Giáo trình Điều khiển điện khí nén (Nghề: Điện công nghiệp - CĐ/TC) - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp

Chia sẻ: Troinangxanh10 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:138

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Điều khiển điện khí nén cung cấp cho người học những kiến thức như: khí nén; điện khí nén; giới thiệu thiết bị thực hành và các bài thực hành cơ bản. 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 điện khí nén (Nghề: Điện công nghiệp - CĐ/TC) - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN NGÀNH, NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định Số: 257 /QĐ-TCĐN-ĐT ngày 13 tháng 7 năm 2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017
LỜI NÓI ĐẦU Một vài năm gần đây, do yêu cầu tự động hóa công nghiệp trong xã hội ngày càng tăng, các trường đào tạo kỹ thuật đều có thêm ngành học mới với nhiều tên gọi khác nhau như: Điều khiển tự động, Tự động hóa, Điều khiển học, …. nhằm mục đích đào tạo cho xã hội những kỹ sư, công nhân kỹ thuật để phục vụ trong các cơ quan, xí nghiệp được trang bị các hệ thống tự động điều khiển với qui mô lớn và hiện đại. Chương trình học ở các trường hiện nay chưa được thống nhất, các tài liệu, giáo trình về tự động hóa cũng chưa nhiều và chưa được hệ thống hóa. Điều này làm cho người dạy, người học thuộc lĩnh vực này gặp nhiều khó khăn khi cần tham khảo và nguyên cứu thêm. “Giaùo trình Ñieàu khieån Khí neùn – Ñieän khí neùn” được biên soạn theo chương trình khung trình độ cao đẳng nghề của Bộ Lao Động Thương Binh và Xã Hội nhằm mục đích hỗ trợ cho việc dạy và học các môn chuyên ngành kỹ thuật trong trường Cao Đẳng Nghề Giao Thông Vận Tải Trung Ương III. Giáo trình đồng thời cũng là tài liệu nguyên cứu của các cán bộ kỹ thuật, công nhân kỹ thuật có điều củng cố kiến thức chuyên ngành, tiếp cận nhanh với các thiết bị tự động hiện đại được sử dụng ngày càng nhiều trong công nghiệp. Trong quá trình biên soạn, do giới hạn của thời gian và trình độ chằc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý, bổ sung của quý độc giả và đồng nghiệp. Địa chỉ liên hệ: Trường Cao Đẳng Nghề Giao Thông Vận Tải Trung Ương III – Khoa Điện Công Nghiệp, số 73 Văn Cao – Phường Phú Thọ Hòa – Quận Tân Phú – TP. Hồ Chí Minh. -1-
MUÏC LUÏC Trang CHÖÔNG I: KHÍ NEÙN 4 Baøi 1: KHAÙI NIEÄM KHÍ NEÙN 4 I. Söï phaùt trieån cuûa kyõ thuaät khí neùn 4 II. Nhöõng ñaëc tröng cuûa khoâng khí neùn 4 III. Ñaëc tính cuûa khí neùn 5 IV. Caùc ñaïi löôïng vaät lyù 6 V. Khaû naêng öùng duïng cuûa khí neùn 10 VI. Öu nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng truyeàn ñoäng baèng khí neùn 10 Baøi 2: MAÙY NEÙN KHÍ 12 I. Heä thoáng thieát bò phaân phoái khí neùn 12 II. Maùy neùn khí 12 III. Boä baûo döôõng 15 IV. Thieát bò xöû lyù khí neùn 19 Baøi 3: CAÙC PHAÀN TÖÛ 21 I. Khaùi nieäm 21 II. Van ñaûo chieàu 21 III. Cô caáu chaáp haønh 23 IV. Coâng taéc haønh trình 26 V. Van tieát löu 27 VI. Van thoaùt nhanh 29 VII. Van logic 29 VIII. Van aùp suaát 31 31 IX. Rô le thôøi gian 34 X. Rô le aùp suaát 36 XI. Caùc kyù hieäu thöôøng duøng trong khí neùn 41 XII. Caùc kyù hieäu bieåu dieãn caùc ñaàu noái Baøi 4: PHÖÔNG PHAÙP THIEÁT KEÁ MAÏCH 44 I. Bieåu ñoà traïng thaùi (sô ñoà haønh trình böôùc) 44 II. Phöông phaùp thieát keá theo chu trình 45 III. Phöông phaùp thieát keá theo taàng 48 Chöông II: ÑIEÄN KHÍ NEÙN 56 Baøi 1: LYÙ THUYEÁT ÑIEÀU KHIEÅN 56 I. Khaùi nieäm quaù trình ñieàu khieån 56 II. Phaàn töû maïch logic 57 III. Lyù thuyeát ñaïi soá boole 60 -2-
