nghiên cứu khái quát hệ thống giám sát trạm nén khí. thiết kế giám sát cho trạm khí nén có nhiều máy nén

Bên cạnh việc duy trì tự động các thông số nh áp suất, nhiệt độ ….hay là tronggiới hạn đã cho, cũng cần bảo vệ hệ thống thiết bị tránh khỏi chế độ làm việcnguy hiểm.. Rơle nhiệt độ và

Chơng 1 : Tổng quan về máy nén khí

1.1 Khái niệm chung [ 1]

1.1.1 Khái niệm máy nén

Máy nén là máy để nén khí với cơ số tăng áp ε > 1,15 và có làm lạnh nhântạo ở nơi xảy ra quá trình nén khí Công dụng của máy nén khí là nén khí và dichuyển khí nén đến nơi tiêu thụ theo hệ thống ống dẫn

1.1.2 Phân loại máy nén khí

Khí nén có nhiều công dụng : là nguyên liệu sản xuất ( trong công nghiệphoá học ), là tác nhân mang năng lợng ( khuấy trộn tạo phản ứng ), là tác nhânmang tín hiệu điều khiển ( trong kĩ thuật tự động bằng khí nén ), là nguồn độnglực cấp cho tuabin, kích….hay là hay là

Có nhiều cách để phân loại máy nén khí

a Theo nguyên lí làm việc , gồm có :

+ Máy nén thể tích : Trong máy này áp khí tăng do nén cỡng bức nhờgiảm thể tích dãn cách không gian làm việc , loại này có máy nén pittong, máynén rôtor (cánh trợt , bánh răng ….hay là )

+ Máy nén động học : Trong máy này áp khí tăng do đợc cấp động năngcỡng bức nhờ có cơ cấu làm việc , loại này có máy nén li tâm, máy nén hớngtrục

b Theo áp suất có :

+ Máy nén áp suất cao

+ Máy nén áp suất trung bình

+ Máy nén áp suất thấp

+ Máy nén nhiều cấp

f Theo cấu tạo

+ Máy nén piston

) (

Vao

Ra P

P

(1-1)+ Năng suất của máy nén (Q) : là khối lợng (kg/s) hay thể tích ( m3/h) khí

mà máy nén cung cấp trong một đơn vị thời gian

+ Công suất của máy nén (N) : là công suất tiêu hao để nén và truyền khí.Ngoài ra máy nén còn có các thông số về hiệu suất máy nén, về khí nén(nhiệt độ, áp suất khí vào ra, lí tính và hoá tính của khí với các thông số khí đặctrng)

1.1.4 Tự động khống chế máy nén [4]

Để đảm bảo cấp khí nén hợp lí cho các thiết bị tiêu dùng máy nén phải

đ-ợc tự động khống chế nhằm thoả mãn 2 điều kiện chính :

- Đảm bảo lu động tiêu thụ

- Đảm bảo áp suất khí yêu cầu, thờng giới hạn  ( 8-10 %) áp suất yêucầu Ngoài ra khí nén còn phải đợc đảm bảo về chất lợng nh độ ẩm, sạch ….hay là theoyêu cầu riêng

Máy nén khí thờng kèm theo các bộ lọc và bình chứa khí với mục đích :

- Điều hoà lu lợng, áp suất, khử các xung áp trong kênh tiêu thụ đối vớimáy nén piston

- Làm việc dễ dàng việc điều chỉnh giới hạn cực đại hoặc cực tiểu của ápsuất, hạn chế tới giá trị có thể của tần suất mở máy động cơ lai

- Tránh các sụt áp đột ngột của khí khi có tiêu thụ đột ngột trong một thờigian ngắn ( nh phanh khí nén, chuyển động của kích khí có piston lớn ….hay là )

- Làm mát khí nén và ngng tụ hơi nớc, tạp chất ….hay là

Đối với thiết bị dới 10KW ngời ta thờng dùng tiếp điểm áp khí đảm bảodừng động cơ khi bình chứa áp suất (đặt) cực đại và chạy lại động cơ khi áp suất

đặt cực tiểu

Tiếp điểm áp khí sẽ đóng cắt công tắc tơ cấp điện cho động cơ kéo máynén Một bình trung gian đợc lắp trên dờng ống dẫn khí và có thể tích đợc tínhtoán sao cho 5-6s đầu động cơ đạt tốc độ bình thờng mà không có áp suất, tránh

mở máy có áp suất Một đầu xả gắn với tếp điểm áp khí sẽ đảm bảo xả khí trongbình phụ vào khí quyển khi động cơ dừng, van bi một chiều khi đó sẽ đóng kín

do vậy khi động cơ chạy lại thì không có áp suất đặt vào máy nén khi mới mởmáy Khi công tắc tơ đóng thì đầu xảcũng đóng, khí điều hành tiếp điểm áp khílấy từ bình chứa, thờng tiếp điểm áp khí đóng mạch cho động cơ khi p  9-10bar và ngắt mạch động cơ khi p  2-3 bar

Đối với thiết bị trên 10KW ngời ta thờng dùng cơ cấu điện khí, khi áp kế

đạt giá trị cực đại, tiếp điểm áp kế mở ra và động cơ dừng Bình thờng van điệnkhông hút và đờng xả khí đóng kín Khi áp suất giảm tới giá trị cực tiểu, tiếp

điểm áp kế sẽ đóng lại do lực lò xo điều chỉnh áp suất Động cơ mở máy kéomáy nén Van điện đợc cấp điện 5-6s để mở cửa xả, giảm tải cho động cơ khi

mở máy

1.1.5 Những u khuyết điểm của truyền động bằng khí nén [6]

Sự phát triển kinh tế của mỗi nớc phụ thuộc rất nhiều váo mức độ cơ giớihoá và tự động hoá các quá trình sản xuất Trong quá trình sản xuất, máy nén,trạm khí nén công nghiệp đã và đang đóng góp vai trò khá quan trọng, nó đợc sửdụng rất rộng rãi và phổ biến,đợc trang bị cho các thiết bị máy móc, trong cácnhà máy công nghiệp So với các loại truyền dẫn khác truyền dẫn khí nén cónhiều điểm mạnh

+ Truyền đợc công suất cao và lực lớn với những cơ cấu tơng đối đơn giản,hoạt động với độ tin cậy cao, đòi hỏi ít phải bảo dỡng, chăm sóc

+ Dễ dàng điều chỉnh tinh, không cấp, dễ thực hiện tự động hoá theo điềukiện làm việc hay chơng trình cho sẵn

+ Kết cấu gọn nhẹ,vị trí các phần tử dẫn và thiết bị dẫn không cố định, các

bộ phận nối thờng là những đờng ống dễ dàng thay đổi

+ Nhờ quán tính nhỏ của khí nén nên có thể sử dụng vận tốc cao màkhông sợ bị va đập mạnh nh trong cơ khí hay điện

+ Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiếncủa cơ cấu chấp hành

+ Tự động hoá đơn giản

Tuy nhiên truyền động khí nén cũng có những điểm yếu :

+ Tổn thất bên trong đờng ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử làmgiảm hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng.

