104
Chương 8
TRANG BỊĐIỆNMÁYNÉNKHÍ
8.1 Khái niệm chung và phân loại
Máy nénkhí là một thiết bị dùng để nénkhí và cấp khínén theo đường ống
dẫn khí đến các hộ tiêu thụ khí nén. Khínén được sử dụng rộng rãi trong
ngành xây dựng, trong các xí nghiệp công nghiệp như máy khoan dùng khí
nén, bủa khí nén, thiết bị phun cát v.v…
Theo nguyên lý hoạt động, máynénkhí được phân thành ba loại: máynén
khí kiểu pittông, máynénkhí kiểu rôto và máynénkhí kiểu ly tâm (máy nén
khí kiểu tua bin). Sơ đồ cấu tạo máynénkhí kể trên được thể hiện trên hình
8.1
Hình 8.1 Sơ đồ cấu tạo của máynén khí
a) kiểu pittông; b) kiểu rôto; c) kiểu ly tâm
1. Máynén kiểu pittông (hình 4.1a)
Nguyên lý làm việc của máynénkhí kiểu pittông như sau: Khi pittông di
chuyển sang bên phải, van hút 1 mở ra, van nén 2 đóng lại. Pittông di
chuyển tịnh tiến qua lại bằng cơ cấu trục khuỷu - tay biên. Khi trục khuỷu
quay một vòng, pittông thực hiện được hai hành trình, một hành trình thực
hiện hút khí, một hành trình thực hiện nénkhí và đẩy khí vào đường ống
dẫn. Loại máynénkhí này có tên gọi là máynénkhí một cấp (tác dụng đơn).
Nếu pittông chia xi lanh thành hai khoang, có tên gọi là máynénkhí tác
dụng kép. Với mộ
t hành trình của pittông, trong một nửa khoang của xi lanh
xảy ra quá trình hút khí, nửa khoang thứ hai xảy ra quá trình nén khí. Loại
máy nénkhí kiểu tác dụng kép thường chế tạo có hai xi lanh với năng suất
Q = (10 ÷ 25)m
3
/h, áp suất p = 8at. Trong trường hợp cần khínén áp suất
105
cao thường dùng máynénkhí nhiều cấp gồm nhiều xi lanh, áp suất của khí
nén có thể đạt tới 220at.
2. Máynénkhí kiểu rôto (hình 4.1b).
Bộ phận công tác của máynénkhí là rôto 1 có cánh phân bổ hướng tâm có
thể trượt trong rãnh của rôto. Rôto lắp lệch tâm so với xi lanh và tạo thành
khoảng không gian công tác hình lưỡi liềm. Khi rôto quay, dưới tác dụng
của lực ly tâm, các cánh sẽ văng ra ép vào thành xilanh tạo thành các khoang
nhỏ riêng biệt có thể tích thay đổi khi rôto quay. Không khí từ khí quyển
được hút vào các khoang nhỏ đó và sẽ được nénkhi di chuyển từ vị
trí 2
sang vị trí 3 đẩy vào đường ống cấp cho các hộ tiêu thụ. Khi không dùng khí
nén (không tải) có đường hồi tiếp 4 cần bằng áp suất.
So với máynén kiểu pittông, máynénkhí kiểu rôto có những ưu điểm sau:
- Động cơ truyền động có thể nối trực tiếp với trục rôto của máynên so đồ
động học đơn giản hơn, chiếm diện tích lắp đặt bơm bé hơn.
- Phụ tải đặt lên trụ
c đông cơ và lượng khí cấp cho phụ tải đồng đều hơn.
Những nhược điểm của máynén rôto so với máynén kiểu pittông là:
- Chế tạo phức tạp hơn.
- Hiệu suất thấp hơn.
- Lượng dầu bôi trơn cần nhiều hơn.
Bởi vậy máynén kiểu rôto ít được sử dụng trong công nghiệp.
