TIỂU LUẬN điều KHIỂN KHÍ nén

Nguyên tắc hoạt động: khi điều chỉnh trục vít bằng cách điều chỉnh vị trícủa đĩa van, trong trường hợp áp suất ở đường ra tăng lên so với áp suấtđiều chỉnh, khí nén sẽ qua lỗ thông tác đ

Trang 1

Gia tri đãt Van

điếu Lưu lượng V Lưu lượng Động cơ Tốc độ

-w

w khiếu tỉ

Điều Khiển Điện - Khí Nén

TIỂU LUẬN ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN

Thực Hiện: Klong & Namnet

1 Đại cương hệ thông điều khiển điện-khí nén

1.1. Hệ thống điều khiển

Hệ thông điều khiển điện-khí nén bao gồm các phần tử điều khiển và cơcấu chấp hành được nôi kết với nhau thành hệ thông hoàn chỉnh để

thựchiện những nhiệm vụ theo yêu cầu đặt ra Hệ thông được mô tả như

hình

Hình 1.1 Hệ thông điều khiển điện-khí nén

* Tín hiệu đầu vào: nút nhấn, công tắc; công tắc hành trình; cảm biến

* Phần xử lý thông tin: xử lý tín hiệu nhận vào theo một quy tắc logic

xácđịnh, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển: van logic AND,

OR,NOT, YES, FLĨP-FLOP, RƠLE

Phần tử điều khiển: điều khiển dòng năng lượng (lưu lượng, áp suất)theo yêu cầu, thay đổi trạng thái của cơ cấu chấp hành: van chỉnh áp,

van đảo chiều, van tiết lưu, ly hợp

Cơ cấu chấp hành: thay đổi trạng thái của đôi tượng điều khiển, là đạilượng ra của mạch điều khiển: xy lanh khí-dầu, động cơ khí nén-dầu

* Năng lượng điều khiển: bao gồm phần thông tin và công suất

* Phần thông tin: điện tử, điện cơ, khí, dầu, quang học, sinh học

1.2. Các loại tín hiệu điều khiển

Trong điều khiển khí nén nói chúng ta sử dụng hai loại tín hiệu:

+ Tương tự (hình 1.2.a)

1.3. Điều khiển vòng hở

Hệ thông điều khiển vòng hở là không có sự so sánh giữa tín hiệu đầu

ravới tín hiệu đầu vào, giá trị thực thu được và giá trị cần đạt không

được

Trang 2

Thay đối tài trọngThay đối hủi lượng bơm

Thay đdi áp suất hẹThay đổi t° dầu

Hìnli 1.3 Hộ rltổỉỉg điều khiển hở tốc độ động cơ thủy lực

1.4. Điều khiển vòng kín (hồi tiếp)

Hệ thông mà tín hiệu đầu ra được phản hồi để so sánh vđi tín hiệu đầu

vào Độ chênh lệch của 2 tín hiệu vào ra được thông báo cho thiết bị

điều khiển, để thiết bị này tạo ra tín hiệu điều khiển tác dụng lên đôi

tượng điều khiển sao cho giá trị thực luôn đạt được như mong

muôn

Hình 1.4 minh họa hệ thông điều khiển vị trí của chuyển động cần

Bộ điềnkliiển tỉ lệ Tin luệu„

Hình 1.4 Hự thông đicu khiển kín vi trípít tông tinh /ực

2 ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THÔNG ĐIÊU KHIÊN KHÍ NÉN

2.1. ưu điểm

- Tính đồng nhất năng lượng giữa phần I và p ( điều khiển và chấphành) nên bảo dưỡng, sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản, thuận

tiện

- Không yêu cầu cao đặc tính kỹ thuật của nguồn năng lượng: 3-8 bar

- Khả năng quá tải lớn của động cơ khí

- Độ tin cậy khá cao ít trục trặc kỹ thuật

- Tuổi thọ lớn

- Tính đồng nhất năng lượng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tửchức năng báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi

