Hệ thống sản xuất kém hiệu quả làm giảm lợi nhuận và thậm chí có thể đe dọa khả năng tồn tại tài chính của doanh nghiệp. Trong thời đại cạnh tranh khốc liệt về giá hiện nay, các nhà sản xuất không thể bỏ qua những chi phí ngoài ý muốn. Bài viết dưới đây khí nén Á Châu giúp bạn tìm hiểu về sự sụt giảm áp suất của hệ thống khí nén và giải pháp xử lý.

Áp suất hệ thống khí nén

Áp suất là thước đo lực trên một đơn vị diện tích. Áp suất tăng lên khi có nhiều chất khí, chất lỏng hoặc chất rắn được tạo ra để chiếm một không gian hữu hạn. Cách duy nhất để số lượng tăng lên có thể chiếm một khu vực hạn chế là ép nó vào. Bạn phải duy trì lực đó để chứa lượng khí trong buồng của nó. Nếu thả lực ra thì khối khí sẽ thoát ra ngoài.

Lực cũng được cung cấp bởi các bức tường của buồng chứa khí. Nếu sức mạnh của những bức tường đó không còn nữa, lực tác dụng để giữ khí ở đúng vị trí sẽ chỉ đẩy nó qua các vết nứt hoặc vết nứt trên thành bình chứa. Như vậy, độ bền của buồng giữ khí dưới áp suất góp phần tạo ra lực duy trì áp suất.

Mặc dù hầu hết các nhà khoa học và kỹ sư đều đề cập đến “khí”, nhưng họ không nói về xăng hoặc propan. Khí là tính chất của một số chất trong tự nhiên. Không khí được định nghĩa là chất khí, trái ngược với chất lỏng hoặc chất rắn.

Việc tác dụng lực để tạo ra và duy trì áp suất cần có năng lượng. Mục đích của hệ thống khí nén là truyền năng lượng từ điểm này sang điểm khác. Năng lượng được cung cấp bởi máy nén khí có nghĩa là sẽ được sử dụng ở một vị trí được kết nối. Điểm cuối của khí nén sẽ giải phóng nó để dẫn động một cơ cấu, chẳng hạn như pít-tông hoặc máy phun sơn.

Việc giảm áp suất không phải lúc nào cũng là ngoài ý muốn nhưng là điều không mong muốn. Có hai loại giảm áp suất: tự nhiên và ngoài ý muốn.

Yếu tố thiết kế lắp đặt

Giảm áp suất trong hệ thống khí nén thường là do thiết kế mạng phân phối không khí. Áp suất là một tính chất cơ học được xác định trong vật lý. Thông thường, các nhà quản lý nhà máy và phân xưởng không tính toán và lắp đặt hệ thống tối ưu để cung cấp lực tạo ra cần thiết cho mỗi trạm làm việc. Việc lắp đặt được lên kế hoạch kém là kết quả của các quyết định mua vội vàng và vội vàng lắp đặt.

Ngay cả hệ thống khí nén hiệu quả nhất cũng sẽ mất một số áp suất. Bộ Năng lượng khuyến cáo rằng một hệ thống được thiết kế phù hợp phải có mức tổn thất áp suất ít hơn 10% từ khi xả máy nén đến điểm sử dụng. Tuy nhiên, không ai ngờ rằng một hệ thống khí nén lại không hề có hiện tượng sụt áp.

Lý do đằng sau điều này là áp suất xảy ra trong buồng của máy nén khí vì có nhiều không khí bị đẩy vào đó hơn bình thường chiếm không gian. Khi bạn gắn một đường ống vào buồng đó, bạn sẽ tăng thể tích không gian sẵn có một cách hiệu quả. Sau đó, áp suất sẽ giảm xuống một cách tự nhiên vì cùng một lực được tác dụng lên khả năng ngăn chặn lớn hơn. Việc lắp thêm nhiều đường ống sẽ tạo ra nhiều thể tích hơn, do đó áp suất sẽ giảm trừ khi bạn cũng tăng lực.

Phải mất một thời gian để tính toán lượng áp suất cần thiết tại tất cả các điểm sử dụng cuối xung quanh khu vực sản xuất. Đơn giản chỉ cần cộng tất cả mức sử dụng đó và mong đợi máy nén tạo ra lượng đó sẽ bỏ qua sự sụt giảm tự nhiên xảy ra trong đường ống.

