Các loại tạp chất trong khí nén và khả năng tác động đến thiết bị

Dưới đây là bảng thể hiện các loại tạp chất có thể có trong khí nén và ảnh hưởng của nó đến các thiết bị.

Trong các loại tạp chất có trong khí nén, nước (hơi ẩm) là “kẻ thù” nguy hiểm nhất, có nhiều ảnh hưởng nhất đến các thiết bị trong cùng hệ thống. Vậy tại sao lại có hơi ẩm tồn tại trong khí nén và lượng ẩm nhiều đến mức như thế nào?

Tại sao có hơi ẩm tồn tại trong khí nén?

Khí nén được tạo ra bằng việc tạo ra bằng việc nén không khí (Từ môi trường áp suất thấp sang áp suất cao). Trong quá trình này, khi không khí môi trường (với nhiệt độ 30°C, độ ẩm tương đối 80%) được nén đến 0,7 MPa (tương đương khoảng 7 bar) trong 8 giờ bằng máy nén công suất 75 kW, có thể sinh ra lượng nước ngưng lên tới 113 lít. Minh họa so sánh 113 lít tương đương với 1,8 lít nhân 63 chai (hoặc ~63 chai 1,8 lít).

113 lít tương đương với khoảng 63 chai nước 1.8 lít

Quá trình nén khí thường thấy hiện tượng sau:

• Không khí xung quanh (ambient air) chứa bụi bẩn, độ ẩm, tạp chất carbon, dầu, …
• Khi nén lên áp suất cao, thể tích giảm, nhưng lượng ẩm và tạp chất tương đối (theo khối lượng) lại tăng cao.
• Trong quá trình đi qua hệ thống ống (piping), khí nén bị nhiễm thêm tạp chất (mảnh vụn kim loại, rỉ sét, v.v.).
• Hơi ẩm khi tích tụ quá nhiều sẽ ngưng tụ thành giọt (water droplets) có thể gây hỏng hóc thiết bị, ăn mòn, giảm chất lượng sản phẩm.
  

Các vấn đề có thể gây ra bởi hơi ẩm trong khí nén

Đối với hệ thống khí nén và các thiết bị thuộc hệ thống khí nén

• Van, xi lanh: Hơi ẩm nhiều làm gỉ sét, làm kẹt cơ cấu, mất bôi trơn, gây hỏng hóc van, xi lanh.
• Súng khí: nước thổi ra ở đầu súng khí khiến sản phẩm nhiễm bẩn, cực kỳ nguy hiểm nhất là trong dây chuyền thực phẩm hoặc đóng gói.
• Đường ống: nước gây ăn mòn đường ống, gây rỉ sét từ bên trong và tạo thành cặn bẩn cuốn theo dòng khí.
  

Đối với các thiết bị sử dụng khí nén

• Với máy công cụ (machine tools): Khí có hơi nước sẽ tạo giọt nước làm mất tác dụng của dầu bôi trơn, gây nên tình trạng nóng lên, kẹt vòng bi trong các ổ bi dẫn đến hư hỏng. Một số máy công cụ dùng khí nén để thổi sạch cảm biến/ống kính, nếu khí nén chứa hơi ẩm sẽ gây mờ, làm giảm độ chính xác khi đo lường.
• Với thiết bị laser (Laser related equipment): Hơi nước và dầu đọng sẽ làm giảm chất lượng chùm tia của đầu cắt/đầu hàn laser, từ đó giảm hiệu suất cắt/hàn. Các thiết bị dùng ống kính (lens) và môi trường quang học để hoạt động dễ bị sương mù, ảnh hưởng đường truyền laser.
• Với máy móc chế biến thực phẩm (Food processing machines): Trong quy trình trộn hoặc quy trình đóng gói, hơi nước vào sẽ gây ẩm mốc, nhiễm khuẩn, giảm thời gian sử dụng hoặc thậm chí làm hỏng thực phẩm
  

Do đó, việc kiểm soát và giảm thiểu hơi ẩm trong khí nén là một điều quan trọng giúp đảm bảo tuổi thọ, khả năng làm việc, hiệu suất của thiết bị khí nén, hạn chế rò rỉ, hao mòn đường ống do hơi nước làm rỉ sét và đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra (đặc biệt quan trọng trong ngành thực phẩm, dược phẩm, điện tử chính xác và gia công cơ khí cao cấp).

