4 THIẾT KẾ LẮP ĐẶT TRẠM HỆ THỐNG NÉN KHÍ BIOGAS
4.4.1Rơle áp suất
4.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động các phần tử của máy nén [12]
4.4.1Rơle áp suất
Rơle áp suất thường dùng trong hệ thống khí nén – thủy lực của các máy tự động và bán tự động. Phần tử này được dùng như là một cơ cấu phòng quá tải, tức là có nhiệm vụ đóng hoặc mở các công tắc điện, khi áp suất trong hệ thống vượt quá giới hạn nhất định và do đó làm ngưng hoạt động của hệ thống. Vì đặc điểm đó nên phạm vi sử dụng của rơle áp suất được dùng rất rộng rãi, nhất là trong phạm vi điều khiển. Trong hệ thống điều khiển điện - khí nén, rơle áp suất có thể coi là phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén – điện. Trong thủy lực nó là phần tử chuyển đổi tín hiệu dầu – điện.
1 2 3 4 7 8 6 5 9 10
a) Khi rơ le áp suất chưa làm việc b) Khi rơ le áp suất làm việc
Hình 4.4: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động rơle áp suất.
1 - Hai tiếp điểm nối với công tắc nguồn. 2 - Lò xo hồi vị màng chắn 7. 3 - Nòng. 4 - Lò xo ép piston 6. 5 - Lò xo ép nòng 3. 6 - Piston. 7 - Màng chắn.
8 - Khí nén cao áp tác dụng lên mặt đầu của piston 6.
9 - Phớt làm kín khí
10 - Đầu ren nối với ống dẫn khí
Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý làm việc của rơ le áp suất phụ thuộc vào sự tác động của áp suất khí nén tác dụng lên piston, lò xo, màng chắn bố trí trong rơ le.
a) Khi rơ le áp suất chưa làm việc:
Khi áp suất trong khoang ăn khớp của rơ le tăng nhưng chưa đạt giá trị định mức thiết lập trước (giới hạn cho phép của thiết bị). Tức là áp suất của khí nén thắng được lực nén lò xo số 4 nhưng chưa thắng lực nén của lò xo số 5 cho nên nòng 3 vẫn chưa nâng lên để chạm vào màng chắn 7, máy nén vẫn còn hoạt động.
p8: áp suất khí nén của cấp nén thứ 4 (cấp cuối), (MPa) Plx4: lực nén của lò xo 4, (MN)
Plx5: lực nén của lò xo 5, (MN) F: diện tích mặt đầu piston, (cm2)
b) Khi rơ le áp suất làm việc
Nếu áp suất tiếp tục tăng, nòng 3 sẽ chạm vào màng chắn 7 làm ngắt hai tiếp điểm ớ phía dưới và hai tiếp điểm phía trên được đóng lại để thực hiện ngắt dòng điện cung cấp cho máy nén. Khi áp suất trong khoang ăn khớp giảm xuống (sau van xả khí đã được mở), lực lò xo ΣPlx sẽ thắng áp suất p8 làm nòng 3 được đẩy xuống đóng hai tiếp điểm dưới đồng thời ngắt hai tiếp điểm trên. Quá trình làm việc của máy nén sẽ được tiếp tục khi nhấn nút khởi động.
Kí hiệu:
4.4.2 Van an toàn
Công dụng của van an toàn là dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất khí trong hệ thống nén vượt quá trị số quy định đề phòng quá tải. Nguyên tắc làm việc của van là khi áp suất trong hệ thống vượt qua mức điều chỉnh, van an toàn mở ra để đưa khí thoát ra ngoài. Van được thiết kế dựa vào sự cân bằng tác dụng của lực ngược chiều trên nút van (lực tạo thành bởi kết cấu van như lực lò xo lực đối trọng...) và áp suất của chất khí. Khi áp suất tăng vượt quá mức quy định, áp suất này sẽ thắng được lực lò xo và hình thành khe hở thông giữa nút van và lỗ. Một phần chất khí sẽ qua khe hở này để thoát ra ngoài và áp suất chất lỏng trong hệ giảm xuống mức quy định. Quá trình này không diễn ra liên tục nên gọi là van an toàn.
Van an toàn được phân thành các loại có tác động trực tiếp và tác động gián tiếp. Với hệ thống nén cao áp của máy nén, thì van an toàn tác dụng gián tiếp sẽ được sử dụng vì nó có nhiều ưu điểm vượt trội là chịu được áp suất cao, có cơ cấu giảm chấn tránh làm hỏng khi van làm việc ở áp suất cao.
1 2 3 p1 4 p2 6 7 5 p3
Hình 4.5: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động van an toàn.
1- Vít điều chỉnh. 2- Lò xo van bi 7. 3- Lò xo piston 5. 4- Khoang giảm chấn. 5- Piston. 6- Lỗ thoát khí. 7- Van bi.
p1- Áp suất khí nén vào van. p2- Áp suất khí nén ra van. p3- Áp suất khí dư khi quá áp.
Nguyên lý làm việc:
Đối với loại van an toàn tác động gián tiếp tổ hợp van bi và van piston có sơ đồ nguyên lý được thể hiện trên hình 4.3. Trong van này có hai lò xo: lò xo 2 tác dụng trực tiếp lên bi 7, áp suất điều chỉnh được nhờ vít 1. Lò xo 3 tác dụng lên piston 5 là loại lò xo yếu, chỉ có nhiệm vụ thắng lực ma sát của piston.