Baøi 2: CAÙC PHAÀN TÖÛ ÑIEÄN - KHÍ NEÙN 65 I. Khaùi nieäm 65 II. Nuùt nhaán 65 III. Van ñieän töø 66 IV. Relais 70 V. Coâng taéc haønh trình 73 VI. Caûm bieán (sensor) 73 VII. Relais thôøi gian 76 VIII. Coâng taéc aùp suaát 79 Baøi 3: PHÖÔNG PHAÙP THIEÁT KEÁ MAÏCH 82 I. Phöông phaùp ñieàu khieån theo nhòp 82 II. Phöông phaùp ñieàu khieån theo taàng 86 Chöông III: GIÔÙI THIEÄU THIEÁT BÒ THÖÏC HAØNH VAØ CAÙC BAØI THÖÏC HAØNH CÔ BAÛN 90 Phaàn I: CAÙC BAØI THÖÏC HAØNH CÔ BAÛN VEÀ KHÍ NEÙN 91 Baøi 1: Thieát bò phaân loaïi 91 Baøi 2: Kieåm tra böu phaåm 93 Baøi 3: Thieát bò daäp taïo daùng 95 Baøi 4: Thieát bò caét 97 Baøi 5: Ñieàu khieån baêng taûi 99 Baøi 6: Maùy coâng taùc 101 Baøi 7: Traïm chuyeån tieáp 103 Baøi 8: Maùy haøn oáng 106 Phaàn II: CAÙC BAØI THÖÏC HAØNH CÔ BAÛN VEÀ ÑIEÄN - KHÍ NEÙN 109 Baøi 1: Duïng cuï chaø boùng 109 Baøi 2: Duïng cuï keïp chi tieát 111 Baøi 3: Duïng cuï ñoùng daáu 114 Baøi 4: Duïng cuï caét giaáy 118 Baøi 5: Thieát bò saép xeáp 121 Baøi 6: Baøn xoay 124 Baøi 7: Traïm chuyeån haøng 127 Baøi 8: Thieát bò khoan chi tieát 130 Baøi 9: Thieát bò gia coâng chi tieát 134 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 138 -3-
CHÖÔNG I: KHÍ NEÙN Baøi 1: KHAÙI NIEÄM KHÍ NEÙN I. Söï phaùt trieån cuûa kyõ thuaät khí neùn - Nhö chuùng ta ñaõ bieát, khoâng khí neùn laø moät daïng naêng löôïng cuû maø con ngöôøi ñaõ söû duïng thay theá cho caùc löïc cô hoïc. - Töø haøng ngaøn naêm tröôùc, khoâng khí ñaõ neùn ñeán möùc coù theå chaûy ñöôïc. Noù coøn laø moät trong boán phaàn töû cô baûn ñöôïc thöøa nhaän bôûi ngöôøi xöa. Ngöôøi ta söû duïng chuùng moät caùch coù yù thöùc hoaëc voâ thöùc. - Moät trong nhöõng böôùc ñaàu tieân laø söï hieåu bieát cuûa chuùng ta veà vieäc öùng duïng kyõ thuaät khí neùn, coù nghóa laø duøng khoâng khí neùn ñeán möùc coù theå chaûy ñöôïc ñeå coâng taùc. Moät ngöôøi Hy laïp teân KTESIBIOS, caùch ñaây hôn 2000 naêm, ñaõ cheá taïo ra maùy baén ñaù ñaàu tieân baèng khí neùn. Moät trong nhöõng cuoán saùch ñaàu tieân ñaõ ghi laïi vieäc söû duïng khoâng khí neùn nhö moät nguoàn naêng löôïng vaøo ngaøy ñaàu tieân cuûa coâng nguyeân. Noù ñaõ moâ taû laïi caùc boä phaän ñieàu khieån baèng khoâng khí noùng. - Töø "Pneuma" laø töø coå Hy laïp coù nghóa laø gioù, laø hôi thôû vaø trong Trieát hoïc noù coù nghóa laø linh hoàn. - "Pneumatic" laø moät trong nhöõng caùch mieâu taû töø "Pneuma". Ñoù laø ngaønh khoa hoïc veà khí ñoäng löïc hoïc vaø caùc hieän töôïng lieân quan ñaõ ñöôïc ñuùc keát. - Söï hieåu bieát cuûa nhaân loaïi veà khoa hoïc khí neùn töø nhöõng theá kyû ñaàu, song phaûi chôø ñeán theá kyû naøy môùi ñöôïc chuùng ta nghieân cöùu coù heä thoáng. Töø khi ñoù kyõ thuaät khí neùn ñaõ thöïc söï ñi vaøo caùc ngaønh coâng nghieäp. - Ñieàu ñaùng quan taâm laø khoâng khí neùn ñöôïc aùp duïng roäng raõi trong caùc lónh vöïc quan troïng, ví duï nhö trong coâng nghieäp khai thaùc quaëng moû, ñöôøng saét, deät, coâng nghieäp thöïc phaåm,… - Maëc duø ban ñaàu coù nhieàu thieáu soùt nhöng söï boå sung thöôøng xuyeân nhöõng tri thöùc, kinh nghieäm thöïc teá neân söï aùp duïng kyõ thuaät khí neùn ñöôïc phaùt trieån ngaøy caøng maïnh hôn. - Ngaøy nay khoâng khí neùn ñöôïc duøng roäng raûi trong caùc nhaø maùy hieän ñaïi, ñöôïc boá trí thaønh heä thoáng nguoàn cung caáp nhö heä thoáng ñieän. II/ Nhöõng ñaëc tröng cuûa khoâng khí neùn - Coù theå ngöôøi ta seõ ngaïc nhieân veà nhöõng tieán boä vöôït baäc trong lónh vöïc khí neùn vôùi moät thôøi gian quaù ngaén. - Ñieàu naøy coù theå töï hieåu nhö moät söï kieän maø ta khoâng theå khoâng nhaän bieát raèng khoâng moät caùch naøo ñôn giaûn hôn vaø hôïp lyù hôn ñeå giaûi quyeát nhöõng vaán ñeà cô khí hoùa vaø töï ñoäng hoùa. - Caùc ñaëc trung cô baûn cuûa khoâng khí neùn laø:  Veà soá löôïng: khoâng khí coù saün ôû khaép nôi neân coù theå neùn vôùi soá löôïng voâ haïn  Veà vaän chuyeån: khoâng khí neùn coù theå vaän chuyeån trong caùc ñöôøng oáng, vôùi moät khoaûng caùch nhaát ñònh. Caùc ñöôøng oáng daãn veà thì khoâng caàn thieát vì khí seõ ñöôïc cho thoaùt ra ngoaøi moâi tröôøng sau khi ñaõ coâng taùc. -4-
