Giáo Trình Điều Khiển Khí Nén Và Thủy Lực

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM [[[[[ \\\\\ ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC TH.S LÊ VĂN TIẾN DŨNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC Mục lục MỤC LỤC Lời mở đầu Mục lục PHẦN I : ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC CHƯƠNG - CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Sơ lược hệ thống điều khiển khí nén thủy lực 1.2 Ưu nhược điểm hệ thống điều khiển khí nén & thủy lực 1.2.1 Hệ thống khí nén 1.2.2 Hệ thống thủy lực 1.3 Phạm vi ứng dụng điều khiển khí nén & thủy lực công nghiệp 1.3.1 Ứng dụng hệ thống khí nén 1.3.2 Ứng dụng hệ thống thủy lực 1.4 Đơn vò đo đại lượng 1.4.1 Áp suất 1.4.2 Lực 1.4.3 Công 1.4.4 Công suất 1.4.5 Độ nhớt động 12 CHƯƠNG - CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯNG 2.1 Khí nén 2.1.1 Sản xuất khí nén 2.1.2 Phân phối khí nén 2.1.3 Xử lý nguồn khí nén 2.2 Thủy lực (dầu ép) 2.2.1 Cung cấp lượng dầu 2.2.2 Xử lý nguồn dầu PHẦN II: CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC 16 23 CHƯƠNG - PHẦN TỬ ĐƯA TÍN HIỆU VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN 3.1 Các phần tử đưa tín hiệu 3.1.1 Tín hiệu không điện 3.1.2 Tín hiệu điện 3.2 Các phần tử xử lý tín hiệu điều khiển 3.2.1 Phần tử YES 3.2.2 Phần tử NOT 3.2.3 Phần tử AND 3.2.4 Phần tử OR 3.2.5 Phần tử NAND 3.2.6 Phần tử NOR 3.2.7 Phần tử Nhớ Flip-Flop 4.1 Động (motor) 32 39 CHƯƠNG - CÁC PHẦN TỬ CHẤP HÀNH 46 ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC 4.1.1 Động bánh 4.1.2 Động trục vít 4.1.3 Động cánh gạt 4.1.4 Động pít tông hướng kính 4.1.5 Động pít tông hướng trục 4.2 Xy lanh (Cylinder) 4.2.1 Xy lanh tác động đơn 4.2.2 Xy lanh tác động kép 4.2.3 Xy lanh màng 4.2.4 Xy lanh quay Mục lục 49 CHƯƠNG - CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU CHỈNH VÀ ĐIỀU KHIỂN 5.1 Khái niệm 5.2 Các phần tử điều chỉnh 5.2.1 Van an toàn van tràn 5.2.2 Van cản 5.2.3 Van giảm áp 5.2.4 Van tiết lưu 5.2.5 Van chân không 5.2.6 Van điều chỉnh thời gian 5.3 Các phần tử điều khiển 5.3.1 Van chiều 5.3.2 Van đảo chiều 5.3.3 Các van tuyến tính 58 59 62 69 CHƯƠNG - TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG KHÍ NÉN VÀ THỦY LỰC 6.1 Tổn thất hệ thống điều khiển khí nén & thủy lực 6.1.1 Tổn thất hệ thống khí nén 6.1.2 Tổn thất hệ thống thủy lực 6.2 Cơ sở tính toán truyền động hệ thống 6.3 Tính toán số mạch điển hình PHẦN III: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ CHƯƠNG - PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 7.1 Lý thuyết đại số boole 7.2 Phân loại phương pháp điều khiển 7.3 Phương pháp thiết kế mạch điều khiển 7.3.1 Biểu diển chức trình điều khiển 7.3.1.1 Biểu đồ trạng thái 7.3.1.2 Sơ đồ chức 7.3.1.3 Lưu đồ tiến trình 7.3.2 Viết phương trình điều khiển 7.3.3 Vẽ sơ đồ mạch điều khiển 7.4 Điều khiển bằnh lập trình Tài liệu tham khảo 78 82 90 94 96 100 103 103 108 109 111 118 Lời nói đầu ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC LỜI NÓI ĐẦU Cùng phát triển không ngừng lónh vực tự động hóa, ngày thiết bò truyền dẫn, điều khiển khí nén – thủy lực sử dụng máy móc trở nên rộng rãi hầu hết lónh vực công nghiệp máy công cụ CNC, phương tiện vận chuyển, máy dập, máy xây dựng, máy ép phun, máy bay, tàu thủy, máy y khoa, dây