Giáo trình khí nén-điện khí nén

Chia sẻ: Nguyen Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:143

0
323
lượt xem
144
download

Giáo trình khí nén-điện khí nén

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khí nén là một khái niệm đã có từ rất lâu, trước Công nguyên, khí nén đã được biết đến với một vài ứng dụng trong chế tạo vũ khí. Từ những năm 140 TCN, con người đã biết chế tạo ra thiết bị bắn tên hay ném đá ứng dụng nguyên lý khí nén

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình khí nén-điện khí nén

  1. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP.HCM TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN Thaùng 9 naêm 2006
  2. CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT VEÀ KHÍ NEÙN KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN Chöông 1 Chöông 1 CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT VEÀ KHÍ NEÙN I. VAØI NEÙT VEÀ LÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅN : ÖÙng duïng cuûa khí neùn ñaõ coù töø thôøi tröôùc coâng nguyeân. Ví duï: Nhaø trieát hoïc ngöôøi Hy Laïp Ktesibios (naêm 140, tröôùc coâng nguyeân) vaø hoïc troø cuûa oâng Heron (naêm 100, tröôùc coâng nguyeân) ñaõ cheá taïo ra thieát bò baén teân hay neùm ñaù (hình 1.1). Daây cung ñöôïc caêng baèng aùp suaát khí trong 2 xilanh thoâng qua 2 ñoøn baåy noái vôùi 2 pittoâng cuûa 2 xi lanh ñoù. Khi buoâng daây cung ra, aùp suaát cuûa khoâng khí neùn giãn ra, taêng vaän toác bay cuûa muõi teân. Sau ñoù moät soá phaùt minh saùng cheá cuûa Klesibios vaø Heron, nhö: Thieát bò ñoùng môû cöûa baèng khí neùn; bôm; suùng phun löûa ñöôïc öùng duïng. Khaùi nieäm “Pneumatica” cuõng ñöôïc duøng trong thaäp kyû naøy. Tuy nhieân söï phaùt trieån cuûa khoa hoïc kyõ thuaät thôøi Hình 1.1 Thieát bò baén ñoù khoâng ñoàng boä, nhaát laø söï keát hôïp caùc kieán thöùc veà cô hoïc, vaät lyù, vaät lieäu……coøn thieáu, cho neân phaïm vi öùng duïng cuûa khí neùn raát coøn haïn cheá. Maõi cho ñeán theá kyû 17, nhaø kyõ sö cheá taïo ngöôøi Ñöùc Otto Von Guerike (1602-1686), nhaø toaùn hoïc vaø trieát hoïc ngöôøi phaùp Blaise Pascal (1623-1662), cuõng nhö nhaø vaät lyù ngöôøi Phaùp Denis Papin (1647-1712) ñaõ xaây döïng neàn taûng cô baûn öùng duïng khí neùn. Trong theá kyû19, caùc maùy moùc thieát bò söû duïng naêng löôïng khí neùn laàn löôït ñöôïc phaùt minh nhö : Thö vaän chuyeån trong oáng baèng khí neùn (1835) cuûa Josef Ritter (Austria), phanh baèng khí neùn (1880), buùa taùn ñinh baèng khí neùn (1861). Trong lónh vöïc xaây döïng ñöôøng haàm xuyeân daõy nuùi Alpes ôû Thuïy Syõ(1857) laàn ñaàu tieân ngöôøi ta söû duïng khí neùn vôùi coâng suaát lôùn. Vaøo nhöõng naêm 70 cuûa theá kyû 19 xuaát hieän ôû Pari moät trung taâm söû duïng naêng löôïng khí neùn lôùn vôùi coâng suaát 7350KW. Khí neùn ñöôïc vaän chuyeån tôùi nôi tieâu thuï trong ñöôøng oáng vôùi ñöôøng kính 500 mm vôùi chieàu daøi nhieàu km . Taïi ñoù khí neùn ñöôïc nung noùng leân nhieät ñoä töø 500C ñeán 1500C ñeå taêng coâng suaát truyeàn ñoäng ñoäng cô, caùc thieát bò buùa hôi… Vôùi söï phaùt trieån maïnh meõ cuûa naêng löôïng ñieän, vai troø söû duïng naêng löôïng baèng khí neùn bò giaûm daàn. Tuy nhieân vieäc söû duïng naêng löôïng baèng khí TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN
