Cấu tạo máy nén khí trục vít có dầu và nguyên lý hoạt động chi tiết

Máy nén khí trục vít có dầu—hay còn gọi là máy trục vít ngâm dầu—là lựa chọn ưu tiên cho các ngành công nghiệp yêu cầu khí nén lưu lượng lớn và hoạt động liên tục. Bên trong thiết bị chứa dầu bôi trơn nhằm lấp kín khe hở, làm mát và truyền động cơ năng. Bài viết dưới đây trình bày chi tiết về từng bộ phận cấu tạo, vai trò của mỗi thành phần, nguyên lý hoạt động và lý do vì sao thiết bị này vận hành ổn định và hiệu quả kinh tế cao.

1. Định nghĩa và vai trò của dầu trong máy

Máy trục vít có dầu vận hành theo cơ chế ăn khớp giữa hai trục vít xoắn ngược chiều, sử dụng dầu bôi trơn để tạo niêm phong thủy lực, giảm nhiệt, truyền động năng, đảm bảo quá trình nén khí ổn định nhất. Dầu cũng giúp giảm rung, giảm âm và bảo vệ trục vít khỏi mài mòn.

2. Danh mục chi tiết các bộ phận chính

Máy trục vít có dầu bao gồm các bộ phận sau:

2.1 Lọc gió hút (Inlet Air Filter)

Đóng vai trò đầu tiên, loại bỏ bụi và tạp chất trước khi không khí vào trục vít. Chu kỳ vệ sinh/thay là 2.000–4.000 giờ hoặc mỗi 500h vệ sinh tùy môi trường.

2.2 Van cửa hút khí (Inlet Valve / Load-Unload Valve)

Dùng để điều chỉnh luồng khí đầu vào, đóng khi máy không tải, mở khi áp suất giảm. Một số máy biến tần có thể không cần van hút cơ khí riêng .

2.3 Cụm đầu nén (Airend – Trục vít và buồng nén)

Gồm hai trục vít ăn khớp nằm trong buồng kín, kiểu ăn khớp không ma sát với khe hở ~0,1–0,4 mm. Khi quay, thể tích giảm đều, khí được nén dần. Trục vít được đỡ bằng vòng bi có tuổi thọ cao (>24.000 giờ).

2.4 Động cơ & truyền động (Motor + Coupling/Bánh răng)

• Động cơ điện 3 pha, tiêu chuẩn IP23–IP55, TEFC hoặc ODP.
• Coupling hoặc hộp bánh răng giúp truyền lực từ motor đến đầu nén, giảm rung, chống lệch tâm. Coupling tuổi thọ ~8.000–16.000 giờ.

2.5 Bình chứa dầu (Oil Sump / Reservoir)

Thu khí và dầu từ đầu nén, chứa dầu tuần hoàn và thiết kế tích hợp bộ lọc tách dầu bên trong.

2.6 Lọc dầu & lọc tách dầu (Oil Filter / Oil Separator)

• Lọc dầu loại bỏ cặn từ dầu trước khi dùng làm bôi trơn.
• Lọc tách dầu tách dầu khỏi khí nén sau nén, để khí ra sạch dầu (<3–5 ppm) và dầu tuần hoàn tiếp.

2.7 Van áp suất tối thiểu (Minimum Pressure Valve)

Duy trì áp suất tối thiểu trong bình dầu, đảm bảo đường dầu tuần hoàn luôn đầy đủ và ổn định.

2.8 Van hằng nhiệt (Thermostatic Valve)

Điều tiết dầu qua két làm mát tùy nhiệt độ, giúp máy khởi động nhanh và ngăn dầu quá nóng khi vận hành lâu dài.

2.9 Két làm mát dầu và khí (Oil Cooler & After-Cooler)

• Két dầu làm mát dầu trong hệ thống tuần hoàn.
• Két khí (after-cooler) hạ nhiệt khí nén trước khi đi vào bình chứa hoặc máy sấy. Cả hai thường có quạt giải nhiệt riêng.

2.10 Van một chiều, van xả xì, van an toàn

• Van một chiều ngăn khí chạy ngược.
• Van xả xì (Unload Valve) xả khí khi chạy không tải.
• Van an toàn bảo vệ máy khỏi quá áp hoặc quá nhiệt .

2.11 Cảm biến & bộ điều khiển

Bao gồm cảm biến áp suất, nhiệt độ, quá dòng; bộ điều khiển PLC hoặc relay giúp giám sát, cảnh báo hoặc tự ngắt khi sự cố xảy ra.

2.12 Đường dẫn dầu hồi phục (Oil Return Line)

Đường ống dẫn dầu từ đáy bình chứa trở lại đầu nén, luôn đảm bảo dầu được tái sử dụng hiệu quả và không bị khí hút vào .