+ Khó giữ đợc vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi

+ Khó thực hiện sự đồng bộ hoá chính xác các chuyển động

1.2 Trang bị điện cho hệ thống máy nén khí [2]

1.2.1 Giới thiệu chung

Tự động hóa hệ thống khí nén là trang bị cho hệ thống nén, các dụng cụ

mà nhờ những dụng cụ đó có thể vận hành toàn bộ hệ thống hoặc từng phần hệthống một cách tự động, chắc chắn, an toàn và độ tin cậy cao mà không cầntham gia trực tiếp của công nhân vận hành

Càng ngày các thiết bị tự động hoá càng đợc phát triển và hoàn thiện vịcvận hành hệ thống bằng tay càng đợc thay thế bằng các hệ thống tự động hoámột phần hoặc toàn phần Các hệ thống khí nén lớn đều có trung tâm điều khiển,

điều chỉnh, báo hiệu và bảo vệ

Bên cạnh việc duy trì tự động các thông số ( nh áp suất, nhiệt độ ….hay là ) tronggiới hạn đã cho, cũng cần bảo vệ hệ thống thiết bị tránh khỏi chế độ làm việcnguy hiểm

Tuy nhiên việc trang bị thiết bị cho hệ thống tự động cũng chỉ hợp lí khitính toán kinh tế là có lợi hoặc do nhu cầu tự động hoá vì không thể điều khiểnbằng tay do tính chính xác của quá trình, lý do khác cũng có thể do công nghệ

đòi hỏi phải thực hiện trong môi trờng độc hại hoặc dễ cháy nổ nguy hiểm ….hay là

1.2.2 Một số khí cụ thờng dùng trong hệ truyền động máy nén khí

Các nút bấm đợc bố trí các mầ khác nhau để dễ phân biệt nh ;

+ Đỏ : OFF, ngắt mạch cắt thiết bị ra khỏi nguồn điện

+ Vàng : Tác động để đề phòng các trờng hợp bất thờng

+ Xanh lá cây : ON, đóng mạch đa nguồn điện vào các thiết bị

+ Các mầu còn lại nh xanh nớc biển, đen, xám, trắng không có chỉ

định cụ thể

2 Rơle thời gian :

Là thiết bị đóng ngắt mạch điện theo thời gian đặt, bao gồm

+ Rơle thời gian trễ hút+ Rơle thời gian trễ nhả

Rơle thời gian có nhiều loại khác nhau đáp ứng các nhu cầu tự động trongtruyền động khí nén nói riêng và trong kỹ thuật nói chung ( ví dụ nh rơle thờigian dùng trong bộ khống chế máy nén khí khởi động tránh khởi động đầy tải )

3 Rơle nhiệt độ và rơle áp suất

Rơle nhiệt độ và rơle áp suất là 2 thiết bị điều khiển, điều chỉnh nhiêt độ

và áp suất trong hệ thống khí nén theo kiểu hai vị trí đóng ngắt và thờng đợc sửdụng với bộ chuyển đổi đống ngắt

Rơle nhiệt độ là một tiếp điểm đóng ngắt điện của một mạch điều khiểntác động theo nhiệt độ của đầu cảm biến nhiệt độ

Rơle áp suất là một tiếp điểm đóng ngắt điện của một mạch điều khiểntheo áp suất của đầu cảm biến áp suất

Rơle nhiệt độ và rơle áp suất là các thiết bị biến đổi các đại lợng không

điện ra các đại lợng điện

4 Cầu chì

Để chống ngắn mạch ngời ta thờng sử dụng cầu chì Khi có dòng ngắnmạch, dây chảy trong cầu chì sẽ nóng chảy, ngắt mạch để bảo vệ động cơ và cácphụ kiện

Một số yêu cầu trong việc sử dụng cầu chì :

- Cần đáp ứng sự đốt nóng dây chảy trong một thời gian nhất định

- Cần ngắt thật nhanh trờng hợp ngắn mạch

- Không cản trở động cơ khởi động nhiều lần với dòng khởi động caoTrong hệ thống khí nén , không nên thiết kế một cầu chì chung cho nhiềumáy nén, nên mỗi máy nén một cầu chì riêng và nên thờng xuyên kiểm tra tránhdính tiếp điểm cầu chì

5 Aptomat

Aptomat là khí cụ điện dùng để cắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn mạch,sụt áp….hay là Aptomat còn gọi là cầu dao tự động

Sử dụng Aptomat có 3 yêu cầu

- Chế độ làm việc định mức của Aptomat phải là chế độ làm việc dài hạn,nghĩa là dòng điện có trị số định mức chạy qua Aptomat bao lâu cũng đợc Mặtkhác Aptomat phải chịu đợc dòng điện lớn lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay

- Để thực hiện yêu cầu bảo vệ có chọn lọc, Aptomat cần phải có jha nămg

điều chỉnh trị số dòng điện đặt và thời gian tác động

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Aptomat :

3

2 6

2 4

1

Hình 1.1 : Nguyên lý làm việc của Aptomat

a - Aptomat dòng điện cực đại bảo vệ quá tải, ngắn mạch

b - Aptomat điện áp thấp bảo vệ sụt áp hoặc mất điện

a – Aptomat ở trạng thái bình thờng, sau khi đóng điện, Aptomat đợc giữ

ở trạng thái đóng truyền động nhờ móc giữ 1 khớp với cần 5 cùng 1 cụm vớitruyền động động Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, nam châm điện 2 sẽ

hút pần ứng 4xuống làm nhả móc 1, cần 5 đợc thả tự do, truyền động nhả do lực

lò xo 6 Cực nam châm 2 ở đây đợc gọi là móc bảo vệ quá tải hay ngắn mạch

b – Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 2 nhả phần ứng 4, móc giữ 1 bị

lò xo 3 kéo lên,cần 5 đợc tự do và nhờ lò xo 6, các truyền động đợc ngắt ra Cụmnam châm 2 ở đây đợc gọi là móc abro vệ sụt áp hay mất điện áp./

6 Contactor

Contactor là một loại khí cụ điện dùng để đóng, ngắt từ xa tự động hoặcbằng nút ấn các mạch điện có phụ tải, điện áp đến 500V, dòng điện đến 600A

Hình 1.2 : Nguyên tắc cấu tạo Contactor điện từ xoay chiều

a – Loại lắp chuyển động quanh bản lề, truyền động chuyển động thẳngvới tay đòn truyền chuyển động

b – Nắp và tiếp điểm chuyển động theo hai hớng vuông góc với nhau

c – Nắp chuyển động thẳng, tiếp điểm chuyển động xoay quanh bản lề

d – Nắp và tiếp điểm đều chuyển động xoay quanh 1 bản lề có hệ thốngtay đòn chung

Cơ cấu điện từ của Contactor xoay chiều bao gồm :

+ Mạch từ : Là các lõi gồm nhiều tấm tôn Silic ghép lại tránh tổn haodòng điện xoáy, gồm có : - Phần động

- Phần tĩnh+ Cuộn dây có điện trở rất bé so với điện kháng, dòng trong cuộn dây phụthuộc vào khe hở của không khí giữa phần động và phần tĩnh

7 Rơle hiệu áp dầu

Máy nén gồm nhiều chi tiết cơ khí truyền động với các bề mặt ma sát nênphải bôi trơn bằng dầu Dầu đợc bơm dầu hút từ đáy dầu ở các cácte đa qua cácrãnh dầu bbố trí trên trục khuỷu và các chi tiết đến bề mặt ma sát, Do đối áp

trong khoang cácte là áp suất cácte hay áp suất hút nên áp suất tuyệt đối của dầukhông có ý nghĩa mà hiệu áp dầu Poil- Ph mới có ý nghĩa đối với quá trình bôitrơn máy nén.

