Giáo trình Điều khiển khí nén (Nghề: Điện công nghiệp - CĐ/TC) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (2021)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:68

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Điều khiển khí nén được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên hiểu được về hệ thống khí nén, logic điều khiển, phương pháp điều khiển, thiết lập mạch điều khiển điện khí nén; Đọc được các sơ đồ điều khiển điện - khí nén, thiết lập được các mạch điều khiển điện khí nén. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điều khiển khí nén (Nghề: Điện công nghiệp - CĐ/TC) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (2021)

SỞ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỈNH HÀ NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG/TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số:835/QĐ - CĐN ngày 31 tháng 12 năm 2021 của Trường Cao Đẳng Nghề Hà Nam Hà Nam, năm 2021
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. Dựa theo giáo trình này, có thể sử dụng để giảng dạy cho các trình độ hoặc nghề ngành/ nghề khác của nhà trường. 1
LỜI GIỚI THIỆU Cùng với sự phát triển chung của đất nước, các ngành công nghiệp tự động hóa phát triển, nhằm thay thế một phần cho con người, giảm bớt nhân công và chi phí. Các dây chuyền tự động hóa sản xuất là cần thiết trong các nhà máy, xí nghiệp, do đó việc cung cấp, sử dụng các thiết bị để lắp đặt dây chuyền là vô cùng quan trọng và cần thiết. Môn đun “ Điều khiển khí nén ” là môn chuyên ngành nhằm cung cấp kiến thức cơ bản cho người học, sau khi ra trường có thể đảm nhận được công việc cụ thể tại các nhà máy, xí nghiệp. Đồng thời giúp người học hiểu sâu hơn bản chất, cũng như thâm nhập thực tế, củng cố nâng cao trình độ chuyên môn. Đặc biệt đối với trường Cao Đẳng Nghề Hà Nam giáo trình” Điều khiển khí nén” là tài liệu quan trọng, có ý nghĩa thiết thực cho việc giảng dạy và học tập của giảng viên cũng như học sinh. Khi biên soạn, tôi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn Hà Nam, ngày 20 tháng 11 năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: Kiều Quốc Tỉnh 2
MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU..................................................................................................................... 2 BÀI 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN .......................................................................... 7 Mã bài: MĐ 24-01 ..................................................................................................................... 7 1. Khái niệm chung .............................................................................................................. 7 1. 1 Lịch sử phát triển ......................................................................................................... 7 1.2. Một số đặc điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén. .......................................... 7 2. Đơn vị đo trong hệ thống điều khiển. ............................................................................. 8 2.1. Áp suất ......................................................................................................................... 8 2.2. Lực ............................................................................................................................... 8 2.3. Công ............................................................................................................................ 8 2.4. Công suất ..................................................................................................................... 8 2.5. Độ nhớt động. .............................................................................................................. 8 3. Cơ sở tính toán khí nén .................................................................................................... 9 3.1. Lưu lượng: ................................................................................................................... 9 3.2. Vận tốc dòng chảy ....................................................................................................... 9 3.3. Tổn thất áp suất ........................................................................................................... 9 3.4. Hệ số cản dòng chảy .................................................................................................... 