chuyền chế biến thực phẩm,… thiết bò làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo xác , công suất lớn với kích thước nhỏ gọn lắp đặt dễ dàng không gian chật hẹp so với thiết bò truyền động điều khiển khí hay điện Nhằm trang bò cho bạn đọc kiến thức tốt để tiếp cận nhanh chóng với thiết bò hệ thống điều khiển khí nén – thủy lực thực tế Bằng kinh nghiệm tác giả đúc kết nhiều năm làm việc thực tiễn máy, công nghệ điều khiển số đại góp phần vào đào tạo nguồn nhân lực, tác giả biên soạn sách Cuốn sách “Điều khiển khí nén & thủy lực” tác giả tổng hợp từ kiến thức lónh vực liên quan Hy vọng qua nội dung sách bạn đọc tính toán, thiết kế, lắp đặt điều khiển hệ thống truyền dẫn khí nén & thủy lực theo yêu cầu khác Trong trình biên soạn sách này, tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp độc giả gần xa Tp.HCM, ngày 17 tháng 10 năm 2004 Tác giả ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC Chương – Đại cương điều khiển Khí nén & Thủy lực PHẦN I ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT Sơ lược hệ thống điều khiển khí nén & thủy lực Hệ thống điều khiển Tín hiệu điều khiển Điều khiển vòng hở Điều khiển vòng kín Ưu nhược điểm hệ thống điều khiển thủy lực & khí nén Phạm vi ứng dụng Công thức đơn vò đo Bài tập Chương – Đại cương điều khiển Khí nén & Thủy lực ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC 1.1 SƠ LƯC VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN VÀ THỦY LỰC 1.1.1 Hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển khí nén & thủy lực bao gồm phần tử điều khiển cấu chấp hành nối kết với thành hệ thống hoàn chỉnh để thực nhiệm vụ theo yêu cầu đặt Hệ thống mô tả hình 1-1 Năng lượng điều khiển Tín hiệu đầu vào Xử lý thông tin, điều khiển Cơ cấu chấp hành ( biến lượng -> năng) Phản hồi Hình 1.1 Hệ thống điều khiển khí nén & thủy lực - 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 quy tắc logic xác đònh, làm thay đổi trạng thái phần tử điều khiển: van logic And, Or, Not, Yes, Flip-Flop, rơle… - Phần tử điều khiển: điều khiển dòng lượng ( lưu lượng, áp suất) theo yêu cầu, thay đổi trạng thái cấu chấp hành: van chỉnh áp, van đảo chiều, van tiết lưu, ly hợp… - Cơ cấu chấp hành: thay đổi trạng thái đối tượng điều khiển, đại lượng mạch điều khiển: xy lanh khí-dầu, động khí nén-dầu - Năng lượng điều khiển: bao gồm phần thông tin công suất Phần thông tin: -điện tử - điện - khí - dầu - quang học - sinh học Phần công suất: - Điện: công suất nhỏ, điều khiển hoạt động dễ, nhanh - Khí: công suất vừa, quán tính, tốc độ cao - Thủy: công suất lớn, quán tính - dễ ổn đònh, tốc độ thấp 1.1.2 Các loại tín hiệu điều khiển Trong điều khiển khí nén thuỷ lực nói sử dụng hai loại tín hiệu: + tương tự (hình 1.2.a) Chương – Đại cương điều khiển Khí nén & Thủy lực ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC + rời rạc (số) (hình 1.2.b) S(signal) S(signal) Hình 1.2.a t (time) t (time) Hình 1.2.b 1.1.3 Điều khiển vòng hở Hệ thống điều khiển vòng hở so sánh tín hiệu đầu với tín hiệu đầu vào, giá trò thực thu giá trò cần đạt không điều chỉnh, xử lý Hình 1.3 mô tả hệ thống điều khiển tốc độ động thủy lực Giá trò đặt Van điều khiển tỉ lệ Lưu lượng - Lưu lượng Động thủy lực Tốc độ Thay đổi tải trọng Thay đổi lưu lượng bơm Thay đổi áp suất hệ Thay đổi