Hình 1.3 : Rơle hiệu áp dầu và sơ đồ nguyên lý mạch điện của hãng

Danfoss1- Tiếp điểm hiệu áp dầu

Tín hiệu áp suất dầu nối vào đầu hộp xốp OIL, tín hiệu áp suất hút hoặc ápsuất cácte nối vào hộp xốp LP ( low pressure ) LP đồng thời là phía hút và OIL

là phía đẩy của bơm dầu Hiệu áp suất đặt trên rơle là tín hiệu để đóng cắt mạch

điện động cơ máy nén

2- Thiết bị trễ thời gian (T1-T2)

Khi dừng máy Poil = 0, khi khởi động, bơm dầu làm việc, hiệu áp dầukhông đợc tác động trong vòng 120s từ khi bắt đầu khởi động cho đến lúc hiệu

áp dầu dạt đợc giá trị định mức Để thực hiện việc trễ thời gian 120s ngời ta đãdùng thanh lỡng kim

L

S M

220V 110V

R

Oil LP P T2

T2 Test

Hình 1.4 : Mạch điện của rơle hiệu áp dầu

3- Reset ( trả lại vị trí ban đầu )

Khi rơle hiệu áp suất dầu tác động, có nghĩa áp suất dầu bôi trơn quá thấpvới yêu cầu Bởi vậy không nên cho máy nén khởi động lại và trớc hết phải tìmcách khắc phục Nếu khởi động lại nhiều lần máy sẽ bị h hại

Khi khởi động máy nén, truyền động 13-14 dặt điện áp vó T2, đóg truyền

động của bộ bảo vệ máy nén là cần thiết để bbộ trễ thời gian chỉ hoạt động khimáy nén bắt đầu làm việc ở rơle hiệu áp dầu, áp suất dầu cha đạt đợc của bộ trễ

T1,T2 vẫn đóng và mạch điện cho thanh lỡng kim của bộ trễ thời gian qua kẹp220V đóng ( giữa kẹp 220V và 110V chỉ có điện trở do đó rơle hiệu áp dầu cóthể hoạt động ở cả 110V) Do mạch L – M thông (tiếp điểm nằm ở vị trí A) nênmạch điện đến bộ bảo vệ máy nén đóng

Nếu sau 120s, hiệu suất dầu bôi trơn đạt mức yêu cầu thì rơle hiệu áp dầu

mở truyền động T1-T2 và nh vậy cũng ngắt mạch của thanh lỡng kim của bộ trễthời gian Mạch L-M vẫn đóng ( vị trí A) và mạch của máy nén vẫn đóng Nếuthiếu dầu, rơle hiệu áp dầu đóng lại đóng mạch đến bộ trễ thời gian và giữ ởtrạng thái đóng lâu hơn 120s thì mạch sẽ chuyển từ A sang B nối thông L-S và

mở mạch điện tới bộ bảo vệ Máy nén ngừng làm việc và đèn hiệu báo sáng Saukhi sửa chữa xong có thể dùng tay đa tiếp điểm trở về vị trí A

8 Rơle áp suất cao và thấp :

Chức năng của rơle áp suất đã nhắc tới ở mục 1.5

Có thể chia rơle áp suất ra các loại sau :

+ Rơle áp suất : Là các dụng cụ có thể ngắt và đóng trong quá trình điềuchỉnh khi áp suất tăng quá hoặc giảm quá so với trị số đã cho trớc

+ Rơle áp suất an toàn : Là dụng cụ có thể ngắt mạch điện khi áp suất vợtquá các giá trị áp suất cao hoặc thấp đặt trớc của các thiết bị ( bình cao áp, chaigió ….hay là ) và khi nào áp suất thay đổi trở lại khoảng vận hành an toàn thì rơle tự

động đóng trở lại

+ Rơle áp suất khoá an toàn : Là các dụng cụ có thể ngắt mạch điện khi ápsuất vợt quá các giá trị áp suất cao hoặc thấp đặt trớc, khoá này không tự động

đóng lại, để đóng lại phải dùng tay hoặc các dụng cụ tác động

1.2.3 Một số thiết bị tự động thờng dùng trong hệ truyền động máy nén khí

1 Thiết bị thừa hành

a Van điện từ

Van điện từ là loại đóng mở nhờ lực của cuộn dây điện từ ( hay nam châm

điện ), van điện từ có thể là loại van chặn ( van 1 ngả ), hoặc van chuyển dòng( nhiều ngả )

- Van điện từ 1 ngả dùng để đóng mở tự động dòng chất lỏng hoặc chấtkhí từ xa

- Van điện từ nhiều ngả ( van chuyển dòng ) dùng để thay đổi tự độngdòng chảy chất lỏng hay khí

Theo vị trí lá van khi tác động còn có thể chia ra van thờng đóng hay vanthờng mở

Van thờng đóng là loại van đóng khi cuộn dây điện từ không có điện vàthờng mở là loại van mở khi cuộn dây không có điện

Hình1.5 : Van điện từ ( Solenoid Valves )

Van thừa hành piot gọi tắt là van chủ đợc sử dụng kết hợp với một van

điều khiển khác để thực hiện nhiều chức năng trong việc tự động hoá hệ thống

Hình 1.6 : Van thừa hành piot, van lõi với van chủ

Khi đóng, tấm van 12 sẽ ép lên đế van nhờ sức ép của lò xo 10 đồng thời

áp suất p1 của chất lỏng phía áp cao

Khi mở, van piot trên ống dẫn 15, toàn bộ chất lỏng trên đầu piston đi qua

lỗ S xuống khoang dới do lực đẩy của lò xo 10 Van chính từ từ đóng lại, khoangtrên piston lại có áp suất ra p2

2 Cơ cấu thừa hành

a Các cơ cấu thừa hành có môtơ điện

Các cơ cấu thừa hành có môtơ điện là các thiết bị nhằm biến đổi tín hiệu

điều chỉnh thành sự dịch chuyển cơ học của cơ quan điều chỉnh

Theo dạng của sự dịch chuyển cơ học có thể chia ra cơ cấu có chuyển

động quay và cơ cấu có chuyển động tịnh tiến

Theo sơ đồ mạch điện có thể dùng cho sự điều khiển có tiếp điểm haykhông tiếp điểm

Các loại van đóng mở bằng môtơ điện ít đợc sử dụng trong các hệ thốngkhí nén

b Các cơ cấu thừa hành điều khiển bằng khí nén

Các cơ cấu thừa hành điều khiển bằng khí nén biến tín hiệu khí nén thành

sự dịch chuyển cơ khí của cơ cấu điều khiển, thờng chúng đợc chuyển thành sựdịch chuyển tịnh tiến của các thành đẩy

Theo dạng phần tử cảm biến có thể phân ra các cơ cấu thừa hành dạngmàng mỏng và dạng piston

Hình 1.7 : Cơ cấu thừa hành dùng khí nén kiểu màng mỏng để điều chỉnh

cửa thoát của van

c- Hộp xếp một đáy

d – Màng phẳng đơn giản

e - Màng phẳng đơn giản + Màng phẳng đơn giản sử dụng cho các loại dụng cụ nhỏ và thờng đợc sửdụng khi sự dịch chuyển không đáng kể

+ Màng đàn hồi lợn sóng đợc sử dụng khi yêu cầu độ dãn nở lứn hơn, đểlàm giảm độ cứng ngời ta dập các nếp sóng hình tròn đồng tâm với màng

b Các dụng cụ điều chỉnh hai vị trí

Các rơle áp suất và rơle hiệu áp thuộc vào loại dụng cụ có đặc tính rơlehay dụng cụ điều chỉnh hai vị trí

Rơle áp suất là dụng cụ chuyển đổi các tín hiệu áp suất hoặc hiệu áp suấtthành ra sự đóng ngắt (ON/OFF) của mạch điện ….hay là

* Rơle áp suất đơn

+ Rơle áp suất thấp : Là dụng cụ hoạt động ở áp suất thấp và ngắt mạch

điện của máy nén khi áp suất giảm xuống quá mức cho phép để bảo vệ máy nén

và đôi khi để điều chỉnh công suất nén

Hình 1.9 : Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của rơle áp suất thấpa- Nguyên tắc cấu tạo

b- Tiếp điểm ON – OFF (LP)

c- Tiếp điểm ON – OFF (HP)

