Tìm Hiểu Về Động Cơ Khí Nén? Chi Phí Tiêu Thụ Năng Lượng Của Động Cơ Khí Nén

Bạn có đang tò mò về "trái tim" ẩn sau những cỗ máy hùng mạnh trong công nghiệp ô tô, xây dựng, nông nghiệp, dầu khí, hay chế biến thực phẩm? Bí quyết nằm ở động cơ khí nén - nguồn năng lượng thầm lặng nhưng vô cùng quan trọng!

Hãy cùng khám phá thế giới của động cơ khí nén qua bài viết này. Bạn sẽ được "mổ xẻ" cấu tạo, nguyên lý hoạt động, và vai trò thiết yếu của nó trong đời sống. Bên cạnh đó, bài viết còn cung cấp cho bạn bí kíp tính toán chi phí điện năng và lựa chọn loại động cơ phù hợp nhất với nhu cầu.

Cùng "nạp năng lượng" cho kiến thức của bạn ngay nào!

1. Động cơ khí nén là gì?

Động cơ khí nén là loại động cơ mà trong đó chuyển đổi năng lượng khí nén (do không khí thiên nhiên vào động cơ bị nén ở áp suất cao, khoảng tầm 3.000 3.600psi tạo ra) sẽ trở thành cơ năng để có thể quay rotor. 

Động cơ khí nén là động cơ chuyển đổi năng lượng khí nén thành cơ năng

Mô tơ máy nén khí có vai trò rất quan trọng đối với hệ thống máy nén khí và không thể thiếu, bởi lẽ nó cung cấp năng lượng cho toàn bộ quá trình hoạt động của máy.

2. Cấu tạo của động cơ khí nén

Một động cơ khí nén thông thường sẽ bao gồm một số bộ phận cơ bản dưới đây:

• Mô tơ: Đây là bộ phận quan trọng, có khả năng chuyển đổi điện năng trở thành cơ năng nhằm mục đích cung cấp để cho các bộ phận khác có thể vận hành.
• Đầu nén: Là nơi xảy ra quá trình nén không khí. Trong đầu nén lại bao gồm nhiều chi tiết nhỏ hơn, chẳng hạn như: bạc đạn, tay dên, xilanh, piston, trục khuỷu,...

Cấu tạo của động cơ khí nén gồm rất nhiều chi tiết

• Van an toàn: Có chức năng đảm bảo cho máy bơm hơi không xảy ra tình trạng gia tăng áp suất đột ngột, tránh gây mất an toàn.
• Van xả nước: Có nhiệm vụ loại bỏ triệt để lượng nước đọng, hơi nước lẫn trong khí nén nhằm đảm bảo chất lượng của nguồn khí cũng như tránh được những han gỉ cho các chi tiết máy và các thiết bị sử dụng nguồn khí nén.
• Đồng hồ đo áp: Là dụng cụ hiển thị áp lực máy giúp cho người sử dụng dễ theo dõi áp suất trong quá trình động cơ vận hành.
• Dây đai và puly: Thực hiện quá trình truyền động cơ năng từ motor đến đầu nén. Khi motor quay làm cho puly quay, lúc này dây đai trên của puly sẽ truyền cơ năng làm cho puly beeb đầu nén sẽ cùng quay.
• Lọc gió: Hạn chế cho bụi bẩn, cặn bã theo luồng không khí đầu vào không đi vào trong máy.
• Bình chứa: Còn gọi là bình tích áp, nó có nhiệm vụ chứa khí nén sau khi tiến hành gia áp.

3. Nguyên lý hoạt động của máy nén khí

Luồng khí nén được lấy từ nguồn cấp khí nén sẽ được đẩy vào trong động cơ khí nén, tại đây khí nén sẽ bị giãn nở và sinh năng. Nội năng sẽ biến thành cơ năng, còn áp suất, nhiệt độ và vận tốc của không khí sẽ giảm xuống biến thành năng lượng cơ học thể hiện dưới dạng mô men để tạo chuyển động quay cho phần trục cánh khuấy của động cơ.

