GIÁO TRÌNH ĐIỆN KHÍ NÉN

MỤC LỤC. MODUL: ĐIỆN KHÍ NÉN ................................................................................... 1 I. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:........................................... 1 II. Mục tiêu của môn học:.................................................................................. 1 III. Nội dung của môn học:................................................................................ 1 BÀI 1 ..................................................................................................................... 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ NÉN. ......................................................................... 3 1. Cơ sở tính toán:.............................................................................................. 3 1.2.Đơn vị đo trong hệ thống:............................................................................ 3 2.Phương trình trạng thái nhiệt động học: ......................................................... 4 3. Khả năng ứng dụng của khí nén : .................................................................. 6 4. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén: ............................ 8 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 1 ............................................................................... 8 BÀI 2 ..................................................................................................................... 9 CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ KHÍ NÉN. .................................................................... 9 1. Máy nén khí: .................................................................................................. 9 2. Thiết bị xử lý khí nén:.................................................................................. 16 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 2 ............................................................................. 21 BÀI 3 ................................................................................................................... 22 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KHÍ NÉN............................................. 22 I. Kiến thức lý thuyết: ...................................................................................... 22 1. Khái niệm: ................................................................................................... 22 2. Cơ cấu chấp hành: ....................................................................................... 22 3.Van đảo chiều:.............................................................................................. 24 4. Nút nhấn:..................................................................................................... 26 5. Công tắc hành trình: .................................................................................... 27 6.Van tiếc lưu: ................................................................................................. 29 7.Van logic: ..................................................................................................... 30 9. Van áp suất:................................................................................................. 32 10. Van xả nhanh:............................................................................................ 35 11. Van chân không: ....................................................................................... 35 12. Van kiểm tra:( Van một chiều): ................................................................ 37 13. Van tuần tự:............................................................................................... 37 14. Cảm biến bằng tia: .................................................................................... 38 II. Thực hành:................................................................................................... 39 1. Công tác chuẩn bị: ....................................................................................... 39 1.1. Nghiên cứu sơ đồ:..................................................................................... 39 2. Trình tự thực hiện:....................................................................................... 40

Trang 1

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ

GIÁO TRÌNH

MÔN ĐUN: ĐIỆN KHÍ NÉN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG VÀ TRUNG CẤP

Ban hành kèm theo Quyết định số: 01 /QĐ-CĐN ngày 04 tháng 01 năm 2016

của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh BR – VT

Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016

Trang 2

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

Trang 3

LỜI GIỚI THIỆU

Cùng với sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hóa, ngày nay các thiết bị truyền dẫn, điều khiển khí nén sử dụng trong máy móc trở nên rộng rãi ở hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như máy công cụ CNC, phương tiện vận chuyển, máy dập, máy khoan-doa, máy ép phun, tàu thủy, dây chuyền chế biến thực phẩm…do những thiết bị này làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo chính xác, công suất lớn với kích thước nhỏ và lắp đặt dễ dàng ở những không gian chật hẹp sơ với các thiết bị truyền động và điều khiển bằng cơ khí hay điện

Nhằm trang bị cho người học nền kiến thức tốt nhất để tiếp cận nhanh chóng với các thiết bị của hệ thống khí nén-thủy lực trong thực tế Bằng những kinh nghiệm đúc kết được trong quá trình thực tiễn, nay tác giả biên soạn ra cuốn sách này

Giáo trình “ Điện Khí Nén “ được tác giả tổng hợp những kiến thức cơ bản của các lĩnh vực có liên quan Hy vọng qua nội dung của giáo trình này người học sẽ có thể thiết kế và lắp đặt được một hệ thống truyền dẫn khí nén theo các yêu cầu khác nhau

Trong quá trình biên soạn ra giáo trình này, không thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong sự đóng góp để giáo trình có thể hoàn thiện hơn

