Giáo trình Điều khiển điện khí nén (Nghề Công nghệ kỹ thuật ĐiệnĐiện tử CĐTC)

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

GIÁO TRÌNH
MƠN HỌC: ...
NGÀNH, NGHỀ: CN T ĐI N, ĐI N T
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG/TRUNG CẤP

(Ban hành kèm theo Quyết định Số: /QĐ-CĐNĐT ngày… tháng…năm 2018
của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp)

Đồng Tháp, năm 2018


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham
khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

2


LỜI GIỚI THIỆU
Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Cơng nghệ kỹ thuật Điện
Điện tử ở trình độ Cao đẳng, giáo trình mơ đun Điều khiển điện khí nén là một
trong những giáo trình đào tạo chun ngành được biên soạn theo nội dung
chương trình khung. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức
và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc.
hi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có

liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo.
Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và
cơng nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới
cho phù hợp.
Trong giáo trình, chúng tơi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người
học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Tuy nhiên, tùy theo điều
kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị có thề sử dụng cho phù hợp.
Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo
nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý
kiến của người sử dụng, người đọc để nhóm biên soạn sẽ hiện chỉnh hoàn thiện
hơn sau thời gian sử dụng.
Đồng Tháp, ngày tháng năm 2018
Tham gia biên soạn
Chủ biên: S. Võ Quốc Việt

3


MỤC LỤC

Trang
LỜI GIỚI THIỆU ...............................................................................................3
BÀI 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG KH N N. .................................................7
1. Máy nén khí. ...........................................................................................7
1.1. Nguyên tắc hoạt động và phân loại máy nén khí. ................................7
1.2. Máy nén khí kiểu píttơng .....................................................................8
2. Thiết bị xử lý khí nén. .......................................................................... 12
2.1. Yêu cầu về khí nén............................................................................ 12
2.2. Các phương pháp xử lý khí nén. ....................................................... 13
2.3. Bộ lọc. ............................................................................................... 16

3. Thiết bị phân phối khí nén. .................................................................. 20
3.1. Bình trích chứa. ................................................................................. 21
3.2. Mạng đường ống ............................................................................... 22
4. Cơ cấu chấp hành. ................................................................................ 25
4.1. Xy-lanh ............................................................................................. 25
4.2. Động cơ khí nén ................................................................................ 30
BÀI 2: THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN CÁC KH CỤ KH N N. ................ 35
1. Các phần tử khí nén. ............................................................................ 35
1.1. Van đảo chiều. .................................................................................. 36
1.2. Van tiết lưu: ..................................................................................... 46
1.3. Van chắn. .......................................................................................... 48
1.4. Van áp suất. ....................................................................................... 50
2. Biểu diễn phần tử logic của khí nén..................................................... 55
2.1. Phần tử NOT. .................................................................................... 55
2.2. Phần tử OR và NOR ......................................................................... 55
2.3. Phần tử AND và NAND ................................................................... 57
2.4. RS-Flipflop: ...................................................................................... 58
2.5. Phần tử thời gia. ................................................................................ 59
4


3. Các phần tử điện khí nén...................................................................... 62
3.1. Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện. .............................. 63
3.2. Các phần tử điện. .............................................................................. 66
BÀI 3 : THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI XY LANH TÙY
ĐỘNG THEO THỜI GIAN ............................................................................ 72
1. Thiết kế mạch điều khiển khí nén. ...................................................... 72
1.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ........................................ 72
1.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển. ................................................... 73
2. Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén. ............................................. 75

2.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ........................................ 75
2.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển. ................................................... 76
BÀI 4: THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI XY LANH TÙY
ĐỘNG THEO HÀNH TRÌNH. ....................................................................... 80
1. Thiết kế mạch điều khiển khí nén. ...................................................... 80
1.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ........................................ 80
1.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển. ................................................... 81
2. Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén. .............................................. 83
2.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ........................................ 83
2.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển. ................................................... 84
BÀI 5: THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI XY LANH THEO
BIỂU ĐỒ TRẠNG THÁI ................................................................................ 87
1. Thiết kế mạch điều khiển khí nén. ...................................................... 87
1.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ........................................ 87
1.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển. ................................................... 95
2. Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén. .............................................. 97
2.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ........................................ 97
2.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển. ................................................... 99
BÀI 6:
THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI XY LANH
THEO TẦNG.102
1. Thiết kế mạch điều khiển khí nén. .................................................... 102
1.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ...................................... 102
5


