Nếu bạn đang sử dụng bộ lọc khí nén FRLs thì không thể bỏ qua những điều cơ bản này (Phần 1)

Để có thể tối đa hóa hiệu quả của hệ thống khí nén bộ ba quen thuộc – lọc khí/điều áp/bôi trơn – bạn cần phải biết thêm một chút gì đó chứ không chỉ là kích cỡ của dây hơi nơi mà nó sẽ được lắp đặt.

Như chúng ta đã biết, khí nén thì khá là sạch sẽ, có sẵn và dễ dàng để sử dụng, tuy nhiên nó có thể là dạng năng lượng đắt nhất trong nhà máy của bạn. Đối với các thiết lập áp suất không được kiểm soát hoặc không phù hợp có thể dẫn đến làm tăng  nhu cầu khí nén đầu vào, dẫn đến làm tăng quá trình tiêu tốn năng lượng. Bên cạnh đó, áp suất quá mức cho phép cũng có thể đẩy mạnh việc ăn mòn thiết bị, dẫn đến chi phí bảo trì bảo dưỡng cao hơn và vòng đời của máy móc thiết bị sẽ ngắn lại. Một nguyên tắc chung cho thấy cứ mỗi 2-psig tăng lên trong áp suất vận hành sẽ tăng thêm 1% vào chi phí năng lượng khí nén. Mục đích sử dụng bộ ba FRLs (filters, regulators and lubricators – bộ lọc, điều áp và bôi trơn) đó là đảm bảo rằng mỗi thiết bị hoặc quy trình đang nhận được nguồn khí nén sạch, được bôi trơn ở áp suất thích hợp nhằm tạo ra hiệu suất cao nhất.

1. Bộ lọc khí 

Độ an toàn là một trong những lý do mạnh mẽ nhất để sử dụng khí nén, và với một bộ lọc thích hợp chính là chía khóa để tối đa hóa độ an toàn cũng như sự bền bỉ. Thông thường khí nén có thể mang theo hơi nước, dầu sót lại từ máy nén khí, các tập chất rắn ( như bụi bẩn và rỉ sét của đường ống) được tạo ra trong đường ống, và mang theo những hạt nhỏ li ti từ bộ truyền động. Những tạp chất này có thể gây ra rất nhiều vấn đề ở mọi thời điểm sử dụng, và nên được loại bỏ bằng cách lắp các bộ lọc thích hợp.

Kích thước của hạt tạp chất được đo bằng micromet (µm), mỗi đơn vị đại diện cho một phần triệu của mét hoặc 0.000039 của một inch. Bộ lọc khí được đánh giá dựa trên kích thước của hạt nhỏ nhất mà các bộ phận của chúng giữ lại được. Thông qua những bộ lọc khí được đánh giá là 40 tới 60 µm là đủ để đáp ứng việc bảo vệ hầu hết các ứng dụng công nghiệp, nhiều bộ lọc có điểm ứng ụng được đánh giá là 5 µm. Và chúng ta cũng phải lưu ý những bộ lọc được đánh giá lọc mịn hơn thì sẽ làm tăng độ chênh lệch áp suất , tương đương với chi phí sử dụng năng lượng để nén khí sẽ cao hơn. Hơn thế nữa, những bộ lọc mịn hơn gây ra tắc nghẽn nhanh hơn, đồng thời làm tăng thêm sự chênh lệch áp suất. (Nói các khách, trong khi những bộ lọc mịn hơn mức cần thiết không gây ra ảnh hưởng xấu đến các thiết bị đầu ra, tuy nhiên nó cũng gây ra ảnh hưởng gián tiếp đến chi phí vận hành hệ thống khí.

Nhiều nhà sản xuất bọ lọc sẽ xác định sự giảm áp dự kiến và khả năng giữ bụi bẩn, nhờ sử dụng các đường cong liên quan đến áp xuất và dòng chảy. Vì vậy, các bộ lọc loại bỏ hạt tạp chất nên được lựa chọn dựa trên sự chênh lệch áp suất chấp nhận được và kích thước ống hơi được lắp. Áp suất chênh lệch điển hình thông qua những bộ lọc như vậy sẽ là từ 1 và 5 psig. Một bộ lọc với phần thân lớn hơn sẽ tạo ra ít sự giảm áp ban đầu và cung cấp tuổi thọ vận hành lâu hơn là một bộ lọc có kích thước nhỏ hơn với cùng mức độ loại bỏ tạp chất. Các biểu đồ trong hình 1 so sánh sự chênh lệch áp suất giữa một số bộ lọc thông thường mà tất cả đều có khả năng loại bỏ tạp chất giống nhau là 5 µm.