Bà Ria – Vũng Tàu, ngày 28 tháng 12 năm 2016 Biên soạn

1 Đinh Hùng – Chủ biên

2 Hà Quốc Trung

Trang 4

MỤC LỤC

MODUL: ĐIỆN KHÍ NÉN 1

I Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: 1

II Mục tiêu của môn học: 1

III Nội dung của môn học: 1

BÀI 1 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ NÉN 3

1 Cơ sở tính toán: 3

1.2.Đơn vị đo trong hệ thống: 3

2.Phương trình trạng thái nhiệt động học: 4

3 Khả năng ứng dụng của khí nén : 6

4 Ưu- nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén: 8

CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 1 8

BÀI 2 9

CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ KHÍ NÉN 9

1 Máy nén khí: 9

2 Thiết bị xử lý khí nén: 16

BÀI 3 22

CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KHÍ NÉN 22

I Kiến thức lý thuyết: 22

1 Khái niệm: 22

2 Cơ cấu chấp hành: 22

3.Van đảo chiều: 24

4 Nút nhấn: 26

5 Công tắc hành trình: 27

6.Van tiếc lưu: 29

7.Van logic: 30

9 Van áp suất: 32

10 Van xả nhanh: 35

11 Van chân không: 35

12 Van kiểm tra:( Van một chiều): 37

13 Van tuần tự: 37

14 Cảm biến bằng tia: 38

Trang 5

BÀI 4 41

THIẾT KẾ MẠCH KHÍ NÉN 41

1 Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển 41

1.1 Biểu đồ trạng thái: 41

1.2 Sơ đồ chức năng 43

1.3 Lưu đồ tiến trình 47

2 Các phương pháp điều khiển 48

BÀI 5 66

CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN-KHÍ NÉN 66

I Kiến thức lý thuyết: 66

1.Khái niệm: 66

2 Nút nhấn: 67

3 Rơ le: 69

4 Van điện từ 71

5 Công tác hành trình: 75

6 Cảm biến: 77

II Thực hành: 80

1 Công tác chuẩn bị: 80

2 Trình tự thực hiện: 81

BÀI 6 83

LẮP ĐẶT MẠCH MÁY DẬP 83

1 Kiến thức lý thuyết: 83

4 Các sai hỏng thường gặp- nguyên nhân và cách khắc phục: 87

BÀI 7 88

LẮP ĐẶT MẠCH MÁY LẮP RÁP 88

4 Các sai phạm thường gặp- nguyên nhân và cách khắc phục 93

BÀI 8 95

LẮP ĐẶT MẠCH MÁY KHOAN 95

Trang 6

BÀI 9 101

LẮP ĐẶT MẠCH MÁY KHOAN DOA 101

BÀI 10 110

LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY DẬP 110

2 Lập trình điều khiển mạch Máy Dập hoạt động lặp lại: 116

BÀI 11 121

LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY LẮP RÁP 121

3 Lập trình PLC điều khiển Máy lắp ráp 122

BÀI 12 125

LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY KHOAN THỰC HIỆN 3 SẢN PHẨM 125 1 Kiến thức lý thuyết: 125

2 Lập trình plc điều khiển máy Khoan thực hiện 3 sản phẩm 132

TÀI LIỆU THAM KHẢO 137

Trang 7

MODUL: ĐIỆN KHÍ NÉN

Mã môn học: MĐ22

I Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:

- Vị trí: Trước khi học môn học này cần hoàn thành các môn học cơ sở, đặc biệt các môn học, mô đun: Mạch điện, Điện tử cơ bản, Đo lường điện và Trang bị điện

- Tính chất: Là môn học chuyên môn nghề, thuộc môn học nghề bắt buộc

II Mục tiêu của môn học:

- Biết được phạm vi ứng dụng, ưu và nhược điểm của hệ thống truyền động khí nén

- Biết được quy trình cung cấp và xử lý khí nén

- Giải thích được nguyên lý làm việc của các phần tử trong hệ thống khí nén – điện khí nén

- Phân tích được mạch điều khiển của các hệ thống khí nén – điện khí nén

- Sử dụng được các phần tử trong hệ thống khí nén – điện khí nén

- Thiết kế được mạch điều khiển Khí nén, Điện khí nén

-Thực hiện các bài tập ứng dụng về điện khí nén đảm bảo đúng, trình tự, an toàn cho người và thiết bị

- Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, chính xác trong học tập và trong thực hiện công việc thực tế

III Nội dung của môn học:

GIAN

HÌNH THỨC GIẢNGDẠY

Trang 8

5 Các phần tử trong hệ thống Điện – khí nén 8 Tích hợp

7 Lắp đặt mạch Máy Lắp ráp 12 Tích hợp

9 Lắp đặt mạch Máy khoan- Doa 12 Tích hợp

10 Lập trình PLC điều khiển Máy dập 7 Tích hợp

11 Lập trình PLC điều khiển Máy lắp ráp 8 Tích hợp

12 Lập trình PLC điều khiển Máy khoan thực hiện

3 sản phẩm

10 Tích hợp

Trang 9

- Biết được thành phần hóa học của không khí

- Biết được các đơn vị đo áp suất

- Biết được ứng dụng khả năng ứng dụng của khí nén

- Phân tích được ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén

1 Cơ sở tính toán:

1.1.Thành phần hóa học của khí nén:

Nguyên tắc hoạt động của các thiết bị khí nén là không khí trong khí quyển được hút vào và nén trong máy nén sau đó áp suất khí nén từ máy nén khí được đưa vào hệ thống khí nén trong không khí là loại hỗn hợp bao gồm những thành phần chính sau:

Hình 1.1 Phần trăm các chất khí của không khí

Hơi nước và các loại khí khác: 1%

Ngoài hơi nước không khí còn có bụi, chính nhưng thành phần đó gây ra cho các thiết bị khí nén bị ăn mòn, sự gỉ,

Vì vậy phải có những biện pháp hay thiết bị để loại trừ hoặc giới hạn đến mức thấp nhất những thành phần đó trong hệ thống

1.2.Đơn vị đo trong hệ thống:

1.2.1.Định nghĩa các loại áp suất:

N 2

78 %

O 2

21%

Trang 10

- Áp suất khí quyển:là áp suất không khí tại mực nước biển

đơn vị đo: 760mmhg = 1,013 bar

- Áp suất tương đối: là áp suất chất khí so với áp suất khí quyển (p=0)

- Áp suất tuyệt đối: là áp suất chất khí có kể đến áp suất khí quyển

(p=14,5 psi)

ptuyệt đối = p tương đối + pkhí quyển

1.2.2 Các đơn vị đo áp suất không khí theo tiêu chuẩn iso:

N/m2 , kN/m2 , pa, kpa

1.2.3 Các đơn vị thường dùng: kg/cm 2 , bar

1.2.4.Đơn vị áp suất : kN/m 2 , kpa, bar, kg/cm 2 , psi

1 bar = 100kpa = 100kN/m2 = 14,5psi

1 kg/cm2 = 0,981 bar = 14,2233 psi

1 psi = 0,0689 bar = 0,0702 kg/cm2

2.Phương trình trạng thái nhiệt động học:

Giả thiết là khí nén trong hệ thống gần như là lý tưởng Phương trình trạng

thái nhiệt tổng quát của khí nén:

2.1 Định luật Boyle- Mariotte:

Khi nhiệt độ không thay đổi (T = hằng số), theo phương trình nhiệt tổng quát

(1-1) ta có:

Nếu gọi:

P(bar ) 8

Trang 11

p2abs (bar) áp suất tuyệt đối khí nén có thể tích V2

Theo phương trình 1-2 ta có:

Hình 1.2: Biểu diễn sự phụ thuộc áp suất và

thể tích khi nhiệt độ thay đổi là đường cong

parabol

2.2 Định luật 1 Gay – Lussac:

Khi áp suất không thay đổi (p = hằng số),

theo phương trình 1-1 ta có:

Trong đó:

T1 : nhiệt độ tại thời điểm có thể tích V1 (K)

T2 : nhiệt độ tại thời điểm có thể tích V2 (K)

Hình 1.3: Biểu diễn sự thay đổi thể tích khi áp suất là hằng số Năng lương nén và năng lượng giãn nở không khí được tính theo phương trình:

W = p(V2 – V1)

2.3 Định luật 2 Gay – Lussac:

Khi thể tích V thay đổi, theo phương trình

V(m3)

Trang 12

hay:

3 Khả năng ứng dụng của khí nén :

3.1 Trong lĩnh vực điều khiển:

Hệ thống điều khiển khí nén được sử dụng ở những lĩnh vực có khả năng nguy hiểm nhiều như: cháy, nổ, … VD: Các thiết bị phun sơn, các loại đồ gá, kẹp chi tiết, plastic hoặc dược sử dụng trong lĩnh vực sản xuất các thiết bị điện

tử Ngoài ra hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các dây chuyền rửa xe tự động, trong các thiết bị vận chuyển và kiểm ra lò hơi, thiết bị

mạ điện, đóng gói bao bì và trong công nghiệp hóa chất…

-Truyến động thẳng: Được sử dụng trong các đồ gá kẹp, các thiết bị đóng gói, máy gia công gổ, trong các thiết bị làm lạnh, cũng như trong các hệ thống phanh hãm ôtô

- Trong các hệ thống đo và kiểm tra, trong các hệ thống vận chuyển xi măng, kiểm tra chất lượng sản phẩm

Trang 13

* Một số ứng dụng của khí nén:

Hình 1.6: Hệ thống lắp ráp

Hình 1.9: Điều khiển rôbốt Hình 1.8: Dụng cụ cầm tay: khoan tay, dụng cụ vặn vít

Trang 14

4 Ưu- nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén:

4.1.Ưu điểm:

Do khả năng chịu nén( đàn hồi) lớn của không khí , do vậy khả năng tích chứa áp suất nén một cách thuận lợi Như vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm tích chứa khí nén

- Có khả năng truyền tải năng lượng xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn ít

