Thiết kế hệ thống điều khiển khí nén với nhiều loại van khác nhau

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TÓM TẮT Năm 2014 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN VỚI NHIỀU LOẠI VAN KHÁC NHAU Chủ nhiệm: Ths Nguyễn Văn Lan Thành viên: Ths Dương Ngọc Văn Ks Đoàn Lê Trung Thể loại: Đề tài NCKH Đơn vị: Khoa Cơ khí động lực CNH&MT Email: Lannv@bcit.edu.vn Đặt vấn đề Hệ thống điều khiển khí nén phát triển từ năm 20 kỷ trước kể từ ứng dụng hệ thống phát triển khơng ngừng Từ hệ thống đơn giản hệ chi có phận cung cấp khí nén (máy nén khí) ống dẫn đến hệ thống phức tạp máy nâng hạ… Trong chương trình đào tạo hầu hết trường cao đẳng, đại học hầu hết bạn sinh viên học cấu tạo, nguyên lý làm việc phận hệ thống Có khả thiết kế hệ thống với tính khác Với bậc đào tạo cao đẳng trung cấp chuyên nghiệp trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp việc trang bị cho bạn học sinh sinh viên kiến thức lý thuyết đầy đủ phân tích sơ đồ hệ thống, ngun lý làm việc việc hệ thống Nhưng vấn đề thiếu q trình học để đánh giá đặc tính làm việc chi tiết cụm chi tiết toàn hệ thống để từ hình dung đánh giá thơng số thực hệ thống khí hoạt động thực tế Một hệ thống có tính lắp lẫn mơ tả ngun lý làm việc hệ thống thiết kế, có tính linh hoạt lắp ráp số sơ đồ hệ thống mà học sinh sinh viên học đáp ứng đòi hỏi tính ứng dụng cao cần thiết vấn đề đào tạo Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn đề tài thiết kế hệ thống với số van cấu chấp hành, phận tạo nguồn khí nén có khả thực hành lắp số sơ đồ hệ thống đáp ứng số yêu cầu đặt cần thiết đào tạo trình độ trung cấp cao đẳng ngành khí nói chung TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TĨM TẮT Năm 2014 Giải quyết vấn đề * Cơ sở tính tón khí nén Trong q trình tính tốn khí nén thành phần hóa học khí nén độ ẩm khơng khí có ảnh hưởng lớn đến q trình hoạt động hệ thống: Trong khơng khí thành phần hóa học khơng khí xác định theo bảng Loại khí N2 Thể tích % 78.08 Khối lượng % 75.51 O2 Ar CO2 H2 20.95 23.01 0.93 1.286 0.03 0.04 0.01 0.001 Độ ẩm khơng khí xác định theo bảng: Nhiệt -10 độ[0C] Lượng ẩm bão 1,62 3,82 5,47 hòa [g/kg] 10 20 30 50 7,7 14,88 27,55 87,52 70 90 100 152,7 409,1 109,21 Trạng thái tĩnh chất khí đặc trưng áp suất, trọng lượng riêng (hay khối lượng riêng) nhiệt độ- gọi thông số trạng thái Sự thay đổi lượng riêng chất khí lý tưởng áp suất nhiệt độ thay đổi biểu diễn phương trình trạng thái    g  P RT Trong đó:  - trọng lượng riêng chất khí   khối lượng riêng g - gia tốc trọng trường, g= 9,81 m/s2 P- áp suất T- nhiệt độ tuyệt đối R- số chất khí Phương trình liên tục Phương trình liên tục cho chất khí viết dạng tổng quat:   div u  t   TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TĨM TẮT Năm 2014 Phương trình liên tục chất khí chuyển động chiều (theo trục x chẳng hạn) có dạng: u     x  ux 0 t x x Lưu lượng khí q qua khe hở tính sau: qm  .  