Báo cáo Điều khiển thủy khí nêu nguyên tắc bố trí và ký hiệu trong mạch Điều khiển khí nén, thủy lực (mục 4 3 5, mục 5 2 và 5 3 trong tiêu chuẩn tcvn 1806 2 2009)

Mụcđích nhằm để tách chất bẩn, ngưng tụ hơi nước trong khí nén để có được nguồn khínén sạch, khô trước khi đưa vào sử dụng.. Chức năng : Hệ thống xử lý khí nén được chia thành 3 giai đoạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI



BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN THỦY KHÍ

Hà Nội, ngày 28 tháng 04 năm 2025

Sinh viên thực hiện : Phạm Ngọc Tiến

Nguyễn Thái BảoĐào Tiến Minh

GV hướng dẫn : Trần Văn Khôi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI



BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN THỦY KHÍ

Hà Nội, ngày 28 tháng 04 năm 2025

2

Sinh viên thực hiện : Phạm Ngọc Tiến

Nguyễn Thái BảoĐào Tiến Minh

GV hướng dẫn : Trần Văn Khôi

Phần I : Câu hỏi lý thuyết Câu 1 : Nêu nguyên tắc bố trí và ký hiệu trong mạch điều khiển khí nén, thủy lực? (Mục 4.3.5, mục 5.2 và 5.3 trong Tiêu chuẩn TCVN 1806-2-2009).

Trả lời :

- Các phần tử được bố trí từ nguồn năng lượng đến cơ cấu chấp hành theo chiều dòng năng lượng

- Sử dụng ký hiệu tiêu chuẩn theo ISO và TCVN

- Sơ đồ bố trí rõ ràng, mạch chính và mạch điều khiển riêng biệt, thể hiện dòng chảy trái → phải, trên → dưới

Kí hiện biểu thị thiết bị thủy lực/khí nén phải được vẽ theo TCVN 1806-1

Nếu có 1 kí hiệu chi tiết và 1 kí hiệu đơn giản hóa thì chỉ được sử dụng 1 kí hiệutrên cùng 1 sơ đồ mạch

Kí hiệu phải được vẽ như sau:

Đối với thiết bị thủy lực:Nếu không có quy định nào khác,cần biểu thị các bộ phận

ở vị trí sẵn sang để khởi động

Đối với thiết bị khí nén:Nếu không có quy định nào khác,cần biểu thị các bộ phận

ở vị trí sẵn sang để khởi động với sự tác dụng của áp suất

Câu 2 : Nêu các thông số cơ bản của một máy nén khí? Dải áp suất và lưu lượng của máy nén trục vít? Đặc điểm của máy nén trục vít?

Q =q0∗λ∗n

60Lưu lượng của máy nén khí kiểu trục vít thường từ 1,4 m3 / phút tới 60 m3 /phút Áp suất danh định lên tới 1000 kpa đối với máy 1 cấp và 2500 kpa đối với máy nén nhiều cấp

Đặc điểm:

Khí thoát ra ổn định và ít dao động, vì vậy máy nén trục vít làm việc ít gây rung động và không gây ồn lớn Thông thường phải lắp van 1 chiều ở cửa xả tránh việc trục vít tự quay khi quá trình nén đã ngừng

Khe hở giữa 2 trục vít và giữa đỉnh răng và xi lanh khoảng 0,1 – 0,4 mm, vì vậy khi làm việc không có ma sát nên tuổi thọ của máy nén khí trục vít cao, làmviệc êm

Do các trục vít có độ chính xác cao nên khó chế tạo, khó sửa chữa

Số vòng quay của trục vít từ 3000 vòng/phút đến 1500 vòng/phút, vì vậy nó thường được dẫn động bằng tubin hơi

Câu 3 : Nêu chức năng của hệ thống xử lý khí nén? Trình bày các phương pháp tách bẩn và tách nước thường sử dụng?

Trả lời :

Khí nén sau khi ra khỏi máy nén sẽ được đưa tới bộ phận xử lý khí nén Mụcđích nhằm để tách chất bẩn, ngưng tụ hơi nước trong khí nén để có được nguồn khínén sạch, khô trước khi đưa vào sử dụng

Chức năng :

Hệ thống xử lý khí nén được chia thành 3 giai đoạn:

-Lọc khí thô: dùng bộ phận lọc bụi thô kết hợp với bình ngưng để tách hơi nước (lọc khí nén)

Phương pháp sấy khô dùng thiết bị sấy(máy sấy khí) khô khí nén để loại bỏ hầu hết lượng nước lẫn bên trong.Giai đoạn này xử lý tùy theo yêu cầu sử dụng của

hệ thống khí nén

-Sấy khô khí nén bằng máy sấy khí(tác nhân lạnh):

4

Nguyên lý của phương pháp sấy khô bằng tác nhân lạnh là:khí nén đi qua bộphận trao đổi nhiệt khí- khí(máy sấy khí).

