Tổng quan
Công tắc áp suất Danfoss KP2 (Danfoss KP2 Pressure Switch) là thiết bị điều khiển và bảo vệ áp suất thấp (LP – Low Pressure) thuộc Series KP cao cấp, được nghiên cứu và sản xuất trực tiếp bởi tập đoàn Danfoss (Đan Mạch). Thiết bị đóng vai trò tự động đóng hoặc ngắt mạch điện điều khiển khi áp suất môi chất trong hệ thống giảm xuống hoặc tăng lên vượt quá các ngưỡng cài đặt, bảo vệ an toàn cho máy nén lạnh, hệ thống điều hòa không khí và đường ống công nghiệp.
Danfoss KP2 sở hữu dải điều chỉnh áp suất thấp từ -0.2 bar đến 5 bar, độ vi sai (Differential) điều chỉnh linh hoạt từ 0.5 bar đến 1.5 bar, cùng áp suất làm việc tối đa (MWP) lên tới 17 bar và áp suất thử nghiệm (Pe) đạt 20 bar. Thiết bị tương thích với nhiều loại chất làm lạnh HFC, HCFC và A2L phổ biến như R22, R134a, R404A, R407A, R407C, R407F, R422B, R422D, R448A, R449A, R450A, R452A, R507A, R513A, R1234yf, R1234ze. Vỏ bọc thiết bị đạt các cấp bảo vệ IP30, IP44 hoặc IP55 (khi trang bị thêm hộp che), chịu được nhiệt độ vận hành môi trường từ -40°C đến 65°C và nhiệt độ môi chất từ -50°C đến 100°C. KP2 cung cấp cấu hình tự động phục hồi (Auto Reset) hoạt động chính xác và ổn định.
Cấu tạo và nguyên lý
Danfoss KP2 sở hữu kết cấu cơ khí chính xác, nhỏ gọn (kích thước chiều rộng 84 mm, chiều cao 61 mm, chiều sâu 44 mm, trọng lượng khoảng 0.3 kg) và vận hành bền bỉ nhờ công nghệ tiếp điểm tác động nhanh (Snap-action):
| Bộ phận cấu tạo | Vật liệu / Thông số kỹ thuật | Chức năng & Đặc tính cơ học |
|---|---|---|
| Hộp xếp tác động (Bellows) | Đồng thiếc (Tinbronze CW452K) hàn kín hoàn toàn | Co giãn cơ học chính xác theo sự biến đổi áp suất môi chất để truyền lực tác động. Thiết kế chịu chấn động và xung áp tốt. |
| Cần đòn chính (Main Arm) | Thép hợp kim mạ cơ học | Truyền chuyển động từ hộp xếp bellows tới cụm tiếp điểm điện SPDT. Tích hợp cơ cấu Manual Trip kiểm tra mạch điện không cần dụng cụ. |
| Cụm tiếp điểm (Switch) | Công tắc đơn cực hai hướng (SPDT) | Cơ cấu tác động nhanh Snap-action triệt tiêu thời gian rung tiếp điểm. Tải định mức AC-1/AC-3: 16A 400V, AC-15: 10A 400V, DC-13: 12W 220V. |
| Trục điều chỉnh Dải (Range Spindle) | Trục vít cơ học (1 vòng quay ~ 0.7 bar) | Điều chỉnh ngưỡng áp suất tác động đóng mạch (CUT-IN) trên thang đo dải -0.2 đến 5 bar. Tích hợp tấm khóa Locking Plate. |
| Trục điều chỉnh Vi sai (Diff Spindle) | Trục vít cơ học (1 vòng quay ~ 0.15 bar) | Điều chỉnh độ chênh lệch áp suất vi sai (DIFF) trên thang đo 0.5 đến 1.5 bar. |
| Cổng kết nối áp suất (Connection) | Ren 1/4 in (6 mm) Flare Nut (O=12 mm) hoặc đầu hàn ODF | Dẫn môi chất vào hộp xếp bellows, đảm bảo kết nối kín khít chống rò rỉ gas. |
Nguyên lý vận hành cơ học: Danfoss KP2 hoạt động dựa trên sự cân bằng lực giữa áp suất môi chất tác động lên hộp xếp bellows và lực nén của lò xo chính (Main spring). Cơ cấu tác động nhanh Snap-action giúp chuyển trạng thái tiếp điểm tức thì chỉ trong vài mili-giây, ngăn ngừa nguy cơ cháy tiếp điểm do rung động cơ học:
- Khi áp suất tăng (Pressure Rise): Khi áp suất đường ống tăng chạm ngưỡng cài đặt High Set Point (CUT-IN), lực nén màng bellows thắng lực lò xo, đẩy cần đòn ngắt tiếp điểm 1-2 và đóng tiếp điểm 1-4 (khởi động máy nén hoặc thiết bị).