  3. CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT VEÀ KHÍ NEÙN KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN Chöông 1 neùn vaãn ñoùng moät vai troø coát yeáu ôû nhöõng lónh vöïc maø khi söû duïng naêng löôïng ñieän seõ nguy hieåm; söû duïng naêng löôïng baèng khí neùn ôû nhöõng duïng cuï nhoû, nhöng truyeàn ñoäng vôùi vaän toác lôùn; söû duïng naêng löôïng baèng khí neùn ôû nhöõng thieát bò nhö buùa hôi, duïng cuï daäp, taùn ñinh … vaø nhieàu nhaát laø caùc duïng cuï ñoà gaù keïp chaët trong caùc maùy. Thôøi gian sau chieán tranh theá giôùi thöù hai vieäc öùng duïng naêng löôïng baèng khí neùn trong kyõ thuaät ñieàu khieån phaùt trieån khaù maïnh meõû. Vôùi nhöõng duïng cuï, thieát bò, phaân töû khí neùn môùi ñöôïc saùng cheá vaø öùng duïng vaøo nhieàu lónh vöïc khaùc nhau , söï keát hôïp khí neùn vôùi ñieän - ñieän töû laø nhaân toá cho söï phaùt trieån cuûa kó thuaät ñieàu khieån trong töông lai. Haõng FESTO (Ñöùc) coù nhöõng chöông trình phaùt trieån heä thoáng ñieàu khieån baèng khí neùn raát ña daïng. Khoâng nhöõng phuïc vuï cho coâng nghieäp, maø coøn phuïc cho söï phaùt trieån caùc phöông tieän daïy hoïc (Didactic). II. KHAÛ NAÊNG ÖÙNG DUÏNG CUÛA KHÍ NEÙN: 1. Trong lónh vöïc ñieàu khieån: Sau chieán tranh theá giôùi thöù hai, nhaát laø vaøo nhöõng naêm 50 vaø 60 cuûa theá kyû 20 naøy, laø thôøi gian phaùt trieån maïnh meõ cuûa giai ñoaïn töï ñoäng hoùa quaù trình saûn xuaát; kyõ thuaät ñieàu khieån baèng khí neùn ñöôïc phaùt trieån roäng raõi vaø ña daïng trong nhieàu lónh vöïc khaùc nhau. Chæ rieâng ôû Coäng Hoaø Lieân Bang Ñöùc ñaõ coù 60 haõng chuyeân saûn xuaát caùc phaàn töû baèng khí neùn. Heä thoáng ñieàu khieån baèng khí neùn ñöôïc söû duïng ôû nhöõng lónh vöïc maø ôû ñoù nguy hieåm, hay xaûy ra caùc vuï noå, nhö caùc thieát bò phun sôn, caùc loaïi ñoà gaù keïp caùc chi tieát nhöïa, chaát deûo, hoaëc laø ñöôïc söû duïng cho lónh vöïc caùc thieát bò ñieän töû, vì ñieàu kieän veä sinh moâi tröôøng raát toát vaø an toaøn cao. Ngoaøi ra caùc 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 cuûa thieát bò loø hôi, thieát bò maï ñieän, ñoùng goùi, bao bì vaø trong coâng nghieäp hoaù chaát. 2. Heä thoáng truyeàn ñoäng: - Caùc duïng cuï, thieát bò maùy va ñaäp. - Caùc thieát bò, maùy moùc trong lónh vöïc khai thaùc, nhö khai thaùc ñaù, khai thaùc than, trong caùc coâng trình xaây döïng nhö xaây döïng haàm moû, ñöôøng haàm… Truyeàn ñoäng quay: Truyeàn ñoäng ñoäng cô quay vôùi coâng suaát lôùn baèng naêng löôïng khí neùn giaù thaønh raát cao. Neáu so saùnh giaù thaønh tieâu thuï ñieän cuûa moät ñoäng cô quay TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN
  4. CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT VEÀ KHÍ NEÙN KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN Chöông 1 baèng naêng löôïng khí neùn vaø moät ñoäng cô ñieän coù cuøng moät coâng suaát, thì giaù thaønh tieâu thuï ñieän cuûa moät ñoäng cô quay baèng naêng löôïng khí neùn cao hôn 10 ñeán 15 laàn so vôùi ñoäng cô ñieän. Nhöng ngöôïc laïi theå tích vaø troïng löôïng giaûm 30% so vôùi ñoäng cô ñieän coù cuøng moät coâng suaát. Nhöõng duïng cuï vaën vít töø M1 ñeán M300 : Maùy khoan, coâng suaát khoaûng 3,5KW; maùy maøi, coâng suaát khoaûng 2,5kw cuõng nhö nhöõng maùy maøi coù coâng suaát nhoû, nhöng vôùi soá voøng quay cao 100.000voøng/phuùt thì khaû naêng söû duïng ñoäng cô truyeàn ñoäng baèng khí neùn laø phuø hôïp. Truyeàn ñoäng thaúng: Vaän duïng truyeàn ñoäng baèng aùp suaát khí neùn cho chuyeån ñoäng thaúng trong caùc duïng cuï, ñoà gaù keïp chaët caùc chi tieát, trong caùc thieát bò ñoùng goùi, trong caùc loaïi maùy gia coâng goã, trong caùc thieát bò laøm laïnh, cuõng nhö trong heä thoáng phanh haõm cuûa oâ toâ . Trong caùc heä thoáng ño vaø kieåm tra : Duøng trong caùc thieát bò ño vaø kieåm tra chaát löôïng saûn phaåm. III. 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, cho neân coù trích chöùa khí neùn moät caùch thuaän lôïi. Nhö vaäy coù khaû naêng öùng duïng ñeå thaønh laäp moät traïm trích chöùa khí neùn. 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 neùn ra (thaûi ra) khoâng caàn thieát (ra ngoaøi khoâng khí). Chi phí thaáp ñeå thieát laäp moät heä thoáng truyeàn ñoäng baèng khí neùn, bôûi vì phaàn lôùn trong caùc xí nghieäp heä thoáng ñöôøng daãn khí ñaõ coù saün. Heä thoáng phoøng ngöøa quaù aùp suaát giôùi haïn ñöôïc baûo ñaûm. 2. Nhöôïc ñieåm: Löïc truyeàn taûi troïng thaáp. Khi taûi troïng trong heä thoáng thay ñoåi, thì vaän toác truyeàn cuõng thay ñoåi, bôûi vì khaû naêng ñaøn hoài cuûa khí neùn lôùn, cho neân khoâng theå thöïc hieän chuyeån ñoäng thaúng hoaëc quay ñeàu. Doøng khí neùn thoaùt ra ôû ñöôøng daãn ra gaây neân tieáng oàn. TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN
  5. CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT VEÀ KHÍ NEÙN KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN Chöông 1 Hieän nay, trong lónh vöïc ñieàu khieån, ngöôøi ta thöôøng keát hôïp heä thoáng ñieàu khieån baèng khí neùn vôùi cô, hoaëc vôùi ñieän, ñieän töû. Cho neân raát khoù xaùc ñònh moät caùch chính xaùc, roõ raøng öu, nhöôïc ñieåm cuûa töøng heä thoáng ñieàu khieån. Tuy nhieân coù theå so saùnh moät soá khía caïnh, ñaëc tính cuûa truyeàn ñoäng baèng khí neùn ñoái vôùi truyeàn ñoäng baèng cô, baèng ñieän. IV. MOÄT SOÁ ÑAËC ÑIEÅM CUÛA HEÄ THOÁNG TRUYEÀN ÑOÄNG BAÈNG KHÍ NEÙN Kí hieäu(+), (=), (-), coù nghóa laø: thích hôïp hôn/baèng/ít hôn so vôùi truyeàn ñoäng baèng khí neùn. 1. Ñoä an toaøn khi quaù taûi : Khi heä thoáng ñaït ñöôïc aùp suaát laøm vieäc tôùi haïn, thì truyeàn ñoäng vaãn an toaøn, khoâng coù söï coá hay hö hoûng xaûy ra. Truyeàn ñoäng ñieän – cô (-), truyeàn ñoäng baèng thuyû löïc (=), truyeàn ñoäng baèng cô (-). 2. Söï truyeàn taûi naêng löôïng: Toån thaát aùp suaát vaø giaù ñaàu tö cho maïng truyeàn taûi baèng khí neùn töông ñoái thaáp. Truyeàn taûi naêng löôïng ñieän (+), truyeàn taûi thuyû löïc (-), truyeàn taûi baèng cô (-). 3. Tuoåi thoï vaø baûo döôõng: Heä thoáng ñieàu khieån vaø truyeàn ñoäng baèng khí neùn hoaït ñoäng toát. Khi maïng ñaït tôùi aùp suaát tôùi haïn vaø khoâng gaây neân aûnh höôûng ñoái vôùi moâi tröôøng tuy nhieân heä thoáng ñoøi hoûi raát cao vaán ñeà loïc chaát baån cuûa aùp suaát khoâng khí trong heä thoáng. Heä thoáng ñieän - cô (-/=), heä thoáng cô (-), heä thoáng thuyû löïc (=), heä thoáng ñieän (+). 4. Khaû naêng thay theá nhöõng phaàn töû, thieát bò: Trong heä thoáng truyeàn ñoäng baèng khí neùn, khaû naêng thay theá nhöõng phaàn töû deã daøng. Ñieàu khieån baèng ñieän (+), heä thoáng ñieàu khieån cô (-), heä thoáng ñieàu khieån baèng thuûy löïc (=). TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN
  6. CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT VEÀ KHÍ NEÙN KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN Chöông 1 5. Vaän toác truyeàn ñoäng : Do troïng löôïng cuûa caùc phaàn töû trong heä thoáng ñieàu khieån baèng khí neùn nhoû, hôn nöûa khaû naêng giãn nôû cuûa aùp suaát khí lôùn, neân truyeàn ñoäng coù theå ñaït ñöôïc vaän toác raát cao. Ñieän – cô (-), cô (-), thuyû löïc (-). 6 – Khaû naêng ñieàu chænh löu löôïng doøng vaø aùp suaát: Truyeàn ñoäng baèng khí neùn coù khaû naêng ñieàu chænh löu löôïng vaø aùp suaát moät caùch ñôn giaûn. Tuy nhieân vôùi söï thay ñoåi taûi troïng taùc ñoäng, thì vaän toác bò thay ñoåi. Ñieän – cô (-), cô (-), thuyû löïc (+). 7 – Vaän toác truyeàn taûi Vaän toác truyeàn taûi vaø xöû lyù tín hieäu töông ñoái chaäm. V. ÑÔN VÒ ÑO TRONG HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN : 1 – AÙp suaát: Ñôn vò cô baûn cuûa aùp suaát theo heä ño löôøng SI laø Pascal 1. Pascal laø aùp suaát phaân boá ñeàu leân beà maët coù dieän tích 1m2 vôùi löïc taùc ñoäng vuoâng goùc leân beà maët ñoù laø 1 Newton (N) 1 Pascal (Pa) =1 N/m2 1 Pa = 1 kg m/s2/m2 = 1kg/ms2 Trong thöïc teá ngöôøi ta duøng ñôn vò boäi soá cuûa Pascal laø Megapascal (MPa). 1 MPa = 1.000.000Pa Ngoaøi ra coøn duøng ñôn vò bar: 1 bar = 105Pa = 100.000Pa 1 kp/cm2 = 0,980665 bar = 0,981 bar 1 bar = 1,01972kp/cm2 = 1,02 kp/cm2 Trong thöïc teá ngöôøi ta coi 1 bar = 1 kp/cm2 = 1 at Ngoaøi ra moät soá nöôùc (Anh, Myõ) coøn söû duïng ñôn vò ño aùp suaát: Pound (0,45336kg) per square inch (6,4521 cm2) Kí hieäu lbf/in2 (psi) 1 bar = 14,5 psi 1psi = 0,06895 bar TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN
  7. CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT VEÀ KHÍ NEÙN KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN Chöông 1 Theo hình 1.2 thì aùp suaát ghi treân taát caû caùc thieát bò khí neùn laø hieäu aùp suaát cuûa aùp suaát tuyeät ñoái vaø aùp suaát khí quyeån. Aùp suaát tuyeät ñoái AÙp suaát dö 1 kp/cm2 1 bar 1 at AÙp suaát khí quyeån 0.5 bar 1,013 bar 1,033 at AÙp suaát chaân khoâng 1 atm 2 bar Chaân khoâng tuyeät ñoái Hình 1.2 Bieåu thò caùc moái töông quan cuûa caùc ñôn vò ño aùp suaát khaùc nhau (theo DIN ) BAÛNG 1.1 Aùp At Mmws Torr Pa Bar mbar psi atm suaát kp/cm2 Kp/m2 Mmhg 1 Pa 1,000.10- 1,45.10- 0,987 1 1,000.10-5 2 1,02.10-5 0,102 7,50.103 4 1 N/m2 .10-5 1 bar 1,000.105 1 1,000.103 1,02 1,02.104 0,75.103 1,45.10 0,987 1,45.10- 0,987 1 mbar 1,000.102 1,000.10-3 1 1,02.10-3 1,02.10 0,75 2 .10-3 1 at 1,000.1 1,42.10- 1 0,981.105 0,981 9,81.102 1 7,36.102 0,987 04 2 kp/cm2 1 mmWS 1,000.10 1,42.10- 9,68. 9,81 0,981.10-4 9,81.10-2 -4 1 7,36.10-2 3 1 10-5 kp/m2 1 1,934.1 1,32. mmHg 1,33.102 1,33.10-3 1,33 1,36.10-3 1,36.10 1 0-2 10-3 1 torr 7,033.10 7,033.1 6,805 1 psi 6,985.103 6,985.10-2 6,985.10 -2 5,171.10 1 02 .10-2 1,033.1 1,469.1 1atm 1,013.105 1,013 1,013.103 1,033 7,6.102 1 04 0-2 TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN
  8. CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT VEÀ KHÍ NEÙN KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN Chöông 1 2. Coâng suaát: Ñôn vò cuûa coâng suaát laø Watt 1 Watt laø coâng suaát, trong thôøi gian 1 giaây sinh ra naêng löôïng 1 Joule. m 2 kg 1w = 1 Nm/s = s3 Baûng 1.2:Bieåu thò moái quan heä giöõa caùc ñôn vò ño veà coâng suaát (theo DIN) 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 Baûng 1.2 TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN
  9. MAÙY NEÙN KHÍ VAØ THIEÁT BÒ SÖÛ LYÙ KHÍ KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN NEÙN Chöông 2 CHÖÔNG2 MAÙY NEÙN KHÍ VAØ THIEÁT BÒ XÖÛ LÍ KHÍ NEÙN. I MAÙY NEÙN KHÍ: AÙp suaát khí ñöôïc taïo ra töø maùy neùn khí, ôû ñoù naêng löôïng cô hoïc cuûa ñoäng cô ñieän hoaëc cuûa ñoäng cô ñoát trong ñöôïc chuyeån ñoåi thaønh naêng löôïng khí neùn vaø nhieät naêng. Nguyeân taéc hoaït ñoäng vaø phaân loaïi maùy neùn khí: Nguyeân taéc hoaït ñoäng: 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. Maùy neùn khí hoaït ñoäng theo nguyeân lyù naøy, ví duï nhö maùy neùn khí kieåu pittoâng, baùnh raêng, caùnh gaït. 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. Maùy neùn khí hoaït ñoäng theo nguyeân lyù naøy, ví duï nhö maùy neùn kieåu li taâm. 1.Maùy neùn khí kieåu pittoâng : Nguyeân lyù hoaït ñoäng : Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maùy neùn kieåu pittoâng moät caáp (hình2.1). Hình 2.1 Maùy neùn khí kieåu pittoâng moät caáp coù theå huùt ñöôïc löu löôïng ñeán 10 3 m /phuùt vaø aùp suaát neùn ñöôïc laø 6 bar, coù theå trong moät soá tröôøng hôïp aùp suaát neùn leân ñeán 10 bar. Maùy neùn khí kieåu pittoâng 2 caáp coù theå neùn ñeán aùp suaát 15 bar. Loaïi maùy neùn khí kieåu pittoâng 3, 4 caáp coù theå neùn aùp suaát ñeán 250 bar. TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN -1
