Quy định chung về máy nén khí và công suất của máy nén khí ra sao?

1. TCVN 10605-2:2015 Quy định chung về máy nén khí 

Dựa theo quy định tại Phần 2 của Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 10605-2:2015, có đề cập đến một số quy định chung về máy nén khí như sau:

- Dung tích quét của máy nén kiểu pitông: Được xác định bằng thể tích được phần tử nén (hoặc các phần tử nén) quét trong một chu kỳ quay của cấp đầu tiên của máy nén. Điều này đánh giá dung tích không gian nén bởi các thành phần chính của máy nén trong quá trình hoạt động.

- Dung tích làm việc của máy nén kiểu pitông: Xác định thể tích quét bởi các phần tử nén (hoặc các phần tử nén) của cấp đầu tiên trong mỗi đơn vị thời gian. Điều này cung cấp một cái nhìn về khả năng làm việc hiệu quả của máy nén, đo lường dung tích nén trong một khoảng thời gian cụ thể.

- Dung tích trống: Được xác định là thể tích của không gian nén chứa khí ở cuối chu kỳ nén. Điều này quan trọng để đánh giá và kiểm soát lượng khí lưu lại trong hệ thống sau mỗi chu kỳ nén, ảnh hưởng đến hiệu suất toàn bộ của máy nén và hệ thống nén khí.

- Dung tích trống tương đối là chỉ số quan trọng, thể hiện tỷ lệ giữa dung tích trống của cấp đang được xét và thể tích quét của phần tử nén ở cấp này. Đây là một yếu tố quyết định hiệu suất và khả năng nén của máy, với giá trị càng cao cho thấy khả năng làm việc hiệu quả hơn của máy nén.

- Hệ số thể tích là một số không thứ nguyên, đại diện cho tỷ số giữa lưu lượng thể tích cửa vào của dòng chảy tại một cấp với tốc độ biên của bánh công tác và mặt cắt ngang quy chiếu. Trong máy nén dọc trục, mặt cắt ngang quy chiếu được xác định bởi đường kính ngoài và đường kính moay ơ của bánh công tác. Giá trị hệ số thể tích là một thước đo quan trọng cho sự hiệu quả và hiệu suất của hệ thống nén khí.

- Điểm cửa vào tiêu chuẩn là một điểm quan trọng, đại diện cho mỗi máy nén. Điểm này biến đổi tùy thuộc vào thiết kế và cách lắp đặt máy nén. Việc xác định và duy trì điểm cửa vào tiêu chuẩn là quan trọng để đảm bảo hiệu suất ổn định và tuân thủ tiêu chuẩn thử nghiệm liên quan đến từng loại máy nén cụ thể. Điều này mở ra khả năng tối ưu hóa hiệu suất của máy nén theo đúng yêu cầu và tiêu chuẩn cụ thể.

- ​Điểm cửa xả, là một đại diện quan trọng cho mỗi máy nén, biểu thị sự biến động dựa trên thiết kế và kiểu lắp đặt cụ thể (đề xuất tham khảo tiêu chuẩn thử nghiệm chấp nhận cho từng loại máy nén). Việc này làm nổi bật sự đa dạng và tính độc đáo trong từng loại máy nén và có thể tạo ra cơ hội tối ưu hóa hiệu suất.

​- Điều kiện cửa vào tiêu chuẩn là điều kiện mà khí được hút vào từ điểm cửa vào của máy nén. Ngược lại, điều kiện cửa xả tiêu chuẩn ám chỉ điều kiện mà khí được nén ở điểm cửa xả của máy nén. Việc đặt ra các tiêu chuẩn về điều kiện này không chỉ giúp đảm bảo hiệu suất ổn định mà còn tạo ra một cơ sở chung cho so sánh giữa các máy nén khác nhau.

​- Số Mach tại mép cánh, là tỉ lệ giữa vận tốc ở mép cánh của bánh công tác máy nén và vận tốc âm thanh trong lưu chất tại điều kiện nhiệt độ và áp suất của cửa vào được xét. Điều này không chỉ đo lường sự tương tác giữa máy nén và lưu chất mà còn cung cấp thông tin về hiệu suất nén và khả năng xử lý của máy trong điều kiện cụ thể.

2. Công suất của máy nén khí được quy định như thế nào?

Dựa theo quy định tại Phần 6 của Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 10605-2:2015, các quy trình chuẩn được lựa chọn để xác định công suất của máy nén khí đều đươc mô tả một cách cụ thể như sau:

​- Quy chuẩn đề cập đến các quá trình chuẩn khác nhau, trong đó có chu kỳ nhiệt động lực được xác định dựa trên một số giả định chính:

+ Đẳng Nhiệt (Isothermal): Là giả thiết về sự nén ở nhiệt độ không đổi, không có tổn thất nhiệt trong máy nén. Quy trình này cung cấp cái nhìn về hiệu suất lý tưởng của máy nén ở điều kiện nhiệt độ ổn định.