Hình 1.10 : Cấu tạo của rơle áp suất thấp

10 – Đầu nối áp suất thấp

11 - Đầu nối áp suất cao

12 – Tiếp điểm

13 – Vít đấu dây điện

14 –Vít nối đất

15 – Nối luồn dây điện

16 – Cơ cấu lật để đóng mở tiếp điểm dứt khoát

18 – Tấm khoá

19 –Tay đòn

+ Rơle áp suất cao

Rơle áp suất cao hoạt động với áp suất cao, khi áp suất đầu đẩy máy néntăng vợt quá trị số cho phép, rơle mở truyền động ngắt mạch điện cung cấp chomáy nén để bảo vệ

Hình 1.11 : Rơle áp suất cao kiểu KP7W của Danffoss

7 – Tay đòn reset trong

8 – Tay đòn reset ngoài

Tuy nhiên do yêu cầu về an toàn ngừơi ta chia rơle áp suất cao ra làm 3loại :

- Rơle áp suất cao thờng là loại sau khi áp suất tăng cao thì cắt mạch, khi

áp suất giảm xuống rơle tự đóng mạch cho máy nén hoạt động trở lại

- Rơle áp suất cao có giới hạn áp suất, đặc biệt là có nút reset bằng taytrên vỏ máy Khi đã ngắt (OFF) rơle không tự đóng lại mà phải có tác động ấnnút reset của ngời vận hành máy

- Rơle áp suất cao có giới hạn an toàn, đặc điểm là có tay đòn reset nằmtrong vỏ máy, khi đã ngắt mạch điện máy nén (OFF) ngời vận hành máy nénphải kiểm tra nguyên nhân tăng áp suất, mở nắp rơle và dùng dụng cụ để đa tay

đóng reset về vi trí ban đầu

Do nhiệm vụ bảo vệ an toàn nh vậy nên thờng ngời ta bố trí đèn báo khirơle tác động OFF

* Rơle áp suất kép

Rơle áp suất kép gồm rơle áp suất cao và rơle áp suất thấp đợc tổ hợpchung lại trong một vỏ thực hiện chức năng của hai rơle, ngắt điện cho máy nénkhi áp suất cao vợt quá mức cho phép và khi áp suất thấp hạ xuống dới mức chophép Việc đóng điện lại cho máy nén khi áp suất giảm xuống và khi áp suấttăng lểntong phạm vi an toàn cũng đợc thực hiện bằng tay với nút ấn reset ngoàihoặc bằng tay đòn với tay đòn reset phía trong vỏ nh đã nói ở trên

Hình 1.12 : Cấu tạo rơle áp suất kép kiểu KP15 của Danfossa- Cấu tạo

b, c, d – Tiếp điểm ON – OFF

10 – Đầu nối áp suất thấp

11 - Đầu nối áp suất cao

12 – Tiếp điểm

13 – Vít đấu dây điện

14 –Vít nối đất

15 – Nối luồn dây điện

16 – Cơ cấu lật để đóng mở tiếp điểm dứt khoát

18 – Tấm khoá

19 –Tay đòn

30 – Nút reset

 Lu ý khi lắp đặt : Các rơle áp suất cần lu ý ống nối từ ống hút hoặc ống

đẩy vào rơle nên ở vị trí trên ống để ngăn dầu lọt vào hộp xếp vì nếu để dầu lọt vào hộp xếp lâu ngày có thể hộp xếp bị bỏ không hoạt động đợc một cách hoàn hảo, hơn nữa cũng đảm bảo cho các truyền động làm việc bình thờng

* Rơle hiệu áp dầu

Rơle hiệu áp dầu dùng trong hệ thống máy nén khí chủ yếu để bảo vệ sựbôi trơn hoàn hảo máy nén Do áp suất trong khoang cácte máy nén luôn thay

đổi do đó một áp suất dầu không đổi nào đó không thể đảm bảo an toàn cho việcbôi trơn máy nén, vì vậy hiệu áp suất ( hiệu áp dầu trừ áp suất cácte hay áp suất

P0 ) mới là đại lợng đánh giá chính xác chế độ bôi trơn yêu cầu của máy nén , ờng P  0,7 bar

th-Vì khi khởi động máy nén, hiệu áp dầu không bằng 0 nên lúc này có bộphận nối tắt qua rơle, khoảng 45s sau khởi động, hiệu áp dầu đợc xác lập bộphận nối tắt sẽ ngắt mạch Bộ nối tắt đợc điều khiển bằng rơle thời gian

Khi làm việc, rơle hiệu áp dầu đóng mở chỉ phụ thuộc vào giá trị hiệu ápsuất dầu từ bơm trừ áp suất hút hay áp suất cácte mà hoàn toàn không phụ thuộcvào áp suất cũng nh áp suất cácte

Hình 1.13 : Cấu tạo rơle hiệu áp dầu RT55 của Danfoss1- Đầu nối với áp suất hệ thống dầu bôi trơn (OIL)

2- Đầu nối với áp suất hút hoặc cácte máy nén (LP)

đợc ngắt dòng điện nguồn sau khi thời gian trễ trôi qua

1.2.4 Các dụng cụ tự động điều chỉnh báo hiệu, bảo vệ nhiệt độ và hiệu chỉnh nhiệt độ

Các dụng cụ điều khiển, điều chỉnh, báo hiệu và bảo vệ nhiệt độ, giống

nh áp suất cũng đợc trang bị các bộ biến đổi nhiệt độ Nhờ các bộ biến đổi này

mà sự thay đổi nhiệt độ do các phần tử cảm biến nhiệt thu đợc biến đổi thành cáctín hiệu tơng ứng nh độ dịch chuyển cơ khí ( độ giãn nở của hộp xếp thanh lỡngkim hay màng đàn hồi )

1 Các bộ biến đổi nhiệt độ

a Hệ thống biến đổi nhiệt áp

Hệ thống biến đổi nhiệt áp để biến đổi các tín hiệu nhiệt độ ra áp suất, sau

đó thành sự dịch chuyển cơ học của hộp xếp hoặc màng đàn hồi, có thể thực hiện

từ xa hoặc tại chỗ

Hình1.14 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống biến đổi nhiệt áp từ xa và tại chỗa- Từ xa

b- Tại chỗ

b Các phần tử nhạy cảm nhiệt dãn nở nhiệt

Trong các dụng cụ tự động nhiệt, ngời ta sử dụng các phần tử nhạy cảmdẫn mở nhiệt để biến đổi sự dãn nở nhiệt độ ra sự dịch chuyển cơ học để đóng

mở tiếp điểm hoặc sự điều chỉnh liên tục

Hình 1.15 : Các phần tử nhạy cảm nhiệta- Bộ hai phần tử

b- Thanh lỡng kim

1- Tấm cứng

2- Băng thép

Bộ hai phần tử, gồm một tấm cứng 1 và một dải băng thép 2 dễ đàn hồi và

đợc căng băng lò xo 3 Nếu tấm cứng và dải băng làm bằng kim loại có độ dãn

nở nhiệt khác nhau thì khi thay đổi nhiệt độ, điểm A sẽ thực hiện một dịchchuyển x

Bộ biến đổi thanh lỡng kim (b) có dạng một thanh kim loại nhng đợc hànghép từ ahi kim loại khác nhau và có hệ số dãn nở nhiệt khác nhau Nếu lkimloại M1 có độ dãn nở nhiệt lớn hơn kim loại M2 thì khi tăng nhiệt độ điểm A dịchchuyển lên một vị trí A’ một quãng đờng x

c Nhiệt điện trở

Nhiệt điện trở biến tín hiệu nhiệt độ trở thành điện trở, nhiệt điện trở gồmcác kim loại và bán dẫn Nhiệt điện trở đợc chế tạo từ các dây dẫn lim loạimỏng, đợc quấn lên khung và đặt trongvỏ bọc bảo vệ, vật liệu chế tạo nhiệt điệntrở là các kim loại có hệ số nhiệt điện trở cao và ổn định ( Niken, bạch kim, đồng)