1.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển. ................................................. 105
2. Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén. ............................................ 107
2.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ...................................... 107
2.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển. ................................................. 109

BÀI 7: THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN BA XY LANH THEO
TẦNG .............................................................................................................. 113
1. Thiết kế mạch điều khiển khí nén. .................................................... 113
1.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ...................................... 113
1.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển. ................................................. 114
2. Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén. ............................................ 117
2.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ...................................... 117
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 121

6


BÀI 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG KH N N
Mã bài : MĐ28-01
* Giới thiệu
- Hệ thống khí nén được ứng dụng nhiều trong điều khiển dân dụng và công
nghiệp, với hệ thống dể chế tạo, an toàn và độ tin cậy cao.
* Mục tiêu của bài
- iến thức: Giải thích được nguyên lý hoạt động và ứng dụng của các loại
máy nén.
- ỹ năng: Thực hiện được các kỹ năng: Vận hành máy nén khí, bộ lọc, cơ
cấu chấp hành, phân tích được các q trình xử lý khí nén.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: R n luyện tính chính xác, chủ động, sáng
tạo và khoa học, nghiêm túc trong học tập và trong cơng việc.
Nội dung chính:
1. Máy nén khí.
A L thu t
1 1 Ngu ên tắc hoạt động và phân loại má nén khí
1 1 1 Ngu ên tắc hoạt động
- Nguyên lý thay đổi thể tích

hơng khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó thể tích của buồng chứa sẽ nhỏ
lại.
Như vậy theo định luật Boy - Mariotte, áp suất trong buồng chứa sẽ tăng lên.
Các lọai máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này như kiểu pit - tông, bánh
răng, cánh gạt...
- Nguyên lý động năng
hơng khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó áp suất khí nén được tạo ra bằng
động năng bánh dẫn. Nguyên tắc hoạt động này tạo ra lưu lượng và cơng suất rất
lớn. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này như máy nén khí kiểu ly tâm.
1.1.2. Phân loại:
- Theo áp suất:
* Máy nén khí áp suất thấp p ≤ 15 bar.
* Máy nén khí áp suất cao p > 15 bar.
* Máy nén khí áp suất rất cao p ≥ 300 bar.
- Theo nguyên lý hoạt động:
* Má nén khí theo ngu ên l tha đổi thể tích:
Máy nén khí kiểu pít - tơng, máy nén khí kiểu cánh gạt, máy nén khí kiểu
root, máy nén khí kiểu trục vít.
* Máy nén khí tua - bin:
Máy nén khí kiểu ly tâm và máy nén khí theo chiều trục.
7


1 2 Má nén khí kiểu píttơng
1.2.1. Máy nén khí pít – tơng một cấp:
Ngun lý hoạt động của máy nén khí kiểu pít - tơng một cấp được biểu diễn
trong hình 1.1.

Hình 1.1. Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu pít - tơng 1 cấp.
Máy nén khí kiểu pít - tơng một cấp có thể hút được lưu lượng đến 10

3
m /phút và áp suất nén từ 6 đến 10 bar.
1.2.2. Máy nén khí pít – tơng hai cấp
Để có thể tạo ra được nguồn
cung cấp khí nén áp suất cao hơn
người ta thiết kế máy nén khí nhiều
cấp nối tiếp).
Trước hết khơng khí được
hút và nén bởi một máy nén Piston,
sau khi được làm nguội sẽ được đưa
vào nén tiếp ở máy nén Piston thứ hai
sau đó khí nén sẽ được đưa sang bình
chứa, qua thiết bị xử lý qua hệ thống
đường ống cung cấp khí nén cho các
Hình 1.2. Máy nén khí kiểu Piston nhiều cấp
thiết bị sử dụng.
Máy nén khí kiểu pít - tơng hai cấp có thể nén đến áp suất 15 bar. Loại máy
nén khí kiểu pít - tơng một cấp và hai cấp thích hợp cho hệ thống điều khiển
bằng khí nén trong cơng nghiệp. Máy nén khí kiểu pít - tông được phân loại theo
cấp số nén, loại truyền động và phương thức làm nguội khí nén. Ngồi ra người
ta c n phân loại theo vị trí của pít - tông.