t0 dầu Hình 1.3 Hệ thống điều khiển hở tốc độ động thủy lực 1.1.4 Điều khiển vòng kín (hồi tiếp) Hệ thống mà tín hiệu đầu phản hồi để so sánh với tín hiệu đầu vào Độ chênh lệch tín hiệu vào thông báo cho thiết bò điều khiển, để thiết bò tạo tín hiệu điều khiển tác dụng lên đối tượng điều khiển cho giá trò thực đạt mong muốn Hình 1.4 minh họa hệ thống điều khiển vò trí chuyển động cần pít tông xy lanh thủy lực Bộ điều khiển tỉ lệ Giá trò đặt + Phần tử so sánh kp - Tín hiệu điều khiển (u) Van điều khiển tỉ lệ Lưu lượng Xy lanh thủy lực Vò trí Khuếch đại tỉ lệ Đo lường vi trí Hình 1.4 Hệ thống điều khiển kín vi trí pít tông thủy lực ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC Chương – Đại cương điều khiển Khí nén & Thủy lực 1.2 ƯU VÀ NHƯC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC 1.2.1 Khí nén a) Ưu điểm − Tính đồng lượng phần I P ( điều khiển chấp hành) nên bảo dưỡng, sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản, thuận tiện − Không yêu cầu cao đặc tính kỹ thuật nguồn lượng: – bar − Khả tải lớn động khí − Độ tin cậy cao trục trặc kỹ thuật − Tuổi thọ lớn − Tính đồng lượng cấu chấp hành phần tử chức báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc môi trường dễ nổ, bảo đảm môi trường vệ sinh − Có khả truyền tải lượng xa, độ nhớt động học khí nén nhỏ tổn thất áp suất đường dẫn − Do trọng lượng phần tử hệ thống điều khiển khí nén nhỏ, nữakhả giãn nở áp suất khí lớn, truyền động đạt vận tốc cao b) Nhược điểm − Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử − Khả lập trình cồng kềnh so với điện tử , điều khiển theo chương trình có sẵn Khả điều khiển phức tạp − Khả tích hợp hệ điều khiển phức tạp cồng kềnh − Lực truyền tải trọng thấp − Dòng khí nén thoát đường dẫn gây tiếng ồn − Không điều khiển trình trung gian ngưỡng 1.2.2 Thủy lực a) Ưu điểm - Truyền động công suất cao lực lớn nhờ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao, đòi hỏi chăm sóc, bảo dưỡng - Điều chỉnh vận tốc làm việc tinh không cấp nhờ thiết bò điều khiển kỹ thuật số hóa, dễ thực tự động hóa theo điều kiện làm việc chương trình cho sẵn - Kết cấu nhỏ gọn, nối kết thiết với dễ dàng việc đổi chỗ mối nối ống - Dễ biến đổi chuyển động quay động thành chuyển động tònh tiến cấu chấp hành - Có khả giảm khối lượng kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao - Nhờ quán tính nhỏ bơm động thủy lực, nhờ tính chòu nén dầu nên sử dụng vận tốc cao mà không sợ bò va đập mạnh trường hợp khí hay điện - Dễ theo dõi quan sát áp kế, hệ mạch phức tạp - Tự động hóa đơn giản dùng phần tử tiêu chuẩn hóa - Dễ đề phòng tải nhờ van an toàn ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC Chương – Đại cương điều khiển Khí nén & Thủy lực b) Nhược điểm - Mất mát đường ống dẫn rò rỉ bên phần tử, làm giảm hiệu suất phạm vi ứng dụng - Khó giữ vận tốc không đổi phụ tải thay đổi tính nén dầu tính đàn hồi đường ống dẫn - Nhiệt độ độ nhớt thay đổi làm ảnh hưởng đến độ xác điều khiển - Khả lập trình tích hợp hệ thống nên khó khăn thay đổi chương trình làm việc - Khi khởi động, nhiệt độ hệ thống chưa ổn đònh, vận tốc làm việc thay đổi độ nhớt chất lỏng thay đổi 1.3 PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC 1.3.1 Phạm vi ứng dụng điều khiển khí nén Hệ thống điều khiển khí nén sử dụng rộng