4. Sử dụng và bảo dưỡng motor máy nén khí

a) Hướng dẫn cách sử dụng mô tơ khí nén

Motor sử dụng dầu mỡ bôi trơn động cơ, nếu trong suốt 1 khoảng thời gian dài (khoảng trên 6 tháng) mà không sử dụng, bạn cần phải thêm dầu mỡ vào và thải hết dầu cũ ra để đảm bảo thời gian của dầu bôi trơn được bình thường

 Châm thêm dầu mỡ vào động cơ theo đúng hướng dẫn về thời gian cũng như lượng dầu mỡ châm thêm phải không được vượt quá mức quy định. Nếu châm thêm dầu mỡ, bạn cần thêm vào trong lúc máy đang vận hành, trước khi châm thêm thì cần vệ sinh sạch sẽ. Chú ý thêm, không được trộn chung với dầu loại khác.

Châm thêm dầu mỡ vào động cơ máy nén khí cần theo đúng hướng dẫn

 Nhiệt độ của bạc đạn sẽ tăng lên và hoạt động bình thường, khi đó nhiệt độ vẫn tiếp tục tăng. Tiến hành đo nhiệt độ bên ngoài của bạc đạn, chúng ta sẽ thấy mức giới hạn trên là 950 độ C. Chú ý, nếu vượt quá mức giới hạn đó, motor lập tức dừng các chuyển động phụ tải.

Do hình dạng ổ trục, nhiệt độ cũng như điều kiện sử dụng, môi trường xung quanh không có sự thống nhất sẽ làm cho thời gian châm thêm dầu mỡ cũng bị thay đổi, khi đó thời gian châm thêm dầu mỡ có thể sẽ được rút ngắn.

Định kỳ sử dụng máy nén khí, kiểm tra điện trở cách điện ở giữa cuộn dây và đất, cần xác nhận ít nhất đạt được 1MΩ , đồng thời đảm bảo máy được vận hành liên tục. Mặt khác, bạn cần phải vệ sinh motor theo định kỳ để có thể loại bỏ bụi bẩn trên phần cánh quạt hoặc trên tấm lưới tản nhiệt.

b) Cách bảo dưỡng giúp tăng tuổi thọ của động cơ máy nén khí

Kiểm tra động cơ máy định kỳ đúng theo hướng dẫn: Việc làm này sẽ giúp cho người dùng có thể phát hiện được các sự cố, hỏng hóc kịp thời ở motor. Từ đó, có cách thức để khắc phục kịp thời, qua đó đảm bảo máy bơm khí nén có thể hoạt động liền mạch và ổn định.

Kiểm tra và vệ sinh motor máy nén khí thường xuyên: Sau một thời gian sử dụng, motor máy nén khí cũng có thể bị xuống cấp, hư hỏng. Tình trạng này sẽ gây ảnh hưởng không nhỏ tới hiệu quả hoạt động của thiết bị.

Ngoài ra, nếu bạn sử dụng máy nén khí trong điều kiện môi trường có nhiều bụi thải thì các bụi bẩn có thể bám vào cánh quạt hoặc trên tấm tản nhiệt, điều này dễ khiến máy nén làm việc không hiệu quả, motor bị nóng lên nhanh, thậm chí có thể gây ra chập cháy. 

Vì vậy, để đảm bảo cho động cơ luôn được làm việc tốt, người sử dụng cần định kỳ kiểm tra kỹ lưỡng bộ phận này. Chú ý vệ sinh sạch sẽ những bụi bẩn cũng như dầu mỡ thừa bám dính trên motor. Nên đợi cho động cơ nguội hoàn toàn rồi mới thực hiện bảo dưỡng để tránh tình trạng bị bỏng hoặc gặp phải các sự cố ngoài mong muốn khác.

Thay dầu bôi trơn cho motor máy nén khí đúng cách: Motor máy nén khí sử dụng dầu mỡ để tiến hành bôi trơn cho các chi tiết bên trong. Nếu trong khoảng thời gian dài không sử dụng motor, chúng ta cần phải thải hết dầu cũ trong động cơ ra để thay dầu mới.

Thay dầu bôi trơn cho motor máy nén khí đúng cách

5. Chi phí tiêu thụ năng lượng của một motor khí nén 

Những yếu tố dưới đây sẽ giúp bạn tính toán được chính xác chi phí điện năng tiêu thụ của 1 chiếc máy nén khí, đó là: 

Xác định thời gian hoạt động của máy nén khí: Trong 1 ngày mà máy nén khí chạy vào khung giờ nào, đồng thời máy nghỉ vào thời gian nào rất quan trọng. Bởi vì máy nén khí chỉ có thể tiêu thụ điện năng trong thời gian máy chạy. Bạn có thể ghi chép chi tiết, cụ thể thời gian máy chạy và máy nghỉ mỗi ngày ra một cuốn sổ riêng để tiện theo dõi.