Phương trình giảm áp suất khí nén tiêu chuẩn để tính toán chênh lệch áp suất có thể xảy ra giữa máy nén và người sử dụng được gọi là “công thức thực nghiệm”. Công thức này là:

dp = 7,57 q ^1,85  L 10 ⁴  / ( d ⁵  p )

Các hệ số được biểu thị bằng các chữ cái trong công thức đó như sau:

• dp  là độ giảm áp được đo bằng kg/cm ²
• q  là lưu lượng thể tích không khí ở điều kiện khí quyển đo bằng m ³ /min
• L  đại diện cho chiều dài ống đo bằng mét (m)
• d  là đường kính trong của ống tính bằng milimét (mm)
• p  hiển thị áp suất tuyệt đối ban đầu trong hệ thống được đo bằng (kg/cm2). Đây là mức đánh giá máy nén của bạn, cung cấp áp suất dự kiến ​​ở van đầu ra của nó.

Đây là một công thức phức tạp và nhiều nhà quản lý nhà máy cảm thấy khó chịu. Giải pháp tiêu chuẩn chỉ đơn giản là tăng áp suất ở máy nén cho đến khi thiết bị sử dụng cuối nhận đủ lực. Tuy nhiên, chiến lược này gây lãng phí và là nguyên nhân chính dẫn đến việc sử dụng năng lượng không hiệu quả trong hệ thống khí nén.

Xem thêm: Thiết kế lắp đặt phòng máy nén khí công nghiệp

Vấn đề phân phối hệ thống máy nén khí

Công thức thực nghiệm có vẻ phức tạp, nhưng trên thực tế, nó được đơn giản hóa vì kết quả của nó thể hiện tính toán dựa trên đường ống thẳng từ máy nén đến đầu ra và không tính đến các đoạn cong. Phần bên trong của đường ống cũng có thể làm giảm dòng chảy, đó là một cách nói khác để giảm áp suất. Cách bố trí và đặc tính bề mặt bên trong của đường ống gây ra nhiễu loạn.

Đôi khi bạn có thể nhìn thấy lực gió dọc theo đường phố khi chuyển động của không khí đi qua khu vực bụi bặm. Đôi khi bụi chỉ bay theo đường thẳng, nhưng thường thì nó tạo thành dòng xoáy và xoáy. Bạn có thể tưởng tượng rằng không khí chỉ bị đẩy dọc theo một đường ống giống như một khối kem đánh răng và không có hướng nào khác ngoài hướng về phía trước. Điều này thường không phải là trường hợp.

Lực ở máy nén cung cấp năng lượng để đẩy không khí đi theo. Con đường hiệu quả nhất cho chuyển động đó là đi theo đường thẳng. Tuy nhiên, nếu những chỗ uốn cong và va đập trong đường ống khiến không khí bị xáo động và nảy lại, thì chuyển động đó sẽ tiêu tốn năng lượng để di chuyển theo các hướng tiếp tuyến. Điều này gây lãng phí năng lượng trong hệ thống thông qua hướng đi không mong muốn và chuyển động không hiệu quả.

Hướng dòng chảy rất khó đo trong các hệ thống khí nén trong thế giới thực. Một lần nữa, đó là điều mà các nhà quản lý cơ sở muốn bỏ qua. Việc không khí có chảy theo đường thẳng hay không được xác định bởi một hệ số gọi là số Reynolds. Hệ số đó được suy ra thông qua công thức:

Re = ρvd / µ

Ý nghĩa của các ký hiệu này như sau:

• Re  là số Reynolds.
• ρ  là mật độ không khí.
• v  là vận tốc trung bình.
• d  là đường kính của ống.
• µ  là độ nhớt động lực.

Khi bạn có số Reynolds, bạn có thể quyết định xem luồng không khí của mình có hiệu quả hay không. Không khí chảy theo đường thẳng được gọi là “dòng chảy tầng”. Khi không khí đi theo một đường phức tạp, nó ở trong một “dòng chảy hỗn loạn”. Bạn có thể gắn nhãn dòng chảy của mình là tầng nếu quan sát của bạn cho kết quả số Reynolds nhỏ hơn 2300. Nếu nó lớn hơn 3000, bạn có dòng chảy rối.

