Tìm hiểu tổ hợp máy nén trong hệ thống lạnh

Tuỳ theo yêu cầu và điều kiện bao bì, đóng gói, vận chuyển bảo quản, lắp ráp, vận hành… mà người ta chế tạo máy và thiết bị lạnh dưới các dạng tổ hợp sau:

• Tổ máy nén
• Tổ máy nén ngưng tụ
• Tổ máy nén bay hơi

Tổ máy nén

Khái niệm

Tổ máy nén là tổ hợp máy nén, động cơ và các thiết bị phụ trợ. Là bộ phận quan trọng trong hệ thống lạnh, đóng vai trò nén môi chất lạnh từ dạng khí ở áp suất thấp, nhiệt độ thấp sang dạng lỏng ở áp suất cao, nhiệt độ cao. Quá trình này giúp tạo ra chênh lệch áp suất và nhiệt độ cần thiết để hệ thống lạnh có thể hoạt động hiệu quả.

Ví dụ 1 van chặn đường hút đối với máy nén một cấp, 2 van chặn đường hút đối với máy nén hai cấp ; một van chặn đường đẩy (một cấp) hoặc 2 (hai cấp), bình làm mát dầu, bánh đai hoặc khớp nối, van an toàn (một với một cấp nén và hai với hai cấp nén), các van điện từ để điều chỉnh năng suất lạnh, một nhiệt kế đầu đẩy (hai nhiệt kế cho hai cấp nén).
Một nhiệt kế đầu hút (hai nhiệt kế đầu hút cho hai cấp nén), hộp điện điều khiển, bộ làm mát đầu máy nén, các thiết bị tự động bảo vệ và báo hiệu như: rơle áp cao, rơle áp thấp, rơle áp suất dầu (rơle hiệu áp), áp kế phía cao áp, áp kế phía thấp áp, áp kế dầu, bộ sưởi dầu có rơle nhiệt độ. 

Giới thiệu một số tổ hợp máy nén

Hình 1 mô tả tổ máy nén pittông hở MYCOM (Nhật) một cấp nén.

Động cơ, máy nén và bộ phận truyền động cùng các thiết bị phụ được lắp đặt gọn gàng trên bệ máy hàn bằng thép hình. Trên bệ bố trí các lỗ để bắt chặt vào bulông móng.

Với môi chất lạnh amoniac (R717) năng suất lạnh của tổ máy nén một cấp ở nhiệt độ ngưng tụ 40°C và nhiệt độ bay hơi -10°C từ 28.000kcal/h đến 566.000kcal/h, và năng suất lạnh của tổ máy nén hai cấp ở nhiệt độ ngưng tụ 40°C và nhiệt độ bay hơi -40°C đạt từ 18.600kcal/h đến 117.900kcal/h. 

Hình 2 giới thiệu hình ảnh tổ máy nén một cấp N4WA của MYCOM

Các tổ máy nén hai cấp thường gồm động cơ và một máy nén có ít nhất 4 xi lanh trở lên với các thiết bị phụ lắp đồng bộ trên bệ máy bằng thép hình hàn.

Hình 3 giới thiệu hình ảnh tổ máy nén hai cấp N42WA. 

Máy nén có 6 xilanh trong đó 4 xilanh làm việc ở cấp hạ áp, 2 xilanh làm việc ở cấp cao áp. Trên đầu máy bố trí hai van chặn đường hút hạ áp và cao áp, hai van chặn đường đẩy hạ áp và cao áp. Các đường ống hút và van hút được bảo ôn.

Một số tổ máy nén hai cấp được ghép từ 2 tổ máy một cấp. Tổ máy loại này sẽ có hai máy nén hai động cơ riêng biệt lắp lên cùng một bê máy với các thiết bị phụ đồng bộ. 

Hình 4 giới thiệu tổ máy nén 2 cấp A/Д-90 do Liên Xô (cũ) chế tạo.

Tổ máy nén 2 cấp A/Д-90 gồm máy nén hạ áp Pϐ-90 là máy nén rôto kiểu tấm trượt và máy nén cao áp Π 110 là máy nén kiểu pittông. 

Hai tổ máy nén trên được lắp đồng bộ với các thiết bị phụ ví dụ như bình tách dầu phía cao áp 4 là bình tách dầu đặt đứng có thiết bị hồi dầu tự động về cácte máy nén bằng van phao, bảng dụng cụ 5 của máy nén hạ áp, bảng dụng cụ 6 của máy nén cao áp, các dụng cụ điều chỉnh, kiểm tra và tự động điều khiển 7. Động cơ điện 8 và 9 truyền động cho máy nén qua khớp nối trực tiếp. Tất cả được lắp đặt và bố trí gọn gàng lên khung máy 10.

I – Cửa hút máy nén rôto Pϐ-90 (hạ áp) ; II – Đường đẩy vào bình trung gian ;
III – Cửa hút máy nén  Π 110 (cao áp) ; IV – Cửa đẩy vào bình ngưng
1 – Máy nén cao áp  Π 110; 2 – Máy nén hạ áp Pϐ-90 ; 3 – Bình tách dầu áp thấp ;
4 – Bình tách dầu áp cao ; 5 – Giá dụng cụ chỉ thị máy áp thấp ; 6 – Giá dụng cụ chỉ thị máy áp cao ; 7 – Các dụng cụ điều khiển và kiểm tra ; 8, 9 – Động cơ

Hình 5 giới thiệu sơ đồ nguyên lí của tổ máy nén trục vít kiểu tràn dẩu do Liên Xô (cũ) chế tạo.