  10. MAÙY NEÙN KHÍ VAØ THIEÁT BÒ SÖÛ LYÙ KHÍ KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN NEÙN Chöông 2 Loaïi maùy neùn khí 1 caáp vaø 2 caáp thích hôïp cho heä thoáng ñieàu khieån baèng khí neùn trong coâng nghieäp. Maùy neùn khí kieåu pittoâng ñöôïc phaân loaïi theo soá caáp neùn, loaïi truyeàn ñoäng vaø phöông thöùc laøm nguoäi khi neùn. Ngoaøi ra ngöôøi ta cuõng phaân loaïi theo vò trí cuûa pittoâng. 2. Maùy neùn khí kieåu caùnh gaït e R−r Ñoä leäch taâm töông ñoái ε= = R R Hình 2.2 Nguyeân lí hoaït ñoäng cuûa maùy neùn khí kieåu caùnh gaït Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maùy neùn khí kieåu caùnh gaït (hình 2.2) : khoâng khí seõ ñöôïc huùt vaøo buoàng huùt, trong bieåu ñoà p – V öùng ñoaïn d – a. Nhôø roâto vaø stato ñaët leäch nhau moät khoaûng leät taâm e, neân khi roâto quay chieàu sang phaûi, thì khoâng khí seõ vaøo buoàng neùn, trong bieåu ñoà p–V töông öùng ñoaïn a–b. Sau ñoù khí neùn seõ vaøo buoàng ñaåy, trong bieåu ñoà töông öùng ñoaïn b–c. TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN -2
  11. MAÙY NEÙN KHÍ VAØ THIEÁT BÒ SÖÛ LYÙ KHÍ KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN NEÙN Chöông 2 3. Maùy neùn khí kieåu truïc vít : Nguyeân lyù hoaït ñoäng : Buoàng ñaåy Buoàng huùt Hình 2.3 Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maùy neùn khí kieåu truïc vít Hình 2.4 Quaù trình aên khôùp Maùy neùn khí kieåu truïc vít 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 khaûang troáng taêng leân), quaù trình neùn (theå tích khoaûng troáng nhoû laïi) vaø cuoái cuøng laø quaù trình ñaåy (hình 2.3) Phaàn chính cuûa maùy neùn khí kieåu truïc vít goàm coù 2 truïc: Truïc chính vaø truïc phuï (hình 2.4). Soá raêng (soá ñaàu moái) cuûa truïc xaùc ñònh theå tích laøm vieäc (huùt, neùn), khi truïc quay moät voøng. Soá raêng caøng lôùn, theå tích huùt, neùn cuûa moät voøng quay seõ nhoû. Soá raêng (soá ñaàu moái) cuûa truïc chính vaø truïc phuï khoâng baèng nhau seõ cho hieäu suaát toát hôn. Trong hình 2.11 truïc chính (2) coù 4 ñaàu moái (4 raêng), truïc phuï (1) coù 5 ñaàu moái (5 raêng). Maùy neùn khí phuïc vuï cho coâng ngheä thöïc phaåm, ví duï coâng nghieäp cheá bieán thöïc phaåm, coâng nghieäp hoùa chaát, ngöôøi ta thöôøng söû duïng loaïi maùy neùn khí khoâng coù daàu boâi trôn. Ñoái vôùi coâng nghieäp naëng, nhaát laø trong lónh vöïc ñieàu khieån, thì ngöôøi ta thöôøng söû duïng maùy neùn khí coù daàu boâi trôn, ñeå traùnh söï aên moøn heä thoáng oáng daãn vaø caùc phaàn töû ñieàu khieån. TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN -3
  12. MAÙY NEÙN KHÍ VAØ THIEÁT BÒ SÖÛ LYÙ KHÍ KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN NEÙN Chöông 2 4. Maùy neùn khí kieåu root Nguyeân lyù hoaït ñoäng : Maùy neùn khí kieåu root goàm coù 2 hoaëc 3 caùnh quaït (pittoâng coù daïng hình soá 8), xem bieåu dieãn ôû hình 2.5. Caùc pittoâng ñoù ñöôïc quay ñoàng boä baèng boä truyeàn ñoäng ôû ngoaøi thaân maùy vaø trong quaù trình quay khoâng tieáp xuùc vôùi nhau. Nhö vaäy khaû naêng huùt cuûa maùy phuï thuoäc vaøo khe hôû giöõa 2 pittoâng, khe hôû giöõa phaàn quay vaø thaân maùy. Maùy neùn khí kieåu root taïo ra aùp suaát khoâng phaûi theo nguyeân lyù thay ñoåi theå tích, maø coù theå goïi laø söï neùn töø doøng phía sau. Ñieàu ñoù coù nghóa laø, khi roâto quay ñöôïc moät voøng, thì vaãn chöa taïo aùp suaát trong buoàng ñaåy, cho ñeán khi roâto quay tieáp ñeán voøng thöù 2, thì doøng löu löôïng ñoù ñaåy vaøo doøng löu löôïng ban ñaàu vaø cuoái cuøng môùi vaøo buoàng ñaåy. Vôùi nguyeân taéc hoaït ñoäng naøy, daãn ñeán tieáng oàn taêng leân. a b Hình 2.5 Nguyeân lyù hoaït ñoäng Hình 2.6 Caáu truùc caùnh quaït cuûa maùy neùn khí kieåu root TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN -4