Bạn có thể quyết định bỏ qua công sức tính số Reynolds và chỉ tăng máy nén. Đây là một lỗi phổ biến và khiến việc sử dụng năng lượng của bạn kém hiệu quả hơn nhiều. Điều này là do sự nhiễu loạn tạo ra lực cản trong dòng chảy. Điện trở làm chậm tốc độ dòng chảy và gây giảm áp suất.

Bạn có thể nghĩ rằng việc tăng áp suất trong hệ thống đường ống sẽ truyền qua không khí với tốc độ nhanh hơn và áp đảo nhiễu loạn. Mặt trái là sự thật. Áp suất cao hơn thực sự làm tăng sự hỗn loạn, vì vậy việc khắc phục vấn đề bằng vũ lực không phải là một lựa chọn khả thi.

Tắc nghẽn

Một nguồn cản chính khác là nguyên nhân gây sụt áp là tắc nghẽn. Khó có khả năng bất kỳ đường ống nào của bạn sẽ bị tắc hoàn toàn vì điều đó sẽ gây ra áp lực không thể kiểm soát được tích tụ, dẫn đến nổ một phần hệ thống. Bạn có nhiều khả năng bị tắc nghẽn một phần. Những tắc nghẽn này làm chậm tốc độ dòng chảy trong hệ thống của bạn và khiến áp suất giảm xuống. Áp lực sẽ tăng lên trước chỗ tắc nghẽn, do đó làm cho loại lực cản này dễ dàng được phát hiện hơn.

Nguyên nhân gây tắc nghẽn lớn nhất trong hệ thống của bạn là những nguyên nhân được tích hợp sẵn. Bạn có thể có các kết nối đường ống trong toàn bộ hệ thống của mình. Nếu những thứ này được bắt vít hoặc hàn, bạn có thể có kim loại xâm nhập vào bên trong đường ống, làm giảm đường kính của nó tại một điểm cụ thể. Điều này tạo ra một loại điều khiển dòng chảy, tương tự như một chiếc van. Các van bạn lắp đặt trong hệ thống của mình là một dạng tắc nghẽn có chủ ý khác. Thiết bị giám sát, chẳng hạn như đồng hồ đo và cảm biến nội tuyến, cũng làm giảm thể tích của đường ống tại một số điểm nhất định.

Sự sụt giảm áp suất do dây buộc, van và cảm biến gây ra là không đổi và sẽ không gây ra sự thay đổi áp suất đột ngột. Trên thực tế, bạn thậm chí có thể không nhận ra rằng những thiết bị đó tạo ra những điểm hạn chế ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy của bạn. Tuy nhiên, lý do chính khiến hiệu suất giảm dần là do một thiết bị khác mà bạn có thể sử dụng nhiều trong mạng lưới không khí của mình – bộ lọc. Bộ lọc không khí có tác dụng loại bỏ các hạt trong luồng không khí của bạn và về mặt lý thuyết, tạo điều kiện thuận lợi cho tốc độ truyền tải. Tuy nhiên, khi các hạt tích tụ trên bề mặt bộ lọc, ngày càng có ít khoảng trống để không khí đi qua.

Ngay cả một bộ lọc không khí sạch cũng tạo ra một lượng nhỏ lực cản. Tuy nhiên, bộ lọc bị tắc sẽ gây ra lực cản đáng kể và giảm áp suất, tình trạng này sẽ trầm trọng hơn theo thời gian.

Giảm áp suất do giảm áp suất thực tế

Các nhà quản lý sản xuất vận hành hệ thống khí nén kém hiệu quả phải chịu những áp lực riêng – hạn chế về thời gian và chi phí. Cứ 1 PSI áp suất vận hành vượt mức sẽ làm tăng mức tiêu thụ điện của máy nén khí khoảng 0,5%. Vì vậy, thực hiện các biện pháp khẩn cấp mà không kiểm tra bố cục hiện tại của bạn sẽ chỉ làm giảm chi phí và hiệu suất đầu ra.

Giảm áp suất làm giảm lượng lực có sẵn tại các điểm sử dụng. Chúng làm chậm hoạt động và tăng chi phí. Suy nghĩ nhanh và hành động khẩn cấp có xu hướng xuất phát từ áp lực đối với người quản lý. Trong những trường hợp này, giải pháp tức thời chỉ đơn giản là tăng công suất tối đa của máy nén để cung cấp đủ áp suất tại các điểm cuối trong hệ thống. Đây là một nhiệm vụ tự chuốc lấy thất bại, thậm chí có thể dẫn đến chi phí mua và lắp đặt thêm máy nén không cần thiết.