9 Câu hỏi ôn tập ................................................................................................................... 10 BÀI 2: MÁY NÉN KHÍ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN ............................................... 11 Mã bài: MĐ24 - 02 .................................................................................................................. 11 1. Máy nén khí..................................................................................................................... 11 1.1 Nguyên tắc hoạt động và phân loại ............................................................................ 11 1.2 Máy nén kiểu pít tông (Reciprocating compressors) ................................................. 11 1.3. Máy nén khí kiểu cánh gạt. ........................................................................................ 12 1.4 Máy nén khí kiểu trục vít............................................................................................ 13 1.5. Máy nén khí kiểu Root. ............................................................................................. 14 2. Thiết bị xử lý khí nén. .................................................................................................... 15 2.1. Yêu cầu về khí nén. ................................................................................................... 15 2.2. Bộ lọc: ...................................................................................................................... 15 Câu hỏi ôn tập ................................................................................................................... 17 Mã bài: MĐ24 - 03 .................................................................................................................. 18 1. Thiết bị phân phối khí nén. ............................................................................................ 18 1.1. Phân phối khí nén. ..................................................................................................... 18 2. Cơ cấu chấp hành. .......................................................................................................... 19 2.1. Xy lanh. ..................................................................................................................... 19 Kí hiệu chung ................................................................................................................... 21 2.2. Động cơ khí nén ........................................................................................................ 23 3
BÀI 4: CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .......................................... 28 Mã bài: MĐ24 – 04 ................................................................................................................. 28 1. Khái niệm. ....................................................................................................................... 28 1.1 Cơ cấu điều khiển ....................................................................................................... 28 1.2. Cơ cấu chỉnh hướng ................................................................................................... 28 2. Van đảo chiều. ................................................................................................................. 28 2. 1. Khái niệm về van đảo chiều ..................................................................................... 28 2. 2 Tín hiệu tác động ....................................................................................................... 29 2.3. Kí hiệu van đảo chiều ................................................................................................ 30 2.4. Một số van đảo chiều thông dụng.............................................................................. 31 3. Van chắn(Van chặn) ....................................................................................................... 34 3.1. Van một chiều ............................................................................................................ 34 3.2. Van logic OR ............................................................................................................. 34 3.3. Van logic AND .......................................................................................................... 34 4. Van tiết lưu ...................................................................................................................... 