Nghiên cứu xây dung mô hình hệ thống máy nén khí Đi sâu nghiên cứu các phương pháp tìm hong sửu chữa bảo dưỡng, tính toán thay thế các thiết bị khi có hỏng hóc

Công nghệ khí nén được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành của nền kinh tế quốc dân: luyện kim; hoá chất; cơ khí; xây dựng; giao thông vận tải v.v.. - Mãi đến thế ký thứ 19, các máy

KHOA ĐIỆN - CƠ

====000====

DOO AN MON HOC

ĐÊÊ TÀI: Nghiên cứu xây dung mô hình hệ thống máy nén khí Đi sâu nghiên cứu các phương pháp tìm hong sửu chữa bảo dưỡng, tính toán thay thể các thiết bị khi có hỏng hóc trên hệ thông máy nén khí Pittong trong quá trình khai thắc, vận hành

Giáo viên hướng dẫn : Th§ Doan Đức Trọng

Sinh viên thực hiện : Đào Xuân Cương Lớp : Điện TĐCN Khóa :K21

KHOA ĐIỆN - CƠ

====000====

DOO AN MON HOC

ĐÊÊ TÀI: Nghiên cứu xây dung mô hình hệ thống máy nén khí Đi sâu nghiên cứu các phương pháp tìm hong sửu chữa bảo dưỡng, tính toán thay thể các thiết bị khi có hỏng hóc trên hệ thông máy nén khí Pittong trong quá trình khai thắc, vận hành

Giáo viên hướng dẫn : Th§ Doan Đức Trọng

Sinh viên thực hiện : Đào Xuân Cương Lớp : Điện TĐCN Khóa :K21

Nước ta là một nước đang phát triển, cùng với sự phát triển nền kinh tế thị trường đang hòa nhập với nền kinh tế thế giới, ngành công nghiệp đang thay đổi một cách nhanh chóng và là một trong những ngành chủ đạo trong mục tiêu đưa đất nước trở thành một nước công nghiệp hoá hiện đại hoá trong tương lai

Công nghệ khí nén được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành của nền kinh tế quốc dân: luyện kim; hoá chất; cơ khí; xây dựng; giao thông vận tải v.v

Đề đáp ứng khí nén cho tất cả các ngành kinh tế thì ngành chế tạo máy nén khí

ra đời và phát triển rất nhanh Nhóm em da duoc déa tài: Nghiên cứu xây dựng mô

hình hệ thông máy nén khí Đi sâu nghiên cứu các phương pháp tìm hỏng sửa chữa

bảo dưỡng, tính toán thay thế các thiết bị khi có hỏng hóc trên hệ thông máy nén khí Pittong trong quá trình khai thác, vận hành

Em xIn cảm ơn nhà trường cùng khoa Điện cơ đã tạo điều kiện tốt nhất trong quá trình học tap cua em, em xin cảm ơn sự hướng, dẫn nhiệt tình và chu đáo của thầy giáo Đoàn Đức Trọng và sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa Điện cơ trong quá trình làm đỗ án tốt nghiệp

Trong quả trình làm đồ án, ngoài việc vận dụng kiến thức đã học ở nhà trường, kiến thức trong quá trình thực tập tốt nghiệp và các tài liệu liên quan chắc chắn trong

đồ án còn nhiều thiêu sót em mone được sự góp y va giup đỡ thêm của quý thây cô

Em xin chân thành cảm ơn thây cô

Hải Phòng, ngày tháng năm 2023

MỤC LỤ

MỤC LỤC de Â

1.1.1 Vai nét v6 SY phat tri6ne.ccccccccsscssssucscesscsssssesseesessssssesseesessessvssteassstassasssstsseasisavessssissteansssasteaneaasenss 5

1.2.1 PHAN OAL ii Ố.ỐỐỔỐỔỐỔ Ầ.Ầ 6

1.3 Cââu trúc h @hdang may nén khi

1.4.1 Máy nén khí kiỂU pít- tÔng si: cà tk E11 11H Tà TH Hàn Hà HH HH HH TH Hành ph Hà hà ray 7

1.4.3 Máy nén khí kiểu bánh răng- trỤc vít tt tt TH HH Hàn gà TH ng TH TH TH Hà ng Hà re 9 1.4.4 Máy nén khí kiểu Root

1.4.5 Máy nén khí kiểu tuabin

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾU BỊ HỆ THÓNG Í2

CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN VẺ MÁY NÉN KHÍ

1.1 Khái Quát

1.1.1 Vài nét về sự phát triển

- Ứng dụng khí nén đã có từ thời trước Công Nguyên, tuy nhiên sự phát triển của khoa học kỹ thuật thời đó không đồng bộ, nhất là sự kết hợp giữa kiến thức về cơ học, vật lý, vật liệu còn thiếu, cho nên phạm vị ứng dụng của khí nén còn rất hạn chê