 Veà löu tröõ: maùy neùn khí khoâng nhaát thieát phaûi hoaït ñoäng lieân tuïc. Khí neùn coù theå ñuôïc löu tröõ trong caùc bình chöùa, ñöôïc laép noái trong caùc heä thoáng oáng daãn ñeå cung caáp cho söû duïng khi caàn thieát.  Veà nhieät ñoä: khoâng khí neùn ít thay ñoåi theo nhieät ñoä.  Veà choáng chaùy noå: khoâng moät nguy cô naøo gaây chaùy bôûi khí neùn, neân khoâng toán chi phí phoøng chaùy. Hoaït ñoäng vôùi aùp suaát khoaûng 6 bar neân phoøng noå khoâng quaù phöùc taïp.  Veà tính saïch seõ: khí neùn thì trong saïch, ngay caû trong tröôøng hôïp laø doøng chaûy trong caùc ñöôøng oáng hay laø trong caùc thieát bò, khoâng moät nguy cô gaây baån naøo ñöôïc quan taâm ñeán. Tính chaát naøy raát caàn thieát trong caùc ngaønh coâng nghieäp chuyeân bieät nhö coâng nghieäp thöïc phaåm, vaûi sôïi, laâm saûn vaø thuoäc da.  Veà caáu taïo caùc trang thieát bò: ñôn giaûn neân reû tieàn  Veà vaän toác: khoâng khí neùn laø moät doøng chaûy coù löu toác lôùn, cho pheùp ñaït ñöôïc toác ñoä cao (vaän toác laøm vieäc caùc xy lanh thöôøng töø 1-2m/s, caù bieät coù theå ñaït ñeán 5 m/s).  Veà tính ñieàu chænh: vaän toác vaø löïc cuûa nhöõng thieát bò coâng taùc baèng khí neùn ñöôïc ñieàu chænh moät caùch voâ caáp.  Veà söï quaù taûi: caùc coâng cuï vaø caùc thieát bò khí neùn ñaûm nhaän taûi troïng cho ñeán khi chuùng döøng hoaøn toaøn, cho neân seõ khoâng xaûy ra quaù taûi. - Ñeå phaân ñònh moät caùch caën keõ caùc lónh vöïc aùp duïng kyõ thuaät khí neùn, caàn phaûi bieát ñeán caùc tính chaát khoâng theå khoâng chuù troïng ñeán nhö:  Caùch xöû lyù: khoâng khí neùn phaûi ñöôïc chuaån bò sao cho khoâng chöùa buïi baån, taïp chaát hay nöôùc, vì chuùng seõ gaây moøn cho caùc phaàn töû khí neùn.  Tính chòu neùn: khoâng khí coù theå neùn ñöôïc cho pheùp thay ñoåi vaø ñieàu chænh vaän toác cuûa piston.  Ñoä lôùn löïc taùc duïng: khoâng khí ñöôïc neùn seõ khoâng kinh teá neáu chöa ñaït moät coâng suaát nhaát ñònh. Aùp suaát laøm vieäc thöôøng ñöôïc chaáp nhaän 7 bars. Ñoä lôùn löïc giôùi haïn töø 20.000 - 30.000 N (2.000 - 3.000 kp), coøn phuï thuoäc vaøo vaän toác vaø haønh trình.  Söï thoaùt: khi khí neùn xaû seõ taïo ra aâm thanh oàn, nhöng nhôø coù caùc boä phaän giaûm thanh gaén ôû töøng ñöôøng thoaùt do ñoù vaán ñeà naøy cuõng ñaõ ñöôïc giaûi quyeát.  Gía thaønh: khoâng khí neùn laø nguoàn naêng löôïng doài daøo, ñôn giaûn vaø saún coù neân gía thaønh cuûa heä thoáng söû duïng seõ reû. III. Ñaëc tính cuûa khí neùn - Khoâng khí chung quanh ta coù aùp suaát thay ñoåi, noù phuï thuoäc vaøo:  Ñoä cao so vôùi möïc nöôùc bieån  Vò trí ñòa lyù  Khí töôïng - Chuùng ta coù theå phaân loaïi caùc loaïi aùp suaát sau:  AÙp suaát khí trôøi: laø aùp suaát khoâng khí chung quanh ta. Aùp suaát naøy baèng 1013mbar ôû möïc nöôùc bieån, 00 vaø ôû vó tuyeán 450 -5-
 AÙp suaát chaân khoâng: Neáu khí quyeån bieán maát chung quanh quaû ñaát, aùp suaát khoâng coøn nöõa, ta coù chaân khoâng tuyeät ñoái. AÙp suaát ñöôïc bieåu dieãn so vôùi chaân khoâng tuyeät ñoái goïi laø AÙp suaát tuyeät ñoái.  