- Đường dẫn khí ra ( khí thải) không cần thiết

- Chi phí thấp để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén

- Hệ thống phòng ngừa quá tải áp suất giới hạn được đảm bảo

4.2.Nhược điểm:

- Lực truyền tải trọng nhỏ

- Khi tải trọng hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi, vì khả năng đàn hồi của khí lớn, do đó không thể thực hiện được những chuyển động quay đều

- Khí thoát ra nhanh gây ra tiếng ồn

- Do đó, hiện nay trong lĩnh vực điều khiển người ta thường kết hợp hệ thống điều khiển bằng khí nén với cơ khí hoặc khí nén với điện, điện tử do vậy rất khó xác định được một cách chính xác ưu, khuyết điểm của từng hệ thống điều khiển

CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 1

1 Khí nén là gì? Điều khiển khí nén được thiết kế với mục đích gì? Hãy nêu một số ứng dụng của hệ thống điều khiển khí nén?

2 Nêu các định luật của khí nén?

3 Ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển khí nén?

4 Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, khí nén có bị lạc hậu không? Vì sao?

Trang 15

BÀI 2 CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ KHÍ NÉN

Giới thiệu:

Sau khi học xong bài học này, người học có khả năng trình bày được các nguyên lý hoạt động, ưu điểm và nhược điểm của hệ thống cung cấp và phân phối khí nén

Mục tiêu:

- Biết được nhiệm vụ của hệ thống cung cấp và phân phối khí nén

- Nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của các loại máy nén khí, các bộ bảo dưỡng, các phương pháp xử lý khí nén

- Phân tích được các quá trình xử lý khí nén

- Rèn luyện tính chính xác, chủ động, sáng tạo và khoa học, nghiêm túc trong học tập và trong công việc

1 Máy nén khí:

Máy nén khí phân ra làm 2 loại: ( theo nguyên lý hoạt động)

Nguyên lý thay đổi thể tích:

Không khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó thể tích của buồn chứa sẽ nhỏ lại Như vậy theo định luật Boyle – Mariotte áp suất trong buồn chứa sẽ tăng lên

Nguyên lý động năng:

Không khí được dẫn vào buồng chứa,ở đó áp suất khí nén được tạo ra bằng động năng của bánh dẫn Nguyên tắc hoạt động này tạo ra lưu lượng và công suất rất lớn

1.1 Máy nén khí kiểu piston:

Trong doanh nghiệp, các máy nén piston được sử dụng rộng rãi cho cả nén khí và làm lạnh Các máy nén khí này hoạt động trên nguyên lý của bơm xe đạp

và được đặc trung bởi sự ổn định của lưu lượng khi áp suất đẩy thay đổi năng suất của máy tỷ lệ thuận với tốc độ Tuy nhiên công suất của máy nén lại thay đổi 1.1.1 Cấu tạo:

Trang 16

- Máy nén piston có rất nhiều cấu tạo khác nhau, bốn loại được sử dụng nhiều nhất là: thẳng đứng, nằm ngang, nối tiếp và nằm ngang cân bằng - đối xứng

- Máy nén piston trục đứng được sử dụng trong khoảng công suất từ 50 – 150 cfm (foot khối/ phút)

- Máy nén nằm ngang cân bằng đối xứng sử dụng trong khoảng công suất từ 200– 5000 cfm (foot khối/ phút) được sử dụng với nhiều cấp và lên tới 10.000cfm với các thiết kế một cấp

- Máy nén khí piston là loại máy nén khí tác động đơn nếu quá trình nén chỉ sử dụng một phía của piston Nếu máy nén sử dụng cả 2 phía của piston là máy nén tác động kép

- Máy nén một cấp là máy nén có quá trình thực hiện bằng một xylanh đơn hoặc một số xylanh song song

1.1.2 Nguyên lý hoạt động:

Hình 2.1: Mặt cắt của máy nén piston

Trang 17

Không khí sau khi qua bộ lọc khí và được nén ở thân máy nén khí nhờ các

van đóng và mở trên đầu piston, sau đó được đẩy vào bình chứa Để có thể nén

đến áp suất từ từ 15bar người ta thường sử dụng Máy nén khí kiểu piston 2 cấp

hoặc nhiều cấp Tuy nhiên vì không khí được nén nhiều lần do đó chúng phải có

bộ phận làm mát trung gian bằng nước hay bằng không khí

1.1.3 Ưu – nhược điểm:

- Cứng vững

- Hiệu suất cao

- Bảo quản đơn giản

- Gây ra các hiện tượng dao động đáng kể như: tiếng ồn lớn

- Tạo ra khí nén theo xung và thường có dầu

* Một số máy nén khí kiểu pittôngđược sử dụng trong thực tế:

Hình 2.3: Máy nén piston công nghiệp Hình 2.4: Máy nén piston áp suất

thấp

Hình 2.5: Máy nén piston bơm dầu Hình 2.6: Máy nén khí xylanh đơn

Trang 18

1.2 Máy nén khí kiểu cánh gạt:

1.2.1 Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt

Máy nén khí kiểu cánh gạt bao gồm: Thân máy, mặt bích thân máy, mặt biwchs trục, rôto lắp trên trục Trục và rôto lắp lệch têm so với bánh dẫn truyền động Khi rôto quay tròn, dưới tác dụng của lực ly tâm các bánh gạt chuyển động tự do trong các rãnh ở trên rôto và các đầu cánh gạt tựa vào bánh dẫn chuyển động Thể tích giới hạn giữa các bánh gạt sẽ bị thay đổi Như vậy quá trình hút và nén được thực hiện

Để làm mát khí nén, trên thân máy có các rãnh để dẫn nước vào làm mát Bánh dẫn được bôi trơn và quay tròn trên thân máy để giảm bớt sự hao mòn khi các cánh tựa vào nhau

1.2.2 Nguyên lý làm việc của máy nén khí kiểu cánh gạt:

Hình 2.7: Mặt cắt của máy nén khí kiểu cánh

gạt

Trang 19

Không khí được nén vào buồng hút, nhờ rotor và stator đặt lệch nhau, nên khi rotor quay thì không khí sẽ vào buồng nén, sau đó khí nén sẽ được đưa vào buồng đẩy

1.2.3 Ưu- khuyết điểm:

- Không cồng khềnh

- Không dao động do đó êm hơn máy nén khí kiểu piston

- Sửa chữa dễ dàng

- Lưu lượng và hằng số khí không bị xung

- Hiệu suất nhiệt động học kém hơn kiểu piston

- Khí nén thông thường bị nhiễm dầu

*Một số máy nén khí kiểu cánh gạt được sử dụng trong thực tế:

1.3.Máy nén khí kiểu trục vít:

1.3.1 Cấu tạo máy nén kiểu trục vít

Máy nén khí trục vít có khoảng năm 1950 và đã chiếm một thị trường lớn trong lĩnh vực nén khí, loại máy nén khí này có vỏ đặc biệt bao bọc quanh hai trục vít, một lồi, môt lõm

Máy nén khí kiểu trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích Máy nén khí trục vít gồm hai trục: Trục chính và trục phụ Các răng của hai trục vít

ăn khớp với nhau và số răng trục vít lồi ít hơn số răng trục vít lõm từ 1 đến 2 răng, hai trục vít phải quay đồng bộ với nhau

Hình 2.8 : Máy nén khí kiểu cánh gạt

Trang 20

1.3.3 Ưu- khuyết điểm:

- Không khí sạch và không bị xung

- Rất tin cậy: tuổi thọ của máy cao ( 15.103 đến 40.103 h)

Trang 21

1.4.Máy nén khí kiểu Root:

1.4.1 Cấu tạo:

Máy nén khí kiểu root gồm có 2 hoặc 3 cánh quạt (Pittông có dạng hình số 8)

Hình 2.11 : Máy nén khí kiểu root 1.4.2 Nguyên lý hoạt động:

Các piston được quay đồng bộ bằng bộ truyền động ở ngoài thân máy, trong quá trình quay không tiếp xúc nhau Như vậy khả năng hút của máy phụ thuộc vào khe hở giữa 2 piston, ke hở giữa phần quay và thân máy

1.4.3 Ưu – khuyết điểm:

- Khí nén tạo ra không bị xung và ít bị nhiễm dầu

- Ít tạo ra dao động

- Có độ mòn giữa các răng và xy lanh

1.5 Máy nén khí kiểu Turbin:

1.5.1 Cấu tạo của máy nén khí kiểu ly tâm

Máy nén khí ly tâm sử dụng đĩa xoay hình cánh quạt hoặc bánh đẩy để ép khí vào phầm rìa của bánh đẩy làm tăng tốc độ của khí Bộ phận khuếch tán của máy sẽ chuyển đổi năng lượng của tốc độ thành áp suất Máy nén khí ly tâm thường sử dụng trong ngành công nghiệp nặng và trong môi trường làm việc liên tục Chúng thường được lắp cố định Công suất của chúng có thể từ hàng trăm đến hàng ngàn mã lực Với hệ thống làm việc gồm nhiều máy nén khí ly tâm, chúng có thể tăng áp lực đầu ra hơn 10000 lbf/in² (69 MPa)