- Mãi đến thế ký thứ 19, các máy móc thiết bị sử dụng năng lượng khí nén mới

lần lượt được phát mình Với sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng điện thì vai trò sử dụng năng lượng bằng khí nén bị giảm dần Tuy nhiên, việc sử dụng năng lượng bằng khí nén vẫn đóng một vai trò cốt yếu ở những lĩnh vực mà khi sử dụng điện sẽ không

an toàn Khí nén được sử dụng ở những dụng cụ nhỏ nhưng truyền động với vận tốc lớn như: búa hơi, dụng cụ dập, tán định nhất là các dụng cụ, dé sá kẹp chặt trong

các máy Sau chiến tranh thế giới thứ hai, việc ứng dụng năng lượng bằng khí nén

trong ky thuật điều khiến phát triên khá mạnh mẽ Những dụng cụ, thiết bị, phần tử khí nén mới được sáng chế và ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau Sự kết hợp khí nén với điện tử sẽ quyết định cho sự phát triển của kỹ thuật điều khiến trong tương lai

-Trong lĩnh vực điều khiên :Những năm 50 và 60 của thế ky 20 là giai đọan kỹ thuật tự động hóa quá trình sản xuất phát triển mạnh mẽ Kỹ thuật điều khiển bằng khí

nén được phát triên rộng rãi và đa dạng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Chỉ riêng ở Cộng Hoà Liên Bang Đức đã có 60 hãng chuyên sản xuất các phân tử điều khiến bằng

khí nén Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng ở những lĩnh vực mà ở đó

hay xảy ra những vụ nô nguy hiểm như các thiết bị phun sơn, các loại đồ gá kẹp cho các chỉ tiết nhựa, chất dẻo hoặc ở các lĩnh vực sản xuất thiết bị điện tử, vì điều kiện vệ sinh môi trường rất tốt và độ an toàn cao Ngoài ra, hệ thống điều khiến bằng khí nén còn được sử dụng trong các dây chuyên rửa tự động, trong các thiết bị vận chuyên và kiểm tra của thiết bị lò hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói, bao bì và trong công nghiệp hóa chất

-Trong hệ thống truyền động :Các dụng cụ, thiết bị máy va đập: Các thiết bị, máy móc trong lĩnh vực khai thác như: khai thác đá, khai thác than; trong các công trình xây dựng như: xây dựng hầm mỏ, đường hầm

- Truyền động quay: Truyền động động cơ quay với công suất lớn bằng năng lượng khí nén giá thành rất cao Nếu so sánh giá thành tiêu thụ năng lượng của một động cơ quay bằng năng lượng khí nén và một động cơ điện có cùng công suất, thì giá thành tiêu thụ năng lượng của một động cơ quay bằng năng lượng khí nén cao hơn 10 đến 15 lần so với động cơ điện Nhưng ngược lại thể tích và trọng lượng nhỏ hơn 30%

so với động cơ điện có củng công suất Những dụng cụ vặn vít, máy khoan, công suất khoảng 3,5 kW, máy mải, công suất khoảng 2,5 kW cũng như những máy mài với công suất nhỏ, nhưng với số vòng quay cao khoảng 100.000 v/ph thì khả năng sử dụng động cơ truyền động bằng khí nén là phủ hợp - Truyền động thẳng: Vận dụng truyền động bằng áp suất khí nén cho truyền động thắng trong các dụng cụ, đỗ gá kẹp chỉ tiết, trong các thiết bị đóng gói, trong các loại máy gia công gô, trong các thiết bị làm lạnh cũng như trong hệ thống phanh hãm của Ôtô

1.2.1 Phân loại

- Theo áp suất:

+ Máy nén khí áp suất thấp p < 15 bar

+ Máy nén khí áp suất cao p >15 bar

+ Máy nén khí áp suất rất cao p > 300 bar

- Theo nguyên lý hoạt động:

+ Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: Máy nén khí kiểu pít - tông,

máy nén khí kiêu cánh gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít

+ Máy nén khí tua - bin: Máy nén khí kiểu ly tâm và máy nén khí theo chiều

Hinh 1.1: Cấu trúc hệ thông máy nén khí

1 Máy nén khí: là thiết bị để nén khí từ môi trường xung quanh và đây nó vào hệ

thông khí nén Có nhiều loại máy nén khí, bao gồm máy nén khí piston, máy nén khí trục vít, máy nén khí tự động và máy nén khí ly tâm