+ Đẳng Entropi (Isentropic): Là giả định về việc nén với entropy không đổi. Điều này giúp đánh giá hiệu suất máy nén trong điều kiện khí nén mà không gặp phải sự mất mát nhiệt.

+ Đa Hướng (Polytropic): Là giả thiết việc nén tuân theo đường cong gần nhất đến đường cong thực có thể. Điều này mang lại cái nhìn thực tế hơn về hiệu suất của máy nén trong điều kiện nén khí đa dạng.

- Công suất yêu cầu lý thuyết là một khái niệm cực kỳ quan trọng. Được xác định trong máy nén không có tổn thất, nó phản ánh công suất lý tưởng cần thiết để nén khí theo quá trình chuẩn được chọn, từ áp suất cửa vào cho đến áp suất xả. Đây là một thước đo quan trọng để đánh giá hiệu suất cơ bản của máy nén trong điều kiện lý tưởng.

- Tuy nhiên, thực tế thường không hoàn toàn lý tưởng như trong thí nghiệm. Công suất chỉ thị, một chỉ số chi tiết được ghi bằng đồng hồ đo trên biểu đồ áp suất - thể tích, là phản ánh công suất tương ứng trong điều kiện thực tế. Nó là một bức tranh động của hiệu suất máy nén dưới tác động của áp suất và thể tích, mô tả một cách chân thực hơn về cách máy nén hoạt động trong môi trường thực tế.

- Cùng với đó, công suất trong là một khía cạnh quan trọng, không chỉ chỉ thị công suất cơ bản mà còn bao gồm các tổn thất do truyền nhiệt và rò rỉ. Việc theo dõi và hiểu rõ công suất trong là chìa khóa để tối ưu hóa hiệu suất của máy nén trong mọi điều kiện, giúp đảm bảo sự ổn định và hiệu quả của hệ thống nén khí.

- Nói về công suất trên trục của máy nén, một khía cạnh tối ưu hóa hiệu suất động cơ không thể bỏ qua. Công suất yêu cầu trên trục là kết quả của việc tích hợp các tổn thất cơ khí vào công suất trong. Điều này đòi hỏi sự quan tâm đặc biệt đối với các chi tiết và quá trình trong máy nén. Quan trọng hơn, cần nhận biết rằng công suất trên trục không chỉ đơn giản là một con số. Nó là sự kết hợp thông minh giữa công suất lý thuyết và việc tính toán tổn thất cơ khí, không tính các tổn thất do truyền dẫn bên ngoài như truyền đai hay bánh răng.

Điều này mở ra cơ hội để đánh giá và tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến công suất trên trục. Quản lý tổn thất cơ khí đòi hỏi sự hiểu biết sâu rộng về cách các thành phần tương tác và làm việc với nhau trong máy nén. Các hệ thống truyền dẫn bánh răng hay truyền đai có thể đóng góp vào tổn thất cơ khí, nhưng chúng không được xem xét trong lúc tính toán công suất trên trục ở đây.

3. Quy định về hiệu suất của máy nén khí 

Điều tra theo Mục 8 của Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 10605-2:2015, hiệu suất máy nén khí được quy định như sau:

​- Hiệu suất lý thuyết không chỉ là con số. Đó là tỷ số giữa công suất yêu cầu lý thuyết và công suất chỉ thị, một chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu suất máy nén. Qua các quy trình thuận nghịch, hiệu suất lý thuyết có thể biến đổi, có thể là đa hướng, đẳng entropi, hoặc đẳng nhiệt - tùy thuộc vào điều kiện và quy trình được chọn.

​- Hiệu suất trong, đó là tỷ số giữa công suất yêu cầu lý thuyết và công suất trong. Đây không chỉ là con số, đó là một cách để đo lường tương tác cơ học và đánh giá hiệu suất máy nén trong môi trường thực tế.

​- Tỷ số giữa công suất trong và công suất trục là hiệu suất cơ khí. Nó là một góc nhìn chi tiết về cách máy nén chuyển đổi năng lượng và quản lý tổn thất cơ khí. Đây là điểm khởi đầu để tối ưu hóa từng thành phần để đảm bảo sự hiệu quả tối đa.

​- Tỷ số giữa công suất yêu cầu lý thuyết và công suất trục tạo ra hiệu suất toàn bộ. Đây là cái nhìn tổng quan, đòi hỏi sự đồng bộ và tối ưu hóa từng khía cạnh để đảm bảo hiệu suất máy nén khí được duy trì trong mọi điều kiện.