Hầu hết các bộ lọc yêu cẩu phải loại bỏ hơi nước, điểm hình thông qua một bộ tách dạng chôn ốc ở cuối đầu vào của chúng, Hình 2. Hiệu quả loại bỏ nước của những bộ lọc như vậy phụ thuộc rất nhiều vào vận tốc không khí đi vào. Vì vậy, những bộ lọc này phải phù hợp với luồng khí mon muốn, chứ không phải là áp suất chấp nhận được. Nếu bộ lọc được thiết kế để loại bỏ độ ẩm, chúng ta nên cung cấp một ống thoái nổi tự động để định kỳ loại bỏ những chất lỏng tích tụ từ bầu lọc. Nói chung, những bộ lọc kiểu này có bầu lọc bằng nhựa polycarbonate trong suốt, cho phép dễ dàng kiểm tra một cách trực quan mức độ lắng cặn. Có rất nhiều hóa chất có thể tấn công vật liệu nhựa này và nó chỉ có thể hoạt động ổn định ở áp suất dưới 150 psig và nhiệt độ từ 40 độ đến 120 độ F. Đôi khi, người ta có thể yêu cầu một cái vỏ bầu lọc bằng kim loại khi mà có thể chịu được những giới hạn nằm ngoài ngưỡng ở trên, và thông thường nó phải chứa những chất hóa học mà có hại hoặc làm phân hủy polycarbonate.

Hầu hết dầu mỡ đi vào dòng khí nén, cũng giống như một vài hơi nước ngưng tụ vậy, chúng sẽ ở dạng hơi hoặc sương mù, có thể lọt qua bước lọc đầu tiên của các bộ lọc tiêu chuẩn. Không khí phục vụ cho các dụng cụ, phun sơn, và vận chuyển vật liệu số lượng lớn thường đòi hỏi phải loại bỏ các phân tử chất lỏng như vậy. Để hoàn thành công việc này, chúng ta sẽ cần đến bộ lọc tinh (nhiều tầng lọc), hình 3. Dầu dạng sương khi qua những bộ lọc như này thường sẽ phân tách ra thành hàng triệu (ppm) phân tử dầu và khí bởi cân nặng của chúng và sẽ dao động từ 1 tới nhỏ xíu như 0.01 ppm.

Bộ phân tầng tinh thường được đánh giá để loại bỏ những hạt aerosol nhỏ hơn đáng kích thước thông thường của những hạt rắn nhỏ nhất mà có thể bị giữ lại ở bộ lọc. Một vài model sản phẩm lọc khí cung cấp hai lớp lọc như sau: đầu tiên là loại bỏ các hạt rắn để bảo vệ các thành phần của bộ lọc trong giai đoạn thứ hai. Bởi vì tất cả các bộ lọc tinh đều tạo ra một lực cản lớn hơn đối với dòng khí nén, sự mất áp suất sẽ cao hơn so với các bộ khí nén thông thường. Bộ phân tầng có một áp suất ban đầu (hoặc điều kiện khô) hoặc áp suất làm việc (hoặc điều kiện bão hòa), cả hai áp sất này đều dựa trên tỉ lệ áp suất và tỉ lệ dòng chảy. Hiệu quả loại bỏ tạp chất của các bộ lọc dạng này tùy thuộc rất lớn vào vận tốc không khí đi qua bộ lọc cùng lúc. Vì vậy, việc lựa chọn một bộ lọc phân tầng sẽ dựa trên lượng dầu được chấp nhận đi qua, tỉ lệ dòng khí dự kiến, và kích thước của ống dẫn khí. Một bộ lọc phân tầng được định mức ở 0.1 ppm thì thường sẽ có áp suất sạch và ướt từ 2 đến 5 psig, trong khi bộ lọc hiệu suất cao được định mức ở 0.01 ppm có thể làm giảm nhiều hơn 10 psig khi mà nó trở nên ẩm ướt hoặc hoàn toàn bão hòa trong quá trình vận hành.

Nguồn: Hydraulics & Pneumatics