AÙp suaát dö: laø aùp suaát ñoïc ñöôïc so vôùi aùp suaát khí quyeån - Khoâng khí duøng trong coâng nghieäp luùc ñaàu laø khoâng khí ôû aùp suaát khí trôøi, ñöôïc taêng leân moät aùp suaát cao goïi laø Aùp suaát töông ñoái hay coøn goïi laø Aùp suaát dö (aùp suaát ño) AÙp suaát dö AÙp suaát khí quyeån AÙp suaát chaân khoâng AÙp suaát chaân khoâng tuyeát ñoái IV. Caùc ñaïi löôïng vaät lyù - Beà maët ñòa caàu ñöôïc bao quanh bôûi moät lôùp khoâng khí. Ñaây laø moät hoãn hôïp caùc khí caàn thieát cho söï soáng, coù tyû leä töông öùng nhö sau: + Nitô chieám 78% theå tích + Oxy cheám 21% theå tích + Coøn laïi laø moät soá khí khaùc nhö: carbonic, argon, hydro, neon, heli, cryton, vaø xenon - Ñeå hieåu roõ theâm caùc ñònh luaät veà ñoäng löïc hoïc vaø traïng thaùi cuûa khoâng khí, ngöôøi ta ñaõ lieät keâ ra sau ñaây caùc thoâng soá veà vaät lyù vaø cuøng vôùi caùc heä thoáng ño löôøng. - Ñeå thuaän lôïi trong vieäc nghieân cöùu vaø öùng duïng, ngöôøi ta thöôøng duøng hai heä thoáng ño: heä thoáng ño "Kyõ thuaät" vaø heä thoáng ño "SI". * Caùc thoâng soá cô baûn Thoâng soá Kyù hieäu Heä kyõ thuaät Heä SI Chieàu daøi l Meùt (m) Meùt (m) Khoái löôïng m Kp.s2/m Kg Thôøi gian t Giaây (s) Giaây (s) 0 0 Nhieät ñoä T C K Cöôøng ñoä doøng I Ampere (A) A ñieän Cöôøng ñoä aùnh Cd Cadela saùng * Caùc thoâng soá daãn xuaát -6-
Thoâng soá Kyù hieäu Heä kyõ thuaät Heä SI Löïc F Kp = kg.f = 1N = 1 kg.m/s2 9,8N Dieän tích A m2 m2 Theå tích V m3 m3 Löu löôïng Q m3/s m3/s Aùp suaát P at Pa ( kyõ thuaät ) 1 Pa = 1 N/m2 kp/cm2 Bar 1 Bar = 105 Pa - Keát hôïp giöõa heä thoáng ño löôøng kyõ thuaät vaø quoác teá ta coù coâng thöùc Newton F=m.a Trong ñoù : m - khoái löôïng a - gia toác g - gia toác troïng tröôøng ( g = 9,81 m/s2 ) - Giöõa caùc coâng thöùc treân toàn taïi moái quan heä sau: @ Khoái löôïng 1 (kg) = 1 kp.s2/ 9,81.m @ Löïc 1 (kp) = 9,81 (N) - Ñeå ñôn giaûn cho tính toaùn ta laáy 1 (kp) = 10 (N) @ Nhieät ñoä ÔÛ ñieåm 0: 00C = 273 K (Kelvin) ÔÛ nhieät ñoä khaùc: 10C = 1 K (Kelvin) @ Aùp suaát * Atmosphere, [at] 1 at = 1 kp/cm2 = 0,981 bar * Pascal, Pa ; bar 1 Pa = 1N/m2 = 10-5 bar 1 bar = 10-5 N/m2 = 105 Pa = 1,02 at * Atmosphere vaät lyù, atm 1 atm = 1,033 at = 1,013 bar * Milimeùt coät nöôùc, mm coät nöôùc 1000 mm coät nöôùc = 1at = 0,981 bar *Milimet thuûy ngaân, mmHg 1 mmHg = 1 Torr 1at = 736 Torr 1 bar = 750 Torr 1/ Ñònh luaät Boyle – Mariotte - ÔÛ nhieät ñoä coá ñònh, tích soá theå tích vaø aùp suaát tuyeät ñoái cuûa moät khí lyù töôûng laø haèng soá. -7-
Ptuyeät ñoái x V = constant 8bar 4bar 2bar 1bar 2/ Ñònh luaät Gay-Lussac ÔÛ moät aùp suaát coá ñònh, tyû soá giöõa theå tích vaø nhieät ñoä tuyeät ñoái cuûa moät khí lyù töôûng laø haèng soáù. Ghi chuù: Nhieät ñoä tuyeät ñoái luoân luoân ñöôïc tính baèng ñoä Kelvin 00 K (Kelvin) = -2370C (Celcius) T0 T1 P0 P1 V1 V0 Beáp ñieän 3/ Ñònh luaät Charles - ÔÛ moät theå tích coá ñònh, tyû soá giöõa aùp suaát tuyeät ñoái vaø nhieät ñoä tuyeät ñoái cuûa moät khí lyù töôûng laø haèng soá. Ptöyeät ñoái  constan t Ttuyeät ñoái T0 T1 V0 V1 P0 P1 Beáp ñieän => Ñònh luaät toång hôïp caû 3 bieán (aùp suaát, theå tích, nhieät ñoä ñöôïc cho bôûi Phöông trình traïng thaùi nhieät toång quaùt cuûa khí neùn: Pabs . V = m . R . T -8-
Trong ñoù : Pabs [bar] : aùp suaát tuyeät ñoái 3 V [cm ] : theå tích khí neùn m [kg]= V . : khoái löôïng, laø khoái löôïng rieâng cuûa khoâng khí tính baèng kg/m3 R [J/kg.K] : haèng soá khí T [K] : nhieät ñoä tính baèng Kelvin Aùp suaát Pa bar mbar at mmWs Torr psi atm Kp/cm Kp/cm2 2 Mm Hg 1 Pa 1 1,000.10- 1,000.102 1,02.10-5 0,102 7,50.10- 1,45.10-4 0,987.10- 1 N/m2 5 3 5 1 bar 1,000.105 1 1,000.103 1,02 1,02.104 0,75.103 1,45.10 0,987 1 mbar 1,000.102 1,000.10- 1 1,02.10-3 1,02.10 0,75 1,45.10-2 0,987.10- 3 3 1 at 0,981.105 0,981 9,81.102 1 1,000.104 7,36.102 1,42.10-2 0,987 1 kp/cm2 1mmWS 9,81 0,981.10- 9,81.10-2 1,000.10- 1 7,36.10- 1,42.10-3 9,68.10-5 1 kp/m2 4 4 2 1mmHg 1,33.102 1,33.10-3 1,33 1,36.10-3 1,36.10 1 1,934.10- 1,32.10-3 2 1 Torr 1 psi 6,895.103 6,895.10- 6,895.10 7,033.10- 7,033.102 5,171.10 1 6,805.10- 2 2 2 1 atm 1,013.105 1,013 1,013.103 1,033 1,033.104 7,6.102 1,469.10- 1 2 N dyn kp Mp P 1 105 0,102 1,02.10-4 102 10-5 1 1,02.10-6 1,02.10-9 1,02.10-3 9,81 9,81.105 1 10-3 103 9,81.103 9,81.108 103 1 106 9,81.10-3 981 10-3 10-6 1 Ñôn vò cuûa coâng laø Joule (J). 1 Joule (J) laø coâng sinh ra döôùi taùc ñoäng cuûa löïc 1 N ñeå vaät dòch chuyeån quaûng ñöôøng 1m. 1J  1Nm m 2 kg 1J  1 s2 j erg kpm Kwh Kcal eV 1 107 0,102 2,78.10-7 2,39.10-4 6,24.1018 10-7 1 1,02.10-8 2,78.10-4 2,39.10-11 6,24.1011 9,81 9,81.107 1 2,72.10-6 2,34.10-3 6,12.1019 -9-