….hay là

Điện trở của các dây dẫn bạch kim và Niken có thể viết dới dạng

Rt = R ( 1 + .t)Trong đó :

R - Điện trở của dây dẫn ở 00C (  )

 - Hệ số tăng điện trở do nhiệt 1/k, đối với kim loại  > 0

t – Nhiệt độ, 0C

2 Các dụng cụ điều chỉnh nhiệt độ hai vị trí

Công dụng của các dụng cụ máy là điều khiển, điều chỉnh, báo hiệu vàbảo vệ nhiệt độ hoặc nhiệt độ qua cơ cấu thừa hành hai vị trí đóng ngắt ON –OFF.

a Rơle nhiệt độ kiểu dãn nở nhiệt

* Rơle nhiệt độ

Kiểu dãn nở nhiệt hai phần tử

Hình 1.16 : Cấu tạo của rơle nhiệt độ kiểu dãn nở nhiệta- Nguyên tắc cấu tạo

b, d - Nạp chất lắp phụ

c, e - Nạp hơi

f - Sơ đồ cấu tạo với các vít tiếp điểm

1 – Van điều chỉnh nhiệt độ dầu OIL

* Rơle nhiệt độ điện trở

Rơle này bao gồm bộ biến đổi nhiệt độ, sơ đồ khuyếch đại và thiết bị ra,phần lớn các bộ khuyếch đại điện tử này của rơle đợc làm bằng bán dẫn ba chân

Hình 1.17 : Sơ đồ nguyên lý rơle điện trởTrong đó :

R

Rb Rb

khi điện trở đầu ra của bộkhuyếch đại bằng 0

Khi nhiệt độ đầu cảm biến nhiệt tăng, điện trở RT giảm dần làm cầu mấtcân bằng Khi điện áp ở đầu vào bộ khuyếch đại vợt quá giới hạn cho phép, rơle

điện từ IP làm việc và các tiếp điểm tác động

Rơle nhiệt độ ngắt khi nhiệt độ giảm, pha nguồn điện thay đổi 1800 và các

điện trở đợc nối bởi các tiếp điểm đóng của rơle P ( không thể hiện )

b Dụng cụ điều chỉnh và bảo vệ mức lỏng

Dụng cụ điều chỉnh và bảo vệ mức lỏng đợc trang bị cơ cấu để đảm bảo

đ-ợc chức năng điều chỉnh tự động mức lỏng, bảo vệ cho đối tợng đđ-ợc trang bị

* Rơle mức lỏng kiểu phao điện từ

Rơle mức lỏng kiểu phao điện từ trang bị cho thiết bị nén khi dùng để bảo

vệ mức lỏng quá cao hoặc quá thấp trong các thiết bị

Hình 1.18 : Cấu tạo của rơle mức lỏng kiểu phao điện từ của Danfoss

1 – Vỏ bộ khuyếch đại chịu đợc nớc

7 – Nối luồn dây điện

8 – Cuộn dây điện từ piot

9 – Bầu phao

10 – Phao và cán phao

11 – Bích nối

12 – Mức lỏng danh nghĩa

* Rơle bảo vệ, báo động, điều chỉnh

Hình 1.19 : Rơle mức lỏng bảo vệ , báo động và điều chỉnh RT của

38 – Vít nối đất

Chơng 2 Truyền động và tự động máy nén khí và hệ

thống khí nén2.1 Điều chỉnh năng suất máy nén [2]

Có nhiều phơng pháp điều chỉnh máy nén piston :

+ Đóng ngắt máy nén ON- OFF

+ Vô hiệu hoá từng xilanh hoặc cụm xilanh trên một máy nén nhiều

xilanh

+ Thay đổi vòng quay trục khuỷu máy nén

Ngoài ra còn một số phơng pháp điều chỉnh khác

a Điều chỉnh bằng phơng pháp đóng ngắt ON – OFF

u điểm của phơng pháp này là đơn giản, rẻ tiền, lắp đặt và bảo dỡng dễ

dàng, thờng đợc sử dụng trong các máy nén loại nhỏ Độ dao động sai số lớn,

không áp dụng đợc các yêu cầu chính xác cao

Các dụng cụ điều chỉnh hai vị trí cho máy nén thờng là các rơle nhiệt độ, rơle áp suất thấp

b Điều chỉnh bằng phơng pháp vô hiệu hoá từng xilanh hoặc từng cụm

xilanh

* Khoá đờng hút : Phơng pháp này dùng van điện từ khoá đờng hút vào

từng xilanh hoặc từng cụm xilanh Đây là biện pháp đơn giản vì khi ngắt xilanh

nào thì chỉ cần khoá đờng hút của xilanh đó lại, tuy nhiên nảy sinh phức tạp là

không có không gian bố trí cơ cấu khoá do đầu xilanh rất hẹp

Bộ khoá đờng hút hoạt động nh sau :

1 – Khi làm việc có tải, van điện từ không có điện, van điện từ đóng kín

phía trên piston 3 có áp suất hút, piston 3 nằm ở phía trên, đờng hút thông,

không khí tự do đi vào xilanh, xilanh làm việc có tải bình thờng

2 – Khi làm việc không tải ( đã có tác động điều chỉnh ) van điện từ đợc

nối điện, kim van điện từ mở, hơi nén áp suất cao đi vào khoang trên piston 3 và

đẩy piston 3 xuống, khoá đờng hút làm khí hút không vào đợc xilanh, xilanh

làm việc không tải

Hình 2.1 : Bộ khoá đờng hút vào của xilanh

Hình 2.2 : Cơ cấu điều chỉnh công suất nén của TRANEa- Phần van điều chỉnh :

9 - Buồng van giữ áp suất không đổi

10 -Kênh nối với phía hút

16a, 16b, 16c – Các đờng ống dẫn dầu đến các cơ cấu giảm tải

17 - Đờng dẫn dầu từ bơm dầu lên

c- Phần cơ cấu giảm tải :

18 – Buồng chứa dầu

19 – Chi tiết hình khuyên có lò xo nén

20 – Phía trên chi tiết hình khuyên

21– Chốt nâng van có lò xo nén

Nếu áp suất hơi hút giảm xuống dới giá trị đặt, hộp xếp 3 dãn ra do áp suấtlớn hơn ở trong hộp xếp ( phải ), đẩy thanh truyền 7 xuống, tác động lên tay đòn

8, mở lỗ thoát dầu 9 áp suất ở tầng 13 tịnh tiến đến áp suất cácte và piston rãnhchuyển động lùi lại khi áp suất hút tăng và mở tuần tự ống dẫn dầu 16a, 16c

Dầu có áp lực cao trong các buồng dầu chảy qua buồng phân phối dầu 10

về cácte

Các lò xo nén lại đẩy chi tiết hình khuyên 19 len phía trên để nâng lá vanhút lên, giảm tải cho xilanh, xilanh chạy không tải

ở buồng giữ áp suất không đổi 2 có thể bộ điều chỉnh tùy theo yêu cầu

Bộ điều chỉnh có thể làm theo nguyên tắc cảm nhiệt độ điện, khí nén hoặc thuỷkhí

+ Cơ cấu nâng van hút của BRISSONEAU – LOTZ

Cơ cấu này tơng đối đơn giản, ở đây không sử dụng dầu mà sử dụng hơinén từ đầu đẩy máy nén, ởv phía trên của xilanh có bố trí vòng dẫn hớng 1 vàpiston phụ 2 Khi máy nén làm việc đầy tải hoặc khi dừng máy nén, piston phụ

bị đẩy xuống tận cùng bên dới nhờ lò xo 3 Khi khởi động hoặc khi điều chỉnhcông suất ( nâng van hút để vô hiệu hoá xilanh ), ngời ta cho hơi nén đi vào theo