35 4.1.Van tiết lưu ................................................................................................................. 35 4.2.Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay. ............................................................... 35 5.Van áp suất. ...................................................................................................................... 36 5.1. Van an toàn ................................................................................................................ 36 5.2. Van tràn ..................................................................................................................... 36 5.3. Van điều chỉnh áp suất (van giảm áp) ....................................................................... 36 5.4. Rơle áp suất. .............................................................................................................. 37 6. Van điều chỉnh thời gian. ............................................................................................... 37 6.1. Rơle thời gian đóng chậm ......................................................................................... 37 6.2. Rơle thời gian ngắt chậm ........................................................................................... 38 7.Van chân không. .............................................................................................................. 38 8. Cảm biến.......................................................................................................................... 38 8.1. Cảm biến từ trường .................................................................................................... 39 8.2. Cảm biến bằng tia ...................................................................................................... 39 8.3. Cảm biến điện dung ................................................................................................... 42 Câu hỏi ôn tập ................................................................................................................... 43 BÀI 5: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN ..................................................... 44 Mã bài: MĐ24 – 05 ................................................................................................................. 44 1. Khái niệm cơ bản về điều khiển khí nén. ..................................................................... 44 1.1. Khái niệm: ................................................................................................................. 44 1.2. Các phần tử điều khiển bằng khí nén ........................................................................ 44 2. Biểu diễn phần tử logic của khí nén .............................................................................. 45 2.1 Phần tử logic NOT ...................................................................................................... 45 4
2.2. Phần tử OR và NOR .................................................................................................. 45 2.3. Phần tử AND và NAND ............................................................................................ 46 2.4 Phần tử EXC-OR ........................................................................................................ 47 2.5. Phần tử thời gan. ........................................................................................................ 47 3. Thiết kế mạch điều khiển khí có sử dụng phần tử logic của khí nén ......................... 48 3.1 Lý thuyết đại số Boole. ............................................................................................... 48 3.2 Thiết lập phương trình logic và các điều kiện thực hiện ............................................ 49 3.3 Thiết lập biểu đồ Karnaugh và đơn giản hàm: ........................................................... 50 Câu hỏi ôn tập ................................................................................................................... 50 BÀI 6: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN ......................................................... 51 Mã bài: MĐ24-05 .................................................................................................................... 51 1. Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển. ........................................................... 51 1.1. Biểu đồ trạng thái. ..................................................................................................... 51 1.2. Sơ đồ chức năng. ....................................................................................................... 52 1.3. Lưu đồ tiến trình. ....................................................................................................... 54 2. Phân loại phương pháp điều khiển. .............................................................................. 56 2.1 Điều khiển bằng tay .................................................................................................... 56 2.2 Điều khiển tùy động theo thời gian. ........................................................................... 57 2.3. Điều khiển tùy động theo hành trình ......................................................................... 58 3. Các phần tử điện khí nén. .............................................................................................. 58 3.1. Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện. ....................................................... 58 3.2 Các phần tử điện ......................................................................................................... 59 4. Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén ......................................................................... 60 4.1. Nguyên tắc thiết kế .................................................................................................... 60 4.2. Mạch điện điều khiển điện khí nén với một xy lanh. ................................................ 60 5. Mạch tổng hợp điều khiển theo nhịp ............................................................................ 61 5.1. Mạch điều khiển với chu kỳ đồng thời. ..................................................................... 61 5.2. Mạch điều khiển với chu kỳ thực hiện tuần tự( xem bài 5 – IV) .............................. 63 6. Các mạch ứng dụng. ....................................................................................................... 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 67 5
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Điều khiển điện khí nén Mã mô đun: MĐ24 Vị trí, tính chất, vai trò và ý nghĩa của mô đun - Vị trí: Mô đun này là mô đun cơ sở kỹ thuật chuyên ngành, chuẩn bị các kiến thức cần thiết cho các phần học kỹ thuật chuyên môn tiếp theo. Mô đun này học sau các môn học: An toàn lao động; Vật liệu điện; Đo lường điện; Mạch điện. - Tính chất: Là mô đun thuộc mô đun đào tạo nghề bắt buộc. - Ý nghĩa và vai trò môn học: Có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo nghề điện công nghiệp Mục tiêu của mô đun: - Về kiến thức: + Hiểu được về hệ thống khí nén, logic điều khiển, phương pháp điều khiển, thiết lập mạch điều khiển điện khí nén. - Về kỹ năng: + Hình thành kỹ năng lập chương trình điều khiển. + Đọc được các sơ đồ điều khiển điện - khí nén, thiết lập được các mạch điều khiển điện khí nén. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Có năng lực phát hiện và giải các mạch khí nén và mạch điện khí nén thông dụng. + Có năng lực đưa ra những đề xuất cải tiến các mạch khí nén và mạch điện khí nén thực tế. + Hướng dẫn người khác và chịu trách cá nhân, giải quyết các vấn đề của một nhóm làm việc. Nội dung của mô đun: 6
BÀI 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN Mã bài: MĐ 24-01 Giới thiệu: Trong bài học này học sinh hiểu được các kiến thức chung về cơ sở lý thuyết điều khiển khí nén, nguyên lý làm việc của khí nén. Mục tiêu: - Trang bị cho học sinh các kiến thức chung nhất về cơ sở lý thuyết điều khiển khí nén. - Yêu cầu học viên hiểu và nắm vững các quá trình, nguyên lý làm việc của khí nén và ứng dụng của chúng trong công nghiệp. Nội dung chính: 1. Khái niệm chung 1. 