Trang 22

Nhiều hệ thống làm tuyết nhân tạo sử dụng loại máy nén này Chúng có thể

sử dụng động cơ đốt trong, bộ nạp hoặc động cơ tua-bin Máy nén khí ly tâm được sử dụng trong một động cơ tua-bin bằng gas nhỏ hoặc giống như là tầng nén khí cuối cùng của động cơ tua-bin gas cỡ trung bình

1.5.3 Ưu – khuyết điểm:

- Khí nén có lưu lượng tốt

- Các răng trên stator di động cho phép chỉnh được lưu lượng

- Tuổi thọ cao ít đòi hỏi bảo trì

- Hiệu suất cao

Trang 23

Do vậy khí nén được sử dụng trong kỹ thuật nhất thiết phải được xử lý, mức độ xử lý phụ thuộc vào phương pháp xử lý và phạm vi ứng dụng

2.2 Phương pháp xử lý khí nén:

Hình 2.13 : Các giai đoạn xử lý khí nén

2.2.1 Bình ngưng tụ- làm lạnh bằng không khí (bằng nước):

Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí sẽ được dẫn vào bình ngưng tụ Tại đây

áp suất khí nén sẽ được làm lạnh và phần lớn lượng hơi nước chứa trong không khó sẽ được ngưng tụ và tác ra

Làm lạnh bằng không khí, nhiệt độ khí nén trong bình ngưng tụ sẽ đạt được trong khoảng từ 300C đến 350C Làm lạnh bằng nước (nước làm lạnh có nhiệt độ100C) thì nhiệt độ trong bình ngưng tụ sẽ đạt được là 200C

Trang 24

Hình 2.14 Nguyên lý hoạt động của bình ngưng tụ bằng nước

2.2.2 Thiết bị sấy khô bằng chất làm lạnh:

Nguyên lý của phương pháp sấy khô bằng chất làm lạnh là: khí nén đi qua

bộ phận trao đổi nhiệt khí- khí Tại đây, dòng khí nén vào sẽ được làm lạnh sơ

bộ bằng dòng khí nén đã được sấy khô và xử lý từ bộ ngưng tụ đi lên

Sau khi được làm lạnh sơ bộ, dòng khí nén vào bộ phận trao đổi nhiệt khí- chất làm lạnh Quá trình làm lạnh sẽ được thực hiện bằng cách cho dòng khí nén chuyển động đảo chiều trong những ống dẫn Nhiệt độ hóa sương ở đây là 20C Như vậy lượng hơi nước trong dòng khí nén vào sẽ được ngưng tụ

Dầu, nước, chất bẩn sau khi được tách ra khỏi dòng khí nén sẽ được đưa ra ngoài qua van thoát nước ngưng tụ tự động(4) Dòng khí nén được làm sạch và còn lạnh sẽ được đưa đến bộ phận trao đổi nhiệt (1) để nâng nhiệt độ lên khoảng

từ 60C đến 80C trước khi đưa vào sử dụng

Chu kỳ hoạt động của chất làm lạnh được thực hiện bằng máy nén để phát chất làm lạnh (5) Sau khi chất làm lạnh được nén qua máy nén, nhiệt độ sẽ tăng lên, bình ngưng tụ(6) sẽ có tác dụng làm nguội chất làm lạnh đó bằng quạt gió

Trang 25

Hình 2.15 Thiết bị sấy khô bằng chất làm lạnh

2.2.3 Thiết bị sấy khô bằng chất hấp thụ

Sấy khô bằng chất hấp thụ có thể là quá trình vật lý hay quá trình hóa học

- Quá trình vật lý: Chất sấy khô hay gọi là chất háo nước sẽ hấp thụ lượng hơi nước ở trong không khí ẩm Thiết bị gồm 2 bình Bình thứ nhất chứa chất sấy khô và thực hiện quá trình hút ẩm Bình thứ hai tái tạo lại khả năng hấp thụ của chất sấy khô

Chất sấy khô thường được sử dụng: silicagen SiO2, nhiệt độ điểm sương

sẽ theo cửa (4) vào hệ thống

Trang 26

- Chuyển động xoáy của dòng áp suất khí nén trong van lọc

- Phần tử lọc xốp làm bằng các chất như: vảy dây kim loại, giấy thấm ướt,

Bộ chỉnh

áp suất

Bộ lọc

Bộ bôi trơn

Vách ngăng

Lưới lọc

Vít xả nước

Bình lọc

Nước Ngưng tụ

Trang 27

Hình 2.19 Van điều chỉnh áp suất

Van điều chỉnh áp suất có công dụng giữ áp suất được điều chỉnh không đổi, mặc dù có sự thay đổi bất thường của tải trọng làm việc ở phía đường ra hoặc sự dao động của áp suất ở đường vào van

2.3.3.Van tra dầu:

Để giảm ma sát, sự ăn mòn và sự gỉ của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén, trong thiết bị lọc có thêm van tra dầu.( Nguyên tắc tra dầu thực hiện theo nguyên lý tra dầu Venturi)

Hình 2.20 Van tra dầu

CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 2

1 Máy nén khí hoạt động chủ yếu theo nguyên lý nào?

2 Hãy kể tên một số máy nén khí đã học, trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động Ưu nhược điểm của từng loại?