đờng 5 để nâng piston phụ 2 lên trên, lá van hút sẽ đợc nâng lên

Hình 2.3 : Cơ cấu nâng van của Brissoneau – Lotz1- Vòng dẫn hớng

2- Piston phụ

3- Van hút

4- Van nén

5- Hơi nén vào

+ Cơ cấu nâng van hút của Stal

Cơ cấu sử dụng một cơ cấu nâng van có thể ứng dụng cho các lá van đặtngang trên lắp xilanh

Khi ngắt hơi hút hoàn toàn, lá van hút tự động nâng lên Đồng thời buồngxilanh đợc nối thông với khoang hút bằng van đặc biệt Qua đó tổn thất bơm làrất nhỏ, có thể bỏ qua

Hình 2.4 : Cơ cấu nâng van của Stal

36 - Đến hệ thống bôi trơn của máy nén

37 – Xả dầu về cácte máy nén

Công việc điều chỉnh tiến hành nh đối với các cơ cấu Trane

c Thay đổi vòng quay trục khuỷu máy nén

Đối với các loại máy nén hở công nghiệp, có thể bố trí các cặp bánh đai

khác nhau với các tỷ số truyền động khác nhau để thay đổi công suất nén

Ngoài ra còn một số thay đổi khác nh dùng động cơ Dahalen thay đổi tốc

độ và cấp qua biến tần

2.2 Tự động bảo vệ máy nén khí [2]

2.2.1 Giới thiệu chung

Bảo vệ tự động máy nén là giữ an toàn cho máy nén khi gặp các sự cố, hỏng hóc bất thờng khi đang làm việc

Mỗi hệ thống bảo vệ tự động bao gồm một hoặc nhiều các thiết bị dụng

cụ, khí cụ tự động, có đặc tính rơle ( rơle bảo vệ ) Các phần tử đầu ra của các

thiết bị bảo vệ tự động đó dùng để đóng cắt mạch trong các sơ đồ điện, có thể cótiếp điểm hoặc không có tiếp điểm, hệ thống có thể tác động một lần có tiếp

điểm hoặc không có tiếp điểm, hệ thống có thể tác động một lần nhng cũng cóthể tự động đóng mạch trở lại, đại lợng cần bảo vệ trở lại giá trị cho phép

+ Hệ thống tác động 1 lần tác động dừng máy nén khi bất kì một rơle bảo

vệ nào trên chuỗi bảo vệ nối tiếp tác động và khởi động lại máy nén nếu ngờivận hành không tác động đóng mạch

Hệ thống này đợc sử dụng rộng rãi, chủ yếu trong các trờng hợp khi dừngmáy nén cũng ảnh hởng nghiêm trọng đến quá trình công nghệ Đi kèm hệ thốngnày thờng có hệ thống báo động đặc biệt để ngời vận hành kịp thời xử lý

+ Hệ thống tác động đóng mạch là hệ thống thờng đợc sử dụng trong hệthống mà sự ngừng làm việc một thời gian ngắn của máy nén có thể ảnh hởng

đến quá trình công nghệ

Đôi khi ngời ta thờng kết hợp cả hai hệ thống bảo vệ trên cho một đối tợngcần bảo vệ Trong thực tế còn có một dạng bảo vệ khác gọi là bảo vệ liên động

Đặc điểm của bảo vệ liên động là khi rơle bảo vệ của các máy nén và thiết

bị khác liên quan tới sự làm việc của máy nén thì máy nén cũng dừng hoạt động

2.2.2 Các dạng bảo vệ máy nén

Do dung lợng của đề tài nhỏ nên chỉ xin trình bày về phần bảo vệ máy nénpiston Tuy nhiên các dạng bảo vệ sẽ trình bày sau đây không chỉ dành riêngcho máy nén piston mà còn có thể ứng dụng cho các loại máy nén khác

1 Bảo vệ áp suất đầu đẩy HPC ( High Pressure Control )

Để bảo vệ máy nén khỏi bị hang do nhiệt độ tăng quá mức cho phép hoặckhi khởi động mà van chứa đầu đẩy cha mở Tất cả các máy nén công nghiệp

đều đợc trang bị thiết bị bảo vệ loại này Đối với các máy nén lớn có thể là cácthiết bị tác động một lần, đối với các máy nhỏ có thể là loại tự động đóng mạchtrở lại

Thiết bị bảo vệ áp suất thờng là loại rơle áp suất cao Tín hiệu áp suất ờng lấy ngay trên lắp piston hoặc trớc van chặn đầu đẩy

th-Hình 2.5 : Rơle áp suất cao bảo vệ cho áp suất đầu đẩy

2 Bảo vệ áp suất đầu hút LPC

Bảo vệ áp suất đầu hút nhằm tránh tình trạng máy nén làm việc ở chế độkhông thuận lội có thể gây cháy máy nén, đặc biệt điều kiện bôi trơn thờng rấtkém khi áp suất đầu hút giảm quá mức.

Để bảo vệ áp suất đầu hút ngời ta dùng rơle áp suất thấp, rơle áp suất thấp

đợc nối với đờng hút, ngay sau van chặn hút

Trong thực tế đôi khi áp suất thấp và cao gộp làm một trong một vỏ gọi làrơle áp suất cao và thấp hay rơle áp suất kết hợp

Hình 2.6 : Rơle áp suất thấp bảo vệ áp suất hút

3 Bảo vệ hiệu áp dầu

Bảo vệ hiệu áp dầu đợc sử dụng cho những máy nén có hệ thống bôi trơncỡng bức bằng dầu, áp suất dầu ở đây không đóng vai trò quan trọng, hiệu ápdầu mới là thông số quan trọng để đánh giá quá trình bôi trơn có đảm bảo haykhông Hiệu áp dầu đợc xác định nh sau :

Poil = Poil – P0

Trong đó :

Poil - áp suất đầu đẩy của bơm dầu

P0 - áp suất hút hay áp suất trong khoang cácte

áp suất dầu giảm có thể do nhiều nguyên nhân nh bơm dầu bị trục trặc,thiếu dầu trong cácte, do độ rơ giữa các bề mặt ma sát quá lớn và các chi tiết đãquá mòn

Hình 2.7 : Bảo vệ hiệu áp dầuRơle hiệu áp dầu có hai đờng nối vào máy nén

+ Khoang cácte máy nén

+ Đờng đẩy của bơm dầu

Nếu trong thời gian máy nén làm việc mà hiệu áp dầu giảm xuống dớimức qui định thì rơle ngắt mạch, máy nén dng chạy và ngời vận hành phải tìm sự

cố để khắc phục

Khi khởi động máy nén, trong 120s đầu tiên, rơle hiệu áp dầu bị tách rakhỏi mạch máy nén, sau 120s khi hiệu áp dầu đợc thiết lập thì rơle mới đợc nối

vào mạch bảo vệ Rơle thời gian thực hiện việc tách rơle hiệu áp dầu ra khỏi

mạch

4 Bảo vệ nhiệt độ đầu đẩy ( T )

Bảo vệ nhiệt độ đầu đẩy nhằm không cho nhiệt độ đó vợt quá trị số cho

phép và khi nhiệt độ đầu đẩy quá cao, dầu bôi trơn có thể bị cháy và phân huỷ,

ngay khi nhiệt độ ở đầu đẩy đạt 1260C chất lợng bôi trơn giảm Các chi tiết bị

mài mòn, tuổi thọ thiết bị giảm, trục truyền piston có thể bị gãy hoặc bị cong

vênh, bám muội than do dầu cốc hoá

Nhiệt độ quá cao ở đầu xilanh còn gây ra tình trạng máy nén tiêu hao

năng lợng cao do tỷ số nén cao, giá thành một đơn vị khí nén cao nghĩa là máy

hoạt động ở chế độ phi kinh tế

Đối với máy nén nhiều xilanh, khi xilanh bị vỡ thì rất khó phát hiện mức

tăng nhiệt ở đầu chung nên tốt nhất nên bố trí mỗi xilanh hoặc cụm xilanh có

một đầu cảm nhiệt độ

Bảo vệ nhiệt độ đầu đẩy dơn giản nhất là sử dụng rơle nhiệt độ, nhiệt độ đầu đẩychỉ đợc bảo vệ trong các máy nén cỡ trung bình và lớn

