Nghiên cứu ảnh hưởng của cấu hình hệ thống điều khiển thủy lực đến hiệu quả sử dụng năng lượng

Bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng của cấu hình hệ thống điều khiển thủy lực đến hiệu quả sử dụng năng lượng nghiên cứu trên các bộ công tác của máy công cụ nhằm rút ngắn thời gian một chu kỳ gia công sản phẩm, nâng cao năng suất của dây chuyền sản xuất và tiết kiệm năng lượng.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC ĐẾN HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG Nguyễn Hữu Tuấn Trường Đại học Thủy lợi, email: nhtuan@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Hiện giới nói chung nước ta nói riêng với phát triển nhu cầu sử dụng nguồn lượng ngày tăng lên Nguồn lượng ngày cạn kiệt xăng dầu điện không ngoại lệ Mức tiêu thụ dầu năm giới tăng dần nguồn lượng có hạn cạn dần tương lai gần Chính thế, nghiên cứu ngày tập trung tìm nguồn lượng nâng cao hiệu sử dụng lượng có Các thiết bị máy móc ngồi thực đầy đủ chức yêu cầu cần tiết kiệm lượng Tuy nhiên, hệ thống lựa chọn phần nhiều trọng đến đảm bảo chức yêu cầu hạng mục thiết kế mà chưa quan tâm nhiều đến hiệu sử dụng lượng, tiết kiệm nhiên liệu Để đánh giá ảnh hưởng cấu hình hệ thống điều khiển thủy lực đến hiệu sử dụng lượng, báo nghiên cứu công tác máy công cụ nhằm rút ngắn thời gian chu kỳ gia công sản phẩm, nâng cao suất dây chuyền sản xuất tiết kiệm lượng PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ứng dụng phần mềm Automation Studio mơ tính tốn hiệu hệ thống điều khiển thủy lực máy, thiết bị Nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng cấu hình hệ thống thủy lực tới chức làm việc hiệu sử dụng lượng Đối tượng nghiên cứu hệ thống thủy lực máy, thiết bị với thông số bản, sơ đồ hệ thống Bảng Hình Bảng Thơng số kỹ thuật hệ thống thủy lực Loại máy Máy công cụ Lực đẩy (daN) 10000 Đường kính piston/cán piston/hành trình(cm) 12/9/50 Áp suất làm việc (bar) 200 Lưu lượng bơm (lít/phút) 24 Hình Hệ thống thủy lực máy nghiên cứu Nghiên cứu mô sử dụng nguyên lý thủy lực định luật Pascal khuếch đại lực: áp suất khối chất lỏng kín truyền nguyên vẹn theo hướng tồn khối chất lỏng tác dụng vng góc với bề mặt tiếp xúc với chất lỏng 24 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 Tiếp đến, để thấy rõ dòng lượng bảo tồn, phương trình liên tục dòng chảy ổn định đường ống, lưu lượng trọng lượng (trọng lượng chất lỏng qua mặt cắt đơn vị thời gian) cho tất mặt cắt đường ống Do chất lỏng không nén nên phương trình liên tục hệ thống thuỷ lực có dạng: Q1 = A1v1 = A2v2 = Q2 (1) Trong đó: Q1, Q2: lưu lượng thể tích; A1, A2: diện tích mặt cắt ngang ống; v1, v2: vận tốc chất lỏng Phương trình lượng đưa tổng lượng có khối chất lỏng vị trí cộng với lượng thêm vào bơm trừ lượng lấy từ động thủy lực trừ lượng mát ma sát, tổng lượng có khối chất lỏng đến vị trí p1 v12 Z1    H p  Hm  HL  2g (2) p2 v22  Z2    2g Ở vị trí 1, trọng lượng khối chất lỏng có độ cao Z1, áp suất p1 vận tốc v1 Khi khối chất lỏng đến vị trí 2, độ cao, áp suất vận tốc tương ứng Z2, p2, v2 HL tổn thất ma sát từ vị trí đến vị trí 2, Hp cột áp bơm cung cấp thêm, Hm cột áp lấy từ động thuỷ lực Tổn thất cột áp ma sát hệ thống thực tế bao gồm hai thành phần: Tổn thất ống dẫn tổn thất van, chỗ nối Tổn thất ống tính phương trình Darcy:  L  v  (3) HL  f     D   2g  ới : f hệ số ma sát, L chiều dài ống, D đường kính ống, v vận tốc trung bình chất lỏng, g gia tốc trọng trường Đối với dòng chảy