3,60.106 3,60.1013 3,67.105 1 8,60 2,25.1025 4187 4,19.1010 427 1,16.10-3 1 2,61.1022 1,6.10-19 1,6.10-12 1,63.10-20 4,45.10-26 3,83.10-23 1 Ñôn vò cuûa coâng suaát laø Watt (W). 1 Watt (W) laø coâng suaát trong thôøi gian 1 s, sinh ra naêng löôïng 1 J. 1 W = 1 Nm/s W kw Kpm/s PS Kcal/s Kcal/h 1 10-3 0,102 1,36.10-3 2,39.10-4 0,86 103 1 102 1,36 0,239 860 9,81 9,81.10-3 1 1,33.10-2 23,45.10-4 8,43 735,5 0,7355 75 1 0,1757 622 4187 4,19 427 5,69 1 3600 1,16 1,16.10-3 0,119 1,58.10-3 2,78.10-4 1 V. Khaû naêng öùng duïng cuûa khí neùn 1/ Trong lónh vöïc ñieàu khieån - Heä thoáng ñieàu khieån baèng khí neùn ñöôïc söû duïng ôû nhöõng lónh vöïc coù khaû naêng nguy hieåm nhieàu nhaát nhö: chaùy, noå…, ví duï nhö caùc thieát bò phun sôn, caùc loaïi ñoà gaù, keïp chi tieát, plastic, hoaëc ñöôïc söû duïng trong nhöõng lónh vöïc saûn xuaát caùc thieát bò ñieän töû. Ngoaøi ra heä thoáng ñieàu khieån baèng khí neùn ñöôïc söû duïng trong caùc daây chuyeàn röûa töï ñoäng, trong caùc thieát bò vaän chuyeån vaø kieåm tra loø hôi, thieát bò maï ñieän, ñoùng goùi, bao bì vaø trong coâng nghieäp hoùa chaát. 2/ Heä thoáng truyeàn ñoäng - Caùc duïng cuï, thieát bò maùy va ñaäp: maùy khai thaùc ñaù, khai thaùc than, xaây döïng haàm moû, ñöôøng haàm - Truyeàn ñoäng quay: caùc ñoäng cô quay vôùi coâng suaát lôùn, maëc duø giaù thaønh ñaét gaáp 10 ñeán 15 laàn so vôùi ñoäng cô ñieän coù cuøng coâng suaát, nhöng theå tích vaø troïng löôïng nhoû hôn 30%. Nhöõng duïng cuï vaën vít töø M4 ñeán M30, maùy khoan coù coâng suaát khoaûng 3,5kW, maùy maøi coù coâng suaát khoaûng 2,5kW - Truyeàn ñoäng thaúng: ñöôïc söû duïng trong caùc ñoà gaù keïp chaët, caùc thieát bò ñoùng goùi, maùy gia coâng goã, trong caùc thieát bò laøm laïnh, cuõng nhö trong caùc heä thoáng phanh haõm cuûa oâ toâ. - Trong caùc heä thoáng ño vaø kieåm tra, trong caùc heä thoáng vaän chuyeån xi maêng. VI. Öu nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng truyeàn ñoäng baèng khí neùn 1/ Öu ñieåm - Do khaû naêng chòu neùn (ñaøn hoài) lôùn cuûa khoâng khí, do khaû naêng tích chöùa aùp suaát neùn moät caùch thuaän lôïi. Nhö vaäy coù khaû naêng öùng duïng ñeå thaønh laäp moät traïm tích chöùa khí neùn. - 10 -
- Coù khaû naêng truyeàn taûi naêng löôïng xa, bôûi vì ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa khí neùn nhoû vaø toån thaát aùp suaát treân ñöôøng daãn ít. - Ñöôøng daãn khí ra (khí thaûi) khoâng caàn thieát - Chi phí thaáp ñeå thieát laäp moät heä thoáng truyeàn ñoäng baèng khí neùn - Heä thoáng phoøng ngöøa quaù taûi aùp suaát giôùi haïn ñöôïc baûo ñaûm. 2/ Nhöôïc ñieåm - Löïc truyeàn taûi troïng nhoû - Khi taûi troïng trong heä thoáng thay ñoåi, thì vaän toác truyeàn cuõng thay ñoåi, vì khaû naêng ñaøn hoài cuûa khí neùn lôùn, do ñoù khoâng theå thöïc hieän ñöôïc nhöõng chuyeån ñoäng thaúng hoaëc quay ñeàu. - Khí thoaùt ra gaây ra tieáng oàn @ Do ñoù hieän nay, trong lónh vöïc ñieàu khieån ngöôøi ta thöôøng keát hôïp heä thoáng ñieàu khieån baèng khí neùn vôùi cô khí, hoaëc khí neùn vôùi ñieän, ñieän töû. Do vaäy raát khoù xaùc ñònh moät caùch chính xaùc öu khuyeát ñieåm cuûa töøng heä thoáng ñieàu khieån. - 11 -