- Khi áp suất giảm (Pressure Drop): Khi áp suất tụt xuống bằng ngưỡng Low Set Point (CUT-OUT = CUT-IN minus Differential), lò xo đẩy cần đòn ngắt tiếp điểm 1-4 và đóng lại tiếp điểm 1-2 (mở mạch dừng máy nén an toàn).
Ứng dụng
Nhờ dải điều chỉnh áp suất thấp (-0.2 – 5 bar) chuyên dụng và độ chính xác cao, công tắc áp suất Danfoss KP2 được sử dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống:
- Bảo vệ áp suất hút máy nén lạnh (LP Cut-out): Ngắt máy nén an toàn khi áp suất đầu hút tụt quá thấp do rò rỉ gas, thiếu môi chất lạnh hoặc bị tắc phin lọc.
- Điều khiển Chu trình Bật/Tắt máy nén (Compressor Control): Tự động khởi động và dừng máy nén lạnh theo áp suất bay hơi của hệ thống kho lạnh, kho đông.
- Hệ thống điều hòa không khí (HVAC & Chiller): Giám sát áp suất môi chất đường thấp áp, bảo vệ dàn bay hơi khỏi nguy cơ đóng băng.
- Hệ thống cấp nước & Khí nén áp suất thấp: Tự động điều khiển trạm bơm tăng áp hoặc bình chứa khí nén trong dải làm việc dưới 5 bar.
Ý nghĩa dải áp suất
Hiểu rõ quy tắc thiết lập dải áp suất giúp kỹ sư vận hành cài đặt chính xác công tắc áp suất Danfoss KP2:
- Thang cài đặt chính (CUT-IN / Range Scale): Với thiết bị tự động reset áp suất thấp như KP2, giá trị cài đặt trên trục Range Spindle chính là áp suất đóng mạch / khởi động (CUT-IN). Dải cài đặt điều chỉnh từ -0.2 bar đến 5 bar (1 vòng quay trục tương đương 0.7 bar).
- Độ vi sai (Differential – DIFF Scale): Khoảng chênh lệch áp suất điều chỉnh từ 0.5 bar đến 1.5 bar (1 vòng quay trục tương đương 0.15 bar). Vi sai giúp chống hiện tượng tiếp điểm đóng ngắt liên tục khi áp suất dao động nhẹ quanh điểm cài đặt.
- Công thức tính điểm ngắt (CUT-OUT): Áp suất dừng / ngắt được tính theo công thức: CUT-OUT = CUT-IN minus Differential. Ví dụ: Nếu cài đặt điểm khởi động CUT-IN = 3.5 bar và vi sai DIFF = 1.0 bar, thiết bị sẽ đóng mạch khởi động máy nén ở 3.5 bar và tự động ngắt dừng máy nén khi áp suất hút giảm xuống 2.5 bar (3.5 – 1.0 = 2.5 bar).
- Lưu ý an toàn: Điểm ngắt CUT-OUT phải luôn duy trì phía trên độ chân không tuyệt đối (áp suất tuyệt đối P > -1 bar) để bảo vệ màng xếp và máy nén.
Hướng dẫn lựa chọn và lắp đặt
Thi công gá lắp và đấu nối điện cho công tắc áp suất Danfoss KP2 cần tuân thủ đúng khuyến cáo kỹ thuật từ nhà sản xuất Danfoss:
Quy trình gá lắp và đấu nối chuẩn kỹ thuật:
- Gá lắp cơ học: Lắp cố định công tắc áp suất lên gá đỡ tấm phẳng (bracket) để che kín các lỗ hổng bên dưới nhằm đạt cấp bảo vệ IP30/IP44. Khi siết ren 1/4 in Flare Nut, dùng cờ-lê giữ chặt phần cổ lục giác (O=12 mm) ở chân kết nối, tuyệt đối không vặn xoay thân vỏ.
- Thao tác đấu nối điện: Ngắt hoàn toàn nguồn điện trước khi thao tác. Luồn cáp qua cổng cáp Entry (đường kính cáp 6 – 14 mm hoặc dùng ốc siết cáp Pg 13.5 / Pg 16). Đấu dây copper wire (0.75 – 2.5 mm²) vào các cọc tiếp điểm 1, 2, 4 và cọc nối đất Earth Terminal, siết lực vừa đủ (tối đa 2 Nm).
- Thao tác hiệu chỉnh dải áp: Tháo tấm khóa Locking Plate. Dùng tua-vít xoay trục Range Spindle để chỉnh điểm CUT-IN mong muốn, xoay trục DIFF Spindle để thiết lập độ vi sai ngắt. Kiểm tra lại bằng đồng hồ đo áp suất chuẩn trên tuyến ống và gắn lại tấm Locking Plate sau khi chỉnh xong.
- Kiểm tra tiếp điểm (Manual Trip): Sử dụng tính năng thử nghiệm tiếp điểm thủ công bằng cách gạt cần Main Arm để kiểm tra sự đóng ngắt mạch điện mà không cần thay đổi áp suất hệ thống.