Kiểm soát độ ẩm trong hệ thống khí nén

Trong hệ thống kiểm soát độ ẩm sẽ có những thiết bị phù hợp với từng ứng dụng khác nhau, nhìn chung sẽ có những thành phần chính sau đây:

1. Bộ làm mát (Aftercooler) HHA, HAW Series

Chức năng của bộ làm mát

Sau khi khí được nén, nhiệt độ và áp suất sẽ tăng cao. Bộ làm mát sẽ giúp làm mát khí nén xuống mức nhiệt độ khoảng 40°C, từ đó:

• Giảm nhiệt độ khí nén, tránh hiện tượng ngưng tụ nước sớm.
• Tăng hiệu quả tách nước và bụi bẩn khi khí đi qua các bộ lọc hoặc máy sấy khí ở giai đoạn tiếp theo.
• Đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, tăng tuổi thọ các thiết bị khác trong hệ thống.

Lưu ý khi sử dụng bộ làm mát

• Đối với bộ làm mát bằng khí (HHA Series):
  • Nên lắp đặt ở nơi thoáng mát, thông gió tốt.
  • Cần giữ khoảng cách ít nhất 20cm so với tường hoặc các máy khác.
  • Nếu môi trường nhiều bụi, cần lắp thêm bộ lọc bụi và vệ sinh định kỳ.
  • Kiểm tra bộ xả tự động mỗi ngày để loại bỏ nước đọng.
• Đối với bộ làm mát bằng nước (HAW Series):
  • Nhà máy cần có thêm tháp giải nhiệt, bảo đảm nguồn nước sạch và đủ.
  • Kiểm tra bộ xả tự động mỗi ngày, tránh nước đọng quá nhiều.
    

2. Bình chứa khí (AT và VBAT)

Công dụng của bình chứa khí

Bình chứa khí (air tank) giúp lưu trữ và ổn định áp suất khí nén, từ đó:

• Giảm dao động áp suất, tránh tình trạng sụt áp đột ngột.
• Tạo điều kiện cho máy nén khí nghỉ ngơi, giảm tải, tiết kiệm năng lượng
  

Đặc điểm bình chứa khí của SMC

• Dòng AT (dung tích lớn 100 – 3000L):
  • Có tùy chọn van xả tự động giúp thoát nước ngưng tụ.
  • Đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống quy mô lớn.
• Dòng VBAT (dung tích nhỏ 5 – 38L):
  • Có thể lắp thêm bộ kích áp để đảm bảo áp suất đầu ra ổn định.
  • Thiết kế gọn, phù hợp cho những ứng dụng có không gian hạn chế.
    

Các loại máy sấy khí SMC phổ biến

1. Máy sấy khí dạng làm lạnh (IDF Series)

• Sử dụng cơ chế làm mát để ngưng tụ và tách nước khỏi khí nén.
• Phù hợp cho đa số ứng dụng công nghiệp thông thường
  

2. Máy sấy khí dạng hấp thụ (ID Series)

• Sử dụng vật liệu hấp thụ để loại bỏ hơi nước, đạt điểm đọng sương rất thấp.
• Ứng dụng cho các ngành yêu cầu khí khô cao như dược phẩm, thực phẩm.
  

