Máy nén khí là thiết bị cơ học có chức năng nén không khí từ áp suất khí quyển lên mức cao hơn, phục vụ nhiều mục đích khác nhau trong công nghiệp và dân dụng. Không khí sau khi nén được lưu trữ trong bình chứa để cung cấp cho các thiết bị sử dụng khí như máy khoan hơi, máy phun sơn, máy đóng gói, v.v. Máy nén khí giúp tiết kiệm năng lượng, tăng năng suất và hiệu quả trong quá trình sản xuất.

Máy nén khí được chia thành nhiều loại, phổ biến nhất gồm: piston (reciprocating), trục vít (screw), ly tâm (centrifugal) và xoắn ốc (scroll). Máy piston phù hợp với nhu cầu nhỏ, gián đoạn. Máy trục vít chạy êm, bền và phù hợp công nghiệp. Máy ly tâm cho lưu lượng khí lớn, dùng trong nhà máy quy mô lớn. Máy xoắn ốc nhỏ gọn, ít tiếng ồn, dùng trong y tế hoặc điện tử.

Tùy theo cấu tạo nhưng nguyên lý chung là hút không khí từ bên ngoài, nén lại để tăng áp suất, sau đó đẩy khí nén ra bình chứa hoặc trực tiếp vào hệ thống sử dụng. Máy piston dùng chuyển động qua lại của piston để nén khí. Máy trục vít dùng hai rotor quay ngược chiều nhau. Máy ly tâm sử dụng lực ly tâm do cánh quạt tạo ra để tăng áp suất khí.

Áp suất làm việc của máy nén khí phụ thuộc vào loại máy và ứng dụng. Phổ biến nhất trong công nghiệp là từ 6 đến 8 bar (87–116 psi). Một số ứng dụng đặc biệt có thể yêu cầu áp cao hơn, lên đến 10–13 bar. Máy ly tâm và các hệ thống đặc biệt còn có thể đạt tới vài chục bar. Việc chọn áp suất phù hợp giúp tiết kiệm năng lượng và đảm bảo hiệu quả vận hành.

Máy nén khí có dầu sử dụng dầu để bôi trơn, làm mát và làm kín, cho hiệu suất cao và độ bền tốt, nhưng khí nén có thể lẫn hơi dầu. Máy không dầu không sử dụng dầu trong buồng nén nên khí sạch tuyệt đối, phù hợp ngành y tế, thực phẩm, dược phẩm. Tuy nhiên, giá thành cao hơn và yêu cầu bảo trì nghiêm ngặt hơn.

Thời gian thay dầu phụ thuộc vào loại máy và điều kiện vận hành. Với máy piston, nên thay dầu sau khoảng 300–500 giờ hoạt động. Với máy trục vít, thường từ 2.000–4.000 giờ. Tuy nhiên, môi trường nhiều bụi bẩn, nhiệt độ cao có thể làm dầu xuống cấp nhanh hơn. Ngoài ra, nhà sản xuất thường chỉ định cụ thể chu kỳ thay dầu trong hướng dẫn kỹ thuật. Cần kiểm tra mức dầu và chất lượng dầu định kỳ để đảm bảo hiệu suất và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Máy nén khí yêu cầu sử dụng loại dầu chuyên dụng có tính năng chống mài mòn, chống tạo bọt và chịu nhiệt tốt. Có hai loại chính là dầu gốc khoáng và dầu tổng hợp. Dầu tổng hợp bền hơn, chịu được nhiệt độ cao và thời gian sử dụng dài hơn. Tuyệt đối không dùng dầu động cơ hay dầu bôi trơn thông thường thay thế, vì không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật và có thể gây hỏng hóc cho bộ nén. Nên sử dụng đúng loại dầu theo khuyến cáo của nhà sản xuất.