  13. MAÙY NEÙN KHÍ VAØ THIEÁT BÒ SÖÛ LYÙ KHÍ KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN NEÙN Chöông 2 II 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 ôû nhöõng möùc ñoä khaùc nhau. Chaát baån bao goàm buïi, ñoä aåm cuûa khoâng khí ñöôïc huùt vaøo; nhöõng phaàn töû nhoû chaát caën baõ cuûa daàu boâi trôn vaø truyeàn ñoäng cô khí. Hôn nöõa, trong quaù trình neùn, nhieät ñoä khí neùn taêng leân, coù theå quaù trình oâxi hoùa moät soá phaàn töû ñöôïc keå treân. Nhö vaäy khí neùn bao goàm chaát baån ñoù ñöôïc taûi ñi trong nhöõng oáng daãn khí, seõ gaây neân söï aên moøn, gæ trong oáng vaø trong caùc phaàn töû cuûa heä thoáng ñieàu khieån . Nhö vaäy khí neùn ñöôïc söû duïng trong kó thuaät phaûi xöû lyù. Möùc ñoä xöû lí khí neùn tuyø thuoäc vaøo phöông phaùp xöû lyù, töø ñoù xaùc ñònh chaát löôïng cuûa khí Giai ñoaïn xöû lí khí neùn Loïc thoâ Saáy khoâ Loïc tinh Laøm laïnh Taùch nöôùc Ngöng tuï Haáp thuï Boä loïc Cuïm baûo döôõng Saáy khoâ baèng Haáp thuï khoâ baèng Boä loïc Loïc chaát baån chaát laøm laïnh chaát laøm laïnh Ñieàu chænh aùp suaát Loïc buïi Boä tra daàu Hình 2.7: Caùc phöông phaùp xöû lí khí neùn neùn töông öùng cho töøng tröông hop øduïng cuï theå. Khí neùn ñöôïc taûi töø maùy neùn khí goàm nhöõng chaát baån thoâ: Nhöõng haït buïi, chaát caïn baû cuûa daàu boâi trôn vaø truyeàn ñoäng cô khí, phaàn lôùn nhưõng chaát baån naøy ñöôïc xöû lí trong thieát bò, goïi laø thieát bò laøm laïnh taïm thôøi, sau khi khí neùn ñöôïc ñaâûy ra töø maùy neùn khí. Sau ñoù khí neùn ñöôïc daãn vaøo bình laøm hôi nöôùc ngöng tuï, ôû ñoù ñoä aåm cuûa khí neùn ( löôïng hôi nöôùc) phaàn lôùn seõ ñöôïc ngöng tuï ôû ñaây. Giai ñoaïn xöû lí naøy goïi laø giai ñoaïn xöû lí thoâ. Neáu nhö thieát bò ñeå thöïc TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN -5
  14. MAÙY NEÙN KHÍ VAØ THIEÁT BÒ SÖÛ LYÙ KHÍ KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN NEÙN Chöông 2 hieän xöû lí khí neùn giai ñoaïn naøy toát, hieän ñaïi, thì khí neùn coù theå ñöôïc söû duïng, ví duï nhöõng duïng cuï duøng trong khí neùn caàm tay, nhöõng thieát bò ñoù, ñoà gaù ñôn giaûn duøng khí neùn…… Tuy nhieân söû duïng khí neùn trong heä thoáng ñieàu khieån vaø moät soá thieát bò khaùc, ñoøi hoûi chaát löôïng cuûa khí neùn cao hôn. Ñeå ñaùnh giaù chaát löôïng cuûa khí neùn, Hoäi ñoàng caùc xí nghieäp chaâu AÂu PNEUROP–6611 (Eâuopean Committee of Manufactures of Compressors, Vacuumumps and Pnematic tools) phaân ra thaønh 5 loaïi, trong ñoù coù tieâu chuaån veà ñoä lôùn cuûa chaát baån, aùp suaát hoaù söông, löôïng daàu trong khí neùn ñöôïc xaùc ñònh. Caùch phaân loaïi naøy nhaèm ñònh höôùng cho nhöõng nhaø maùy, xí nghieäp choïn ñuùng chaát löôïng khí neùn töông öùng vôùi thieát bò söû duïng. Heä thoáng xöû lí khí neùn ñöôïc phaân loaïi thaønh 3 giai ñoaïn, ñöôïc moâ taû ôû hình 2.8 − Loïc thoâ: Laøm maùt taïm thôøi khí neùn töø maùy neùn khí ra, ñeå taùch chaát baån, buïi. Sau ñoù khí neùn ñöôïc vaøo bình ngöng tuï, ñeå taùch ra hôi nöôùc. Giai ñoaïn loïc thoâ laø giai ñoaïn caàn thieát nhaát cho vaán ñeà xöû lyù khí neùn. − Phöông phaùp saáy khoâ: Giai ñoaïn naøy xöû lí tuyø theo chaát löôïng yeâu caàu cuûa khí neùn. − Loïc tinh : Xöû lí khí neùn trong giai ñoaïn naøy, tröôùc khi ñöa vaøo söû duïng. Giai ñoaïn naøy raát caàn thieát cho heä thoáng ñieàu khieån. 2. Boä loïc a. Yeâu caàu ÔÛ treân phaàn ñaõ trình baøy moät soá phöông phaùp xöû lí khí neùn trong coâng nghieäp. Tuy nhieân trong moät soá lónh vöïc, ví duï: Nhöõng duïng cuï caàm tay söû duïng truyeàn ñoäng khí neùn hoaëc moät soá heä thoáng ñieàu khieån ñôn giản thì khoâng nhaát thieát phaûi thöïc hieän trình töï nhö vaäy. TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN -6