​- Cuối cùng, hiệu suất thể tích, tỷ số giữa lưu lượng thể tích thực và dung tích làm việc của máy nén kiểu pitông, mang đến cái nhìn về khả năng kiểm soát lưu lượng và làm việc hiệu quả của máy. Điều này đòi hỏi tính toán chính xác, với việc đưa các phần ngưng vào xem xét, để đảm bảo tính toàn vẹn của hiệu suất thể tích.

4. Yêu cầu về áp suất máy nén khí ra sao?

Theo Mục 5 của Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 10605-2:2015, quy định một loạt các yêu cầu đặc biệt về áp suất máy nén khí, mở ra cơ hội để tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn.

​- Khi nói về áp suất cửa vào, đó là áp suất tổng tuyệt đối trung bình tại điểm cửa vào tiêu chuẩn. Điều này không chỉ là con số, mà còn là một cách để đo lường độ ổn định và chất lượng của áp suất, đặt ra những tiêu chí mà máy nén cần đáp ứng. Điều đặc biệt là áp suất tổng tuyệt đối có thể thay thế bằng áp suất tuyệt đối tĩnh, với điều kiện rằng tốc độ và mật độ của khí đủ nhỏ.

​- Áp suất cửa xả là một yếu tố quyết định trong hiệu suất máy nén khí. Được đo là áp suất tổng tuyệt đối trung bình tại điểm xả tiêu chuẩn, nó là một chỉ số của áp suất ổn định và điều kiện xả đặc biệt của máy nén. Áp suất tổng tuyệt đối có thể thay thế bằng áp suất tuyệt đối tĩnh, nhưng cần phải đảm bảo rằng vận tốc và mật độ của khí đủ thấp.

​- Tỷ số áp suất tổng, tỷ lệ giữa áp suất xả và áp suất cửa vào, là một cách để đánh giá hiệu suất của máy nén khí. Nó là một con số chi tiết, chỉ ra mức độ tăng áp mà máy nén có thể đạt được, đặt ra những thách thức và cơ hội để tối ưu hóa.

​- Tỷ số áp suất cấp độ, tỷ lệ giữa áp suất tại bất kỳ cấp độ cụ thể nào trong máy nén đa cấp và áp suất xả được đạt trước bộ phận làm nguội trung gian. Điều này là một cái nhìn sâu sắc vào cách áp suất được quản lý và duy trì trong máy nén, cung cấp thông tin quan trọng về quá trình nén và chế độ làm mát.

- ​Tỷ số áp suất cấp độ chung là tỷ lệ giữa áp suất tại bất kỳ cấp độ nào trong máy nén đa cấp và áp suất xả sau bộ phận làm nguội trung gian, bao gồm cả bộ chia tách. Điều này không chỉ là một số liệu, mà còn là cơ hội để đánh giá hiệu suất của hệ thống, đặt ra những yêu cầu và mục tiêu cụ thể để tối ưu hóa năng suất.

​- Đối với mỗi cấp máy nén động lực, hệ số áp suất đối là một số đặc trưng, là tỷ số giữa năng lượng riêng khối lượng lý thuyết của một cấp và bình phương vận tốc ngoài biên của bánh công tác ở cấp đang xét. Điều này mang lại cái nhìn đặc sắc về cách động cơ đối mặt và quản lý năng lượng, làm sáng tỏ mối liên kết giữa các thành phần.

​- Hệ số áp suất tổng cấp độ, khái niệm không thứ nguyên khác, là tỷ số giữa năng lượng tổng lý thuyết quy định của một cấp và trung bình bình phương các vận tốc ngoài biên của các bánh công tác. Điều này đưa ra cái nhìn toàn diện về hiệu quả của mỗi cấp, đồng thời làm nổi bật các vấn đề và cơ hội để tối ưu hóa toàn bộ hệ thống.

​- Trong ngữ cảnh của nén nhiều cấp lý tưởng, quá trình nén được xem xét theo cách đẳng entropi. Ở đây, sự đồng đều về nhiệt độ cửa vào khí và công tiêu hao cho mỗi cấp đều được coi là như nhau. Điều này mở ra một cánh cửa cho việc tối ưu hóa hiệu suất toàn bộ, với sự cân nhắc đặc biệt đối với cách quản lý và sử dụng năng lượng trong từng giai đoạn của quá trình nén.

Ngoài ra, có thể tham khảo: Quá trình kiểm tra máy nén không khí ly tâm kiểu hộp. Còn khúc mắc, liên hệ 1900.6162 hoặc gửi email tới: lienhe@luatminhkhue.vn để được hỗ trợ. Xin cảm ơn.