Giáo trình Điều khiển điện khí nén (Ngành: Điện công nghiệp) - CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh

Giáo trình Điều khiển điện khí nén với mục tiêu giúp các bạn đọc có thể trình bày được cấu hình của hệ thống khí nén; Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng của máy nén khí trục vít có dầu, máy nén khí piston; Trình bày được cấu tạo, nguyên lý, ứng dụng của thiết bị làm khô khí theo phương pháp hấp thụ và phương pháp ngưng tụ; Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng của van một chiều, van an toàn, van tiết lưu có điều chỉnh;

Trang 1

Mọi trích dẫn, sử dụng giáo trình này với mục đích khác hay ở nơi khác đều phải được

sự đồng ý bằng văn bản của trường Cao đẳng Công nghệ Hà Tĩnh

Trang 2

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN

LỜI GIỚI THIỆU

Hệ thống khí nén (Pneumatic Systems) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lắp ráp, chế biến, đặc biệt ở những lĩnh vực cần phải đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ hoặc ở môi trường độc hại Ví dụ, lĩnh vực lắp ráp điện tử; chế biến thực phẩm; các khâu phân loại, đóng gói sản phẩm thuộc các dây chuyền sản xuất tự động Trong công nghiệp gia công cơ khí; trong công nghiệp khai thác khoáng sản… Vì vậy đòi hỏi kỹ thuật viên bảo trì trong các nhà máy cần phải có kiến thức và kỹ năng về hệ thống khí nén để có thể vận hành, bảo trì, bảo dưỡng hệ thống Để cung cấp cho các bạn sinh viên trước khi ra trường một lượng kiến thức và kỹ năng cần thiết để phục vụ cho công việc sau này Chúng tôi, tập thể giáo viên khoa Điện trường Cao đẳng Công nghệ Hà Tĩnh đã biên soạn Cuốn giáo trình

kỹ thuật điện khí nén làm tài liệu phục vụ quá trình học tập của các bạn sinh viên đang theo học tại nhà trường

Mặc dù đã rất cố gắng những chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ các đồng nghiệp và các em sinh viên

Chúc các em thành công trong học tập và công tác!

Hà Tĩnh, ngày … tháng … năm 2020 Tham gia biên soạn:

1 Chủ biên: Ngô Minh Toản

2 Phản biện: Tổ Điện Công Nghiệp

Trang 3

MỤC LỤC

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 1

LỜI GIỚI THIỆU 2

MÔ ĐUN 4

Bài 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN 8

1 Lịch sử phát triển và những đặc trưng của hệ thống điều khiển khí nén 9

2 Khái niệm khí nén Error! Bookmark not defined 3 Cấu trúc của hệ thống điều khiển khí nén Error! Bookmark not defined 4 Đơn vị đo trong hệ thống điều khiển Error! Bookmark not defined 5 Thành phần hóa học của khí nén Error! Bookmark not defined 6 Khả năng ứng dụng của khí nén Error! Bookmark not defined 7 Câu hỏi ôn tập: Error! Bookmark not defined BÀI 2: MÁY NÉN KHÍ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN Error! Bookmark not defined 1 Máy nén khí Error! Bookmark not defined 2 Thiết bị xử lý khí nén Error! Bookmark not defined 3 Câu hỏi ôn tập: 11

Bài 3: THIẾT BỊ PHÂN PHỐI 13

1 Bộ lọc 13

2 Van điều chỉnh áp suất 16

3 Bộ tra dầu bôi trơn 18

4 Đồng hồ đo áp suất Error! Bookmark not defined 5 Câu hỏi ôn tập: Error! Bookmark not defined BÀI 4: CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Error! Bookmark not defined 1 Khái niệm Error! Bookmark not defined 2 Các phần tử khí nén Error! Bookmark not defined 3 Câu hỏi ôn tập Error! Bookmark not defined Bài 5: CƠ CẤU CHẤP HÀNH Error! Bookmark not defined 1 Cơ cấu chấp hành Error! Bookmark not defined 2 Phụ kiện thiết bị khí nén Error! Bookmark not defined 3 Câu hỏi ôn tập Error! Bookmark not defined Bài 6: CÁC BÀI TẬP ỨNG DỤNG Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 22