Hình 2.8 : Khống chế nhiệt độ đầu đẩy bằng rơle nhiệt độ

5 Bảo vệ nhiệt độ dầu ở cácte máy nén

Nhiệt độ dầu quá lớn làm giảm tác dụng của quá trình bôi trơn do đó cần

khống chế nhiệt độ dầu không vợt quá giá trị cho phép Điều này càng quan

trọng trong điều kiện vận hành khắc nghiệt về mùa hè ở Việt Nam Thông thờng

đòi hỏi nhiệt độ dầu phải nhỏ hơn 600C Nếu vợt quá giới hạn trên các ổ trục, bạc

biên có thể bị cháy, các bề mặt ma sát có thể bị cháy và bị bó, gâu hỏng hóc

nặng nề cho máy nén Bảo vệ nhiệt độ dầu ở cácte đơn giản nhất là dùng rơle

nhiệt độ

6 Bảo vệ nhiệt độ ổ đỡ và các cụm ma sát

Nhằm tránh tình trạng cháy các chi tiết này do thiếu dầu bôi trơn hoặc các

đờng ống dẫn dầu bị tắc cục bộ, loại này chỉ dùng cho máy nén cỡ lớn

7 Bảo vệ nhiệt độ cuộn dây động cơ

Khi làm việc quá tải, khi mất pha, lệch pha cuộn dây động cơ cần đợc bảo

vệ khi nhiệt độ cuộn dây vợt quá mức cho phép ( thờng là 1300C) gây cháy động

cơ Dạng bảo vệ này chỉ đợc sử dụng cho máy nén kín và nửa kín

Ngoài ra việc bảo vệ nhiệt độ cuộn dây động cơ, động cơ cần đợc bảo vệ

điện nh bảo vệ mất pha, bảo vệ mất đối xứng pha và bảo vệ quá tải bằng các khí

cụ điện thông thờng nh rơle nhiệt, aptomat, contractor, cầu chì ….hay là

8 Bảo vệ nớc làm mát đầu máy nén

Tránh tình trạng nhiệt độ máy nén tăng cao cần phải bảo vệ nớc làm mát

đầu máy nén Dụng cụ bảo vệ là loại rơle lu lợng hay rơle dòng chảy FC ( Flowcontroller )

Hình 2.9 : Sơ đồ bảo vệ nớc làm mát đầu máy nén

FC : Rơle lu lợng

2.3 Truyền động và tự động hệ thống nén khí [6]

2.3.1 Các khái niệm và định nghĩa cơ bản

Hệ truyền động khí nén là một hệ truyền động sử dụng khí nén ( khôngkhí đợc nén dới một áp suất nhất định ) làm vật trung chuyển năng lợng Khí nén

ở đây đợc gọi là công chất

Hiện nay các hệ thống truyền động khí nén đợc sử dụng khá phổ biếntrong rất bhiều ngành kỹ thuật khác nhau để thực hiện các nhiệm vụ công nghệ

từ rất đơn giản ( nh kẹp, giữ, nâng, hạ….hay là ) đến rất phức tạp ( nh kiểm tra, đo ờng….hay là )

l-Khó có thể liệt kê hết các lĩnh vực ứng dụng hiện nay của truyền động khínén và mặc dù vẫn có một số nhợc điểm nhng các hệ truyền động và tự động khínén vẫn tiếp tục mở rộng lĩnh vực sử dụng của mình

Thành phần cơ bản của các hệ thống khí nén là thiết bị sử dụng năng lợngkhí nén Tính chất vật lý của khí nén đợc thể hiện ở đây dới dạng áp suất khí tác

động lên bề mặt của các phần tử cơ học động ( piston, con trợt, màng ….hay là ), hoặcdới dạng hiệu ứng khí động học ( trong các phần tử tự động tia khí nén )

Nh vậy, trong kết cấu của mình các thiết bị khí nén có các phần động –dịch chuyển trong quá trình làm việc nhng cũng có thể hoàn toàn không cácphần động

Tập hợp toàn bộ c thiết bị khí nén đợc liên hệ và tác động qua lại với nhautheo một sơ đồ nhất định nhằm đảm bảo một qui luật chuyển động định trớc của

+ Thiết bị phân phối khí nén, đợc dùng để thay đổi hớng đi của dòng khí

từ nguồn cung cấp tới các khoang làm việc của cơ cấu chấp hành và xả khí từ đó

ra ngoài khí quyển

+ Thiết bị điều khiển, để tạo lập và đảm bảo trình tự làm việc của các bộphận công tác tơng ứng với quy luật chuyển động cần thiết của chúng

Hình 2.10 : Sơ đồ truyền động và tự động khí nénTrong đó :

1,2,3….hay là n : Các cơ cấu chấp hành khí nén ( xilanh khí nén )

V1,V2,V3….hay là Vn : Các thiết bị ( van ) phân phối khí nén

K1,K2,K3….hay là Kn : Các thiết bị điều khiển ( các công tắc hành trình )HĐK : Hệ điều khiển ( có thể bằng điện hoặc khí nén )

f1,f2,f3….hay là fn : Các tín hiệu điều khiển Ngoài các thành phần chính trên, để cho các hệ truyền động khí nén làmviệc đợc cần có một loạt các thiết bị khí nén phụ trợ khác :

- Thiết bị nguồn ( hệ thống máy nén khí )

Hình 2.11 : Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động khí nén có một cơ cấuchấp hành kiểu xilanh – piston

Khi cha đóng công tắc KĐ, xilanh cha làm việc, piston dừng ở vị trí tráitrên hình vẽ Khi đóng KĐ, nguồn khí nén có áp suất cao đợc dẫn tới van phânphối VP, đồng thời có tín hiệu điều khiển đi qua K1 ( đang bị đè ) tới ngăn bêntrái của VP tạo tín hiệu f1 Van VP làm việc, khí nén đợc dẫn qua khoang trái củaxilanh, khoang đối diện của xilanh qua VP nối với khí quyển Piston sẽ chuyển

động sang bên phải cho đến cuối hành trình, đầu tì trên cần piston sẽ đè lên K2.Công tắc K2 làm việc và xuất tín hiệu đi qua K2 tới ngăn phải của van phân phối(f2) Lúc này, do công tắc K1 đã bị ngắt, ngăn trái của van phân phối nối qua K1

tới khí quyển Bởi vậy, van phân phối làm việc, đảo chiều dòng khí vào xilanh.Khí nguồn đợc xả qua VP ra ngoài khí quyển Piston sẽ chuyển động ngợc lại từphải qua trái Khi đi đến cuối hành trình, đầu tì trên cần piston lại đè lên K1 Khi

đó xuất hiện tín hiệu điều khiển f1 – van phân phối lại làm việc, đảo chiều dòngkhí và chuyển động của piston lại lặp lại từ đầu, quá trình cứ tiếp diễn liên tục

Để dừng chuyển động của piston, ta ngắt công tắc khởi động KĐ, cắtnguồn khí vào hệ thống

Hệ truyền động xét ở trên là một hệ truyền động khí nén đơn giản đợc

điều khiển chuyển động theo vị trí bằng các công tắc hành trình Tuy nhiên, khảnăng làm việc của nó khá tin cậy, dễ điều khiển và thờng đợc sử dụng trong các

hệ thống đẩy, gạt ( phôi, hoặc sản phẩm ….hay là ), đóng dấu, dập nút ….hay là

tịnh tiến ( với các cơ cấu chấp hành kiểu xilanh khí nén ) và chuyển động quay( với các cơ cấu chấp hành kiểu động cơ Rôto khí nén ).