8


hi nén khí ở áp suất cao ln có một lượng nhiệt rất lớn tỏa ra, do đó nhất
thiết phải có bộ làm nguội trung gian. Những máy nén khí kiểu Piston nhiều cấp
có thể làm nguội bằng quạt gió hoặc nước.
* T thuộc vào áp su t c n thi t c thể phân ra:
Một cấp duy nhất, áp suất có thể đạt 12 bar.

Hai cấp, áp suất đạt 30 bar.
Ba cấp và hơn, áp suất có thể đạt hàng trăm bar.
hơng khí sau khi qua bộ phận lọc khí 1 được nén ở thân máy nén khí 2 ,
sau đó khí nén được đ y vào bình chứa trung gian 3 . Sau khi được làm mát ở
bộ phận làm mát 4 , khí nén vào bình chứa khí nén 5 . Bình chứa khí nén 5
Van điện từ 6 làm thơng khí bằng ống dẫn nằm ở giữa thân máy nén khí 2 và
van một chiều gắn trước bình chứa khí nén 5 , sau khi áp suất trong bình chứa
5 đã đạt mức quy định.

Hình 1.3. Sơ đồ cấu tạo máy nén khí kiểu Pittong nhiều cấp
Truyền động cho thân máy nén khí 2 là truyền động đai 7 từ động cơ
điện 8 với quạt gió 9 . Quạt gió 9 cùng với bánh đai truyền 10 có tác dụng
như là bộ phận tạo ra luồng khơng khí làm mát. Động cơ điện 8 và thân máy
nén khí 2 được đặt trên khung giảm chấn 11 , giàn khung 12 cùng với bộ
phận giảm chấn 13 . Độ căng của đai truyền được điều chỉnh bằng bộ phận
14 . Cơng tắc tự chọn 15 có thể thực hiện được 2 chức năng điều khiển.
Ngừng hoạt động khi đạt được phạm vi của áp suất yêu cầu và ngừng hoạt
động khi chạy không tải. Trường hợp ngừng hoạt động khi đạt được phạm vi áp
suất yêu cầu bằng rơ le áp suất 16 , trong đó phạm vi áp suất yêu cầu, ví dụ từ
6,5 bar - 8,5 bar. hi áp suất trong bình chứa 5 đạt được mức 8,5 bar thì động
cơ điện 8 ngừng hoạt dộng và khi áp suất trong bình chứa giảm xuống mức 6,5
bar thì động cơ điện 8 lại tiếp tục hoạt động. Trong trường hợp điều khiển mà
9


động cơ điện 8 đóng, mở trên 12 lần/giờ, thì tốt nhất nên sử dụng bình chứa
phụ.
Trường h p ng ng ho t đ ng hi ch y h ng t i: hi áp suất trong bình
chứa 5 đạt được 8,5 bar, thì động cơ vẫn chạy khơng tải, nhờ điều chỉnh rơ le
thời gian v

thời gian ch y h ng t i à 3 ph t) sau 3 thì động cơ điện mới
ngừng hẳn. Sau khi áp suất trong bình chứa giảm xuống 6,5 bar thì động cơ
điện tiếp tục hoạt động.
u đi m : Cứng vững, hiệu suất cao, kết cấu, vận hành đơn giản
huyết đi m : Tạo ra khí nén theo xung, thường có dầu, ồn.
* Một số má nén khí kiểu pittơngđược sử dụng trong thực t :