3. Nguyên lý hoạt động tổng quát

Không khí được hút vào qua lọc gió → qua van cửa hút → đến đầu nén. Trong buồng nén, cặp trục vít ăn khớp xoáy đều làm giảm thể tích khí, nén áp suất. Dầu được phun vào buồng để tạo niêm phong, truyền động và làm mát. Hỗn hợp khí‑dầu được đưa vào bình tách dầu, dầu lọc lại, được làm mát qua két nếu cần, rồi tuần hoàn tiếp. Khí sạch đi qua két khí, van một chiều và ra hệ thống. Van unload giúp xả khí khi máy chạy không tải, van an toàn bảo vệ máy khỏi quá áp hoặc nhiệt quá cao .

4. Ưu điểm và hạn chế so với loại không dầu

Ưu điểm

• Vận hành êm, ít rung, cung cấp khí nén ổn định liên tục.
• Hiệu suất cao nhờ dầu làm kín khe hở và truyền động thủy lực.
• Tuổi thọ cao, bảo trì định kỳ đơn giản, chi phí vận hành kinh tế.

Hạn chế

• Khí đầu ra có thể chứa dầu (dưới mức cho phép nhưng không dành cho ứng dụng yêu cầu sạch tuyệt đối).
• Cần bảo trì định kỳ lọc dầu, lọc tách, van hằng nhiệt; nếu lơ là sẽ giảm hiệu quả và có thể hư tổn đầu nén.
• Chi phí đầu vào và bảo trì cao hơn dòng máy không dầu.

 

5. Bảo trì & kiểm tra định kỳ

• Lọc hút: vệ sinh mỗi 500h, thay sau 2.000–4.000 giờ tùy môi trường.
• Lọc dầu và lọc tách dầu: thay theo khuyến nghị (2.000–8.000 giờ).
• Kiểm tra van hằng nhiệt, van áp suất tối thiểu, van xả xì: đảm bảo hoạt động đúng.
• Đánh giá dầu: kiểm tra độ mờ, cặn kim loại, nước hòa tan.
• Làm sạch két dầu, két khí và quạt: duy trì hiệu suất giải nhiệt.
• Kiểm tra vòng bi, khớp nối, động cơ: bôi mỡ ổ bi định kỳ và kiểm tra mức tải điện.

Máy nén khí trục vít có dầu là thiết bị công nghiệp bền bỉ, hiệu suất cao và dễ bảo trì. Hiểu rõ cấu tạo chi tiết của từng bộ phận—từ lọc gió đến hệ thống dầu, van làm mát, cảm biến và giải nhiệt—giúp người dùng vận hành chính xác và bảo trì hiệu quả. Việc nắm vững cấu tạo và nguyên lý hoạt động giúp tối ưu hệ thống khí nén, tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

 

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao máy trục vít có dầu chứa dầu trong khí đầu ra? Có ảnh hưởng gì không?
   Dầu là phần không thể tránh khỏi trong quá trình nén – dù đã tách dầu – lượng dầu còn lại dưới 3–5 ppm thường không ảnh hưởng đến ứng dụng công nghiệp cơ khí. Tuy nhiên không phù hợp với ứng dụng chế biến thực phẩm, y tế hay dược phẩm cần khí sạch tuyệt đối.
2. Van hằng nhiệt đóng vai trò gì? Khi nào cần bảo trì?
   Đây là van giúp điều tiết dầu qua két giải nhiệt tùy theo nhiệt độ dầu. Nếu van hỏng, dầu có thể quá nóng hoặc làm mát không đủ, gây hư hại đầu nén. Cần kiểm tra mỗi 2.000 giờ hoặc khi nhiệt độ dầu cao bất thường.
3. Cặp trục vít có cần căn chỉnh khe hở không?
   Khe hở rất nhỏ (~0,1–0,4 mm) giúp giảm ma sát và hiệu quả nén tốt. Nhà sản xuất thường cài đặt sẵn; không nên điều chỉnh tự ý nếu không có thiết bị đo chính xác.
4. Tuổi thọ vòng bi và coupling bao lâu cần thay?
   Vòng bi trục vít có tuổi thọ từ 24.000–30.000 giờ, coupling khoảng 8.000–16.000 giờ. Cần đánh giá định kỳ rung và nhiệt độ để thay kịp thời.
5. Có thể dùng máy trục vít có dầu cho ngành thực phẩm không?
   Nếu yêu cầu khí không chứa dầu, cần kết hợp thêm bộ lọc sau tách dầu và máy sấy lạnh; tuy nhiên máy này không phải giải pháp khí sạch tuyệt đối. Lý tưởng là dùng máy nén khí không dầu (oil-free).