trường

dễ nổ, và bảo đảm môi trường sạch vệ sinh

- Có khả năng truyền tải năng lượng xa, bởi vì độ nhớt động học khí

nénnhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn ít

Trang 3

- Lực truyền tải trọng thấp

- Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn gây tiếng ồn

- Không điều khiển được quá trình trung gian giữa 2 ngưỡng

3 Phạm vi ứng dụng của điều khiển khí nén

Hệ thông điều khiển khí nén được sử dụng rộng rãi ở những lĩnh vực mà

ở đó vấn đề nguy hiểm, hay xảy ra các cháy nổ, như: các đồ gá kẹp

cácchi tiết nhựa, chất dẻo; hoặc được sử dụng trong ngành cơ khí như

cấpphôi gia công; hoặc trong môi trường vệ sinh sạch như công nghệ

sản

Đóng gỏi sân phẩm

Trang 4

4 Câu trúc chung của một hệ thông điều khiển khí nén

NỐÍ với nguồn khi nén

Hình 1.5-Cấu trúc chung của một hệ thông điều khiển khí

nén

4.1 Hệ thông cung cấp nguồn năng lượng khí cho toàn bộ cơ

Trang 5

Mạng đường ông dẫn khí nén

Hình 1.8 - Lăp ráp mạng đường ống trực tiếp từ máy nén khí

1. Bộ phận xả nước ở bình trích chứa

2. Bình trích chứa nước ngưng tụ

3. Van giảm áp + bình chứa nước ngưng tụ

Trang 6

Hình 1.9 - Sơ đồ lắp ráp mạng đường ông dẫn khí nén trong nhà

máyMột sô" thiết bị trong hệ thông cung câ"p khí nén:

Máy nén khí kiểu Piston:

ũ Nguyên lý:

Không khí sau khi qua bộ lọc khí được nén ở thân máy nén khí nhờ các

van đóng và mở trên đầu Piston, sau đó được đẩy vào bình chứa

Đê’ có thể nén đến áp suâ"t > 15 bar sử dụng Piston 2 câ"p hoặc nhiều

Máy nén khí kiểu cánh gạt:

□ Nguyên lý:

Không khí được nén vào buồng hút, nhờ Rotor và Stator đặt lệch nhau

nên khi Rotor quay không khí sẽ vào buồng nén sau đó sẽ vào

buồngđẩy

Trang 7

Trang 8

Dồng khi nÉn

Rơlt nhiệt Dảu tị nung nóng DĂu tị nung nóng

Hình 1.14 - Sơ đồ hệ thông máy nén khí kiểu trục vít có hệ thông dầu

bôi trơn

Máy nén khí kiểu Root:

ũ Nguyên lý:

Gồm 2 hoặc 3 cánh gạt (piston dạng sô" 8), các piston đó được quay

đồng bộ bằng bộ truyền động ở ngoài thân máy, trong quá trình quay

Trang 9

í Van an toàn

Hình 1.17 - Nguyên lý hoạt động của bình ngưng tụ làm lạnh bằng nước

Thiết bị sấy khô bằng chất làm lạnh:

Khí nén từ máy nén khí qua bộ phận trao đổi nhiệt khí — khí (1), tại đâydòng khí nén sẽ được làm lạnh sơ bộ bằng dòng khí nén đã được sấykhô và xử lý từ bộ phận ngưng tụ đi lên Sau khi làm lạnh sơ bộ, dòng

khínén vào bộ phận trao đổi nhiệt khí - chất làm lạnh (2), quá trình làm lạnh

Trang 10

sẽ được thực hiện bằng cách dòng khí nén được đổi chiều trong nhữngông dẫn ziczăc, nhiệt độ hóa sương tại đây khoảng +2oC, như vậy hơinước trong dòng khí nén được ngưng tụ trong bộ phận kết tủa (3).

Dầu, nước và chất bẩn sau khi được tách ra khỏi dòng khí nén sẽ đượcđưa ra ngoài qua van thoát nước ngưng tụ tự động (4) Dòng khí đã đượclàm sạch và còn lạnh sẽ được đưa đến bộ phận trao đổi nhiệt (1), đểnhiệt độ khoảng 6Ũ8oC trước khi được đưa vào sử dụng

(ỉ) Bi) phận Irrvi đđrnhiỊt khĩ-khỉ

<2ỉ Bộ phận trxĩô đổi nhiệt khi-chất

làm lanh

I'3) Bộ phận kếi ị ứa.

(4) Van thoát nước ngưng tụ tự dộng

Bộ lọc:

ũ Đáp ứng yêu cầu về không khí sử dụng và hiệu quả kinh tế cho

các hệ thông điều khiển đơn giản

Trang 11

Hình 1.19-Bộ lọc

1. Van lọc

2. Van điều chỉnh áp suất

Van điều chỉnh áp suất:

ũ Có tác dụng giữ áp suất được điều chỉnh không đổi cho dù có

ápsuất bất thường của tải trọng làm việc

Nguyên tắc hoạt động: khi điều chỉnh trục vít bằng cách điều chỉnh vị trícủa đĩa van, trong trường hợp áp suất ở đường ra tăng lên so với áp suấtđiều chỉnh, khí nén sẽ qua lỗ thông tác động lên màng làm vị trí kim vanthay đổi, khí nén qua lỗ xả khí ra ngoài cho đến khi áp suất đường ra