3 Tại sao khí nén cho ra từ máy nén khí lại không đêm sử dụng trực tiếp được

mà phải qua quá trình xử lý?

4 Trình bày các giai đoạn xử lý khí nén?

Trang 28

BÀI 3 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KHÍ NÉN

Giới thiệu:

Sau khi học xong bài học này, người học có khả năng trình bày được cấu tạo,

ký hiệu của các phần tử trong hệ thống khí nén-thủy lực

Mục tiêu:

- Biết được nhiệm vụ , hoạt động của các van đảo chiều, nút nhấn, các cơ cấu chấp hành, công tắc hành trình……

- Lắp đặt và vận hành được các loại van

- Rèn luyện tính chủ động, tư duy khoa học, nghiêm túc trong học tập và trong công việc

I Kiến thức lý thuyết:

1 Khái niệm:

Một hệ thống điều khiển thông thường bao gồm các phần tử sau:

- Nguồn: đây là nguồn khí nén với áp suất làm việc ( 6- 8 bar)

- Phần tử đưa tín hiệu vào: nhận những giá trị của tín hiệu vào, cũng là phần tử đầu tiên của mạch như: nút nhấn, công tắc hành trình, cảm biến,…

- Phần tử xử lý tín hiệu: tín hiệu vào được xử lý theo quy tắc logic xác định, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển như: Van tiếc lưu, van logic AND hoặc OR

- Phần tử điều khiển: điều khiển dòng năng lượng theo yêu cầu, thay đổi trang thái của cơ cấu chấp hành như: Van đảo chiều, ly hợp

- Cơ cấu chấp hành: làm thay đổi trang thái của đối tượng điều khiển, là đại lượng ra của mạch điều khiển như; xy lanh, động cơ

2 Cơ cấu chấp hành:

2.1 Xy lanh:

- Xy lanh tác động một phía phục hồi bằng lò xo ( xy lanh tác động đơn phục hồi bằng lò xo)

Trang 29

Hình 3 1 Cấu tạo và ký hiệu của xy lanh tác động đơn phục hồi bằng lò xo

- Xy lanh tác động 2 phía, piston có một trục

Hình 3 2 Cấu tạo và ký hiệu Xy lanh tác động 2 phía, piston có một trục

Trang 30

2.2 Động cơ khí nén:

Hình 3 3 Động cơ khí nén

3.Van đảo chiều:

Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng – mở hay chuyển đổi vị trí để thay đổi hướng của dòng năng lượng

- Ký hiệu:

2

Động cơ quay một chiều Động cơ quay hai chiều

Trang 31

3.1 Van đảo chiều không duy trì 3/2 :

* Ký hiệu:

2

12

Hình 3 5 Cấu tạo và ký hiệu Van đảo chiều không duy trì 3/2

3.2 Van đảo chiều duy trì 5/2:

Trang 32

* Ký hiệu:

5 1 3

Hình 3 7 Ký hiệu nút nhấn 3/2 thường đóng không duy trì

- Nút nhấn 3/2 thường mở không duy trì :

2

Trang 33

4.2 Nút nhấn 5/2:

- Nút nhấn 5/2 không duy trì

5 1 3

Hình 3 9 Ký hiệu Nút nhấn 5/2 không duy trì

- Nút nhấn 5/2 duy trì.( công tắc )

5 1 3

Hình 3 10 Ký hiệu nút nhấn 5/2 duy trì

5 Công tắc hành trình:

- Công tắc hành trình tác động hai chiều:

Hình 3 11 Công tắc hành trình tác động hai chiều

2

Hình 3 12 Ký hiệu công tắc hành trình tác động hai chiều thường đóng

Trang 35

6.Van tiếc lưu:

100%

Hình 3 17 Cấu tạo và ký hiệu van tiết lưu 2 chiều

100%

Hình 3 18 Cấu tạo và ký hiệu van tiết lưu 1 chiều

Van tiếc lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tức là điều chỉnh vận tốc hoặc thời gian chạy của cơ cấu chấp hành Nguyên lý làm việc của van tiếc lưu là lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào sự thay đồi tiết diện

Trang 36

7.Van logic:

7.1 Van OR( van con thoi):

2

Hình 3 19 Cấu tạo và ký hiệu Van OR( van con thoi)

Van này có 2 cổng vào E1 , E2, và 1 cổng ra A Khi E1 làm việc thì E2 bị đóng( do dòng khí nén đẩy viên bi hoặc màng chắn) Lúc này khí nén từ E1 đến

A rồi đến các cơ cấu điều khiển Khi cổng E2 làm việc thì cổng E1 đóng lại, khí nén từ E2 đến A rồi đến các cơ cấu điều khiển

Van này dùng để điều khiển các tín hiệu từ các vị trí khác nhau

7.2.Van AND ( van 2 áp lực)

Trang 37

1 1

2

Hình 3 20.Cấu tạo và ký hiệu Van AND ( van 2 áp lực)

Van này có 2 cổng vào E1 , E2, và 1 cổng ra A.khi khí nén ra cổng A thì phải tác động cùng lúc 2 cổng E1 và E2 trong trường hợp áp suất ở 2 ổng khác nhau ,thì dòng áp suất khí nén đến cổng A từ cổng có áp suất nhỏ hơn, còn cổng có

áp suất nhỏ hơn bị khóa lại Van này dùng để điều khiển tín hiệu hóa đảm bảo

an toàn khi làm việc

2.8.Van trì hoãn thời gian:

2.8.1.Van trì hoãn thời gian thường đóng:

Hình 3 21 Cấu tạo và ký hiệu Van hoãn thời gian thường đóng

Van này bao gồm van 3/2 nối với bình chứa khí và van tiếc lưu 1 chiều

Thời gian trì hoãn được cài đặt tờ 0 đến 30s bình chứa dùng để tăng thời gian trì hoãn Dòng khí nén đi vào van tiếc lưu 1 chiều đến bình chứa khí, khi đạt đến áp suất điều chỉnh thì dòng khí nén tác động vào van 3/2 làm cho cổng 1 thông với

Trang 38

cổng 2 và khi đi vào xy lanh điều khiển Kết quả là cổng 2 và cổng 3 bị ngắt sau

thời gian trì hoãn

8.2.Van trì hoãn thời gian thường mở:

Tương tự như van trì hoãn thời gian 3/2 thường đóng, nhưng van này có van 3/2 thường mở Dòng khí nén đi qua van tiết lưu đến bình chứa khí, khi đạt áp suất điều chỉnh thì dòng khí nén tác động vào van 3/2 làm cổng 2 và cổng 3 thông nhau, khí thoát ra ngoài Kết quả là cổng 1 và cổng 2 bị ngắt sau một thời gian trì hoãn

Hình 3 23 Cấu tạo van an toàn

- Ký hiệu van an toàn:

Trang 39

Hình 3 24 Ký hiệu van an toàn

9.2 Van tràn:

- Nguyên lý làm việc:

Nguyên tắc hoạt động của van tràn tương tự như van an toàn, nhưng khác ở chỗ là khi áp suất ở cửa P đạt được giá trị xác định thì cửa P nối với cửa A và nối với hệ thống điều khiển

Nguyên lý làm việc: khi điều chỉnh trục vít, tức là điều chỉnh vị trí của đĩa van Trong trường hợp áp suất của đầu ra tăng so với áp suất được điều chỉnh, khí nén sẽ qua lỗ thông tác dụng lên màng, vị trí kim van sẽ thay đổi, khí nén sẽ qua cửa xả khí ra ngoài Đến khi áp suất ở đầu ra giảm xuống bằng áp suất được điều chỉnh thì kim vansẽ trở về vị trí ban đầu.(hình)

- Ký hiệu:

Hình 3 26 Ký hiệu van điều chỉnh áp suât

Trang 40

Hình 3 27 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van điều chỉnh áp suât

9.4.Rơ le áp suất:

Rơle áp suất có nhiệm vụ đóng mở công tắc điện, khi áp suất trong hệ thống vượt quá mức yêu cầu

Trong hệ thống điều khiển điện- khí nén, rơ le áp suát có thể coi như phần

tử chuyển đổi tín hiệu điện- khí nén Công tắc điện đóng, mở tương ứng với những áp suất khác nhau có thể điều chỉnh bằng vít điều chỉnh

Tiêu đề	Giáo Trình Môn Đun: Điện Khí Nén
Tác giả	Đinh Hùng, Hà Quốc Trung
Trường học	Trường Cao Đẳng Nghề BR – VT
Chuyên ngành	Điện khí nén
Thể loại	Giáo trình
Năm xuất bản	2016
Thành phố	Bà Rịa – Vũng Tàu

Định dạng
Số trang	143
Dung lượng	3,82 MB