Quá trình làm lạnh sẽ được thực hiện bằng cách cho dòng khí nén chuyển động đảo chiều trong những ống dẫn

Nhiệt độ đọng sương tại đây nằm trong khoảng 2oC đến 8oC.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 tách ra ngoài qua van thoát nước ngưng tụ(bộ tự động xả nước)

-Sấy khô khí nén bằng phương pháp hấp thụ :

Chất sấy khô hay còn được gọi là chất háo nước sẽ hấp thụ lượng hơi nước ởtrong không khí ẩm Thiết bị gồm hai bình

Bình thứ nhất chứa chất sấy khô và thực hiện quá trình hút ẩm.binh thứ hai tái tạo lại khả năng hấp thụ của chất sấy khô

Phương pháp tách nước :

Khí nén sau khi được tách dầu sẽ được đưa vào hệ thống ngưng tụ để tách lượng hơi ẩm còn lại trong khí nén Hệ thống làm ngưng tụ hơi nước thường sử dụng các phương pháp sau:

 Hệ thống ngưng tụ - làm lạnh bằng nước

+ Cấu trúc hệ thống: như mô tả trên hình vẽ 2.9:

1 van an toàn

2 hệ thống ống dẫn nước làm lạnh

3 cửa dẫn nước làm lạnh vào

4 cửa ra của khí nén sau khi được tách nước

5 thùng chứa nước ngưng tụ

6 cửa ra của nước sau khi ngưng tụ

7 cửa dẫn khí nén vào để tách nước

5

Hình 2.9 Bình ngưng tụ bằng nước lạnh+ Hoạt động:

Như trên sơ đồ cấu trúc mô tả, nước lạnh được dẫn tuần hoàn từ cửa 3 tới cửa 6 qua đường ống 2 Khí nén từ máy nén khí sau khi được tách các chất bẩn được đưa vào từ cửa 7 sẽ qua hệ thống mạng đường ống 2 Tại đây xảy ra quá trìnhtrao đổi nhiệt và làm ngưng tụ hơi nước Nước ngưng tụ xuống thùng chứa 5 và được xả ra ngoài bằng van xả, còn khí nén khô thoát ra cửa 4 và được đưa tới bình trích chứa hoặc các ứng dụng

 Hệ thống ngưng tụ - sử dụng chất làm lạnh

+ Cấu trúc : như hình vẽ 2.10

6

Hình 2.10 Hệ thống ngưng tụ dùng môi chất lạnh+ Hoạt động:

Quá trình ngưng tụ diễn ra tại 2 bộ phận: bộ chuyển đổi nhiệt và giàn lạnh

- Tại bộ chuyển đổi nhiệt : khí khô sau khi được tách nước có nhiệt độ thấp

sẽ hấp thụ nhiệt của khí ẩm làm 1 phần hơi nước trong khí ẩm được ngưng tụ ở đây

- Tại giàn lạnh : môi chất lạnh (ga) được máy nén nén đến áp suất cao, nhiệt

độ cao và đẩy vào buồng trao đổi nhiệt (giàn lạnh), tại đây môi chất lạnh sẽ thu nhiệt từ không khí ẩm Khí ẩm mất nhiệt làm ngưng tụ phần hơi nước còn lại tại bộtách nước, không khí sau khi được tách nước có nhiệt độ thấp lại được dẫn vào bộ chuyển đổi nhiệt thứ nhất như phân tích ở quá trình trên, vì vậy ở cửa ra ta thu được khí nén sạch, khô

 Hệ thống ngưng tụ - dùng chất hấp thụ

Bộ sấy hấp thụ gồm 2 buồng áp suất, chúng chứa chất hút ẩm dưới dạng hạt,làm việc thay phiên nhau một bình hấp thụ thì bình kia sẽ được tái tạo

Hình 2.11 Hệ thống ngưng tụ dùng chất hấp thụ + Hoạt động:

Khí nén đi vào buồng sấy ở phía dưới đáy và di chuyển lên trên ngang qua vật liệu hút ẩm, ở đó quá trình hấp thụ xảy ra Sau khí khô thoát ra ở đỉnh bình, cùng lúc này bình thứ 2 đang được phục hồi Sự chuyển đổi từ bình làm việc sang phục hồi được điều khiển tự động sau một khoảng thời gian cài đặt trước

 Hệ thống ngưng tụ - dùng chất hút ẩm:

7

Hệ thống này dùng chất hút ẩm đặc biệt gọi là chất chảy rữa Chất này khi

nó tiếp xúc với hơi nước trong khí nén sẽ xảy ra phản ứng hoá học và hoá lỏng

Bình ngưng tụ có cấu tạo để chứa được một số lượng lớn chất chảy rữa dưới dạng hạt( Các chất chảy rữa thường dùng là Ure, Hithium, Calcium chloride, )