  15. MAÙY NEÙN KHÍ VAØ THIEÁT BÒ SÖÛ LYÙ KHÍ KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN NEÙN Chöông 2 Hình 2.8 Boä loïc 1.Van loïc 2. Van ñieàu chænh aùp suaát 3. Van tra daàu . Nhöng ñoái vôùi nhöõng heä thoáng nhö theá, nhaát thieát phaûi duøng boä loïc, goàm 3 phaàn töû ( hình 2.8): van loïc, van ñieàu chænh aùp suaát, van tra daàu. b. Van loïc Van loïc coù nhieäm vuï taùch caùc phaàn chaát baån vaø hôi nöôùc ra khoûi khí neùn. Coù 2 nguyeân lí thöïc hieän : Chuyeån ñoäng xoaùy cuûa doøng aùp suaát khí neùn trong van loïc. Kí hieäu Hình 2.9 Nguyeân lí laøm vieäc cuûa van loïc vaø kí hieäu Phaàn töû loïc xoáp laøm baèng caùc chaát nhö: Vaûi daây kim loaïi, giaáy thaám öôùt, kim loaïi thieâu keát hay laø vaät lieäu toång hôïp. Khí neùn seõ taïo chuyeån ñoäng xoaùy khi qua laù xoaén kim loaïi (hình 2.9). Sau ñoù qua phaân töû loïc, tuyø theo yeâu caàu chaát löôïng cuûa khí neùn maø choïn loaïi phaàn töû loïc. Ñoä lôùn ñöôøng kính caùc loã cuûa phaàn töû loïc coù nhöõng loaïi töø 5 µm ñeán 70 µm. Trong tröôøng hôïp yeâu caàu chaát löôïng khí neùn raát cao, vaät lieäu phaàn töû loïc TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN -7
  16. MAÙY NEÙN KHÍ VAØ THIEÁT BÒ SÖÛ LYÙ KHÍ KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN NEÙN Chöông 2 ñöôïc choïn laø sôïi thuyû tinh, coù khaû naêng taùch nöôùc trong khí neùn ñeán 99,9%. Nhöõng phaàn töû loïc nhö vaäy, thì doøng khí neùn seõ chuyeån ñoäng töø trong ra ngoaøi c. Van ñieàu chænh aùp suaát Hình 2.10 Van ñieàu chænh aùp suaát coù coâng duïng giöõ aùp suaát ñöôïc ñieàu chænh khoâng ñoåi, maëc daàu coù söï thay ñoåi baát thöôøng cuûa taûi troïng laøm vieäc ôû phía ñöôøng ra hoaëc söï dao ñoäng cuûa aùp suaát ôû ñöôøng vaøo van. Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa van ñieàu chænh aùp suaát (hình 2.10): Khi ñieàu chænh truïc vít, töùc laø ñieàu chænh vò trí cuûa truïc van, trong tröôøng hôïp aùp suaát cuûa ñöôøng ra taêng leân so vôùi aùp suaát cuûa ñöôøng ñieàu chænh, khí neùn seõ qua loã thoâng taùc ñoäng leân maøng, vò trí kim van thay ñoåi, khí neùn qua loã xaû khí ra ngoaøi. Cho ñeán chöøng naøo, aùp suaát cuûa ñöôøng ra giaûm baèng aùp suaát ñöôïc ñieàu chænh ban ñaàu, thì vò trí kim van trôû veà vò trí ban ñaàu. d. Van tra daàu Ñeå giaûm löïc ma saùt, söï aên moøn vaø söû gæ cuûa caùc phaàn töû trong heä thoáng ñieàu khieån baèng khí neùn, trong thieát bò loïc coù theâm van tra daàu. Nguyeân taéc tra daàu ñöôïc thöïc hieän theo nguyeân lí tra daàu Venturi (hình 2.11). TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN -8
  17. MAÙY NEÙN KHÍ VAØ THIEÁT BÒ SÖÛ LYÙ KHÍ KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN NEÙN Chöông 2 1. Voøi phun Venturi 2. Bình chöùa daàu 3. OÁng Venturi 4. Vít ñieàu chænh 5. Loã quan saùt Hình 2.11 Nguyeân lyù tra daàu Venturi Theo hình 2.11, ñieàu kieän ñeå tra daàu coù theå qua oáng Venturi laø toån thaát aùp suaát p phaûi lôùn hôn aùp suaát coät daàu H: p = ξ . p/2 . w2 . (1 – d4/D4) > pdaàu.g.H Vít ñieàu chænh Loã quan saùt Khí neùn vaøo Khí neùn + daàu OÁng Venturi boâi trôn Van moät chieàu Van moät chieàu OÁng daãn daàu Hình 2.12 Caáu taïo cuûa van tra daàu TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN -9
  18. CAÙC PHAÀN TÖÛ TRONG HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN KHIEÅN Chöông 3 Chöông 3 CAÙC PHAÀN TÖÛ TRONG HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN I KHAÙ I NIEÄ M : Moät heä thoáng ñieàu khieån bao goàm ít nhaát laø moät maïch ñieàu khieån (Open-Loop Control System). Maïch ñieàu khieån theo DIN 19266 (Tieâu chuaån cuûa Coäng hoøa Lieân Bang Ñöùc) goàm caùc phaàn töû ñöôïc moâ taû ôû hình 3.1. Ñoái töôïng ñieàu khieån Ñaï i löôï n g ra (dòch chuyeå n ñoø n baã y ) Cô caá u chaá p haø n h Phaà n töû ñieà u khieå n Phaà n töû xöû lyù tín hieä u Phaà n töû ñöa tín hieä u Ñaïi löôïng vaøo (Ñaï i löôï n g vaä t lyù ) Löu löôï n g AÙ p suaá t