Trang 12

-1 t - ĩ r

Van điều chỉnh àp suất không cô

Hình 1.20 - Nguyên lý hoạt động của van điều chỉnh áp suất và kí hiệu

Van tra dầu:

Bôi trơn làm giảm ma sát, mài mòn và chông rỉ sét Hoạt động theo

nguyên lý ông Venturi

V C Ĩ I I Ì T I

Hình 1.21 - Nguyên lý tra dầu Venturi

Trang 13

ISO

5599 1219ISO cỏủa nối với nguồn (tỏ0 boẳ

Van đảo chiều

Van đảo chiều cĩ nhiệm vụ điều khiển dịng năng lượng bằng cáchđĩng, mở hay chuyển đổi vị trí để thay đổi hướng của dịng năng

cửa(3) bị chặn Khi thơi khơng tác động dịng khí nén vào cửa (3) dưới tác

động của lị xo nịng van trở về bên trái là vị trí ban đầu

* Ký hiệu van đảo chiều:

Điều Khiển Điện - Khí NénBiểu diễn bằng các ơ vuơng liền nhau và các ký hiệu: a, b, c hoặc các

chữ sơ" 1,2, 3,

Kí hiệu chuyển đổi vị trí nịng

Vị trí “khơng” được kí hiệu là vị trí mà khi chưa cĩ tín hiệu ngồi tác động vào Với van 3 vị trí thì vị trí giữa kí hiệu “0” là vị trí “khơng” Đơi với

van 2

vị trí thì vị trí “khơng” cĩ thể là “a”hoặc “b”, thơng thường là “b”.

Trường hợp cửa xả khí cĩ và khơng cĩ mơi nơi cho ơng dẫn được biểu

diễn như hình

Kí hiệu cửa xả khíBên trong ơ vuơng của mỗi vị trí là các đường thẳng cĩ hình mũi tên,biểu diễn hướng chuyển động của dịng qua van Trường hợp

chặn được biểu diễn bằng dâu gạch ngang.4<B)

Cừa nổi điểu khiển 14 (Z)

Điều Khiển Điện - Khí NénHình 1.24 - Kí hiệu cửa nơi của van đảo chiềuCách gọi tên và kí hiệu một sĩ van đảo chiều:

n n

Hình 1.25 - Kí hiệu và tên gọi van đảo chiều

Van đảo chiều 2/2 Van đảo chiều 4/2

Van dào chiều 512 Van đảo chiều

Hình 1.26 - Các loại van đảo chiều

Tín hiệu tác động:

Nếu kí hiệu lị xo nằm ngay phía bên phải của kí hiệu van đảo chiều thì

van đảo chiều đĩ cĩ vị trí “khơng”, vị trí đĩ là ơ vuơng phía bên phải

của

kí hiệu van đảo chiều và được kí hiệu là “0” Điều đĩ cĩ nghĩa là

chừngnào chưa cĩ tác động vào nịng van thì lị xo tác động giữ bị trí đĩ

Tác

Trực tiếp bàng dịng khi nén vào

Tác dộng theo cách hướng dẫn cụ thể

Hình 1.27 - Tín hiệu tác động

Van đảo chiều cĩ vị trí “khơng”:

ũ Van đảo chiều 2/2:

- Tác động cơ học - đầu dị

Trang 14

Hình 1.29 - Van đảo chiều 3/2

0 Van đảo chiều 4/2:

- 4 cửa A, B, p, R

Trang 15

- 2 vị trí 0 và 1

- ơ vị trí 0 cổng nguồn p nôi cổng làm việc A, cồng làm việc B

nôicổng xả R

- Ớ vị trí 1 cổng nguồn p nôi cổng làm việc B, cổng làm việc A

nôi

Hình 1.30 - Van đảo chiều 4/2 tác động bằng bàn

đạp

- Chịu tác động cơ - đầu dò

2 vị trí 0 và 1

ơ vị trí 0 cổng xả s đóng, cổng nguồn p nôi cổng làm việc B,

cổnglàm việc nôi cổng xả R

ơ vị trí 1 cổng làm việc B nốì cổng xả s, cổng nguồn p nốì cổngChịu tác động cơ qua vị trí 1, thôi tác động cơ trở về vị trí 0