Tính toán công suất tiêu thụ hàng ngày của máy nén khí: Thông số này thường được gắn ngay trên mác máy hoặc mác của motor. Công suất của máy càng lớn thì chứng tỏ lượng điện năng tiêu thụ của chúng sẽ càng cao.

Nhân số W bằng thời gian hoạt động để có thể xác định được mỗi giờ máy sử dụng được bao nhiêu KW. Chẳng hạn, nếu máy nén khí hoạt động hết 3300W trong 3 giờ tức là nó sẽ tiêu thụ 3,300 W x 3 giờ = 9,900 W giờ. Chia số này cho 1000 sẽ tính ra được 9.9kW giờ.

Tính toán công suất tiêu thụ hàng ngày của máy nén khí là việc cần thiết

Hoặc đơn giản hơn, các bạn có thể áp dụng công thức tính dưới đây:

Chi phí tiêu thụ điện năng của máy nén khí = Tổng công suất của máy x 0.756 x số giờ x chi phí kW/ giờ ÷ hiệu suất làm việc của động cơ.

Ví dụ: Một chiếc máy nén khí 30HP (22kW) chạy liên tục 10 tiếng 1 ngày và 5 ngày/ 1 tuần, đều đặn trong suốt 1 năm. Giá điện hiện hành vào khoảng 2,000 VNĐ/ 1kW và động cơ điện có hiệu suất 90%. Để tính tổng công suất của máy nén khí, ta có bảng dữ liệu động cơ (ví dụ: 30HP) x 110% = 33HP.

Hầu hết các loại máy nén khí hiện nay khi vận hành ở áp suất cực đại (max) sẽ vận hành ở mức 110% công suất định mức. Mỗi HP = 746W (watts). 746Wh/ giờ chính là lượng điện năng cần thiết để có thể chuyển đổi sang 1 mã lực (HP) của năng lượng cơ. KW/h sẽ bằng chi phí của mỗi 1000W năng lượng điện tiêu thụ mỗi giờ.

Số lượng cụ thể như sau:

• Số giờ máy hoạt động mỗi ngày x số ngày mỗi tuần x số tuần mỗi năm chạy = Tổng thời gian máy hoạt động trong một năm. (Ví dụ: Máy chạy 10h mỗi ngày x 5 ngày x số tuần x 52 tuần x 1 năm = 2600 giờ)
• Khi đó, hiệu suất motor (Eff) quy ra tiền có thể được tính toán dựa vào bảng dữ liệu động cơ được tính theo tỷ lệ phần trăm. (Ví dụ = 0,90%). Công thức:
• 33 hp x 0.746 x 2600 giờ x 2000 ÷ 0,90 = 142,237,333 VND.

Các kết quả nhận được:

• Chi phí tiền điện hàng năm cho 1 chiếc máy nén khí có công suất 22kW -30 HP sẽ là 142.237.000 VND/ 1 năm. Tương tự như vậy, với 1 chiếc máy có công suất 50HP thì 1 năm sẽ tiêu thụ điện năng là: 50HP x 0.746 x 2600 giờ x 2000 ÷ 0.90 = 215,511,111 VNĐ. Nếu như máy nén khí hoạt động liên tục suốt 24h/ ngày, 7 ngày/ 1 tuần thì lượng điện năng tiêu thụ quy ra tiền sẽ rất lớn.
• Lượng điện năng tiêu thụ của máy nén khí còn phụ thuộc rất nhiều vào loại máy nén khí mà bạn chọn lựa sử dụng: đó là loại máy nén khí thông thường hay là máy nén khí biến tần, cũng như chế độ máy nén khí nào, chạy ở chế độ toàn tải hay chế độ không toàn tải,… Do đó, máy nén khí có tiêu tốn nhiều chi phí hay không còn phụ thuộc vào chính bạn. 