1 – Máy nén ; 2 – Động cơ máy nén ; 3 – Động cơ điều chỉnh Q_o ; 4 – Bình tách dầu ; 5 – Phin lọc cặn thô ; 6 – Bơm dầu ; 7 – Bình tách dầu ; 8 – Bình làm mát dầu ; 9 – Phin lọc tinh ; 10 – Phin lọc hơi ; 11 – Van khởi động ; 12 – Van 1 chiều ; 13 – Áp kế ; 14 – Van điều chỉnh nước làm mát dầu ; 15 – Van điện từ ; 16 – Van chặn ; 17 – Nhiệt kế ; 18 – Rơle nhiệt ; 19 – Vị trí lấy tín hiệu áp suất cho dụng cụ bảo vệ

Ngoài máy nén 1, động cơ máy nén 2 còn có một loạt thiết bị phụ trợ đặc chủng như động cơ điều chỉnh công suất lạnh 3, bình tách dầu 4, phin lọc cặn thô 5, bơm phun dầu 6, bình tách dầu 7, bình làm mát dầu 8, phin lọc dầu 9, phin lọc đường hút 10, van khởi động 11, van một chiều 12, áp kế 13, van điều chỉnh nước làm mát dầu 14, van điện từ 15, van chặn 16, nhiệt kế 17, rơle nhiệt 18 v.v…

Tổ máy nén ngưng tụ

Tổ máy nén ngưng tụ là tổ máy nén có lắp thêm thiết bị ngưng tụ hoàn chỉnh với các thiết bị phụ và các thiết bị tự động hoàn chỉnh.

Tổ máy nén được ứng dụng rộng rãi trong việc làm lạnh trực tiếp phòng và trong các trường hợp dàn bay hơi phải đặt xa tổ máy nén ngưng tụ như dàn lạnh của bể làm đá khối, bể làm kem, dàn lạnh đặt trong phòng, trên trần… Nói chung là do công nghệ sản xuất, do thuận tiện về cách bố trí thiết bị mà dàn bay hơi phải nằm độc lập tách riêng khỏi tổ máy nén ngưng tụ.

Tổ máy nén ngưng tụ được chia làm hai loại :

• Tổ máy nén bình ngưng là tổ máy nén với thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước.
• Tổ máy nén dàn ngưng là tổ máy nén với thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí.

1 – Bình chứa ; 2 – Lốc ; 3 – Dàn ngưng ; 4 – Quạt gió.

Vì bình ngưng có kích thước nhỏ nhưng công suất trao đổi nhiệt lớn nên tổ máy nén bình ngưng có năng suất lạnh đến 500kW mà tổ hợp vẫn rất gọn gàng. Ngược lại vì dàn ngưng làm mát bằng không khí khá cồng kềnh nên năng suất lạnh của tổ thường chỉ đạt đến 20kW, ít trường hợp tổ máy nén dàn ngưng có công suất lớn hơn vì khi đó dàn ngưng rất lớn, vận chuyển, lắp đặt khó khăn, việc gắn dàn ngưng vào tổ máy nén là không thuận tiện. 

Tuy nhiên, ngày nay người ta đã chế tạo những tổ máy nén dàn ngưng có năng suất lạnh đến hàng trăm kW dùng cho các mục đích khác nhau, đặc biệt dùng cho điều tiết không khí ở các vùng thiếu nước làm mát.

Giới thiệu một tổ máy nén dàn ngưng có máy nén kín, dàn ngưng có 2 quạt gió 4, bình chứa hình trụ đứng có van chặn đầu đẩy và đầu hút. Tổ máy nén dàn ngưng được trang bị đầy đủ các dụng cụ tự động điều khiển và bảo vệ như rơle áp suất, rơle khởi động, tụ ngâm và tụ kích…

Tổ máy nén bay hơi

Tổ máy nén bay hơi là tổ máy nén lắp thêm thiết bị bay hơi hoàn chỉnh với các thiết bị tự động và thiết bị phụ.

Trong các máy lạnh dùng để làm lạnh nước hoặc làm lạnh chất lỏng bằng bình bốc hơi ống chùm nhưng do tính toán tối ưu về kinh tế người ta thấy rằng dàn ngưng tưới hoặc dàn ngưng không khí có hiệu quả kinh tế lớn hơn thì khi đó bình bay hơi được tổ hợp với tổ máy nén còn dàn ngưng được lắp đặt ngoài trời tách biệt khỏi tổ máy nén bay hơi.

Đó là một giải pháp tổ hợp máy lạnh hay được ứng dụng đối với các máy sản xuất nước lạnh cỡ trung và lớn. Có một số máy điều hoà hai cục cỡ trung được bố trí thiết bị theo kiểu tổ máy nén bay hơi. Cục ngoài trời chỉ có dàn ngưng làm mát bằng không khí đặt trên trần nhà hoặc để ở ngoài trời. Cục trong nhà gồm có tổ máy nén và dàn bay hơi.