2 Bộ lọc khí: loại bỏ các tạp chất trong khí như bụi, dầu và nước Bộ lọc khí thường được bồ trí trước khi khí nén được lưu trữ trong bình chứa

3 Bình chứa: lưu trữ khí nén đề sử dụng khi cần thiết Bình chứa có thê được làm bằng thép hoặc nhôm và thường được trang bị van an toàn và van xả

4 Hệ thông ống dẫn khí: dẫn khí nén từ máy nén khí đến các thiết bị sử dụng khí

nén, bao gồm van khí nén, bơm khí nén và các thiết bị khác

5 Đầu ra thiết bị nối với thiết bị sử dụng khí nén bao gồm các loại động cơ, bơm, đồng hỗ đo, máy cắt, máy mài, máy khoan, máy bắn đỉnh và nhiều thiết bị khác Tất cả các thành phần này được kết nối với nhau bằng ống dẫn khí nén đề tạo thành một hệ thông khí nén hoàn chỉnh Hệ thống nảy có thê được điều khiển bằng các thiết

bị điều khiến như van điều khiển áp suất và van điều khiến dòng khí để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả

LO

¬_?

Chu kì hút Chu kì nén và đây

Hình 1.2: Nguyên lÿ hoạt động của máy nén khi kiếu pÍt- tông 1 cấp

- Máy nén khí kiểu pít- tông một cấp có thê hút được lưu lượng đến 10m3 /phút

và áp suất nén từ 6 đến 10 bar Máy nén khí kiểu pít - tông hai cấp có thê nén đến áp

suất 15 bar Loại máy nén khí kiểu pít- tông một cấp và hai cấp thích hợp cho hệ thống

điều khiến bằng khí nén trong công nghiệp

- Máy nén khí kiêu pit - tông được phân loại theo cấp số nén, loại truyền động

và phương thức làm nguội khí nén Ngoài ra người ta còn phân loại theo vị trí của pit - tông

-Ưu điểm: Máy nén khí kiểu pít - tông có kết cầu chắc chắn, đơn giản, đễ dàng

trong khâu vận hành và hiệu suất cao

-Nhược điểm: Máy nén khí kiểu pít - tông tạo ra khí nén theo xung, thường nhiễm cặn dâu và khi vận hành thường rât ôn

Hình 1.4: Nguyên lý hoạt động của máy nén khi kiểu cánh gạt

- Không khí được hút vào buồng hút (trên biểu dé p - V tương ứng đoạn d - a) Nhờ rôto và stato đặt lệch nhau một khoảng lệch tâm e, nên khi rôto quay theo chiều kim đồng hỏ, thì không khí sẽ vào buồng nén (trên biểu dé p - V tương ứng đoạn a - b) Sau đó khí nén sẽ vào buồng đây (trên biêu đồ p - V tương ứng đoạn b - c) -Ưu điểm: Máy nén khí kiểu cánh gạt có kết câu gọn gàng, máy chạy êm, dòng

khí nén không bị xung d -Nhược điểm: Máy nén khí kiểu cánh gạt có hiệu suất thấp,

khí nén bị nhiễm dâu

1.4.3 Máy nén khí kiểu bánh răng- trục vít

- Máy nén khí kiêu trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đôi thể tích Thể tích

khoảng trống giữa các răng sẽ thay đổi khi trục vít quay Như vậy sẽ tạo ra quá trình

hút (thê tích khoảng trống tăng lên), quá trình nén (thế tích khoảng trồng nhỏ lại) và cudi cùng là quá trình đây

- Máy nén khí kiểu trục vít gồm có hai trục: trục chính và trục phụ Số răng (số đầu mối) của trục xác định thẻ tích làm việc (hút, nén) Số răng cảng lớn, thể tích hút nén của một vòng quay sẽ giảm Số răng (số đầu mỗi) của trục chính và trục phụ

không bằng nhau sẽ cho hiệu suất tốt hơn

Hình 1.5: Nguyên lý họat động máy nén khí kiểu trục vít

-Ưu điểm : Khí nén không bị xung, sạch; tuổi thọ vít cao (15.000 đến 40.000

gid); két cau máy nhỏ gọn, chạy êm

-Nhược điểm :Giá thành cao, tỷ sô nén bị hạn chê

1.4.4 Máy nén khí kiểu Root

- Máy nén khí kiểu root gồm có hai hoặc ba cánh quạt 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 kiêu Root tạo ra áp suất không phải theo nguyên lý thay đôi 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 đấy, cho đến khi rôto quay tiếp đến vòng thứ 2, thì dòng lưu lượng đó đây vào dòng lưu lượng thứ 2, với nguyên tắc này

tiếng ôn sẽ tăng lên.

