí để lựa chọn. Piston hay quay? Tốc độ cố định hay biến tốc? Dầu ngập hay không dầu? Công nghệ một cấp hay hai cấp? Thật đủ để khiến bất kỳ ai cũng muốn chạy trốn!
Bài viết này thảo luận về máy nén khí trục vít một cấp so với hai cấp và những ưu nhược điểm của từng công nghệ. Cả hai đều có vị trí riêng và có những khác biệt rõ rệt giữa chúng.
Nguyên lý của nén khí trục vít thực ra không khác gì nén piston (piston). Cả hai đều là máy dịch chuyển dương lấy một thể tích khí cố định ở áp suất khí quyển với mỗi vòng quay và giảm thể tích đó để tăng áp suất lên trên mức khí quyển.
Không giống như máy nén khí piston sử dụng xi lanh và piston trong quá trình nén tuyến tính, máy nén khí trục vít sử dụng cặp vít ăn khớp nhau (rotor) chứa trong vỏ stator (airend), với một cổng hút ở một đầu và cổng xả ở đầu kia. Rotor đực có các “gờ” cắt theo kiểu xoắn ốc dọc theo chiều dài rotor, và rotor cái có các “rãnh” tương ứng cắt theo kiểu xoắn ốc. Các rotor đực và cái được chế tạo với dung sai rất chặt và ăn khớp khi quay. Khi đầu các rotor đực và cái gặp nhau ở phía cổng hút của airend, có một không gian trống nơi khí quyển được hút vào buồng nén.
Khi rotor đực và cái đã “gặp nhau” ở cổng hút, thể tích khí hút vào bị giữ lại giữa các gờ/rãnh và vỏ stator. Do kiểu xoắn của các gờ/rãnh trên rotor, không gian giữa rotor và vỏ stator dần bị giảm cho đến khi rotor ăn khớp tiếp xúc với cổng xả. Tại cổng xả, thể tích khí hút vào đã bị giảm, dẫn đến áp suất cao hơn theo Định luật Boyle: thể tích và áp suất tỷ lệ nghịch.
Không khí được nén trong hệ thống kín là năng lượng dự trữ có thể được sử dụng để “làm việc” bằng cách cho không khí giãn nở trở lại áp suất khí quyển. Chính sự giãn nở của không khí nén trở lại điều kiện khí quyển truyền tải khí qua ống, cung cấp năng lượng cho bộ chấp hành tuyến tính và quay, cung cấp năng lượng cho thiết bị sản xuất tự động và nhiều công việc hữu ích khác.
Có ba đơn vị đo cơ bản cần xem xét khi nói về hệ thống khí nén… lưu lượng, áp suất và công suất.
· Lưu lượng là thước đo tốc độ thể tích và được biểu thị bằng cfm, viết tắt của Cubic Feet per Minute. Lưu ý “cfm” là mô tả chung và nếu không xác định rõ điều kiện môi trường và điểm đo, con số này thực sự không có ý nghĩa. Cần hiểu sự khác biệt giữa acfm, scfm và icfm. Trong thảo luận này, chúng ta sử dụng mô tả chung, cfm.
· Áp suất là thước đo lực và được biểu thị bằng psi, viết tắt của Pounds per Square Inch. Đây cũng là mô tả chung, và nếu không làm rõ loại áp suất bạn nói đến, psi thực sự không có ý nghĩa. Cần hiểu sự khác biệt giữa psia, PSIatm và psig. Trong thảo luận này, chúng ta dùng mô tả chung, psi.
· Công suất là thước đo năng lượng cần để tạo ra x lưu lượng, tại y áp suất và được biểu thị bằng kW, viết tắt của kilowatts.
Về kỹ thuật, người sử dụng cuối không trả tiền cho khí nén, họ trả tiền cho năng lượng (kW) cần để tạo ra lưu lượng và áp suất mong muốn. Thách thức cho người sử dụng cuối là xác định cách hiệu quả nhất để tạo ra thể tích khí nén cần thiết ở áp suất yêu cầu.