Baøi 2: MAÙY NEÙN KHÍ I. Heä thoáng thieát bò phaân phoái khí neùn - Heä thoáng thieát bò phaân phoái Khí neùn coù nhieäm vuï chuyeån khoâng khí töø Maùy neùn khí ñeán khaâu cuoái cuøng ñeå söû duïng - Yeâu caàu ñoái vôùi heä thoáng thieát bò phaân phoái khí neùn laø baûo ñaûm aùp suaát p, löu löôïng Q vaø chaát löôïng cuûa khí neùn cho nôi tieâu thuï, ñoàng thôøi veà toån thaát aùp suaát ñoái vôùi heä thoáng thieát bò phaân phoái khí neùn khoâng ñöôïc vöôït quùa 1 bar II. Maùy neùn khí Ñoái vôùi Maùy neùn khí ta phaân bieät hai loaïi :  Nguyeân lyù thay ñoåi theå tích Khoâng khí ñöôïc daãn vaøo buoàng chöùa, ôû ñoù theå tích cuûa buoàng chöùa seõ nhoû laïi. Nhö vaäy theo ñònh luaät Boyle-Mariotte aùp suaát trong buoàng chöùa seõ taêng leân.  Nguyeân lyù ñoäng naêng Khoâng khí ñöôïc daãn vaøo buoàng chöùa, ôû ñoù aùp suaát khí neùn ñöôïc taïo ra baèng ñoäng naêng cuûa baùnh daãn. Nguyeân taéc hoaït ñoäng naøy taïo ra löu löôïng vaø coâng suaát raát lôùn. 1/ Maùy neùn khí kieåu piston a) Nguyeân lyù - Khoâng khí sau khi qua boä loïc khí vaø ñöôïc neùn ôû thaân maùy neùn khí nhôø caùc van ñoùng vaø môû treân ñaàu cuûa piston, sau ñoù ñöôïc ñaãy vaøo bình chöùa - Ñeå coù theå neùn ñeán aùp suaát töø 15 bar ngöôøi ta thöôøng söû duïng Maùy neùn khí kieåu piston 2 caáp hoaëc nhieàu caáp, tuy nhieân vì khoâng khí ñöôïc neùn nhieàu laàn do ñoù chuùng phaûi coù boä phaän laøm maùt trung gian. b) Öu khuyeát ñieåm - Cöùng vöõng - Hieäu suaát cao - Baûo quaûn giaûn ñôn - Gaây ra caùc hieän töôïng dao ñoäng ñaùng keå nhö : tieáng oàn - 12 -
- Giaù thaønh baûo quaûn cao - Taïo ra khí neùn theo xung vaø thöôøng coù daàu. 2/ Maùy neùn khí kieåu caùnh gaït a) Nguyeân lyù Khoâng khí ñöôïc neùn vaøo buoàng huùt, nhôø rotor vaø stator ñaëc leäch nhau, neân khi rotor quay thì khoâng khí seõ vaøo buoàng neùn, sau ñoù khí neùn seõ vaøo buoàng ñaãy. b) Öu khuyeát ñieåm - Khoâng coàng keành - Khoâng dao ñoäng, do ñoù eâm hôn maùy neùn khí kieåu piston - Söaû chöõa deã daøng - Löu löôïng laø haèng soá : khí khoâng bò xung - Hieäu suaát nhieät ñoäng keùm hôn maùy neùn khí kieåu piston - Khí neùn thoâng thöôøng bò nhieãm daàu 3/ Maùy neùn khí kieåu truïc vít a) Nguyeân lyù - Hai roâ to coù truïc ñaëc song song (moät roâ to coù 4 raêng vaø roâ to coøn laïi coù 6 raõnh) - 13 -
- Hoaït ñoäng theo nguyeân lyù thay ñoåi theå tích. Theå tích khoaûng troáng giöõa caùc raêng seõ thay ñoåi khi truïc vít quay ñöôïc moät voøng. Nhö vaäy seõ taïo ra quaù trình huùt (theå tích khoaûng troáng taêng leân), quaù trình neùn (theå tích khoaûng troáng nhoû laïi), vaø cuoái cuøng laø quaù trình ñaåy b) Öu khuyeát ñieåm - Khoâng khí saïch vaø khoâng bò xung - Raát tin caäy: tuoåi thoï cuûa vít cao (15.000 ÷40.000 giôø) - Nhoû goïn - Khoâng sinh ra dao ñoäng - Tyû soá neùn bò haïn cheá bôûi taàng - Giaù thaønh cao - Gaây ra tieán oàn lôùn 3/ Maùy neùn khí kieåu Root a) Nguyeân lyù - Maùy loaïi naøy goàm coù 2 hoaëc 3 caùnh gaït (piston coù daïng hình soá 8), caùc piston ñoù ñöôïc quay ñoàng boä baèng boä truyeàn ñoäng ôû ngoaøi thaân maùy, trong quaù trình quay khoâng tieáp xuùc nhau. Nhö vaäy khaû naêng huùt cuûa maùy phuï thuoäc vaøo khe hôû giöõa hai piston, khe hôû giöõa phaàn quay vaø thaân maùy b) Öu khuyeát ñieåm - Khí neùn taïo ra ít bò xung vaø khoâng bò nhieãm daàu - Ít taïo ra dao ñoäng - Ñoä moøn giöõa caùc raêng vaø xy lanh - 14 -
4/ Maùy neùn khí kieåu Turbin a) Nguyeân lyù - Laø nhöõng maùy neùn khí doøng lieân tuïc, ñaëc bieät coù löu löôïng lôùn, goàm hai loaïi doïc truïc vaø höôùng taâm. Toác ñoä cuûa doøng chaûy cuûa khí raát lôùn, coù theå taêng toác baèng caùch taêng soá löôïng caùnh turbin b) Öu khuyeát ñieåm - Khí neùn coù chaát löôïng toát - Caùc raêng treân stato di ñoäng cho pheùp chæ ñöôïc löu löôïng - Tuoåi thoï cao vaø ít ñoøi hoûi baûo trì - Hieäu suaát raát cao - Keát caáu phöùc taïp - Laøm vieäc ôû vaän toác cao do ñoù raát nhaïy vôùi moøn - Khoù ñieàu chænh