Trang 4

MÔ ĐUN

Tên mô đun: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:

hệ thống Vì vậy yêu cầu đối với các sinh viên ngành điện công nghiệp sau khí ra trường phải có kiến thức và kỹ năng về hệ thống khí nén Mô đun điều khiển điện khí nén sẽ trang

bị cho các sinh viên về các kiến thức và kỹ năng cần thiết để phục vụ công việc sau này

Mục tiêu của mô đun:

Về kiến thức:

- Trình bày được cấu hình của hệ thống khí nén

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng của máy nén khí trục vít

có dầu, máy nén khí piston;

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý, ứng dụng của thiết bị làm khô khí theo phương pháp hấp thụ và phương pháp ngưng tụ;

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng của van một chiều, van an toàn, van tiết lưu có điều chỉnh;

- Trình bày được, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng của van đảo chiều 2/2, 3/2, 5/2, 5/3 điều khiển điều khiển bằng cuộn dây điện từ;

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng của xi lanh đơn, xi lanh kép;

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng của bộ lọc tách nước, van điều áp, bộ bôi trơn trên đường khí

Về kỹ năng:

- Đọc được ký hiệu của van đảo chiều 2/2, 3/2, 5/2, 5/3, 4/3 điều khiển bằng cuộn dây điện từ;

- Đọc được thông số trên đồng hồ đo áp suất;

- Điều chỉnh áp suất bằng van điều áp;

- Lắp đặt, vận hành được các mạch ứng dụng điều khiển điện khí nén theo yêu cầu;

Trang 5

+ Đánh giá chất lượng công việc sau khi hoàn thành và kết quả thực hiện của các thành viên trong nhóm

Nội dung mô đun:

Số

TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian (giờ)

Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

1 Bài 1: Cơ sở lý thuyết về khí nén 4 4

1 Khái niệm về máy nén khí

2 Nguyên tắc hoạt động và phân loại

Trang 6

1 Bộ lọc, điều áp, bôi trơn

2.1.4 Ký hiệu van đảo chiều

2.1.5 Van đảo chiều có vị trí “ không”

2.1.6 Van đảo chiều không có vị trí “ không”

2.1.7 Tín hiệu tác động

2.1.8 Gọi tên van

2.2 Van đảo chiều 2/2

Trang 7

2.7 Van tiết lưu

2.7.1 Van tiết lưu có tiết diện không

thay đổi được

2.7.2 Van tiết lưu có tiết diện điều

Trang 8

Trang 9

Mục tiêu:

- Trình bày được các khái niệm và cấu trúc của hệ thống khí nén

- Đọc được đơn vị đo áp suất

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

cơ bản ứng dụng của khí nén Trong thế kỷ 19, các máy móc thiết bị sử dụng năng lượng khí nén lần lượt ra được phát minh: thư vận chuyển trong ống bằng khí nén (1835), Phanh bằng khí nén(1880), búa tán đinh bằng khí nén (1861) Trong lĩnh vực xây dựng đường hầm xuyên dãy núi Alpes ở Thụy sĩ (1857) lần đầu tiên người ta sử dụng khí nén với công suất lớn Vào những năm 70 của thế kỷ thứ 19 xuất hiện ở Pari một trung tâm sử dụng năng lượng khí nén với công suất lớn 7350KW Khí nén được vận chuyển tới nơi tiêu thụ trong đường ống với đường kính 500mm và chiều dài km Tại nơi đó khí nén được nung nóng lên tới nhiệt độ từ 500C đến 1500C để tăng công suất truyền động động cơ, các thiết bị búa hơi… Với sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng điện, vai trò sử dụng năng lượng bằng khí nén bị giảm dần Tuy nhiên việc sử dụng năng lượng khí nén vẫn đóng một vai trò cốt yếu ở những lĩnh vực mà khi sử dụng năng lương điện sẽ nguy hiểm, sử dụng năng lượng bằng khí nén ở những dụng cụ nhỏ, nhưng truyền động với vận tốc lớn, sử dụng năng lượng khí nén ở những thiết

bị như búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh… Và nhiều dụng cụ khác như đò gá kẹp chi tiết