| Buồng hút

Hình 16: Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiéu Root

1.4.5 Máy nén khí kiểu tuabin

- Là những máy nén khí dòng liên tục, đặc biệt có lưu lượng lớn, gồm hai loại

đọc trục và hướng tâm Tốc độ đòng chảy của khí rất lớn có thê tăng tốc bằng cách tăng số lượng cánh turbin

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾU BỊ HỆ THỎNG

2.1 Cơ sở lí thuyết

-Máy nén khí chính là thiết bị nguồn của một hệ thông điều khiến khí nén Có 2

loại mây nén khí chính là máy nén khí trục vít mà máy nén khí piston Tuy nhiên trong các hệ thống khí nén công nghiệp, người ta thường sử dụng máy nén khí trục vít, máy nén khí piston chỉ được sử dụng trong các hệ thống sản xuất mini, trong các øarage sửa chữa

-Máy nén khí có nhiệm vụ lấy khí từ ngoài môi trường và tạo áp lực chuyên không khí đó thành khí nén Đối với các hoạt động sản xuất thực phâm, nguoi ta thường sử dụng máy nén khí không dầu, với các ngành công nghiệp thông thường, sẽ dùng máy nén khí có dầu

- Máy nén khí piston là loại máy nén hơi có công suất từ 1/⁄2HP - 30HP Đây là thiết bị có chức năng tăng áp suất chất khí, từ đó giúp tạo năng lượng cho dòng khí tăng lên và khiến dòng khí đó tăng áp suất

-Việc sử dụng máy nén khí piston sẽ giúp người dùng tiết kiệm được tối đa công sức trong quá trình làm việc Máy nén khí chuyên dụng được sử dụng rất nhiều tại các cửa hàng sửa chữa xe máy Bởi những ưu điểm như thời gian nén hơi nhanh,

dung tích bình chứa lớn và lượng khí nhiễu

2.2 Tính toán lựa chọn thiết bị

- Sơ đồ cơ khí:

Air delrvery _ Lưu lượng khí nén: 840 L/min

Max pressure_ Áp suất làm việc Max : 10 KG/cm2G

Dimension_ Kích thước máy: 1640x560x1330 mm

Arr Tank_ Bình chứa: 270 L

Wlepht_ Trọng lượng: 157 Kg

2.3 Vận hành hệ thống

Đề vận hành được máy nén khí chúng ta cần phải có một kỹ thuật viên được đảo tạo và có kinh nghiệm trong nghè đến có thể hướng dẫn chúng ta vận hành máy một cách đúng, nhất

Khi vận hành cần phải đảm bảo các dau noi cua ông thép mạ kẽm đã được đâu nôi chắc, không bị hở hoặc rò rỉ Đảm được độ an toàn khi máy được hoạt động

Khi máy hoạt động phải đảm bảo Motor và tỉ lệ nguồn ra phải giống nhau, không vượt quá các thông số được ghi trên bảng điện Nếu không Motor điện của máy nén khí công nghiệp sẽ qua tai và hư hỏng

2.4 Kết luận

Đề máy của chúng ta hoạt động tốt, đảm bảo được công việc cũng như nâng cao được tuôi thọ của máy chúng ta nên bảo dưỡng và kiểm tra định kì máy thường xuyên Công việc việc nảy có thê diễn ra hằng ngày, hàng tuần hoặc hàng tháng tùy thuộc vào người dụng Công việc thường được diễn ra như sau:

*Công việc hàng ngày

e Kiém tra và duy trì mức dầu nằm giữa kính thăm dầu

® - Xả bình chứa khí bốn tiếng hay tám tiếng mỗi lần phụ thuộc vào độ âm của không khí

© Kiểm tra chấn động và tiếng ồn bất thường bạn có thế tham khảo ở hướng dẫn

sử dụng khi mua máy

*Công việc hàng tuần

® Làm sạch bộ lọc khí Bộ lọc bị nghẹt sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất máy

và dẫn đến quá nhiệt và giảm tuôi thọ nhớt

¢ Lam sach tat ca linh kién bên ngoải của máy Đảm bảo các ống giải nhiệt ở hai

đầu máy nén sạch sẽ Máy bị dơ sẽ tạo ra nhiệt độ cao khác thường và dầu bị

các bon hoá ở các lĩnh kiện van bên trong

® - Kiểm tra hoạt động van an toàn bằng cách kéo vòng hay cần

*Công việc hàng tháng

® Kiểm tra rò rỉ của hệ thống khi

e Kiém tra dau, thay nếu cần thiết

s® - Kiêm tra độ căng dây dai, tang néu cân