tầng, hệ số ma sát: 64 ; NR số Reynolds f  NR Dựa thông số máy nghiên cứu nguồn tài liệu liên quan, mơ hình xây dựng thể Hình Mơ hình bao gồm phần tử bản: Bơm điều chỉnh lưu lượng dẫn động từ động điện (M), van an toàn, van đảo chiều 4/3 điều khiển điện từ - hồi vị lò xo với vị trí trung tâm tái tạo, van chiều điều khiển được, công tắc áp suất thủy lực - điện từ (PS), cảm biến hành trình (PrS), piston xy lanh tác động hai chiều 25 Hình Xây dựng sơ đồ mơ (2) Hình Sơ đồ hệ thống điều khiển (4-4) Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 Hoạt động điều khiển thể biểu đồ hành trình bước hay mạng mơ tả thành chuỗi giai đoạn chu trình sản xuất (GRAFCET - Graphe fonctionnel de commande étape transition) GRAFCET sơ đồ hình chức cho phép mơ tả trạng thái làm việc hệ thống biểu diễn trình điều khiển với trạng thái chuyển đổi từ trạng thái sang trạng thái khác Sơ đồ GRAFCET hệ thống nghiên cứu thể Hình trung tâm tái tạo nhằm tăng vận tốc di chuyển hành trình khơng tải điều dẫn đến giảm thời gian gia công sản phẩm làm tăng suất thiết bị hệ thống dây chuyền sản xuất Start – Chạy bơm Piston duỗi (Tái tạo) Hình Sự thay đổi lưu lượng áp suất hành trình Đèn sáng Ở hành trình duỗi (có tải): Lưu lượng áp suất xy lanh Piston duỗi (khắc phục tải) sai khác nhiều chức phần tử không đổi Ở hành trình co: Lưu lượng khơng PS (Cơng tắc áp suất) có thay đổi nhiều cấu hình giữ nguyên, Piston co (kết thúc) nhiên áp suất giảm 8,6 bar (khoảng 55%), giảm hệ thống cải tiến sử dụng van chiều điều khiển Hình Sơ đồ GRAFCET thay dùng hai van sơ đồ nguyên mẫu Do máy cơng cụ thường bố trí piston theo KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU phương đứng nên để chống trôi piston Mơ hình cập nhật đặc tính kỹ dùng môt van mà đảm bảo chức thuật phần tử hiệu chỉnh, so sánh với làm việc hệ thống thông số kỹ thuật máy nguyên mẫu chức hoạt động đảm bảo hệ thống KẾT LUẬN tự động hóa q trình vận hành Theo kết mơ hình cho thấy, hệ thống đảm bảo độ tin cậy nhằm nâng cao hiệu thủy lực đề xuất thiết kế đảm bảo sử dụng lượng chức làm việc tự động hóa Để đánh giá ảnh hưởng cấu hình đến dây chuyền sản xuất Giá trị cải thiện hiệu sử dụng lượng, từ Hình kết hành trình khơng tải, lưu lượng tăng 107,4%, cho thấy: Ở hành trình duỗi (khơng tải), điều làm giảm thời gian gia công sản lưu lượng hệ thống cải tiến cao so phẩm dẫn đến suất hệ thống tăng với hệ thống nguyên 107,4%, cịn áp suất có thay đổi nhỏ hai hệ thống, áp TÀI LIỆU THAM KHẢO suất làm việc hành trình nhỏ [1] Automation Studio, Famic Technologies Inc bar, thay đổi có [2] Anthony Esposito (2003), Fluid power with thể bỏ qua Sự cải thiện lưu lượng hệ applications, Upper Saddle River, thống thay van đảo chiều với vị trí N.J.: Prentice Hall trung tâm đóng thành van đảo chiều với vị trí PrS (Cảm biến hành trình) 26 ... Theo kết mơ hình cho thấy, hệ thống đảm bảo độ tin cậy nhằm nâng cao hiệu thủy lực đề xuất thiết kế đảm bảo sử dụng lượng chức làm việc tự động hóa Để đánh giá ảnh hưởng cấu hình đến dây chuyền... (khoảng 55%), giảm hệ thống cải tiến sử dụng van chiều điều khiển Hình Sơ đồ GRAFCET thay dùng hai van sơ đồ nguyên mẫu Do máy cơng cụ thường bố trí piston theo KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU phương đứng nên... van chiều điều khiển được, công tắc áp suất thủy lực - điện từ (PS), cảm biến hành trình (PrS), piston xy lanh tác động hai chiều 25 Hình Xây dựng sơ đồ mơ (2) Hình Sơ đồ hệ thống điều khiển (4-4)