III. Boä baûo döôõng 1/ Boä loïc - Boä loïc coù nhieäm vuï loaïi tröø khoûi khoâng khí neùn taát caû nhöõng taïp chaát vaø laøm ngöng tuï hôi nöôùc. Khoâng khí neùn vaøo trong bình chöùa (2), qua cöûa xoaén (3) phaùt sinh moät chuyeån ñoäng xoaén vaø löïc ly taâm coù taùc duïng laøm laéng caùc phaàn töû nhoû chaát loûng, chaát raén. Caùc taïp chaát ñöôïc thaûi ra ôû ñaùy bình chöùa. Nhöõng taïp chaát caàn ñöôïc thaûi ra ôû ñaùy bình chöùa. Nhöõng taïp chaát caàn ñöôïc xaû ra khoûi bình chöùa tröôùc khi noù ñaït ñeán möùc cao nhaát ( coù theå nhaän bieát baèng vaïch chæ thò treân bình chöùa ) - Nhöõng chaát lieäu raén coù kích thöôùc lôùn hôn kích thöôùc nhöõng loã loïc seõ ñöôïc giöõ laïi. Nhöõng chaát keát tuûûa naøy coù nguy cô laép kín voøng löôùi loïc caûn trôû quùa trính loïc, cho neân caøn laøm saïch hoaëc thay voøng löôùi loïc thöôøng xuyeân. Kích thöôùc loã loïc thöôøng töø 30 – 70 µm , cuõng coù nhöõng boä loïc coù kích thöôùc loã ñeán 0,01µm. Khi löôïng nöôùc ngöng tuï ñeán vaïch möùc giôùi haïn, noù coù theå ñöôïc thaûi ra ngoaøi baèng caùch thaùo vít (4) hay thaûi baèng moät heä thoáng töï ñoäng. @ Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa heä thoáng thaûi töï ñoäng: - Hôi nöôùc ngöng tuï tónh trong boä loïc khí qua cöûa (9) vaøo trong khoaûng khoâng gian cuûa ñeäm kín (3). Söï gia taêng cuûa löôïng hôi nöôùc naøy laøm phao (2) daâng - 15 -
leân theo chieàu cao. Khi ñeán möùc giôùi haïn cho pheùp, mieäng oáng (7) môû ra, khí neùn trong bình chöùa cuûa boä loïc thoaùt qua ñöôøng oáng vaø ñaåy piston ñieàu khieån (4) mang ñeäm kín (3) tònh tieán sang phaûi hình thaønh ñoä hôû, nhö vaäy löôïng nöôùc ngöng tuï coù theå thoaùt ra ngoaøi. Khí neùn coù theå thoaùt daàn daàn bôûi mieäng oáng (6). Do ñoù loái ñi qua luùc naøy ñöôïc hôû ra moät luùc, roài sau ñoù mieäng oáng (7) ñöôïc ñoùng kín. Taùc ñoäng baèng tay Khí thoaùt ra 2/ Boä chænh aùp suaát a) Boä ñieàu chænh aùp suaát coù loã thoaùt. - Boä ñieàu chænh aùp suaát duøng ñeå duy trì aùp suaát laøm vieäc (aùp suaát thöù caáp) ôû giaù trò khoâng ñoåi khi coù söï thay ñoåi trong maïng phaân phoái (aùp suaát sô caáp) hoaëc nôi laøm vieäc. AÙp suaát sô caáp phaûi luoân luoân cao hôn aùp suaát thöù caáp, aùp suaát ñöôïc giöõ oån ñònh bôûi maøng (1), maøng naøy ñöôïc taùc ñoäng ôû moät maët bôûi aùp suaát thöù caáp, coøn maët kia bôûi moät loø xo (2) coù theå ñieàu chænh ñöôïc aùp löïc bôûi vít ñieàu chænh (3). - Khi aùp suaát sô caáp taêng leân laøm con tröôït (6) ñi xuoáng laøm giaûm tieát dieän doøng khí, giöõ aùp suaát thöù caáp khoâng ñoåi. - Khi aùp suaát sô caáp giaûm xuoáng, loø xo (2) ñaåy con tröôït ñi leân laøm taêng tieát dieän doøng khí, keát quaû aùp suaát thöù caáp vaãn khoâng thay ñoåi. - Neáu nhö aùp suaát phía thöù caáp taêng maïnh, maøng seõ bò neùn maïnh ngöôïc vôùi löïc taùc ñoäng cuûa loø xo, boä phaän chính giöõa cuûa maøng hình thaønh loái ñi qua vaø khí coù theå thoaùt qua ôû 2 loã beân döôùi. b) Boä ñieàu chænh aùp suaát khoâng coù loã thoaùt - 16 -
- Trong thöïc teá vaãn coøn toàn taïi cô caáu ñieàu chænh aùp suaát khoâng coù cöûa thoaùt. Boä ñieàu chænh naøy khoâng cho pheùp khí thoaùt ra ngoaøi döôùi taùc ñoäng cuû a aùp suaát laøm vieäc (phía thöù caáp). @ Nguyeân lyù hoaït ñoäng - Vít ñieàu chænh (2) neùn loø xo (8) daãn tôùi maøng ñaåy (3). Tuøy theo söï ñieàu chænh (2), (8) maø caùc doøng khí ôû phía sô caáp, thöù caáp taêng leân hoaëc giaûm ñi vaø cô caáu ñaåy (6) leäch theâm hoaëc keùm ñi maø van (5) coù maët töïa ñöôïc ñoùng kín. - Neáu löôïng khí phía thöù caáp P2 taêng, aùp suaát taêng seõ eùp maøng (3) di chuyeån ngöôïc vôùi chieàu taùc ñoäng cuûa löïc loø xo (8). Luùc baáy giôø loø xo (7) eù p cô caáu ñaåy xuoáng döôùi vaø