Việc hệ thống bị quá tải mà không theo dõi mức áp suất xuyên suốt sẽ khiến các bộ phận ở thượng nguồn bị hỏng. Điểm dễ bị tổn thương nhất trong hệ thống của bạn là các đầu nối giữa các bộ phận khác nhau — chúng được duy trì bằng các van và các điểm tiếp xúc ren vít được giữ chặt bằng các vòng đệm. 

Việc tăng áp suất để phân phối đủ ở cuối dòng chảy dài sẽ đòi hỏi áp suất quá mức ở giai đoạn đầu của hệ thống. Các vòng đệm và miếng đệm của bạn cũng sẽ mòn nhanh hơn dự định và các khớp nối bằng vít sẽ trượt ren.

Các thành phần thổi dẫn đến rò rỉ. Bạn có thể nghĩ rằng rò rỉ khiến áp suất của bạn giảm. Có lẽ họ đã không làm vậy. Đồng hồ đo đường ống không phù hợp, đường ống kéo dài quá mức, chỗ uốn cong, nội thất đường ống không đều, tắc nghẽn và bộ lọc bẩn có thể đã gây ra điều đó. Rò rỉ là do quá tải, là phản ứng của việc giảm áp suất không thể chấp nhận được. 

Nếu bạn chỉ tìm kiếm rò rỉ, bạn đang tìm kiếm các triệu chứng của sự cố hệ thống khí nén chứ không phải nguyên nhân. Phát hiện rò rỉ sẽ cung cấp bằng chứng về sự thất bại. Hãy thay thế chúng, nhưng sau đó chuyển sang lên kế hoạch cho một giải pháp lâu dài, tiết kiệm chi phí cho những cơn đau đầu do giảm áp của bạn.

Các giải pháp

Khi bạn bị áp lực, bạn mắc sai lầm. Vì vậy, giải pháp đầu tiên cho tình trạng giảm áp suất bất ngờ trong hệ thống khí nén của bạn là giữ bình tĩnh và cam kết với bản thân rằng bạn sẽ không tăng cài đặt áp suất của máy nén cho đến khi bạn đã điều tra đầy đủ nguyên nhân của sự cố. Việc tăng lực trong hệ thống của bạn sẽ chỉ gây ra rò rỉ và khiến vấn đề trở nên tồi tệ hơn.

Hãy xem xét một cách tiếp cận theo thời gian để giải quyết vấn đề tổng thể:

• Ngắn hạn: Kiểm tra tất cả các vòng đệm và đầu nối trong hệ thống của bạn xem có bị rò rỉ không. Làm sạch hoặc thay thế tất cả các bộ lọc và giảm điểm đặt áp suất trên máy nén của bạn.
• Trung hạn: Đặt máy đo áp suất ở nhiều điểm khác nhau trong hệ thống của bạn, đặc biệt là trước và sau mỗi thiết bị. Kiểm tra sự sụt giảm áp suất bất thường trong hệ thống. Viện kiểm tra bảo trì thường xuyên.
• Dài hạn: Vạch ra kế hoạch cho hệ thống của bạn và tổ chức lại khu vực sản xuất để giảm thời gian vận hành đường ống. Loại bỏ tất cả các chỗ uốn cong và thay thế các đường ống có hiện tượng giảm áp suất không hợp lý.

Xem thêm : Phụ tùng máy nén khí chính hãng giá tốt nhất

Trên hết, bạn nên nhận ra rằng việc giảm áp lực sẽ tốn kém tiền bạc và việc giải quyết vấn đề này có thể giúp công ty của bạn xoay chuyển tình thế. Việc mất tiền do sử dụng năng lượng quá mức sẽ khiến hoạt động sản xuất của bạn trở nên kém cạnh tranh. Việc sử dụng hệ thống khí nén hiệu quả nhất sẽ giúp bạn tăng hiệu suất để vượt trội so với đối thủ cạnh tranh, giúp bạn dẫn đầu.

Với bài viết vừa rồi chúng ta đã tìm hiểu về việc tại sao áp suất hệ thống khí nén bị giảm và các giải pháp sử khắc phục. Hãy ghé thăm khinenachau.com để có thêm thật nhiều kiến thức về hệ thống máy nén khí nhé