Một số thông tin về máy nén lạnh trục vít

Máy nén lạnh trục vít (Screw Compressor) là một trong những loại máy nén khí và môi chất lạnh phổ biến nhất trong các hệ thống lạnh công nghiệp và điều hòa không khí lớn. Chúng hoạt động dựa trên nguyên lý nén thể tích, sử dụng chuyển động quay của hai trục vít ăn khớp để nén khí.

1. Cấu tạo cơ bản

Máy nén lạnh trục vít có cấu tạo tương đối đơn giản nhưng hiệu quả, bao gồm các thành phần chính sau:

• Đầu nén (Cụm đầu nén): Đây là bộ phận quan trọng nhất, nơi diễn ra quá trình nén khí. Nó bao gồm hai trục vít (rotor) dạng xoắn ốc ăn khớp với nhau: một trục vít dẫn động (thường là trục đực) và một trục vít bị dẫn động (trục cái). Khi quay, các rãnh răng của hai trục vít này ăn khớp và tạo ra các buồng nén có thể tích giảm dần.

• Động cơ: Cung cấp lực quay cho trục vít dẫn động.

• Hệ thống bôi trơn và làm mát dầu: Hầu hết máy nén trục vít đều là loại có dầu, dầu được phun vào buồng nén để bôi trơn các trục vít, làm kín khe hở giữa chúng và đồng thời làm mát môi chất lạnh trong quá trình nén. Hệ thống này bao gồm bình chứa dầu, lọc dầu, két làm mát dầu và đường hồi dầu.

• Hệ thống lọc khí: Lọc bụi bẩn và tạp chất khỏi không khí/môi chất lạnh trước khi đi vào buồng nén.

• Van điề u khiể n: Bao gồm van hút (điều chỉnh lưu lượng đầu vào), van xả (đẩy khí nén ra ngoài), van điện từ, van an toàn, v.v.

• Hệ thống điều khiển: Điều khiển hoạt động của máy nén, bao gồm tốc độ quay, áp suất, nhiệt độ, và các cảnh báo sự cố.

2. Nguyên lý hoạt  động

Máy nén trục vít hoạt động dựa trên nguyên tắc nén thể tích liên tục. Quá trình này diễn ra như sau:

• Giai đoạn hút: Khi các trục vít quay, các rãnh răng tách xa nhau tạo ra một khoang trống có thể tích lớn. Hơi môi chất lạnh (hoặc khí) ở áp suất thấp từ dàn bay hơi (hoặc không khí từ môi trường) sẽ được hút vào buồng nén qua cửa nạp.

• Giai đoạn nén: Khi trục vít tiếp tục quay, các rãnh răng ăn khớp sâu hơn, thể tích của buồng nén dần dần giảm xuống. Điều này làm cho hơi môi chất lạnh bị ép chặt, áp suất và nhiệt độ của nó tăng lên đáng kể.

• Giai đoạn xả: Khi quá trình nén kết thúc, hơi môi chất lạnh đã đạt áp suất và nhiệt độ cao sẽ được đẩy ra ngoài qua cửa xả để đi đến dàn ngưng.

3. Ưu và nhược điểm

Ưu điểm

• Hiệu suất năng lượng cao: Đặc biệt ở chế độ đầy tải, máy nén trục vít có hiệu suất năng lượng rất cao so với máy nén piston. Cấu trúc trục vít cho phép máy hoạt động mượt mà, ít ma sát, và duy trì hiệu suất ổn định.

• Khả năng điều chỉnh công suất linh hoạt (vô cấp): Nhiều máy nén trục vít có thể điều chỉnh công suất nén linh hoạt từ 100% xuống đến 10% hoặc 25% (tùy loại) thông qua van trượt hoặc điều chỉnh tốc độ quay (biến tần). Điều này giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể khi hệ thống hoạt động ở tải thấp.

• Hoạt động êm ái và ít rung động: Do quá trình nén diễn ra liên tục, không có sự chuyển động tịnh tiến gây xung động như máy nén piston, máy nén trục vít hoạt động mượt mà, êm ái và tạo ra ít tiếng ồn hơn.

• Độ bền và tuổi thọ cao: Với số lượng chi tiết chuyển động ít và không có các van hút/xả chịu va đập liên tục, máy nén trục vít có độ bền cơ học cao và tuổi thọ hoạt động lâu dài.

• Khả năng chịu va đập thủy lực tốt: Máy nén trục vít ít bị ảnh hưởng bởi hiện tượng lỏng về (liquid slugging) hơn so với máy nén piston, giúp tăng độ an toàn và độ tin cậy.

• Dễ dàng bảo trì: Mặc dù công nghệ gia công phức tạp, nhưng việc bảo trì định kỳ cho máy nén trục vít thường đơn giản hơn và ít tốn công hơn so với máy nén piston.

​​​​​​​​​​​​​​

Nhược điểm

• Giá thành đầu tư ban đầu cao: Công nghệ gia công chính xác các cặp trục vít phức tạp làm cho giá thành của máy nén trục vít cao hơn so với máy nén piston có cùng công suất.

• Yêu cầu về hệ thống dầu: Hầu hết là loại có dầu, nên cần có hệ thống phun dầu, tách dầu, làm mát dầu phức tạp, điều này làm tăng chi phí ban đầu và yêu cầu bảo trì định kỳ cho hệ thống dầu.

• Kém hiệu quả ở tải rất thấp: Mặc dù có khả năng điều chỉnh công suất, nhưng hiệu suất của máy nén trục vít có thể giảm đáng kể khi hoạt động ở tải quá thấp (ví dụ dưới 10-25% công suất thiết kế).

4. Ứng dụng  phổ biến

Nhờ những ưu điểm về hiệu suất, độ tin cậy và khả năng vận hành liên tục, máy nén lạnh trục vít được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

• Hệ thống điều hòa không khí lớn: Sử dụng trong các hệ thống Chiller giải nhiệt nước và giải nhiệt gió cho các tòa nhà thương mại, văn phòng, trung tâm mua sắm, khách sạn, sân bay.

• Kho lạnh và kho cấp đông công nghiệp: Đảm bảo nhiệt độ thấp ổn định cho việc bảo quản thực phẩm, dược phẩm, nông sản quy mô lớn.

• Ngành chế biến thực phẩm và đồ uống: Làm lạnh nhanh các sản phẩm sữa, bia, nước giải khát, hệ thống cấp đông IQF.

• Ngành hóa chất và dầu khí: Làm mát quy trình sản xuất, ngưng tụ hơi hóa chất, kiểm soát nhiệt độ trong các nhà máy lọc dầu.

• Ngành dược phẩm: Kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong các phòng sạch, kho bảo quản thuốc và vắc-xin.

• Ngành công nghiệp sản xuất: Giải nhiệt máy móc, khuôn mẫu trong sản xuất nhựa, in ấn, dệt may, cơ khí.

Máy nén lạnh trục vít là một giải pháp mạnh mẽ và hiệu quả cho các ứng dụng làm lạnh công nghiệp và điều hòa không khí có quy mô lớn, đóng góp vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và bảo quản sản phẩm.