1 Lịch sử phát triển Năng lượng khí nén được sử dụng trong các máy móc thiết bị vào những năm của thế kỷ 19, cụ thể. + Năm 1880 sử dụng phanh bằng khí nén 1.2. Một số đặc điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén. a. Ưu điểm - Có khả năng truyền năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn nhỏ. - Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí, nên có thể trích chứa khí nén rất thuận lợi. Vì vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm trích chứa khí nén. - Không khí dùng để nén, hầu như có số lượng không giới hạn và có thể thải ra ngược trở lại bầu khí quyển. - Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có sự rò rỉ không khí nén ở hệ thống ống dẫn, do đó không tồn tại mối đe dọa bị nhiễm bẩn. - Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp, nhà máy đã có sẳn đường dẫn khí nén. - Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo, nên tính nguy hiểm của quá trình sử dụng hệ thống truyền động bằng khí nén thấp. - Các thành phần vận hành trong hệ thống (cơ cấu dẫn động, van, ...) có cấu tạo đơn giản và giá thành không đắt. - Các van khí nén phù hợp một cách lý tưởng đối với các chức năng vận hành logic, và do đó được sử dụng để điều khiển trình tự phức tạp và các móc phức hợp. b. Nhược điểm - Lực để truyền tải trọng đến cơ cấu chấp hành thấp. 7
- Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi theo, bởi vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn. (Không thể thực hiện được những chuyển động thẳng hoặc quay đều). - Dòng khí thoát ra ở đường dẫn ra gây nên tiếng ồn. 2. Đơn vị đo trong hệ thống điều khiển. 2.1. Áp suất Đơn vị đo cơ bản của áp suất theo hệ đo lường SI là pascal. 2 1 pascal là áp suất phân bố đều lên bề mặt có diện tích 1 m với lực tác dụng vuông góc lên bề mặt đó là 1 N. 1 Pa = 1 N/m 2 2 2 1 Pa = 1 kgm/s /m = 1 kg/ms -6 1 Pa = 10 Mpa Ngoài ra ta còn dùng đơn vị là bar. 5 1 bar = 10 Pa 2.2. Lực Đơn vị của lực là Newton (N). 2 1 N là lực tác dụng lên đối trọng có khối lượng 1 kg với gia tốc 1 m/s . 2 1 N = 1 kg.m/s 2.3. Công - Công của lực Joule (J). 1 J =1Nm 2 2 1 J = 1 m kg/s - Công cũng được tính theo công thức: Wk = F*L Trong đó: F lực tác dụng vào vật 2.4. Công suất Đơn vị của công suất là Watt. 1 Watt là công suất trong thời gian 1 giây sinh ra năng lượng 1 Joule. 1 W = 1 Nm/s 2 3 1W = 1Nm/s = 1m .kg/s . 2.5. Độ nhớt động. - Độ nhớt động của một chất là có độ nhớt động lực 1 Pa.s và khối lượng 8
3 riêng 1 kg/cm . Trong đó: η: độ nhớt động lực [Pa.s] 3 ρ: khối lượng riêng [kg/m ] 2 v: độ nhớt động [m /s] - Ngoài ra ta còn sử dụng đơn vị độ nhớt động là Stokes (St) hoặc là centiStokes (cSt). Chú ý: độ nhớt động không có vai trò quan trọng trong hệ thống điều khiển khí nén mà nó rất quan trọng trong điều khiển thủy lực. 3. Cơ sở tính toán khí nén 3.1. Lưu lượng: Phụ thuộc vào vận tốc dòng chảy (Q=v.F). Vận tốc dòng chảy càng lớn, tổn thất áp suất trong ống càng lớn. 3.2. Vận tốc dòng chảy Vận tốc dòng chảy của khí nén trong ống dẫn nên chọn là từ 6÷10 m/s. Vận tốc của dòng chảy khi qua các chỗ lượn cua của ống hoặc nối ống, van, những nơi có tiết diện nhỏ lại sẽ tăng lên, hay vận tốc dòng chảy sẽ tăng lên nhất thời khi các thiết bị hay máy móc đang vận hành. 3.3. Tổn thất áp suất Tốt nhất không vượt quá 0.1 bar. Thực tế sai số cho phép đến 5% áp suất làm việc. Như vậy tổn thất áp suất là 0.3 bar là chấp nhận được với áp suất làm việc là 6 bar. 3.4. Hệ số cản dòng chảy Khi lưu lượng khí đi qua các chỗ nối khớp, van, khúc cong sẽ gây ra hiện tượng cản dòng chảy. Bảng 1, biểu thị các hệ số cản tương đương chiều dài ống dẫn l’ của các phụ kiện nối. 9
Bảng 1: Biểu thị các hệ số cản tương đương chiều dài ống dẫn l của các phụ kiện nối. Câu hỏi ôn tập Câu 1: Trình bày một số đặc điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén? Câu 2: Trình bày các cơ sở tính toán khí nén? 10
BÀI 2: MÁY NÉN KHÍ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN Mã bài: MĐ24 - 02 Giới thiệu: Trong bài học này học sinh hiểu được nguyên lý hoạt động của các loại máy nén khí và phân tích được các quá trình xử lý khí nén. Mục tiêu: - Giải thích được nguyên lý hoạt động và ứng dụng của các loại máy nén. - Phân tích được các quá trình xử lý khí nén. Nội dung chính: 1. Máy nén khí. 1.1 Nguyên tắc hoạt động và phân loại a. Nguyên tắc hoạt động: Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: máy nén khí kiểu pittông, máy nén khí kiểu cách gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít. b.Phân loại - Máy nén khí tuabin: máy nén khí ly tâm và máy nén khí theo chiều trục. 1.2 Máy nén kiểu pít tông (Reciprocating compressors) Máy nén pít tông (hình 2.1) là máy nén phổ biến nhất và có thể cung cấp năng suất đến 500m3/phút. Máy nén 1 pít tông có thể nén khí khoảng 6 bar và ngoại lệ có thể đến 10 bar; máy nén kiểu pít tông hai cấp có thể nén đến 15 bar; 3-4 cấp lên đến 250 bar. Hình 2.1 Máy nén khí kiểu pítong 11