6. So sánh ưu nhược điểm về điện năng tiêu thụ giữa máy nén khí thông thường và máy nén khí biến tần

6.1 Máy nén khí thông thường

**Ưu điểm:**

- Giá thành rẻ hơn
- Cấu tạo đơn giản, dễ bảo trì

**Nhược điểm:**

- Hiệu suất thấp, tiêu thụ điện năng cao
- Tiếng ồn lớn

6.2 Máy nén khí biến tần

**Ưu điểm:**

- Hiệu suất cao, tiết kiệm điện năng
- Tiếng ồn thấp
- Hoạt động ổn định

**Nhược điểm:**

- Giá thành cao hơn
- Cấu tạo phức tạp, cần bảo trì chuyên nghiệp

7. Hướng dẫn lựa chọn máy nén khí phù hợp với nhu cầu sử dụng, tiết kiệm điện năng

Để lựa chọn máy nén khí tiết kiệm điện phù hợp, cần lưu ý các bước sau:

- Xác định rõ nhu cầu sử dụng khí nén như lưu lượng, áp suất, thời gian hoạt động
- Lựa chọn công suất máy nén phù hợp, tránh chọn công suất quá lớn hoặc quá nhỏ
- Ưu tiên máy nén khí có hiệu suất cao, có dán nhãn năng lượng
- Cân nhắc sử dụng máy nén khí biến tần để phù hợp với nhu cầu thay đổi

8. Các giải pháp kỹ thuật giúp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng điện năng cho hệ thống khí nén

Một số giải pháp kỹ thuật giúp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng điện năng cho hệ thống khí nén bao gồm:

- Sử dụng van điều áp để điều chỉnh áp suất khí
- Lắp đặt hệ thống lọc khí để giảm hao hụt năng lượng
- Sử dụng dây dẫn khí có kích thước phù hợp để giảm tổn thất áp suất
- Thường xuyên bảo trì, bảo dưỡng hệ thống khí nén

9. Chia sẻ kinh nghiệm sử dụng và bảo dưỡng máy nén khí tiết kiệm điện

Để sử dụng và bảo dưỡng máy nén khí tiết kiệm điện hiệu quả, cần lưu ý:

- Sử dụng đúng cách theo hướng dẫn của nhà sản xuất
- Tắt máy khi không sử dụng
- Vệ sinh bộ lọc khí định kỳ
- Kiểm tra và thay dầu bôi trơn định kỳ

10. Cập nhật các quy định về tiêu chuẩn hiệu suất năng lượng cho máy nén khí

Hiện nay, một số tiêu chuẩn quốc tế và trong nước về hiệu suất năng lượng máy nén khí như:

- Tiêu chuẩn Châu Âu ErP Directive
- Tiêu chuẩn Mỹ CAGI
- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7830:2008

Khi mua máy nén khí, người dùng nên chọn các sản phẩm đạt tiêu chuẩn trên để đảm bảo hiệu suất năng lượng tốt.

Kết luận

"Động cơ khí nén" không chỉ là về sức mạnh, mà còn là về sự thông minh tiết kiệm! Bài viết này đã trang bị cho bạn kiến thức tính toán chi phí điện, lựa chọn máy phù hợp, và cả bí kíp bảo dưỡng "cạ cứng" này. Giờ đây, bạn đã sẵn sàng chinh phục mọi thử thách khí nén, vừa hiệu quả vừa tiết kiệm. Hãy cùng nhau "nạp năng lượng" cho tương lai xanh, bạn nhé!

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

• Thông Số Kỹ Thuật Motor Điện 1 Pha Và Motor Điện 3 Pha Đầy Đủ Nhất
• Động Cơ Điện 3 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng
• Động Cơ Điện 1 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng
• Giá Động Cơ Điện 3 Pha Đức Nhật Đài Loan, Các Hãng, Các Công Suất
• Động Cơ Điện: Những Loại Mô Tơ Quan Trọng Nhất Trong Đời Sống, Tính Năng Và Ý Nghĩa Kỹ Thuật.
• Thông Số Kỹ Thuật  Motor Điện, Cách Đọc Tem, Kiểm Tra Hiệu Suất Motor, Tiêu Chuẩn Tiết Kiệm Điện
• Khái Niệm Motor Điện. Các Phương Pháp Đấu Điện Khởi Động Motor 3 Pha