3. Máynén kiểu tuabin (hình 4,1c)
Hình 8.2 Biểu đồ chu trình làm việc
của máynénkhí kiểu pittông
Thường dùng đối với những máynén
khí yêu cầu năng suất cao. Nguyên lý
làm việc của máynénkhí kiểu tuabin
cùng một nguyên lý như tất cả các máy
ly tâm. Bộ phận chính trong máynénkhí
kiểu tuabin gồm có một hoặc nhiều bánh
xe với các cánh tuabin lắp trên cùng một
trục. So với máynénkhí kiểu pittông,
máy nénkhí kiểu tuabin có kích thước và
khối lượng bé hơn (với cùng một công
suất)
Công suất động cơ truyền động máy
nén khí kiểu pittông được tính theo biểu
thức sau:
P =
ηη
.1000
m
kAQ
[kW] (8.1)
Trong đó: A - công cần thiết để nén
1m
3
khí từ áp suất p
1
lên áp suất p
2
.
Đại lượng A được tính theo biểu thức:
106
A = 2,3.10
3
p
1
lg(
1
2
p
p
) [J/m
3
] (8.2)
Trong đó:
Q - năng suất của máynén khí, m
3
;
η
m
- hiệu suất của máynénkhí thường lấy bằng (0,6 ÷ 0,8);
η - hiệu suất của cơ cấu truyền lực thường lấy bằng (0,9 ÷ 0,95);
k - hệ số dự trữ (k = 1,1 ÷ 1,2)
8.2 Điều chỉnh năng suất và áp suất máynénkhí
Biểu đồ tiêu thụ khínén của một xí nghiệp thay đổi theo thời gian. Áp suất
trong hệ thống cung cấp khínén phụ thuộc vào hai đại lượng: lượng tiêu thụ
khí nén của phụ tả
i và năng suất của máy nén. Khi lượng tiêu thụ khínén
bằng năng suất của máy, áp suất bằng trị số định mức. Khi lượng tiêu thụ khí
nén lớn hơn năng suất của máy thì áp suất giảm và ngược lại.
Để đảm bảo chế độ làm việc cho các thiết bị tiêu thụ khí nén, cần phải
khống chế áp suất khínén trong hệ thống cung cấp bằng hằng số, đó là một
trong nh
ững yêu cầu chính đối với hệ thống tự động khống chế máynén khí.
Hệ truyền động máynénkhí thường dùng động cơ đồng bộ hoặc động cơ
không đồng bộ rôto lồng sóc với tốc độ quay không đổi, cho nên điều chỉnh
áp suất của máynénkhí thực hiện bằng cách đóng mở van xả.
Trên hình 8.3 là sơ đồ điều chỉnh áp suất bằng cách đóng mở van xả
.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống tự động điều chỉnh áp suất như sau:
Bộ điều chỉnh áp suất gồm: xi lanh 1, van trượt 2 nối với đối trọng 4 bằng
thanh nối 3. Bộ điều chỉnh áp suất được nối với hệ thống cấp khí bằng
đường ống 5, và nối với cơ cấu ép bằng đường ống 6. Cơ cấu ép (đ
óng mở
van) gồm có xi lanh 7, pittông 8, lò xo 9 và thanh nối 10.
Khi áp suất trong đường ống
của hệ thống cấp khínén bằng
trị số định mức, van trượt 2 sẽ
che kín đường ống 6, không cho
khí nén từ hệ thống cấp đi vào cơ
cấu ép. Khi lượng tiêu thụ khí
nén giảm, áp suất trong hệ thống
cấp khí tăng, van trượt 2 nâng
lên, đường ống 5 được nối với
đường ống 6, pittông 8 hạ xuống
(áp suấ
t của khínén thắng lực
cản của lò xo 9), mở van xả 11,
buồng xi lanh 12 của máynén
khí nối với khí quyển, máynén
khí làm việc không tải. Khi áp
Hình 8.3 Sơ đồ điều chỉnh áp suất của
máy nénkhí
107
suất trong trong hệ thống máynénkhí giảm, van trượt 12 hạ xuống, không
khí từ buồng xi lanh 7 của cơ cấu ép đi ra ngoài theo đường ống 6 và van 13,
dưới tác dụng của lò xo 9, van 11 đóng lại, buồng xi lanh 12 kín, máynén
cấp nguồn vào hệ thống cấp khí.