+ Hoạt động :

Khí ẩm được dẫn vào từ đáy bình và di chuyển hướng lên trên ngang qua chất chảy rữa, ở đó hầu hết hơi ẩm trong không khí bị hút trước khi nó đi tới cửa racủa bình Trong quá trình hút chất chảy rữa sẽ hoá lỏng từ từ và chảy xuống đáy bình sau đó được xả tự động ra ngoài Lượng chất chảy rữa sẽ giảm dần vì thế cần phải liên tiếp bổ sung chất chảy rữa (khi công suất và sự hoạt động đúng thì phải

bổ sung chất chảy rữa hàng tháng)

Câu 4 : Nêu chức năng, vẽ ký hiệu của van an toàn, van tràn, van điều chỉnh

áp suất, van điều chỉnh thời gian?

8

Trong quá trình vận hành, nếu áp suất tăng quá cao, vượt mức quy định thì van sẽ lập tức mở cửa để dòng dầu có thể chảy về bể chứa nhằm hạ áp Việc này sẽdiễn ra cho đến khi áp về lại mức an toàn

Từ đó, van có thể bảo vệ đường ống dẫn dầu, bơm và các thiết bị khác trong

hệ thống không bị phá hủy bởi quá áp

b Van tràn

Ký hiệu :

Van thường được lắp tại đầu nguồn cấp cho mạch điều khiển để xác lập 1 giá trị tác động nhất định nhằm giảm bớt thời gian quá độ cho quá trìnhkhởi động các thiết bị

c Van điều chỉnh áp suất

Ký hiệu :

Van điều chỉnh áp suất giúpgiữ cho 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

áp suất ở đường vào van

d Van điều chỉnh thời gian

1 Van khí nén điều chỉnh thời gian đóng chậm

Ký hiệu :

Van thường được dùng để tạo trễ, hoặc nếu tính toán một cách tỉ mỉ

(hoặc mức độ yêu cầu độ chính xác không cao) thì nó còn được dùng kết hợp trong

9

mạch điều khiển tuỳ động theo hành trình.

2 Van khí nén điều chỉnh thời gian ngắt chậm

Ký hiệu :

Van thường được dùng để tạo trễ

Van điều chỉnh thời gian có nhiệm vụ kiểm soát thời gian đóng mở hoặc thờigian giữ áp suất trong hệ thống chất lỏng, để đảm bảo các quá trình diễn ra đúng theo chu kỳ yêu cầu

Câu 5 : Nêu chức năng, vẽ ký hiệu bộ lọc, áp kế, lưu lượng kế, van tra dầu, cụm lọc, bình tích chứa?

2 Áp kế

Ký hiệu :

10

Áp kế là thiết bị dùng để đo và hiển thị giá trị áp suất của chất lỏng hoặc khí trong một hệ thống Chức năng chính của áp kế là giám sát áp suất nhằm đảm bảo quá trình vận hành diễn ra an toàn và ổn định, đồng thời ngăn ngừa các sự cố như

nổ, rò rỉ hoặc hư hỏng thiết bị Ngoài ra, áp kế còn hỗ trợ trong việc điều chỉnh áp suất để duy trì các điều kiện làm việc tối ưu theo yêu cầu kỹ thuật Khi áp suất vượt quá hoặc giảm xuống dưới ngưỡng cho phép, áp kế đóng vai trò cảnh báo, giúp người vận hành kịp thời phát hiện và xử lý sự cố

3 Van tra dầu

Phần II : Bài tập vận dụng

1 Thiết kế mạch điều khiển thủy – khí theo nguyên tắc tầng cho quy trình công nghệ sau:

Giải Start, A+, B+/C+, B-, A-, C-

Biểu đồ quy trình :

12

Mạch khí nén :

14

2 Thiết kế mạch điều khiển thủy – khí theo nguyên tắc nhịp cho quy trình công nghệ sau :

Giải Start, A+, B+/C+, B-, A-, C-

Biểu đồ quy trình :

17

3 Thiết kế mạch điều khiển thủy – khí theo nguyên tắc bảng Karnaugh cho quy trình công nghệ sau :

Giải Start, A+, B+/C+, B-, A-, C-

4 Thiết kế mạch điều khiển điện – khí theo nguyên tắc tầng cho quy trình công nghệ sau :

Giải Start, A+, B+/C+, B-, A-, C-

30

Lập biểu đồ quy trình

Biểu đồ chia tầng :

31

Thiết kế :

33

5 Thiết kế mạch điều khiển điện – khí theo nguyên tắc nhịp cho quy trình công nghệ sau :

Giải Start, A+, B+/C+, B-, A-, C-

Lập biểu đồ quy trình :

38

Mạch điều khiển các van :

41

Thiết kế :

42