Hình 1.4. Máy nén pittơng cơng

nghiệp

Hình 1.6. Máy nén pittơng bơm dầu

Hình 1.5. Máy nén pittơng áp

suất thấp

Hình 1.7. Máy nén khí xylanh

đơn
B. Thực hành
- Yêu cầu thực hành: Sử ng máy nén h pittong 1 cấp và 2 cấp
Xác định các thông số của máy nén khi. Đo các thông số vận hành và đánh
giá chất lượng:
QUY TRÌNH THỰC HIỆN
10


* BƯỚC 1: Kiểm tra vật tư, thiết bị, nơi thực hành.
Nội dung

Yêu c u
Ghi ch
Đưa các máy
Tài liệu rõ ràng, chính xác.
i nh m
nén khí vào vị trí
Các máy nén khí được bố trí khoa c t nhất m t
thực tập.
học, rễ quan sát.
tài iệu
iểm tra bộ đồ
Sạch sẽ, khô ráo không rạn nứt, đảm
i nh m
nghề điện cầm tay. bảo an toàn về điện, dễ sử dụng trong quá m t
trình lắp đặt dây điện.
iểm tra bộ đồ
Đủ về số lượng, đúng chủng loại.
i nh m
nghề cơ khí cầm
Sạch sẽ, khô ráo không rạn nứt, dễ sử m t
tay.
dụng trong quá trình lắp đặt thiết bị.
iểm tra máy
Động cơ điện hoạt động đúng tốc độ,
nén khí
khơng tạo ra các tiêng ồn về cơ khí.
Q trình nén khí được đảm bảo.
hí nén sạch, khơ ráo, khơng hở khí.
iểm tra các
Cấp nguồn khí và nguồn điện kiểm

Đ m
o
van an tồn
tra các u cầu:
an tồn về điện
- iểm tra độ chính xác.
Đ m
o
- iểm tra q trình đóng mở của các an toàn cho hệ
van.
thống h
iểm tra nguồn
Điện áp 220V/380V – 50Hz  5%
điện
Tiết diện dây đủ lớn phụ thuộc vào
công suất của động cơ điện , chiều dài
vừa đủ
Ổ cắm, cơng tắc sạch sẽ đảm bảo an
tồn kỹ thuật
* BƯỚC 2 Xác định các thông số của má nén khi:
Nội dung
Yêu c u
Ghi ch
Xác định công suất
Công suất w HP
Cần ghi
điện của máy nén khí.
rõ.
Xác định điện áp
- Điện áp làm việc AC-220V hay

Cần chỉ
làm việc của máy nén AC-380V
rõ.
khí.
- Động cơ sơ cấp l pha hay 3 pha.
- Tần số làm việc Hz
Xác định dung tích
Tính tới cm3.
Cần chỉ
của bình trích chứa khí.
rõ.
Xác định áp suất
Áp suất dưới dạng Pa, Par…
11


tối đa của máy nén khí
Xác định kiểu máy
nén nén khí

- Máy nén khí kiểu pittơng.
.

Phân biệt
đúng
loại
máy nén khí.
Cần chỉ
rõ

Xác
định
tênHãng sản xuất
Model của máy nén
Năm sản xuất
khí.
ỹ mã hiệu hoặc tên gọi.
* Bước 3 Đo các thông số vận hành:
Nội dung
Yêu c u
Ghi chú
Đo điện áp làm việc
Điện áp định mức.
Ghi i
Điện áp lưới điện.
Đo d ng điện của
D ng điện có giá trị đo được phải
Ghi
i,
máy nén khí.
đúng với thông số do nhà sản xuất chỉ rõ
cung cấp.
Đo áp suất của máy
Đảm bảo áp suất trong phạm vi
Ghi i
nén khí.
cho phép.
Bước 4 Đánh giá ch t lượng:
Nội dung
Yêu c u