rãi lónh vực mà vấn đề nguy hiểm, hay xảy cháy nổ, như: đồ gá kẹp chi tiết nhựa, chất dẻo; sử dụng ngành khí cấp phôi gia công; môi trường vệ sinh công nghệ sản xuất thiết bò điện tử Ngoài hệ thống điều khiển khí nén sử dụng dây chuyền sản xuất thực phẩm, như: rữa bao bì tự động, chiết nước vô chai…; thiết bò vận chuyển kiểm tra băng tải, thang máy công nghiệp, thiết bò lò hơi, đóng gói, bao bì, in ấn, phân loại sản phẩm công nghiệp hóa chất, y khoa sinh học 1.3.2 Phạm vi ứng dụng điều khiển thủy lực Hệ thống điều khiển thủy lực sử dụng lónh vực công nghiệp, như: máy ép áp lực, máy nâng chuyển, máy công cụ gia công kim loại, máy dập, máy xúc, tời kéo,… Dưới số hình minh họa ứng dụng hệ thống điều khiển khí nén thủy lực Hệ thống nâng bảo dưỡng xe Táy máy gắp sản phẩm khí nén ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC Chương – Đại cương điều khiển Khí nén & Thủy lực Máy cắt thủy lực Khuôn tạo dè xe máy Ghép cấu khuôn Máy ép thủy lực Máy cán thủy lực 10 ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC Chương – Đại cương điều khiển Khí nén & Thủy lực Máy ép đế giày Máy chấn thủy lực Máy uốn ống thủy lực Đóng gói sản phẩm Phân loai sản phẩm 11 ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC Chương – Đại cương điều khiển Khí nén & Thủy lực 1.4 CÔNG THỨC VÀ ĐƠN VỊ ĐO CỦA CÁC ĐẠI LƯNG CƠ BẢN 1.4.1 Lực - Đơn vò lực Newton (N) Newton lực tác động lên đối trọng có khối lượng 1kg với gia tốc m/s2 N = kg.m/s2 1.4.2 p suất - Đơn vò áp suất theo hệ đo lường SI pascal - Pascal (Pa) áp suất phân bố lên bề mặt có diện tích 1m2 với lực tác động vuông góc lên bề mặt Newton (N) Pascal = N/m2 = 1kg m/s2/m2 = 1kg/ms2 - Ngoài dùng đơn vò bar: bar = 105Pa = 1Kg/cm2 =1 at - Một số nước tư dùng đơn vò psi ( pound (0.45336 kg) per square inch (6.4521 cm2) Kí hiệu lbf/in2 (psi); bar = 14,5 psi - p suất tính theo cột áp lưu chất P = wh Trong đó: w trọng lượng riêng lưu chất h chiều cao cột áp 1.4.3 Lưu lượng - Lưu lượng vận tốc dòng chảy lưu chất qua tiết diện dòng chảy Đơn vò thường dùng l/min Q = v.A Trong đó: Q lưu lượng dòng chảy A Tiết diện dòng chảy v Vận tốc trung bình dòng chảy 1.4.3 Công - Đơn vò công Joule (J) Joule công sinh tác động lực N để vật dòch chuyển quãng đường m J =1Nm J = m2kg/s2 - Công tính theo công thức: Wk = F*L Trong đó: F lực tác dụng vào vật L quảng đường vật 1.4.4 Công suất -Đơn vò công suất Watt -1 Watt công suất, thời gian giây sinh lượng joule W = Nm/s W = m2kg/s3 - Công suất tính theo công thức: 12 Chương – Đại cương điều khiển Khí nén & Thủy lực ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC H= Q (l/min) * P (bar) (kW) 600 1.4.5 Độ nhớt - Độ nhớt động chất có độ nhớt động lực Pa.s khối lượng riêng kg/cm3 v = η ρ Trong đó: η: độ nhớt động lực [Pa.s] ρ: khối lượng riêng [kg/m3] v: độ nhớt động [m2/s] - Ngoài ta sử dụng đơn vò độ nhớt động Stokes (St) centiStokes (cSt) Chú ý: độ nhớt động vai trò quan trọng hệ thống điều khiển khí nén mà quan trọng điều khiển thủy lực 13 ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC Chương – Đại cương điều khiển Khí nén & Thủy lực BÀI TẬP CHƯƠNG Bài 1: Lối vào bơm thủy lực cách bề mặt bể chứa dầu 0.6m Trọng lượng riêng dầu 0.86 g/cm3 Xác đònh áp suất tónh lối vào bơm Bài 2: Tính toán đường kính ống hút ống đẩy bơm có