Hướng dẫn lựa chọn kích thước đường ống khí nén phù hợp

Hệ thống phân phối khí nén kém hiệu quả có thể dẫn đến hóa đơn năng lượng cao, giảm năng suất và ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất của các công cụ sử dụng khí nén. Hãy hình dung hệ thống phân phối khí nén giống như hệ thống dây điện trong một hệ thống điện: máy nén khí đóng vai trò là nguồn điện áp, trong khi các thiết bị đường ống khí nén giống như bóng đèn. Nếu dây dẫn quá nhỏ so với nhu cầu, nó sẽ nóng lên, gây tổn hao năng lượng và làm giảm hiệu suất của bóng đèn.

Do đó, việc thiết kế hệ thống phân phối khí nén hợp lý là điều vô cùng quan trọng. Một hệ thống được thiết kế chuẩn giúp tiết kiệm năng lượng và đảm bảo các thiết bị khí nén hoạt động tối ưu. Trong bài viết hôm nay, VietMRO sẽ hướng dẫn bạn cách lựa chọn kích thước đường ống khí nén phù hợp.

Những yêu cầu cơ bản đối với hệ thống phân phối khí nén

Một hệ thống phân phối khí nén hiệu quả cần đáp ứng ba tiêu chí quan trọng:

• Giảm thiểu tổn thất áp suất giữa máy nén và điểm tiêu thụ.
• Hạn chế tối đa rò rỉ từ đường ống.
• Tách nước ngưng hiệu quả (nếu không sử dụng bộ sấy khí).

Hình 1. Hệ thống phân phối khí nén

Cách giữ áp suất ổn định trong hệ thống phân phối khí nén

Ba tiêu chí trên chủ yếu áp dụng cho hệ thống ống chính và phải tính đến cả nhu cầu khí hiện tại lẫn tương lai. Chi phí lắp đặt đường ống có kích thước lớn hơn mức tối thiểu ban đầu thấp hơn rất nhiều so với chi phí nâng cấp lại hệ thống sau này.

Hệ thống đường ống cần được thiết kế để tổn thất áp suất trong đường ống không vượt quá 0,1 bar giữa máy nén khí và điểm tiêu thụ xa nhất. Ngoài ra, cần tính thêm tổn thất áp suất từ các ống mềm, khớp nối và các phụ kiện khác, bởi đây là những vị trí có thể gây giảm áp suất nhiều nhất.

Công thức tính chiều dài tối đa của đường ống khí nén

Chiều dài tối đa cho phép của hệ thống ống dẫn khí nén với một mức tổn thất áp suất nhất định có thể tính theo công thức:

l = Tổng chiều dài đường ống (m)

Δp = Mức tổn thất áp suất cho phép (bar)

p = Áp suất đầu vào tuyệt đối (bar(a))

qc = Lưu lượng khí tự do của máy nén (l/s)

d = Đường kính trong của ống (mm)

Cách tính toán kích thước hệ thống ống dẫn khí nén

Áp suất ngay sau máy nén không thể được sử dụng hoàn toàn do có sự tổn thất áp suất trong hệ thống phân phối. Các yếu tố chính gây tổn hao áp suất bao gồm:

• Ma sát trong ống.
• Ảnh hưởng của vật liệu đường ống.
• Hiệu ứng tiết lưu và đổi hướng dòng chảy tại van và các khúc cua của đường ống.

Chiều dài tương đương của toàn bộ hệ thống ống cần được tính toán dựa trên danh sách phụ kiện, đường ống và tổng trở kháng dòng khí. Sau đó, cần kiểm tra lại kích thước lựa chọn để đảm bảo mức tổn thất áp suất không vượt quá giới hạn cho phép.

Các phần riêng lẻ như ống dịch vụ, ống phân phối và ống trụ chính nên được tính toán độc lập đối với các hệ thống lớn để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

Thiết kế hệ thống đường ống khí nén tối ưu

Giải pháp tốt nhất là thiết kế hệ thống đường ống khí nén theo dạng vòng khép kín bao quanh khu vực tiêu thụ khí. Từ vòng chính này, các nhánh nhỏ sẽ dẫn khí tới từng điểm tiêu thụ riêng lẻ. Cách bố trí này giúp duy trì áp suất ổn định ngay cả khi có nhu cầu khí nén đột ngột, vì khí sẽ được cung cấp từ hai hướng.

Nếu một số điểm tiêu thụ khí nén có lưu lượng lớn nằm cách xa máy nén khí, nên bố trí một đường ống chính riêng biệt để cung cấp khí đến các điểm này.

Nguồn: Theo Atlas Copco