Sau chiến tranh thế giới thứ 2, việc ứng dụng năng lượng khí nén trong kỹ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ Với những dụng cụ , thiết bị, phần tử khí nén mới được sáng chế và được ứng dụng trong những lĩnh vực khác nhau, sự kết hợp của nguồn năng lượng khí nén với điện – điện tử là nhân tố quyết định cho sự phát triển của kỹ thuật điều khiển trong tương lai Hãng FESTO (Đức) có những chương trình pahts triển hệ thống điều khiển bằng khí nén rất đa dạng, không những phục vụ cho công nghiệp mà còn phục vụ cho sự phát triển các phương tiện dạy học (Didactic)

Trang 10

GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN 10

1.2 Những đặc trưng của khí nén

Về số lượng: có sẵn ở khắp mọi nơi nên có thể sử dụng với số lượng vô hạn

Về vận chuyển: khí nén có thể vận chuyển dễ dàng trong các đường ống, với một khoảng cách nhất định Các đường ống dẫn về không cần thiết vì khí nén sau khi sử dụng

sẽ được cho thoát ra ngoài môi trường sau khi đã thực hiện xong công tác

Về lưu trữ:máy nén khí không nhất thiết phải sử dụng liên tục.Khí nén có thể được lưu trữ trong các bình chứa để cung cấp khi cần thiết

Về nhiệt độ :khí nén ít thay đổi theo nhiệt độ

Về phòng chống cháy nổ:không một nguy cơ nào gây cháy bởi khí nén,nên không mất chi phí cho việc phòng cháy.Không khí nén thường hoạt động với áp suất khoảng 6 bar nên việc phòng nổ không quá phức tạp

Về tính vệ sinh:khí nén được sử dụng trong các thiết bị đều được lọc các bụi bẩn, tạp chất hay nước nên thường sạch , không một nguy cơ nào về phần vệ sinh.Tính chất này rất quan trọng trong các ngành công nghiệp đặc biệt như: thực phẩm ,vải sợi, lâm sản và thuộc

da

Về cấu tạo thiết bị :đơn giản nên rẻ hơn các thiết bị tự động khác

Về vận tốc: khí nén là một dòng chảy có lưu tốc lớn cho phép đạt được tốc độ cao (vận tốc làm việc trong các xy-lanh thường 1-2 m/s)

Về tính điều chỉnh: vận tốc và áp lực của những thiết bị công tác bằng khí nén được điều chỉnh một cách vô cấp

1.3 Ưu, nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén

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

- Chi phí để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén thấp, vì hầu như trong các nhà máy, xí nghiệp hệ thống đường dẫn khí nén đã có sẵn

- Hệ thống bảo vệ quá áp suất được đảm bảo

1.3.2 Nhược điểm:

- Lực truyền tải trọng thấp

- Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi thì vận tốc truyền cũng thay đổi vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn, cho nên không thể thực hiện những chuyển đổng thẳng hoặc quay đều

- Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn ra gây tiếng ồn

Trang 12

Trang 13

Bài 3: THIẾT BỊ PHÂN PHỐI Giới thiệu:

Hệ thống phân phối khí nén có nhiệm vụ chuyển không khí nén từ máy nén khí đến đến khâu cuối cùng để sử dụng ví dụ như động cơ khí nén, xi lanh khí nén, máy nâng dùng không khí nén… Truyền tải không khí nén thực hiện bằng hệ hống ống dẫn khí nén Yêu cầu đối với

hệ thống thiết bị phân phối khí nén để đảm bảo áp suất P, lưu lượng Q và chất lượng của khí nén cho nơi tiêu thụ cụ thể là các thiết bị máy móc Để giảm chi phí đầu tư hệ thống máy nén khí cho nhà máy vì vậy thiết bị phân phối khí được sản xuất để giải quyết vấn đề đó cho doanh nghiệp

Mục tiêu:

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý, ứng dụng, lắp đặt bộ lọc, điều áp, bôi trơn;

- Đọc được giá trị đồng hồ đo áp lực;