lưu lượng 40 l/min làm việc với vận tốc lớn ống hút 1.2m/s ống đẩy 3.5m/s Bài 3: Một bơm thủy lực có thông số lưu lượng 12l/min áp suất làm việc 200 bar 1.Tính công suất thủy lực bơm 2.Nếu hiệu suất làm việc bơm 60% công suất động điện cần thiết truyền động bơm 14 ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC Chương – Sản xuất & phân phối nguồn lượng CHƯƠNG SẢN XUẤT VÀ PHÂN PHỐI NGUỒN NĂNG LƯNG Khí nén Sản xuất khí nén Phân phối khí nén Xử lý khí nén Thủy lực Cung cấp lượng Xử lý dầu Bài tập 15 Chương – Sản xuất & phân phối nguồn lượng ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC 2.1 KHÍ NÉN 2.1.1 Sản xuất khí nén Hệ thống điều khiển khí nén hoạt động dựa vào nguồn cung cấp khí nén, nguồn khí phải sản xuất thường xuyên với lượng thể tích đầy đủ với áp suất đònh thích hợp cho lượng hệ thống 2.1.1.1 Máy nén khí Máy nén khí máy có nhiệm vụ thu hút không khí, ẩm, khí đốt áp suất đònh tạo nguồn lưu chất có áp suất cao 2.1.1.2 Các loại máy nén khí Máy nén khí phân loại theo áp suất theo nguyên lý hoạt động Đối với nguyên lý hoạt động ta có: -Máy nén theo nguyên lý thể tích: máy nén pít tông, máy nén cánh gạt -Máy nén tuốc bin dùng cho công suất lớn không kinh tế sử dụng lưu lượng mức 600m3/phút Vì không mang lại áp suất cần thiết cho ứng dụng điều khiển khí nén sử dụng 2.1.1.2.1 Máy nén kiểu pít tông (Reciprocating compressors) Máy nén pít tông (hình 2.1) máy nén phổ biến cung cấp suất đến 500m3/phút Máy nén pít tông nén khí khoảng bar ngoại lệ đến 10 bar; máy nén kiểu pít tông hai cấp nén đến 15 bar; 3-4 cấp lên đến 250 bar Không khí Khí nén Pít tông Kí hiệu Chu kì hút Chu kì nén đẩy Hình 2.1 Máy nén kiểu pít tông Lưu lượng máy nén pít tông: Qv = V.n.ηv 10-3 [lít / phút] Trong đó: V - Thể tích khí nén tải vòng quay n – Số vòng quay động máy nén ηv – Hiệu suất nén 2.1.1.2.2 Máy nén kiểu cánh quạt (Rotary compressors) (2.1) [cm3]; [vòng / phút] [%] 16 Chương – Sản xuất & phân phối nguồn lượng ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC 2e D a Buồng hút Buồng đẩy Kí hiệu Hình 2.2 Máy nén kiểu cánh gạt Nguyên lý hoạt động máy nén khí kiểu cánh gạt mô tả hình 2.2: không khí vào buồng hút Nhờ rôto stato đặt lệch tâm, nên rôto quay chiều sang phải, không khí vào buồng nén Sau khí nén buồng đẩy Lưu lượng máy nén cánh gạt tính theo []: Qv = (π.D – z.a).2.e.b.n.λ Trong đó: a - Chiều dày cánh gạt e – Độ lệch tâm z – Số cánh gạt; D – Đường kính stato n – Số vòng quay rôto b – Chiều rộng cánh gạt λ - Hiệu suất [m3/phút] (2.2) [m]; [m]; [m]; [vòng/phút]; [m] (λ = 0,7 – 0,8); 2.1.2 Phân phối khí nén Hệ thống phân phối khí nén có nhiệm vụ chuyển không khí nén từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, đảm bảo áp suất p lưu lượng Q chất lượng khí nén cho thiết bò làm việc, ví dụ van, động khí, xy lanh khí… Truyền tải không khí nén thực hệ thống ống dẫn khí nén, ý hệ thống ống dẫn khí mạng đường ống lắp ráp cố đònh (trong toàn nhà máy) mạng đường ống lắp ráp thiết bò, máy mô tả hình 2.3 Đối với hệ thống phân phối khí nén tiêu chuẩn chọn máy nén khí hợp lí, tiêu chuẩn chọn thông số hệ thống ống dẫn ( đường kính ống, vật liệu ống); cách 17 ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC Chương – Sản xuất & phân phối nguồn lượng Service unit Air accumulator within pneumatic