beà maët ñôõ ôû treân cuûa van haõm laïi söï ñi qua cuûa doøng khí, löôïng khí ôû beân thöù caáp coù theå tuï laïi nôi nguoàn phaùt sinh thuoäc phía sô caáp P1 3/ Thieát bò boâi trôn - Thieát bò boâi trôn duøng ñeå boâi trôn ñaày ñuû caùc chi tieát truyeàn daãn khí neùn khaùc nhau. Daàu boâi trôn duøng ñeå giaûm söï maøi moøn cuûa caùc chi tieát coù ma saùt luùc laøm vieäc, giaûm bôùt ñaùng keå löï ma saùt vaø baûo veä caùc chi tieát khoûi söï aên moøn. - Thieát bò boâi trôn chæ laøm ñuùng chöùc naêng cuûa noù khi maø doøng khí ñaït ñeán moät gía trò ñuû lôùn. – Vì vaäy phaûi luoân luoân xem xeùt nhöõng quy ñònh veà löu löôïng bôûi nhaø saûn suaát. @ Nguyeân lyù hoaït ñoäng - Trong thieát bò boâi trôn khí ñi töø A veà B. Moät van H ngaên söï trôû veà cuûa khí, moät oáng daãn xieân noái töø bình chöùa E daãn daàu ñeán buoàng D nhôø söï giaõm aùp ôû C. Vít ñieàu chænh K cho pheùp ñieáu chænh löôïng daàu boâi trôn, coù theå quan saùt ñöôïc nhôø kính trong ôû buoàng D. Nhöõng haït daïng söông hoån hôïp khí-daàu ñöôïc troän vaø daån qua ñöôøng oáng G, höôùng veà cöûa ra B. Nhöõng gioït daàu lôùn khoâng pha troän vaøo khí seõ laéng taïi F vaø trôû veà bình chöùa E. - 17 -
Thieát bò boâi trôn khí neùn - Thieát bi boâi trôn thöôøng laøm vieäc theo nguyeân taéc “ oáng Venturi “ . Hieäu soá aùp suaát (hay söï giaûm aùp) giöõa aùp suaát ôû tröôùc oáng Venturi vaø aùp suaát ôû trong phaà n bò thaét huùt chaát loûng (daàu nhôøn) vaø taùn nhuyeãn vaøo hoån hôïp khí IV. Thieát bò xöû lyù khí neùn 1/ Yeâu caàu veà Khí neùn - Khí neùn ñöôïc taïo ra töø nhöõng maùy neùn khí chöùa ñöïng nhieàu chaát baån, ñoä baån coù theå coù nhöõng möùc ñoä khaùc nhau. Chaát baån bao goàm buïi, ñoä aåm cuûa khoâng khí, nhöõng phaàn töø caën cuûa chaát boâi trôn. Hôn nöõa trong quaù trình neùn, nhieät ñoä khí - 18 -
neùn taêng leân, coù theå gaây neân quaù trình oxy hoùa moät soá phaàn töû keå treân. Nhö vaäy khí neùn bao goàm nhöõng chaát baån treân ñöôïc taûi ñi trong nhöõng oáng daãn khí, seõ gaây neân söï aên moøn, han ró trong oáng daãn vaø caùc phaàn töû trong heä thoáng ñieàu khieån. Do vaäy khí neùn söû duïng trong kyõ thuaät nhaát thieát phaûi ñöôïc xöû lyù, möùc ñoä xöû lyù tuøy thuoäc vaøo phöông phaùp xöû lyù vaø phaïm vi öùng duïng. 2/ Caùc phöông phaùp xöû lyù khí neùn a) Bình ngöng tuï – Laøm laïnh baèng khoâng khí - Khí neùn sau khi ra khoûi maùy neùn khí seõ ñöôïc daãn vaøo Bình ngöng tuï. Taïi ñaây aùp suaát khí seõ ñöôïc laøm laïnh vaø phaàn lôùn löôïng hôi nöôùc chöùa trong khoâng khí seõ ñöôïc ngöng tuï vaø taùch ra 1 1. Van an toaøn 2. Heä thoáng oáng daãn nöôùc laøm laïnh 3. Nöôùc laøm laïnh ñöôïc daãn vaøo 4. Khí neùn sau khi ñöôïc laøm laïnh 5. Taùch nöôùc chöùa trong khí neùn 6. Nöôùc laøm laïnh ñi ra 7 7. Khí neùn ñöôïc daãn vaøo töø maùy neùn khí 2 6 3 5 4 b) Thieát bò saáy khoâ baèng chaát laøm laïnh - Khí neùn töø maùy neùn khí seõ qua boä phaän trao ñoåi nhieät khí – khí (1) taïi ñaây doøng khí neùn vaøo seõ ñöôïc laøm laïnh sô boä baèng doøng khí neùn ñaõ ñöôïc saáy khoâ vaø xöû lyù töø boä phaän ngöng tuï ñi leân - Sau khi laøm laïnh sô boä, doøng khí neùn vaøo boä phaän trao ñoåi nhieät khí-chaát laøm laïnh (2) ; quaù trình laøm laïnh seõ ñöôïc thöïc hieän baèng caùch, doøng khí seõ ñöôïc ñoåi chieàu trong nhöõng oáng daãn naèm trong thieát bò naøy. Nhieät ñoä hoùa söông taïi ñaây laø +20C. Nhö vaäy löôïng hôi nöôùc trong doøng khí neùn vaøo seõ ñöôïc taïo thaønh töøng gioït nhoû moät.Löôïng hôi nöôùc seõ ñöôïc ngöng tuï trong boä phaän keát tuûa (3) - Daàu, nöôùc vaø chaát baån sau khi ñöôïc taùch ra khoûi doøng khí neùn seõ ñöôïc ñöa ra ngoaøi qua van thoaùt nöôùc ngöng tuï töï ñoäng (4). Doøng khí ñaõ ñöôïc laøm saïch vaø - 19 -