Khi khí theo hướng mũi tên vào van, phía dưới và phía trên của piston đều có áp suất khí nén. Khi áp suất khí nén chưa thắng được lực lò xo 2, thì áp suất p1 ở phía dưới và áp suất p2 ở phía trên piston bằng nhau, do đó piston đứng yên. Nếu áp suất khí nén tiếp tục tăng lên, bi 7 sẽ mở ra, khí sẽ qua piston lên van bi thoát ra ngoài theo lỗ 6. Nếu áp suất giảm, van bi sẽ đóng lại làm hiệu áp biến mất, lò xo 3 sẽ đưa piston về phía dưới của van.
Van an toàn lắp đặt ở phía sau đầu ra của xi-lanh ở 4 cấp nén để bảo vệ trường hợp quá áp của khí xả. Áp lực mở của van an toàn là gấp hơn 1,1 lần áp suất yều cầu. Các van an toàn phải được cài đặt trên máy nén để tránh quá áp do máy gặp sự cố. Ngay sau khi áp lực của van an toàn đạt giá trị yêu cầu, các van sẽ tự động mở. Không nên điều chỉnh các van an toàn, nếu không, thiệt hại hoặc nguy hiểm dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.
4.4.3 Van một chiều
Van một chiều được lắp trên đường truyền dẫn với tác dụng chỉ cho phép dòng chất lỏng hoặc khí chảy theo một chiều nhất định. Khi chất lỏng có xu hướng chảy theo chiều ngược lại, do quán tính và lực lò xo, van tự động ngắt dòng chảy. Nếu muốn cho dòng chảy làm việc theo chiều ngược lại, ta phải điều khiển van một chiều, đó là loại van một chiều điều khiển được.
Yêu cầu của van là khi dòng chất lỏng chảy theo chiều thuận, mất mát trên van có giá trị nhỏ nhất, tức độ chênh áp ∆p = p1 - p2 giữa cửa vào và cửa ra là nhỏ nhất. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1. Đường khí vào 2. Đai ốc xiết van 14 3. Phần ren của van 4. Đầu chặn lò xo van 5. Lò xo van 6. Van hình chử U p1: áp suất khí vào p2 áp suất khí ra Plx: lực ép lò xo lên van F: tiết diện đầu van.
1 2 3 4 5 6 p1 p2 Plx F
Hình 4.6: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động van một chiều.
Khí nén được dẫn từ cấp nén thứ tư (cấp nén cuối cùng) vào cửa chắn của bi 6, thắng lực lò xo 5 và khí nén được đưa vào bình tách khí/dầu. Sau khi máy nén ngừng làm việc, khí trong hệ thống nén không thể trở ngược về máy nén nhờ lực lò xo 5 chặn bi 6 ở cửa 1. Lực lò xo được thiết kế bằng độ chênh áp qua van:
Plx = ∆p.F Trong đó:
∆p - Độ chênh áp trong van, ∆p = p1 - p2, kG/cm2
F - Tiết diện cửa thông van, cm2.
Do điều kiện làm việc của van khá cao nên ta chọn kết cấu van ở hình b, có nhiều ưu điểm như: có thể dùng cho lưu lượng lớn và nhỏ; do đó có thể dùng cho toàn bộ hệ thống, thuận lợi cho việc chế tạo, tăng tính kinh tế cho máy nén. Cửa van 1 được tạo nên bởi hình dáng của miếng đệm do vậy dễ dàng điều chỉnh độ đồng trục giữa miếng đệm và nắp đậy làm tăng hiệu suất chắn khít của van.
Kí hiệu: 4.4.4 Bình tách dầu / khí 1 2 3 4 5 6 7 8
Hình 4.7: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động bình tách.
1- Đường khí vào qua van một chiều. 2- Nắp bình tách.
5- Đường xả khí, nước, dầu.
3- Đường khí ra bình chứa. 4- Đường khí đến đồng hồ đo áp.
Nguyên lý hoạt động:
7- Thân bình tách. 8- Lõi lọc thấm.
Khí nén áp suất cao theo đường số 1 qua van một chiều đi vào bình tách. Bình tách có nhiệm tách và lọc sạch khí nén. Khí sau khi được tách và lọc sạch sẽ đi vào bình chứa theo đường số 3. Phần nước hoặc dầu nặng hơn khí sẽ lắng phía dưới đáy bình. Sau khi máy nén ngừng hoạt động, van xả được tháo ra thì phần nước hay dầu này sẽ được thoát ra ngoài theo đường số 5 nhờ áp lực nén rất cao trong bình tách. Ngoài ra, bình tách này còn có nhiệm vụ nối thông với rơ le áp suất để điều khiển nguồn điện cung cấp cho động cơ điện truyền cho máy nén thông qua cơ cấu truyền động puly-đai theo tỷ số truyền 1:1.
Sau thời gian khoảng 8000 giờ hoặc 12 tháng làm việc, phần tử lọc cần được thay thế để đảm bảo khí nén được lọc sạch sau khi đi qua bình tách.