2- Theo số lợng cơ cấu chấp hành khí nén, hệ truyền động khí nén có thể

là loại một hay nhiều cơ cấu chấp hành

3- Theo tính chất của thiết bị điều khiển, các hệ truyền động khí nén cóthể chia ra các loại nh điều khiển điện, điều khiển bằng khí nén, điều khiển cơhoặc điều khiển kết hợp

4- Theo tính chất làm việc của cả hệ thống, chúng đợc phân ra làm hainhóm lớn :

- Các hệ truyền động khí nén làm việc theo chế độ liên tục

- Các hệ truyền động khí nén làm việc theo chế độ ngắt quãng và chế độxung

5- Theo tính chất làm việc của các cơ cấu chấp hành, các hệ truyền độngkhí nén có thể là :

- Hệ truyền động khí nén tác động một phía

- Hệ truyền động khí nén tác động nhiều phía

6- Theo phơng pháp điều khiển , các hệ truyền động khí nén có thể là loại

điều khiển theo vị trí, theo áp suất hoặc theo thời gian

Ngoài các dấu hiệu phân loại chính trên, các hệ truyền động khí nén còn

có thể phân loại theo một số dấu hiệu khác nữa nh đặc điểm kết cấu của cơ cấuchấp hành khí nén ….hay là Các hệ truyền động khí nén cũng có thể đợc sử dụng kếthợp với các hệ thống truyền động điện hoặc thuỷ lực ….hay là để tạo thành các hệthống truyền động hỗn hợp thuỷ – khí hoặc điện – khí

2.3.3 Các cơ cấu và phần tử cơ bản của một hệ truyền động khí nén

Một hệ truyền động khí nén bao gồm các thiết bị chính nh sau :

+ Cơ cấu chấp hành khí nén +Thiết bị phân phối khí + Thiết bị điều khiển + Thiết bị nguồn và các thiết bị đờng ống

Để chuyển tải dòng khí nén tới các điểm tiêu thụ, ngời ta sử dụng các ờng ống dẫn khí, trong một số trờng hợp các đờng ống dẫn này có thể đóng vaitrò là các kênh điều khiển của từng thiết bị khí nén riêng biệt trong

đ-Các hệ truyền động khí nén cũng sử dụng các đờng ống dẫn và cách lắpráp tơng tự nh các hệ thống thuỷ lực

và động cơ lắc khí nén ….hay là

Các cơ cấu chấp hành khí nén là một thành phần cơ bản của mọi hệ truyền

động khí nén, chất lợng làm việc của chúng là chất lợng làm việc của hệ thốngtruyền động khí nén

Hình 2.12 : Ký hiệu quy ớc các loại van phân phối khí nén

3 Các thiết bị phân phối

Bao gồm các loại khoá, van phân phối ( kiểu con trợt trụ tròn hoặcphẳng ), những thiết bị này dùng để hớng dòng khí nén hoặc xả ra ngoài khíquyển Theo phơng pháp điều khiển các van phân phối khí nén có thể là điềukhiển bằng tay, cơ, điện hoặc khí nén, chúng còn đợc chia thành loại điều khiểnmột phía hay điều khiển hai phía.

4 Các thiết bị điều khiển

Những thiết bị dùng để tạo lập bảo đảm trình tự chuyển động của bộ phậncông tác của các hệ thống máy móc Chúng bao gồm toàn bộ các loại van điềukhiển ( nh công tắc hành trình,….hay là ), các phần tử thuật toán lôgic, phần tử trễ, rơlethời gian ….hay là và các loại phần tử tự động khác Chúng đợc liên hệ với nhau theonhững sơ đồ chức năng nhất định để đảm bảo trình tự làm việc cho trớc của các

bộ phận công tác

2.3.4 Điều khiển các hệ truyền động khí nén

Hệ thống điều khiển các hệ truyền động khí nén phải đảm bảo việc đóng

mở các van phân phối tơng ứng với các điều kiện làm việc đã cho Các phơngpháp cho điều kiện làm việc của máy tự động và phơng pháp thực hiện chúng rất

đa dạng Khi thiết kế các máy tự động với các chu trình làm việc ( đó là mộtdạng đồ thị quy ớc biểu diễn sự phụ thuộc vào thời gian dịch chuyển của các cơcấu chấp hành )

Chu trình làm việc là một trình tự xác định dịch chuyển của cơ cấu chấphành mà sau khi thực hiện xong chúng lại trở về vị trí ban đầu Hoạt động củamáy sẽ thể hiện trong việc thực hiện tuần tự các chu trình làm việc nối tiếp nhau

Với các máy có hệ thống truyền động khí nén, các điều kiện làm việccũng có thể đợc mô tả bằng các chu trình hoặc biểu đồ trình tự làm việc, nhngthời gian của mỗi chu trình làm việc không xác định bởi vận tốc của các cơ cấuchấp hành, mà phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố phụ mà ta có thể điều chỉnh đ-ợc

Các hệ truyền động – tự động khí nén làm việc theo chu trình đợc chiatheo kiểu điều khiển làm 3 nhóm :

1- Điều khiển theo vị trí

2- Điều khiển theo thời gian

3- Điều khiển theo áp suất

Hình 2.13 : Sơ đồ điều khiển theo thời gian bằng cơ cấu cam

H – Công tắc khởi động

1 – Cam điều khiển Thời gian của từng bớc hoặc cả chu trình làm việc có thể cho trớc bằng rơle thời gian các loại, đợc nối tiếp với nhau trong hệ thống

Hình 2.14 : Sơ đồ điều khiển khí nén theo thời gian 4 cơ cấu chấp hành

Hình 2.15 : Sơ đồ điều khiển xilanh khí nén theo áp suất2.3.5 Cấu trúc của các hệ điều khiển các hệ truyền động – tự động khí nén làm việc theo chu trình

Sơ đồ khối tổng quát của hệ truyền động – tự động khí nén làm việc theochu trình đợc trình bày nh trên hình vẽ.

Hình 2.16 : Sơ đồ khối tổng quát của các hệ truyền động khí nén của máy

tự động làm việc theo chu trình

a- Sơ đồ khối tổng quát

b- Sơ đồ khối hệ điều khiển rút gọn

Hệ thống bao gồm các hệ truyền động cơ sở khí nén, phần chính của hệ

điều khiển là khối điều khiển lôgic đa bớc với các đầu vào là : P1, P2, P3, ….hay là Pk,

X1, X2, X3,….hay là Xm, và các đầu ra :Z1, Z2, Z3,….hay là Zn Các bộ thiết bị giữ chậm và phần

tử nhớ dạng trigơ có các đầu vào riêng biệt : V11, V10,….hay là Vs1, Vs0 và các đầu ra :

Y1, Y2, Y3,….hay là Ys – tổ hợp giá trị của các tín hiệu trong : X1, X2, X3,….hay là Xm đợc đatới khối điều khiển lôgic từ các cảm biến vị trí ( công tắc hành trình ), còn các tín