system slope 1-2% lắp đặt hệ thống ống dẫn, bảo hành hệ thống phẫn phối đóng vai trò quan trọng phương diện kinh tế yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống điều khiển khí nén Air consumer Air receiver Air accumulator for several consumers Condensate trap Compressor Drain lock Hình 2.3 Hệ thống phân phối khí nén 2.1.2.1 Bình nhận trích khí nén Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân áp suất khí nén máy nén khí chuyển đến, trích chứa, ngưng tụ tách nước trước chuyển đến nơi tiêu thụ Kích thước bình trích chứa phụ thuộc vào công suất máy nén khí, công suất tiêu thụ thiết bò sử dụng vàphương pháp sử dụng khí nén Bình trích chứa khí nén đặt nằm ngang, nằm đứng Đường ống khí nén nằm vò trí cao bình trích chứa (hình 2.4) Đường khí nén vào Đường khí nén a b Hình 2.4 Các loại bình trích chứa 2.1.2.2 Đường ống Đường ống dẫn khí nén có đường kính vài milimet trở lên Chúng làm vật liệu cao su, nhựa kim loại Thông số kích thước ống (đường kính bên trong) phụ thuộc vào: vận tốc dòng chảy cho phép, tổn thất áp suất cho phép, áp suất làm việc, chiều dài ống, lưu lượng, hệ số cản trở dòng chảy phụ kiện nối ống 18 Chương – Sản xuất & phân phối nguồn lượng ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC - - - Lưu lượng: phụ thuộc vào vận tốc dòng chảy (Q=v.F) Vận tốc dòng chảy lớn, tổn thất áp suất ống lớn Vận tốc dòng chảy: vận tốc dòng chảy khí nén ống dẫn nên chọn từ ÷ 10 m/s Vận tốc dòng chảy qua chỗ lượn cua ống nối ống, van, nơi có tiết diện nhỏ lại tăng lên, hay vận tốc dòng chảy tăng lên thời thiết bò hay máy móc vận hành Tổn thất áp suất: tốt không vượt 0.1 bar Thực tế sai số cho phép đến 5% áp suất làm việc Như tổn thất áp suất 0.3 bar chấp nhận với áp suất làm việc bar Hệ số cản dòng chảy: lưu lượng khí qua chỗ nối khớp, van, khúc cong gây tượng cản dòng chảy Bảng 1, biểu thò hệ số cản tương đương chiều dài ống dẫn l’ phụ kiện nối Chiều dài ống dẫn tương đương l’ (m) Đường kính ống dẫn (mm) 25 40 50 80 100 125 150 Phụ kiện nối Van kiểu mỏng màng 1,2 2,0 3,0 4,5 10 10 15 25 30 50 60 10 15 20 25 Van chắn 0,3 0,5 0,7 1,5 2,5 Nối vuông góc 1,5 2,5 3,5 10 15 Độ cong R = d 0,3 0,5 0,6 1,5 2,5 0,15 0,25 0,3 0,5 0,8 1,5 10 15 20 0,5 0,7 2,5 3,5 Van khóa d Van mở phần Độ cong R = 2d R d Nối ống thu nhỏ 2d ng nối T Bảng Giá trò hệ số cản ζ tương đương chiều dài ống dẫn l’ Trong thực tế để xác đònh thông số mạng đường ống người ta dựa vào biểu đồ cho hình 2.5 19 Chương – Sản xuất & phân phối nguồn lượng ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC Chiều dài ống (mm) 25 10 20 50 60 100 200 500 600 1000 2000 32 50 60 10 70 80 15 20 25 100 Lưu lượng khí nén (lít / s) Đường kính ống (mm) 40 30 35 125 40 50 150 0.001 0.002 0.005 0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 Tổn thất áp suất ống dẫn (bar) 100 10 15 Áp suất yêu cầu (bar) Hình 2.5 Biểu đồ phụ thuộc thông số Theo biểu đồ hình 2.5, thông số yêu cầu áp suất p, lưu lượng q, chiều dài ống, tổ thất áp suất ∆p đường kính ống có mối liên hệ phụ thuộc với Ví dụ: áp suất yêu cầu p = [bar] Chiều dài ống l = 200 [m] Lưu lượng qv = 10 [m3/phút] Tổn thất áp suất ∆p = 0,1 [bar] Từ biểu đồ hình 2.5 ta xác đònh mối quan hệ đại lượng đường nét đậm từ ta đường kính ống dẫn cần chọn φ = 70 mm 2.1.3 Xử lý khí nén 20