Lưu lượng của máy nén khí kiểu pítong:: Qv = V.n. ηv.10-3 [lít / phút] (2.1) Trong đó: V - Thể tích của khí nén tải đi trong một vòng qua n - Số vòng quay của động cơ máy nén [vòng / phút] ηv - Hiệu suất nén [%] 1.3. Máy nén khí kiểu cánh gạt. Hình 2.2: Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu cánh gạt mô tả ở hình 2.2: không khí sẽ được vào buồng hút. Nhờ rôto và stato đặt lệch tâm, nên khi rôto quay chiều sang phải, thì không khí vào buồng nén. Sau đó khí nén sẽ đi ra buồng đẩy. Lưu lượng của máy nén cánh gạt tính theo [ ]: Qv = (.D - z.a).2.e.b.n.λ [m3/phút] Trong đó: a - Chiều dày cánh gạt [m] e - Độ lệch tâm [m] z - Số cánh gạt; D - Đường kính stato [m] n - Số vòng quay rôto [vòng/phút] b - Chiều rộng cánh gạt [m]. λ - Hiệu suất (λ = 0,7 - 0,8) * Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt một cấp - Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt một cấp (hình 2.3) 12
Hình 2.3 Bao gồm: thân máy (1), mặt bích thân máy, mặt bích trục, rôto (2) lắp trên trục. Trục và rôto (2) lắp lệch tâm e so với bánh dẫn chuyển động. - Khi rôto (2) quay tròn, dưới tác dụng của lực ly tâm các cánh gạt (3) chuyển động tự do trong các rãnh ở trên rôto (2) và đầu các cánh gạt (3) tựa vào bánh dẫn chuyển động. Thể tích giới hạn giữa các cánh 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 đầu các cánh tựa vào. * Ưu điểm : kết cấu gọn, máy chạy êm, khí nén không bị xung * Khuyết điểm : hiệu suất thấp, khí nén bị nhiễm dầu 1.4 Máy nén khí kiểu trục vít. - Máy nén khí kiểu trục vít gồm có hai trục: trục chính và trục phụ. Số răng (số đầu mối) của trục xác định thể tích làm việc (hút, nén). Số răng càng lớn, thể tích hút nén của một vòng quay sẽ giảm. Số răng (số đầu mối) của trục chính và trục phụ không bằng nhau sẽ cho hiệu suất tốt hơn. - Máy nén khí kiểu trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích. Thể tích khoảng trống giữa các răng sẽ thay đổi khi trục vít quay. Như vậy sẽ tạo ra quá trình hút (thể tích khoảng trống tăng lên), quá trình nén (thể tích khoảng trống nhỏ lại) và cuối cùng là quá trình đẩy. 13
* Ưu điểm: khí nén không bị xung, sạch; tuổi thọ vít cao (15.000 đến 40.000 giờ); nhỏ gọn, chạy êm. * Khuyết điểm: Giá thành cao, tỷ số nén bị hạn chế. Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn. 1.5. Máy nén khí kiểu Root. - Máy nén khí kiểu root gồm có hai hoặc ba cánh quạt (pít - tông có dạng hình số 8). Các pít - tông đó được quay đồng bộ bằng bộ truyền động ở ngoài thân máy và trong quá trình quay không tiếp xúc với nhau. Như vậy khả năng hút của máy phụ thuộc vào khe hở giữa hai pít - tông, khe hở giữa phần quay và thân máy. - Máy nén khí kiểu Root tạo ra áp suất không phải theo nguyên lý thay đổi thể tích, mà có thể gọi là sự nén từ dòng phía sau. Điều đó có nghĩa là: khi rôto quay được 1 vòng thì vẫn chưa tạo được áp suất trong buồng đẩy, cho đến khi rôto quay tiếp đến vòng thứ 2, thì dòng lưu lượng đó đẩy vào dòng lưu lượng thứ 2, với nguyên tắc này tiếng ồn sẽ tăng lên. Lưu lượng được tính theo công thức sau: 14
Qv = q oth 2 λ n/60 Trong đó: q oth [m3/vòng]: Lưu lượng theo lý thuyết / vòng λ: Hiệu suất. n : [v/ph]: Số vòng quay. 2. Thiết bị xử lý khí nén. 2.1. Yêu cầu về khí nén. Khí nén được tạo ra từ máy nén khí có chứa nhiều chất bẩn, độ bẩn có thể ở các mức độ khác nhau. Chất bẩn có thể là bụi, độ ẩm của không khí hút vào, những cặn bả của dầu bôi trơn và truyền động cơ khí. Hơn nữa trong quá trình nén nhiệt độ của khí nén tăng lên, có thể gây ra ôxy hóa một số phần tử của hệ thống. Do đó việc xử lý khí nén cần phải thực hiện bắt buộc. Khí nén không được xử lý thích hợp sẽ gây hư hỏng hoặc gây trở ngại tính làm việc của các phần tử khí nén. Đặc biệt sử dụng khí nén trong hệ thống điều khiển đòi hỏi chất lượng khí nén rất cao. Mức độ xử lý khí nén tùy thuộc vào từng phương pháp xử lý. Trong thực tế người ta thường dùng bộ lọc để xử lý khí nén (hình 2.3). Kí hiệu Hình 2.5. Bộ lọc khí 2.2. Bộ lọc: Có 3 phần tử: van lọc, van điều chỉnh áp suất và van tra dầu. a. Van lọc khí: là làm sạch các chất bẩn và ngưng tụ hơi nước chứa trong nó. - Phần tử lọc xốp làm bằng các chất như: vải dây kim loại, giấy thấm ướt, kim loại thêu kết hay là vật liệu tổng hợp. 15