Không khí sau khi nén sẽ tạo ra nước do hơi ẩm ngưng tụ. Nếu không xả định kỳ, nước tích tụ trong bình gây rỉ sét, ăn mòn bình chứa và đường ống, làm giảm tuổi thọ hệ thống và ảnh hưởng chất lượng khí nén. Ngoài ra, hơi nước đi vào thiết bị sử dụng khí có thể gây hư hỏng hoặc ảnh hưởng đến quá trình sản xuất, đặc biệt trong ngành thực phẩm, dược phẩm, điện tử. Xả nước có thể thực hiện bằng van tay hoặc van xả tự động tùy cấu hình máy.

Máy nén khí nên được đặt ở nơi khô ráo, thoáng mát, sạch sẽ và dễ tiếp cận để bảo trì. Không đặt máy ở nơi có nhiệt độ quá cao, độ ẩm lớn hoặc bụi bẩn nhiều vì dễ làm nóng máy, bẩn lọc khí và giảm tuổi thọ linh kiện. Phòng máy nên có hệ thống thông gió tốt, tránh ánh nắng trực tiếp và hạn chế tiếng ồn lan ra khu vực làm việc. Cũng nên chừa khoảng trống tối thiểu 0,5–1 mét quanh máy để dễ kiểm tra và thay thế linh kiện.

Các bộ lọc đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ máy và đảm bảo khí nén sạch. Lọc gió nên thay sau khoảng 500–1.000 giờ tùy môi trường làm việc. Lọc dầu thường thay sau 1.000–2.000 giờ. Lọc tách dầu (oil separator) có thể dùng tới 2.000–4.000 giờ. Nếu làm việc trong môi trường bụi bẩn, thời gian thay sẽ rút ngắn. Việc thay lọc đúng chu kỳ giúp giảm hao tổn công suất, tiết kiệm điện và kéo dài tuổi thọ máy nén khí.

Khi máy nén khí không lên áp, nguyên nhân thường gặp là do rò rỉ khí trong hệ thống, van một chiều bị hỏng khiến khí bị trào ngược, hoặc lọc khí đầu vào bị tắc nghẽn làm giảm lưu lượng hút. Ngoài ra, bộ phận nén như piston, trục vít bị mòn, xéc măng hỏng hoặc van hút/xả không kín cũng khiến áp suất không tăng. Cần kiểm tra rò rỉ bằng bình xà phòng, đồng hồ áp và kiểm tra áp lực tại các điểm trong hệ thống để xác định chính xác nguyên nhân.

Máy bị nóng bất thường có thể do thiếu dầu bôi trơn, lọc gió bị tắc khiến không khí vào bị hạn chế, hoặc hệ thống làm mát như quạt, két giải nhiệt không hoạt động hiệu quả. Ngoài ra, đặt máy trong môi trường chật, không thông thoáng hoặc nhiệt độ cao cũng làm tăng nhiệt độ vận hành. Dầu xuống cấp hoặc không đúng chủng loại cũng làm tăng ma sát và nhiệt. Khi máy quá nóng, nên dừng máy, kiểm tra quạt, vệ sinh két làm mát và bổ sung dầu nếu cần.

Máy không khởi động có thể do mất nguồn điện, dây cáp bị lỏng hoặc cầu chì bị đứt. Nếu hệ thống có relay nhiệt hoặc rơ-le bảo vệ, có thể máy đã tự ngắt do quá tải. Motor bị cháy, hỏng tụ khởi động (với máy nhỏ), hoặc rơ-le áp suất gặp lỗi cũng là nguyên nhân phổ biến. Trường hợp máy có bộ điều khiển điện tử, cần kiểm tra mã lỗi hiển thị để xác định nguyên nhân. Việc kiểm tra nên thực hiện tuần tự từ nguồn điện đến các thiết bị bảo vệ.

Khi máy nén khí không tự dừng sau khi đạt áp, thường là do rơ-le áp suất hoặc cảm biến áp suất bị hỏng, khiến máy không nhận biết được áp suất hiện tại. Ngoài ra, hệ thống điều khiển lỗi hoặc van xả không đóng đúng cách cũng khiến máy tiếp tục nén. Một số máy dùng biến tần hoặc chế độ tải/không tải có thể không dừng hẳn mà chuyển sang chế độ không tải – nếu chế độ này lỗi, máy vẫn tiếp tục chạy. Cần kiểm tra chức năng của rơ-le và cảm biến trước tiên.

