Bình khí nén là gì? Phân loại và vai trò của các bộ phận trên bình khí nén

Với nhu cầu gia tăng và ổn định sản xuất, bình khí nén đang được chú ý nhiều. Nó như một giải pháp nâng cấp hữu hiệu giúp hệ thống khí nén luôn đảm bảo nguồn cấp khí. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về bình tích khí nén, phân loại bình chứa khí nén và các bộ phận trên bình!

Mục lục

Bình khí nén là gì?

Là một sản phẩm ứng dụng của Bình chịu áp lực (Pressure vessel). Là loại bình chứa khí được thiết kế dành riêng cho máy nén khí. Kết cấu chủ yếu của bình là kim loại có độ cứng và độ bền cơ tính cao như Thép, Inox. Bình khí nén là một phần quan trọng trong hệ thống khí nén phục vụ cho sản xuất. Nó đóng vai trò lưu trữ, điều tiết lưu lượng, áp lực của nguồn khí cấp ra.

Với yêu cầu khắt khe về kết cấu cũng như an toàn trong quá trình sử dụng. Nên hiện nay không nhiều đơn vị tại Việt Nam được cấp phép chế tạo và sản xuất. Do đó, thiết kế, sản xuất và vận hành bình chịu áp lực được quy định bởi các cơ quan kỹ thuật được hỗ trợ bởi luật pháp.

Hình dạng

Về mặt lý thuyết, bình khí nén có thể thiết kế theo mọi hình dạng. Và bình hình cầu có độ bền gần gấp đôi bình khí nén hình trụ với cùng độ dày thành. Bình hình cầu là hình dạng lý tưởng để giữ áp suất bên trong, tuy nhiên dạng hình cầu rất khó sản xuất. Chính vì vậy hầu hết các bình chịu áp lực đều có hình trụ với 2 đầu bán elip (Chỏm cầu) ở mỗi đầu.

Thân bình chứa khí nén thường được đặt đứng hoặc nằm ngang có chân đế hàn liền với bình. Chân đế cố định bằng việc bắt đai ốc xuống nền bê tông hoặc thiết kế bánh xe di chuyển.

Vật liệu

Tùy vào áp lực làm việc mà bình chứa khí sử dụng các vật liệu khác nhau. Nhưng riêng đối với bình chuyên dụng cho máy nén khí thường có áp lực từ 6 Bar trở lên. Vì vậy vật liệu sử dụng chủ yếu là Thép, các bộ phận được cán và rèn sẽ phải được hàn lại với nhau. Trong các ứng dụng mà thép cacbon sẽ bị ăn mòn, vật liệu thép chống ăn mòn như INOX cũng được sử dụng.

Áp lực

Bình khí nén chịu áp lực khí vĩnh cửu (không hóa lỏng khi lưu trữ) như không khí, oxy, nitơ, hydro, argon, heli. Tùy vào yêu cầu áp lực, thân và chỏm bình sẽ được làm từ các độ dày thép khác nhau. Công nghệ hàn cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cấu thành sản phẩm liền mạch. Trước khi xuất xưởng, bình khí nén sẽ phải được siêu âm các mối hàn và thử thủy lực. Áp suất thử thủy lực thường cao hơn áp suất làm việc 50%.

Yếu tố an toàn

Một chiếc bình chịu áp lực sẽ phải đạt yêu cầu rò rỉ trước khi phát nổ. Khí trong bình sẽ theo vết nứt rò rỉ thoát ra ngoài và giảm áp suất, trước khi phát triển lớn đến mức gây ra nổ. Chính vì vậy cách tốt nhất để đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng bình khí nén. Là thường xuyên kiểm tra rò rỉ khí trên thân và bảo trì, vệ sinh trong ngoài bình.

Quy trình hoạt động

Khí nén từ máy nén khí sẽ được truyền vào bình từ ống vào (inlet) theo hình xoắn ốc lên nóc bình. Sau đó được dồn từ từ đến toàn bộ thân bình. Khi ở trạng thái lưu lượng đầu bơm vào lớn hơn lưu lượng đầu xả khí ra, khí sẽ được nén và tăng áp lực trong bình. Nếu áp lực vượt quá mức cho phép, van an toàn sẽ tự động xả khí ra để bình không bị nổ. Mức áp lực cho phép đã được cài sẵn (kẹp chì) trên van an toàn để phù hợp với thông số bình.

Trong thời gian lưu trữ khí, hơi nước trong khí sẽ kết tụ trên thành và ngưng đọng xuống đáy bình. Việc này giúp cho khí ra có chất lượng tốt hơn và khô hơn. Tuy nhiên nếu lượng nước tích tụ trong bình lâu ngày không được xả ra sẽ làm giảm dung tích chứa khí. Ngoài ra nước và cặn có thể tràn lại vào đường ống gây hư tắc dẫn đến hỏng các thiết bị trong hệ thống. Vì vậy dưới đáy bình tích khí bắt buộc phải có van xả đáy cùng với lịch trình xả cụ thể.

Phân loại bình khí nén

Là sản phẩm được chế tạo nhằm phụ trợ cho hệ thống khí nén. Nên bình chứa khí nén có nhiều cách phân loại khác nhau.

Phân loại theo chất lượng khí

Bình chứa khí thông thường và bình chứa khí sạch sẽ được làm từ 2 vật liệu khác nhau. Với tính chất dễ ăn mòn, oxy hóa, về lâu dài thép sẽ sinh ra tạp chất lẫn vào khí. Chính vì vậy đối với công nghiệp sạch như Y tế, thực phẩm.. nên sử dụng các loại bình chứa khí có vật liệu từ Inox.

Phân loại theo áp lực

Tại Việt Nam, hầu hết các nhà máy sản xuất chỉ sử dụng hệ thống khí có áp lực dưới 10 Bar. Tuy nhiên không phải không có những trường hợp yêu cầu hệ thống áp lực cao. Đối với các yêu cầu áp lực khác nhau, kết cấu, độ dày và phụ kiện của bình cũng khác nhau. Với những bình chịu áp lực cao, còn tùy vào khả năng cũng như điều kiện của nhà sản xuất. Chính vì vậy không có nhiều đơn vị có đủ trang thiết bị chế tạo, kiểm thử mức độ an toàn.

Phân loại theo hình dạng

Hình dạng bình cũng là một vấn đề người dùng hay quan tâm. Đối với những bình có dung tích khí lớn, hình dạng và kích thước của bình cũng nắm vai trò khá quan trọng. Hầu hết bình hình dạng trụ đứng hoặc nằm ngang thường được sử dụng rộng rãi. Việc tính toán kích thước của bình phù hợp với không gian đặt cũng như phù hợp với phương tiện vận chuyển giúp giảm thiểu chi phí đáng kể.