2..p [kg/s] Hoặc qv     2.p  [m3/s] Trong đó:  : Hệ số lưu lượng  : Hệ số giãn nở  : Diện tích mặt cắt khe hở .d [m2]  p   p1  p2  : Áp suất trước sau khe hở [N/m2]  : Khối lượng riêng khơng khí [kg/m3] Tính tốn xác tổn thất áp suất hệ thống điều khiển khí nén vấn đề phức tạp Ta chỉ xét tổn thất áp suất hệ bao gồm: - Tổn thất áp suất ống dẫn thẳng p g  - Tổn thất áp suất tiết diện thay đổi p  - Tổn thất áp suất loại van pv *Tính chọn thiết bị lắp ráp mơ hình Bộ phận cung cấp lượng +Tính toán suất khí nén yêu cầu Năng suất khí nén lượng khí nén khoảng thời gian định tính công thức sau: n V   i  k. z i qi  V (m3/ph) zi: số lượng thiết bị dùng khí thứ i qi: Lượng tiêu thụ khí nén cho máy thứ i  i : Hệ số sử dụng đồng thời thiết bị dùng khí thứ i   0.85  chỉ có thiết bị z130  : Hệ số tăng lượng khí nén thiết bị dùng khí cũ hỏng   1.1  1.2 k: Hệ số kể đến tổn thất khí nén chỡ ống nối k=1.2 n: Số nhóm thiết bị dùng khí cùng loại V : Tổn thất khí nén đường ống dẫn từ máy nén khí tới nơi sử dụng khí V  1.5L (m3/ph) Với L: chiều dài đường ống (km) +Tính toán áp śt u cầu Tính tốn áp suất yêu cầu dựa vào công thức sau: Pmn  Pdk  P Với : Pmn: Áp suất tính tốn máy nén khí Pdk: Áp suất mà thiết bị dùng khí yêu cầu Pdk=Pmax P : Tổn thất áp suất đường ống dầu từ máy nén đến thiết bị dùng khí P  .L.Pmn Với L= 0.5(km)   0.05 Chọn phận điều khiển Bộ phận điều khiển hệ thống khí nén đóng vai trò việc tiếp nhận lượng khí nén từ máy nén khí để điều khiển cấu chấp hành Trong thực tế có nhiều loại van để điều khiển nhiều hãng mỡi loại van lại có tính cụ thể Do giới hạn thời gian phạm vi nghiên cứu nên đề tài chỉ giới hạn van đảo chiều loại 5/2 van đảo chiều 3/2 *Kết quả đạt được Sau tính tốn lựa chọn thiết bị lăp ráp, mơ hình hồn thành có hình dạng cụ thể: TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TĨM TẮT Năm 2014 TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO KHOA HỌC TÓM TẮT Năm 2014 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đề tài đề cập đến sở lý thuyết khí nén đưa phương pháp để ứng dụng tính tốn hệ thống khí nén Xây dựng lắp ráp mơ hình hệ thống điều khiển khí nén phục vụ cho giảng dạy lý thuyết thực hành khảo nghiệm thiết bị tồn hệ thống chế độ khơng tải Đề tài phát triển theo hướng lập trình cho van điều khiển nhiều cửa Sử dụng nhiều van hoạt động cóa tải khảo nghiệm Thiết kế loại máy móc thiết bị điều khiển khí nén có tính theo yêu cầu cụ thể ... phận điều khiển hệ thống khí nén đóng vai trò việc tiếp nhận lượng khí nén từ máy nén khí để điều khiển cấu chấp hành Trong thực tế có nhiều loại van để điều khiển nhiều hãng mỗi loại van lại... nghiệm thiết bị toàn hệ thống chế độ khơng tải Đề tài phát triển theo hướng lập trình cho van điều khiển nhiều cửa Sử dụng nhiều van hoạt động cóa tải khảo nghiệm Thiết kế loại máy móc thiết bị điều. .. TẮT Năm 2014 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đề tài đề cập đến sở lý thuyết khí nén đưa phương pháp để ứng dụng tính tốn hệ thống khí nén Xây dựng lắp ráp mơ hình hệ thống điều khiển khí nén phục vụ cho