Trang 16

- Chịu tác động khí nén vào trực tiếp

- ơ vị trí 0 cổng xả s đóng, cổng nguồn p nôi cổng làm việc B,

cổnglàm việc nốì cổng xả R

- ơ vị trí 1 cổng làm việc B nôi cổng xả s, cổng nguồn p nôi cổng

làm việc A, cổng xả R đóng

Hình 1.32 - Van đảo chiều 5/2 tác động bằng dòng khí

nén

- Chịu tác động trực tiếp bằng nam châm điện

- ơ vị trí 0 cổng nguồn p nôi cổng làm việc B, cổng làm việc A

nồicổng xả R

- ơ vị trí 1 cổng nguồn p nôi cổng làm việc A, cổng làm việc

B nôi

Trang 17

Hình 1.33 - Van đảo chiều 4/2 tác đông trực tiếp bằng nam châm

- Tác động bằng nam châm điện qua van phụ trợ

- 3 cửa p, A và R

- ơ vị trí 0 cổng A nôi với cửa xả R, cổng nguồn p đóng

Trang 18

Hình 1.34 - Van đảo chiều 3/2 tác động bằng nam châm điện qua van

phụ trợ

Van đảo chiều khổng có vị trí “không”:

Van đảo chiều không có vị trí 0 là loại van sau khi tín hiệu tác động lần

cuối lên nòng van không còn nữa thì van sẽ giữ nguyên vị trí lần đó cho

tới khi có tín hiệu tác động lên phía đôi diện nòng van Vị trí tác

quavan phụ trợ (vị trí của van được thay đổi khi có tín hiệu xung tác

Trang 19

Hình 1.36 - Van xoay đảo chiều 4/3

0 Van đảo chiều xung 4/2:

- Tác động bằng dòng khí nén đi ra từ 2 phía

- 4 cửa A, B, p, R

- 2 vị trí a, b

Hình 1.37 - Van trượt đảo chiều 4/2

Trang 21

- ơ vị trí b cổng nguồn p nôi cổng làm việc A, cổng làm việc B

nôicổng xả R

ũ Van đảo chiều xung 5/2:

- Tác động bằng dòng khí nén đi vào, đường kính 2 đầu nòng van

- 5 cửa A, B, s, p, R

- 2 vị trí a và b

- ở vị trí a cổng nguồn p nối cổng làm việc A, cổng làm việc B

nôicổng xả s, cổng xả R đóng

- ơ vị trí b cổng nguồn p nôi cổng làm việc B, cổng làm việc A

ũ Van đảo chiều xung 3/2 tác động bằng nam châm điện qua van

phụ trỢ:

Trang 22

ũ Van đảo chiều xung 4/2 tác động bằng nam châm điện qua van

Là loại van chỉ cho lưu lượng khí nén đi qua một chiều Gồm các loại:

Van một chiều, van logic OR, van logic AND, van xả khí nhanh

Van một chiều:

Có tác dụng chỉ cho lưu lượng khí nén đi qua một chiều, chiều ngược lại

bị chặn Nguyên lý hoạt động và ký hiệu: dòng khí nén đi từ A qua B nhờ

áp suất lớn hơn lực đẩy lò xo, chiều từ B qua A bị chặn

B

Vòng đệm kín Côn của van

Hình 1.40 - Van một chiều

Van lơgic OR:

Nguyên lý hoạt động và kí hiệu:

Khi có dòng khí nén qua cửa P1 sẽ đẩy piston trụ của van qua bên phải

chắn cửa P2, cửa P1 nốì với A Hoặc khi có dòng khí nén qua cửa

P2

Trang 23

Điều Khiển Điện - Khí Nénpiston được đẩy qua trái cửa P1 đóng, cửa P2 nốì với A Vậy van logic

OR có khả năng nhận tín hiệu điều khiển từ những vị trí khác nhau

Hình 1.41 - Van logic OR

Van lơgic AND:

Khi có dòng khí nén qua cửa P1 đẩy piston qua bên phải, cửa P1 bị

chặn Hoặc khi có dòng khí nén qua cửa P2 đẩy piston qua bên trái cửaP2 bị chặn Nếu dòng khí nén đồng thời đi qua cửa P1 và P2 cửa A sẽnhận được dòng khí đi qua Vậy van logic AND chỉ cho dòng khí đi

quakhi nhận tín hiệu điều khiển cùng một lúc từ 2 cổng.A

Ki hiệu

A

Van xả khí nhanh:

Hình 1.42 - Van logic AND

Khi dòng khí nén đi qua cửa p đẩy piston qua phải chắn cổng R, cổng p

nôi với cổng A Trường hợp ngược lại khi dòng khí nén đi từ A đẩy

pistontrụ sang trái chắn cửa p, cổng A nốì cổng R

Van xả khí nhanh thường lắp ở vị trí gần cơ cấu chấp hành như piston có

Trang 24

Kí hiệu

HÌnh 1.43 - Van xả khí nhanh

Van tiết lưu

- Lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc sự thay đổi tiết diện

- Điều chỉnh lưu lượng dòng chảy tức là điều chỉnh vận tốc hoặc

thờigian chạy của cơ cấu chấp hành

- Điều chỉnh thời gian chuyển đổi vị trí van đảo chiều

Hình 1.44 - Van tiết lưu có tiết diện không đổiVan tiết lưu có tiết diện thay đổi điều chỉnh được lưu lượng dòng

qua van

Hình 1.45 - Van tiết lưu có tiết diện thay đổiVan tiết lưu lắp trực tiếp trên cửa s và cửa R của van đảo chiều, để

điều chỉnh vận tốc ở đường ra của cơ cấu chấp hành (piston)

Trang 25

Điều Khiển Điện - Khí Nénnén xả trực tiếp ra không khí và xả gián tiếp qua hệ thông giảm

chấn

Vít diều chỉnh

Van tiết lưu một chiều điều chỉnh hằng tay:

Nguyên lý hoạt động vàkí hiệu:

Tiết diện Ax thay đổi bằng vít điều chỉnh bằng tay Khi dòng khí nén đi từ

A qua B lò xo đẩy màng chắn xuống và dòng khí nén chỉ đi qua tiết

diện

Ax Khi dòng khí nén đi ngược lại từ B qua A áp suất khí nén thắng lực

lò

xo đẩy màng chắn lên làm cho lưu lượng dòng khí không phụ thuộc

Van tiết lưu một chiều điều khiển bằng cử chặn:

Vận tốc xilanh trong quá trình chuyển động có những vận tốc khác nhau

tại các hành trình khác nhau

Trang 26

Cữ chặn

I 0=prh/v

~:=TỊ

•)nwịỊBHình 1.47 - Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng cử chặn

Van an toàn:

Van an toàn có nhiệm vụ giữ áp suất lớn nhất mà hệ thông có thể tải

Khi áp suất lớn hơn áp suất cho phép của hệ thông thì áp suất dòng khí

sẽ thắng lực lò xo, dòng khí nén theo cửa R ra ngoài không khí

Van điều chỉnh áp suất (van giảm áp):

Trang 27

Có công dụng giữ áp suất được điều chỉnh không đổi dù có sự thay đổi

bất thường của tải trọng Khi điều chỉnh trục vít ũ điều chỉnh vị trí đĩa

van Trong trường hợp áp suất ở đường ra tăng lên so với áp suất được

điều chỉnh, khí nén sẽ qua lỗ thông tác động lên màng, vị trí kim van

thayđổi khí nén theo lỗ xả ra ngoài cho đến khi áp đường ra giảm xuống

Hình 1.50 - Van điều chỉnh áp suất (van tràn)

Van áp suất điều chỉnh từ xa:

Khi có tín hiệu áp suất X (có thể từ nguồn khí nén khác) tác động cửa p

sẽ nốì cổng A Tín hiệu X có thể tác động trực tiếp lên van đảo chiều

hay

gián tiếp z qua van tràn

Trang 28

Hình 1.51 - Van áp suất điều chỉnh từ

xa

A

Hình 1.52 - Van áp suất điều chỉnh từ xa qua tác động gián tiếp qua van

tràn

Bộ chuyển đổi xung:

Có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu liên tục (lưu lượng dòng khí nén) thànhnhững tín hiệu rời rạc - xung chuyển mạch ngắn (lưu lượng dòng khí

được đóng mở theo xung tác động)

Dòng khí nén đi từ p qua A đồng thời dòng khí nén cũng qua lỗ nhỏ củapiston (nòng van) đẩy nòng van từ từ qua trái cho đến khi cửa p và cửa A

bị chặn Thời gian bị chặn khoảng 1 giây, tại vị trí này cửa A thông vớicửa xả R Khi dòng khí nén ở p không còn, dòng khí nén phía sau nòngvan sẽ được thoát ra và dưới tác động của lực lò xo đẩy nòng van trở về

vị trí ban đầu

Rơle áp suất:

Có nhiệm vụ đóng md công tắc điện khi áp suất trong hệ thông vượt yêucầu Có thể coi rơle như phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén - điện, giátrị áp suất để kích hoạt rơle được điều chỉnh bằng vít điều chỉnh

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	4,29 MB