8.3. Sơ đồ tự động khống chế máynénkhí
Hình 8.4 là sơ đồ nguyên lý điện khống chế máynén khí.
1RTh
KQ
Hình 8.4. Sơ đồ khống chế tự động máynénkhí
Sơ đồ được thiết kế có ba chế độ làm việc: làm việc tự động (TĐ), làm việc
bằng tay (BT) và chế độ dự phòng (DP). Chọn chế độ làm việc bằng khoá
chuyển mạch.
108
1. Mở máynénkhí (chế độ bằng tay)
Chuyển mạch CM chuyển từ “0” sang vị trí BT, tiếp điểm (5-7) kín, cuộn
dây công tắc tơ KQ có điện, đóng điện cấp nguồn cho động cơ ĐQ truyền
động quạt gió làm mát máynén khí. Đồng thời cuộn dây rơle thời gian RTh
có điện; sau một thời gian tiếp điểm RTh(4-6) đóng, rơle trung gian 1RTr có
điện sẽ đóng tiếp điể
m cấp nguồn cho cuộn dây công tắc tơ KK, động cơ ĐK
truyền động máynénkhí được cấp điện.
2. Cắt máynénkhí (ở chế độ bằng tay)
Chuyển mạch CM từ vị trí BT sang vị trí “0”. Tiếp điểm (5-7) hở, các
nguồn cấp cho các cuộn dây KQ, rơle thời gian 1RTh và rơle trung gian
1RTr, các tiếp điểm của chúng cắt nguồn cấp cho động cơ ĐQ và ĐK.
3. Chế độ t
ự động
Điều khiển đóng - cắt máynénkhí tự động khi khoá chuyển mạch CM
chuyển sang vị trí TĐ (2-4) kín hoặc vị trí dự phòng DP(2-3) kín. Việc đóng
cắt tự động máynénkhí tuỳ thuộc vào trạng thái làm việc của hai rơle liên
động 1RLĐ và 2RLĐ. Thứ tự khởi động các động cơ ĐK và ĐQ tương tự
như chế độ bằng tay.
4. Sấy dầu trong hệ thố
ng bôi trơn máynénkhí
Khi nhiệt độ dầu bôi trơn trong hộp cacte của máynénkhí gỉam, rơle nhiệt
không tác động, tiếp điểm thường kín RN đóng nguồn cấp nguồn cấp cuộn
dây rơle trung gian 2RTr, đóng nguồn cấp cho dây điên trở DĐ để sấy dầu.
Đồng thời tiếp điểm thường đóng 2RTr mở ra cắt nguồn cấp cho cuộn dây
RTh và KQ, cắt điện động cơ
ĐQ và ĐK. Khi nhiệt độ của dầu bôi trơn lớn
hơn 10
0
C, rơle nhiệt tác động, cắt nguồn cấp của 2RTr và cắt nguồn cấp của
dây điện trở DĐ.
5. Mạch bảo vệ
Trong máynénkhí có ba khâu bảo vệ sau:
a) Bảo vệ khi áp suất trong hệ thống cấp khí cao hơn trị số định mức
bằng cảm biến áp lực 3RAL.
b) Bảo vệ áp suất thấp khi khởi động máynénkhí bằng cảm biến áp lực
thấp 1RAL.
c) Bảo vệ áp lực dầu bôi trơn thấp bằng cảm biến 2RAL.
Khi một trong ba khâu bảo vệ trên tác động sẽ cấp điện cuộn dây rơle bảo
vệ RBV; tiếp điểm của nó sẽ cắt điện các cuộn dây KQ, 1RTh.
.
104
Chương 8
TRANG BỊ ĐIỆN MÁY NÉN KHÍ
8.1 Khái niệm chung và phân loại
Máy nén khí là một thiết bị dùng để nén khí và cấp khí nén theo đường ống
dẫn khí đến. lý hoạt động, máy nén khí được phân thành ba loại: máy nén
khí kiểu pittông, máy nén khí kiểu rôto và máy nén khí kiểu ly tâm (máy nén
khí kiểu tua bin).