- Khí nén sẽ tạo chuyển động xoắn khi qua lá xoắn kim loại, sau đó qua phần tử lọc, các chất bẩn được tách ra và bám vào màng lọc, cùng với những phân tử nước được để lại nằm ở đáy của bầu lọc. Tùy theo yêu cầu chất lượng của khí nén mà chọn phần tử lọc. Độ lớn của phần tử lọc nên chọn từ 20µm – 50µm. - Trong trường hợp yêu cầu chất lượng khí nén rất cao, vật liệu phần tử lọc được chọn là sợi thủy tinh có khả năng tách nước trong khí nén đến 99%. Những phần tử lọc như vậy thì dòng khí nén sẽ chuyển động từ trong ra ngoài b. Van điều chỉnh áp suất: Nhiệm vụ của van áp suất là ổn định áp suất điều chỉnh, mặc dù có sự thay đổi bất thường của áp suất làm việc ở đường ra hoặc sự dao động của áp suất ở đầu vào. Áp suất ở đầu vào luôn luôn là lớn hơn áp suất ở đầu ra Van điều chỉnh áp được điều chỉnh bằng vít điều chỉnh tác động lên màng kín. Phía trên của màng chịu tác dụng của áp suất đầu ra, phía dưới chịu tác dụng của lực lò xo sinh ra do vít điều chỉnh. Bất kỳ sự tăng áp ở đầu tiêu thụ gây cho màng kín dịch chuyển chống lại lực căng của lò xo vì vậy hạn chế dòng khí đi qua miệng van cho tới lúc có thể đóng sát. Khi khí nén được tiêu thụ, áp suất đầu ra 16
giảm, kết quả là đĩa van được mở bởi lực căng lò xo lực. Để ngăn chặn đĩa van dao động chập chờn phải dùng đến lò xo cản gắn trên đĩa van. c. Van tra dầu: được sử dụng đảm bảo cung cấp bôi trơn cho các thiết bị trong hệ thống điều khiền khí nén nhằm giảm ma sát, sự ăn mòn và sự gỉ Câu hỏi ôn tập Câu1: Trình bày đặc điểm của máy nén khí kiểu pít tông (Reciprocating compressors)? Câu 2: Trình bày đặc điểm của máy nén khí kiểu cánh gạt? Câu 3: Trình bày đặc điểm của máy nén khí kiểu trục vít? Câu 4: Trình bày đặc điểm của máy nén khí kiểu Root? 17
BÀI 3: THIẾT BỊ PHÂN PHỐI VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH Mã bài: MĐ24 - 03 Giới thiệu: Trong bài học này học sinh nhận biết được các thiết bị phân phối khí nén và cách vận hành cơ cấu chấp hành. Mục tiêu: - Nhận biết và vận hành được thiết bị phân phối khí nén. - Lắp đặt và vận hành cơ cấu chấp hành. Nội dung chính: 1. Thiết bị phân phối khí nén. 1.1. Phân phối khí nén. Hệ thống phân phối khí nén có nhiệm vụ chuyển không khí nén từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, đảm bảo áp suất p và lưu lượng Q và chất lượng khí nén cho các thiết bị làm việc, ví dụ như van, động cơ khí, xy lanh khí… Truyền tải không khí nén được thực hiện bằng hệ thống ống dẫn khí nén, chú ý đối với hệ thống ống dẫn khí có thể là mạng đường ống được lắp ráp cố định (trong toàn nhà máy) và mạng đường ống lắp ráp trong từng thiết bị, trong từng máy mô tả ở hình 3.1. Hình 3.1 Đối với hệ thống phân phối khí nén ngoài tiêu chuẩn chọn máy nén khí hợp lí, tiêu chuẩn chọn đúng các thông số của hệ thống ống dẫn ( đường kính ống, vật liệu ống); cách lắp đặt hệ thống ống dẫn, bảo hành hệ thống phẫn phối cũng đóng vai trò quan trọng về phương diện kinh tế cũng như yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống điều khiển khí nén. 2.1.1 Bình trích chứa Bình nhận và trích khí nén 18
- Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén của máy nén khí chuyển đến, trích chứa, ngưng tụ và tách nước trước khi chuyển đến nơi tiêu thụ. - Kích thước của bình trích chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén khí, công suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng vàphương pháp sử dụng khí nén. - Bình trích chứa khí nén có thể đặt nằm ngang, nằm đứng. Đường ống ra của khí nén bao giờ cũng nằm ở vị trí cao nhất của bình trích chứa (hình 3.2). Hình 3.2 2.1.2 Mạng đường ống. - Đường ống dẫn khí nén có đường kính trong vài milimet trở lên. Chúng được làm bằng các vật liệu cao su, nhựa hoặc kim loại. - Thông số cơ bản kích thước ống (đường kính bên trong) phụ thuộc vào: vận tốc dòng chảy cho phép, tổn thất áp suất cho phép, áp suất làm việc, chiều dài ống, lưu lượng, hệ số cản trở dòng chảy và các phụ kiện nối ống. Mạng đường ống dẫn khí nén là thiết bị truyền dẫn khí nén từ máy nén khí đến bình trích chứa rồi đến các phần tử trong hệ thống điều khiển và cơ cấu chấp hành. - Mạng đường ống dẫn khí nén có thể phân thành 2 loại: + Mạng đường ống được lắp ráp cố định (mạng đường ống trong nhà máy) + Mạng đường ống được lắp ráp di động (mạng đường ống trong dây chuyền hoặc trong máy móc thiết bị) Trong bộ thí nghiệm, đường ống dẫn khí nén được trang bị cho phép tháo lắp dễ dàng và nhanh chóng. Nối hệ thống đến các thiết bị bằng cách đơn giản là đẩy ống vào cổng vào (in-let) hay cổng ra (out-let). Tháo ống ra bằng cách một tay đè vào vành tỳ, tay kia kéo ống ra} 2. Cơ cấu chấp hành. 2.1. Xy lanh. Xi lanh khí nén là một cơ cấu chấp hành điển hình bao gồm vỏ xi lanh là một ống trụ rỗng, các cổng nối, một pittông và một trục pittông. 19