Trang 14

Hình 3.1: Cấu tạo và ký hiệu của bộ lọc

Trang 15

Hình 3.2: Tài liệu kỹ thuật của bộ lọc

Trang 16

2 Van điều chỉnh áp suất

Van điều chỉnh áp suất có công dụng giữ cho áp suất không đổi ngay cả khi có sự thay đổi bất thường của tải trọng làm việc phía đầu ra hoặc sự dao động của áp suất đường vào Nguyên tắc hoạt động của van điều chỉnh áp suất: khi điều chỉnh trục vít, tức là điều chỉnh vị trí của đĩa van, trong trường hợp áp suất của đường ra tăng lên so với áp suất được điều chỉnh, khí nén sẽ qua lỗ thông tác dụng lên màng , vị trí của kim van thay đổi, khí nén qua lỗ xả khí ra ngoài Đến khi áp suất ở đường ra giảm xuống bằng với áp suất được điều chỉnh, kim van trở về vị trí ban đầu Để điều chỉnh áp suất khí nén phía đầu ra của van chúng

ta sử dụng vít điều chỉnh Xoay núm điều chỉnh theo chiều kim đồng hồ áp suất đầu ra sẽ tăng, xoay núm điều chỉnh ngược chiều kim đồng hồ áp suất khí sẽ giảm Áp suất khí đầu

ra của van không thể điều chỉnh lớn hơn áp suất khí đầu vào của van

Hình 3.3: Cấu tạo và ký hiệu của van điều chỉnh áp suất

Trang 17

Hình 3.4: Tài liệu kỹ thuật của van điều chỉnh áp suất

Trang 18

3 Bộ tra dầu bôi trơn

Để giảm lực ma sát, sự ăn mòn và gỉ sét của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén, trong thiết bị bộ lọc có thêm bộ tra dầu bôi trơn Nguyên tắc tra dầu được thục hiện theo nguyên lý Ventury Điều kiện để dầu có thể qua ống Ventury

là độ sụt áp p phải lớn hơn áp suất cột dầu H

Hình 4.9: Tài liệu van đảo chiều 4/2

d Van đảo chiều 5/2

- Tác động bằng cơ – đầu dò

Hình 4.10: Ký hiệu van 5/2 tác động bằng cơ- đầu dò

- Tác động bằng khí nén:

Hình 4.11: Ký hiệu van đảo chiều 5/2 tác động bằng khí nén

Khi chưa có tín hiệu tác động van ở vị trí 0 cửa P nối với cửa B, cửa A nối với của

S, cửa R bị chặn Khi có tín hiệu tác động cửa P nối với A, cửa B nối với cửa R, cửa S bị chặn

e Van đảo chiều 5/3

Trang 19

Tác động bằng nam châm điện qua van phụ trợ

Khi chưa có tín hiệu tác động các cửa van bị chặn Khi có tín hiệu tác động bên phải của P thông với cửa B, cửa A thông với của R, của S bị chặn Khi có tín hiệu tác động bên trái cửa P thông với cửa A, của B thông với cửa S, của R bị chặn

2.1.6 Van đảo chiều không có vị trí “ không”

Van đảo chiều không có vị trí “ không” là loại van sau khi tác động lần cuối lên nòng van không còn nữa thì van sẽ giữ nguyên vị trí tác động cuối cùng, chừng nào chưa

có tín hiệu tác động lên phía đối diện của nòng van

Tác động lên nòng van có thể là:

- Tác động bằng tay, bàn đạp

- Tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi vào hoặc đi ra từ hai phía

- Tác động trực tiếp bằng điện từ hay gián tiếp bằng dòng khí nén qua van phụ trợ Loại van đảo chiều chịu tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi vào hay đi ra từ hai nòng van hay tác động trực tiếp bằng nam châm điện từ hoặc gián tiếp bằng dòng khí nén đi qua van phụ trợ được gọi là van đảo chiều xung, bởi vì vị trí của van được thay đổi khi có tín hiệu xung tác độn lên nòng van

2.2 Van chặn

Van chặn là loại van chỉ cho lưu lượng khí đi theo một chiều, chiều ngược lại bị chặn Áp suất dòng chảy tác động lên bộ phận chặn của van và van được đóng lại Van chặn gồm các loại sau:

Cấu tạo van một chiều Ký hiệu van một chiều

Hình 4.14: Tài liệu van một chiều

Trang 20

Trang 21

Sơ đồ mạch điện

Trang 22

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Ngọc Phương, Nguyễn Trường Thịnh, hệ thống điều khiển tự động khí nén – NXB Khoa học – kỹ thuật 2007

2 Trần Ngọc Hải, Trần Xuân Tủy, giáo trình hệ thống truyền động thủy lực và khí nén

– NXB xây dựng 2014

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	1,07 MB