3. Máy sấy khí dạng màng (IDG Series)

• Sử dụng màng thẩm thấu, không cần nguồn điện, gọn nhẹ.
• Thích hợp cho các ứng dụng di động hoặc yêu cầu độ tinh khiết cao
  

Ngoài ra, SMC còn có nhiều phiên bản máy sấy khí nâng cấp, tối ưu cho các nhu cầu khác nhau:

• Máy sấy khí nhỏ gọn.
• Máy sấy khí không chứa khí F (CO2), thân thiện môi trường.
• Máy sấy khí có GWP (tiềm năng nóng lên toàn cầu) thấp.
• Giải pháp tiết kiệm không khí và năng lượng
  

4. Bộ lọc thô, tinh, vi tinh, siêu tinh, khử mùi và bộ tách nước

Vai trò của các bộ lọc

Các bộ lọc (AFF, AM, AMD, AME, AMF, AMG, AMH) và van xả tự động (AD) góp phần:

• Loại bỏ tạp chất (bụi, hạt rắn) và nước đến 99%.
• Loại bỏ mùi dầu, hơi dầu còn sót lại.
• Bảo vệ máy sấy khí và các thiết bị sử dụng khí nén, tăng độ bền cho toàn hệ thống.

Các cấp độ lọc:

• Bộ lọc thô (AFF): Loại bỏ các hạt có kích thước lớn hơn 3µm.
• Bộ lọc tinh (AM), vi tinh (AMD), siêu tinh (AME): Loại bỏ các hạt siêu nhỏ đến 0,01µm.
• Bộ lọc khử mùi (AMF): Giúp khử mùi dầu, tạp chất hữu cơ.
• Bộ lọc tách nước (AMG): Tách nước hiệu quả, giảm ẩm đáng kể.
• Bộ lọc siêu tinh + bộ tách nước (AMH): Kết hợp khả năng lọc hạt nhỏ và tách nước.

Van xả tự động (AD)

• Giúp xả nước ngưng tụ liên tục mà không cần can thiệp thủ công.
• Đảm bảo đường ống khô thoáng, tăng hiệu quả cho máy sấy khí và các thiết bị khác.
  

5. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm (PSH)

Cảm biến PSH là sản phẩm mới của SMC, ra mắt năm 2024, dùng để đo nhiệt độ và độ ẩm tương đối (%RH) trong đường ống khí nén. Thiết bị này giúp phát hiện sớm tình trạng ngưng tụ hơi nước, từ đó kịp thời xử lý và duy trì chất lượng khí nén.

Đặc điểm kỹ thuật

• Công nghệ cảm biến: Loại điện dung (độ chính xác cao, dải đo rộng).
• Dùng để đo nhiệt độ và độ ẩm.
• Ưu điểm:
  • Đo ổn định ngay cả khi độ ẩm cao, có hiện tượng ngưng tụ.
  • Không cản trở dòng chảy khí.
  • Có thể xoay màn hình, dễ lắp đặt và theo dõi.
  • Tích hợp tín hiệu ON/OFF và dạng tương tự (chuyển đổi PNP/NPN).
  • Lõi lọc kim loại thay thế được (mã EBD-3.8-3-2).
  • Thích hợp với nhiều phương thức truyền thông: bằng dây, IO link.
  • Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt.

Lưu ý sử dụng

• Cảm biến PSH đo độ ẩm tương đối sau khi áp suất được đưa về áp suất khí quyển.
• Muốn tính độ ẩm tương đối thực tế bên trong đường ống, cần áp dụng công thức quy đổi.

Như vậy, hệ thống kiểm soát độ ẩm trong khí nén bao gồm nhiều thành phần, từ bộ làm mát (Aftercooler), bình chứa khí, máy sấy khí, bộ lọc cho đến cảm biến nhiệt độ – độ ẩm. Việc lựa chọn và kết hợp các thiết bị phù hợp với nhu cầu, môi trường sản xuất sẽ giúp:

• Bảo vệ máy móc, đường ống, giảm thiểu hư hỏng do hơi nước và tạp chất.
• Tối ưu chi phí vận hành, nâng cao tuổi thọ và hiệu suất thiết bị.
• Đảm bảo chất lượng sản phẩm, đặc biệt trong các ngành yêu cầu cao về độ tinh khiết và khô ráo của khí nén.

Temas phân phối chính hãng sản phẩm từ SMC, doanh nghiệp có thể yên tâm về tính ổn định, hiệu quả và tiết kiệm của hệ thống khí nén, đáp ứng mọi tiêu chuẩn khắt khe trong sản xuất công nghiệp hiện đại. Liên hệ chúng tôi để được tư vấn về hệ thống khí nén.