Tiếng kêu bất thường từ máy thường là dấu hiệu cảnh báo hỏng hóc cơ khí. Nguyên nhân có thể do vòng bi motor hoặc trục vít bị mòn, thiếu dầu bôi trơn, các chi tiết cơ khí bị va đập, hoặc dây đai (nếu có) bị trùng, lệch. Trong máy piston, tiếng kêu có thể do xéc măng gãy, thanh truyền lỏng, hoặc piston va vào thành xi-lanh. Tiếng rít có thể là dấu hiệu của bộ truyền ma sát hoặc cánh quạt bị kẹt. Ngừng máy ngay để kiểm tra, tránh hư hỏng nghiêm trọng hơn.

Khí ra yếu thường do áp suất đầu ra không đạt yêu cầu, nguyên nhân có thể từ bộ lọc khí bị nghẹt, đường ống có rò rỉ hoặc van một chiều hỏng khiến khí bị tụt ngược. Ngoài ra, cụm nén bị mòn như piston hoặc trục vít làm giảm khả năng nén, hoặc motor quay chậm, mất tải cũng khiến áp suất giảm. Cần kiểm tra kỹ hệ thống đường ống, lọc, van và cụm nén để xác định chính xác vấn đề. Việc bảo dưỡng định kỳ giúp hạn chế tình trạng này.

Lọc tách dầu (oil separator) có nhiệm vụ giữ lại dầu trong khí nén. Khi bị hỏng hoặc bão hòa, các dấu hiệu thường thấy là khí ra có nhiều dầu, gây ô nhiễm thiết bị dùng khí, đồng thời máy tiêu thụ dầu nhanh bất thường. Áp suất đầu ra cũng có thể giảm hoặc tăng cao do lọc bị nghẹt, khiến máy hoạt động quá tải. Nếu thấy mức dầu giảm nhanh hoặc khí ra có mùi và sương dầu, cần kiểm tra và thay lọc tách dầu sớm để tránh hỏng các bộ phận khác.

Việc để máy nén khí chạy liên tục phụ thuộc vào thiết kế của máy. Các dòng máy công nghiệp lớn như trục vít thường được thiết kế để chạy liên tục với chế độ điều khiển tải/không tải hoặc biến tần. Tuy nhiên, nếu là máy piston hoặc máy nhỏ, chạy liên tục trong thời gian dài có thể gây nóng máy, giảm tuổi thọ do thiếu thời gian nghỉ. Ngoài ra, việc không kiểm soát thời gian nghỉ sẽ làm tiêu hao năng lượng không cần thiết. Nên điều chỉnh chế độ làm việc phù hợp với tải sử dụng thực tế.

Bình tích áp là thiết bị quan trọng trong hệ thống khí nén, giúp ổn định áp suất, giảm chu kỳ đóng/ngắt của máy và lưu trữ lượng khí nén dự phòng. Nhờ đó, hệ thống vận hành trơn tru hơn, máy nén khí không phải khởi động liên tục – từ đó tiết kiệm điện và tăng tuổi thọ máy. Ngoài ra, bình tích áp còn giúp giảm dao động áp suất khi có tải lớn đột ngột. Tùy công suất máy và mức tiêu thụ khí, nên chọn bình có thể tích phù hợp.

Bảo trì định kỳ rất quan trọng để đảm bảo máy hoạt động ổn định và bền bỉ. Hằng ngày cần kiểm tra mức dầu, áp suất, nhiệt độ, tiếng ồn bất thường. Hằng tuần nên xả nước bình chứa và kiểm tra rò rỉ. Hằng tháng cần vệ sinh lọc gió và kiểm tra các đầu nối. Cứ mỗi 2.000 – 4.000 giờ nên thay dầu, lọc dầu, lọc tách dầu. Hằng năm kiểm tra toàn diện, vệ sinh két giải nhiệt, đo cách điện motor và hiệu chuẩn cảm biến. Ghi chép bảo trì để theo dõi lịch sử vận hành và dễ phát hiện vấn đề sớm.