Hình 3.1 Caáu truù c cuû a maï ch ñieàu khieån vaø caùc phaà n töû − Phaàn töû ñöa tín hieäu : Nhaän nhöõ n g giaù trò cuû a ñaï i löôï n g vaä t lyù nhö laø ñaï i löôï n g vaø o , laø phaà n töû ñaà u tieâ n cuû a maï ch ñieà u khieå n . Ví duï : Van ñaû o chieàu , rôle aùp suaá t. − Phaàn töû xöû lyù tín hieäu : Xöû lyù tín hieä u nhaän vaø o theo moä t quy taé c logic xaù c ñònh, laø m thay ñoå i traïng thaù i cuûa phaà n töû ñieà u khieå n . Ví duï : Van ñaû o chieà u , van tieá t löu, van logic OR hoaë c AND. TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN -1-
  19. CAÙC PHAÀN TÖÛ TRONG HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN KHIEÅN Chöông 3 − Phaà n töû ñieà u khieå n: Đieà u khieå n doø n g naê n g löôï n g( löu löôï n g) theo yeâ u caà u , thay ñoå i traï n g thaù i cuû a cô caá u chaá p haø n h. Ví duï : Van ñaû o chieà u , ly hôï p … − Cô caá u chaá p haø n h: Thay doå i traï n g thaù i cuû a ñoá i töôï n g ñieàu khieån, laø ñaï i löôï n g ra cuû a maï ch ñieà u khieå n . Ví duï : Xilanh, ñoäng cô. Nhöõ n g heä thoá n g ñieà u khieå n phöù c taï p bao goà m nhieà u phaà n töû , nhieà u maï c h ñieà u khieå n khaù c nhau. Trong chöông trình naø y seõ laà n löôï t giôù i thieä u caù c phaà n töû trong heä thoán g ñieà u khieå n baè n g khí neù n , ñeå laø m cô sôû cho caù c chöông tieá p theo. II VAN ÑAÛO CHIEÀ U: Van ñaûo chieàu coù nhieäm vuï ñieàu khieån doøng naêng löôïng baèng caùch ñoùng, môû hay chuyeån ñoåi vò trí, ñeå thay ñoåi höôùng cuûa doøng naêng löôïng. 1. Nguyeâ n lí hoaï t ñoä n g: Nguyeân lí hoaït ñoäng cuûa van ñaûo chieàu (hình 3.2) khi chöa coù tín hieäu taùc ñoäng vaøo cöûa 12, thì cöûa 1 bò chaën vaø cöûa 2 noái vôùi cöûa 3. Khi coù tín hieäu taùc ñoäng vaøo cöûa 12, ví duï taùc ñoäng baèng khí neùn, noàng van seõ dòch chuyeån veà phía beân phaûi, cöûa 1 noái vôùi cöûa 2 vaø cöûa 3 bò chaën. Hình 3.2 Nguyeân lí hoaït ñoäng cuûa van ñaûo chieàu 2. Kí hieä u van ñaû o chieà u : Chuyeån ñoåi vò trí cuûa noøng van ñöôïc bieåu dieãn baèng caùc oâ vuoâng lieàn nhau vôùi caùc chöõ caùi o, a, b, c… hay caùc soá 0, 1, 2… (hình 3.3) . O b a b Hình 3.3 Kí hieäu chuyeån ñoåi vò trí cuû a noøn g van TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN -2-
  20. CAÙC PHAÀN TÖÛ TRONG HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHÍ NEÙN – ÑIEÄN KHÍ NEÙN KHIEÅN Chöông 3 Vò trí “khoâ n g” ñöôï c kí hieä u laø vò trí, maø khi van chöa coù taù c ñoä n g cuû a tín hieä u ngoaø i vaø o . Ñoá i vôù i van coù 3 vò trí, thì vò trí ôû giöõ a , kí hieä u “o” laø vò trí “khoâ ng”.ñoá i vôù i van coù 2 vò trí, thì vò trí “khoâ ng” coù theå laø “b”, thoâ n g thöôø n g vò trí beâ n phaû i “b” laø vò trí “khoâ n g”. Cöû a noá i van kyù hieäu nhö sau: Kí hieä u theo ISO 5599 Kí hieä u theo ISO1219 -Cöû a noá i vôù i nguoà n ( töø boä loï c khí) 1 p -Cöû a noá i laø m vieä c 2,4,6… A,B,C… -Cöû a xaû khí 3,5,7.. R,S,T… -Cöû a noá i tín hieä u ñieà u khieå n 12,14… X,Y… Tröôø n g hôï p cöû a xaû khí khoâ n g coù moá i noá i cho oá n g daã n ñöôï c bieå u dieå n ôû hình 3.4a, cöûa xaû khí coù moá i noá i cho oá n g daã n ñöôï c bieå u dieå n ôû hình 3.4b. Beân trong oâ vuoâng cuûa moãi vò trí laø caùc ñöôøng thaúng coù hình muõi teân, bieåu dieån höôùng chuyeån ñoäng cuûa doøng qua van. Tröôøng hôïp doøng bò chaën ñöôïc bieåu dieãn baèng daáu gaïch ngang (hình 3.5). a. b. Hình 3.4 Kí hieäu cöûa xaû khí 4 (B) 2 (A) Cöûa noái ñieàu khieån 14 12 (Y) Cöûa noái ñieàu khieån Cöûa 1 noái vôùi cöûa 4 Cöûa 1 noái vôùi cöûa 2 Cöûa xaû khí coù moái 3 (R) Cöûa xaû khí khoâng coù moái noái cho oáng noái cho oáng daãn 5 (S) daãn 1 (P) Hình 3.5 Kí hieäu caùc cöûa noái cuûa van ñaûo chieàu. TRUNG TAÂM TNTH ÑIEÄN -3-
Đồng bộ tài khoản