Ghi
ch
Đánh giá hoạt
- Độ ồn của máy nén khí.
Trình
động của máy nén
- Áp suất của máy nén khí.
bày bằng
khí
- Các thông số d ng điện, điện áp của giấy A4
máy nén khí.
- Chỉ ra được chủng loại và kiểu máy
nén khí.
Th m mỹ
Trình bày logic, khoa học, gọn gàng.
An tồn và vệ
Các thiết bị được gá lắp chắc chắn.
sinh công nghiệp
Dây điện được đấu nối chắc chắn khơng
có nguy cơ r rỉ điện, khí ra bên ngồi.
2 Thi t bị xử l khí nén
A L thu t
2 1 Yêu c u về khí nén
hí nén được tạo ra từ những máy nén khí chứa đựng rất nhiều chất b n
theo từng mức độ khác nhau. Chất b n bao gồm bụi, hơi nước trong khơng khí,
những phần tử nhỏ, cặn bã của dầu bơi trơn và truyền động cơ khí. hí nén khi
mang chất b n tải đi trong những ống dẫn khí sẽ gây nên sự ăn m n, rỉ sét trong
ống và trong các phần tử của hệ thống điều khiển. Vì vậy, khí nén được sử dụng

12

trong hệ thống khí nén phải được xử lý. Tùy thuộc vào phạm vi sử dụng mà xác
định yêu cầu chất lượng của khí nén tương ứng cho từng trường hợp cụ thể.
Các lọai bụi b n như hạt bụi, chất cặn bã của dầu bôi trơn và truyền động cơ
khí được xử lý trong thiết bị gọi là thiết bị làm lạnh tạm thời, sau đó khí nén
được dẫn đến bình ngưng tụ hơi nước. Giai đoạn này gọi là giai đoạn xử lý thô.
Nếu thiết bị xử lý giai đoạn này tốt thì khí nén có thể được sử dụng cho những
dụng cụ dùng khí nén cầm tay, những thiết bị đồ gá đơn giản. hi sử dụng khí
nén trong hệ thống điều khiển và một số thiết bị đặc biệt thì u cầu chất lượng
khí nén cao hơn.
Hệ thống xử lý khí nén được phân thành 3 giai đoạn :
- Lọc thô: dùng bộ phận lọc bụi thơ kết hợp với bình ngưng tụ để tách hơi
nước.
- Phương pháp sấy khơ: dùng thiết bị sấy khơ khí nén để lọai bỏ hầu hết
lượng
nước lẫn bên trong. Giai đoạn này xử lý tùy theo yêu cầu sử dụng của khí
nén.
- Lọc tinh : lọai bỏ tất cả các lọai tạp chất, kể cả kích thước rất nhỏ.

Hình 1.8. Các giai đoạn xử lý khí nén
2 2 Các phương pháp xử l khí nén
Trong những lãnh vực đ i hỏi chất lượng khí nén cao, hệ thống xử lý khí
nén được phân ra làm 3 giai đoạn:
2.2.1. Lọc thơ:
hí nén được làm mát tạm thời khi từ trong máy nén khí ra để tách chất b n.
Sau đó khí nén được đưa vào bình ngưng tụ để tách hơi nước. Giai đoạn lọc
thô là giai đoạn cần thiết nhất cho vấn đề xử lý khí nén
2 2 2 Phương pháp s khơ:
2 2 2 1 Bình ngưng tụ làm lạnh bằng khơng khí:

hí nén được dẫn vào bình ngưng tụ. Tại đây khí nén sẽ được làm lạnh và
phần lớn lượng hơi nước chứa trong khơng khí sẽ được ngưng tụ và tách ra.
13


Làm lạnh bằng khơng khí, nhiệt độ khí nén trong bình ngưng tụ sẽ đạt được
0

0

trong khoảng từ 30 C đến 35 C. Làm lạnh bằng nước nước làm lạnh có nhiệt độ
0
0
là 10 C thì nhiệt độ khí nén trong bình ngưng tụ sẽ đạt được là 20 C

Hình 1.9. Nguyên lý hoạt động củ bình ngưng tụ bằng nước
2 2 2 2 Thi t bị s khô bằng ch t làm lạnh
Nguyên lý của phương pháp sấy khô bằng chất làm lạnh là: khí nén đi qua
bộ phận trao đổi nhiệt khí – khí. Tại đây, d ng khí nén vào sẽ được làm lạnh sơ
bộ bằng d ng khí nén đã được sấy khơ và xử lý từ bộ ngưng tụ đi lên.
Sau khi được làm lạnh sơ bộ, d ng khí nén vào bộ phận trao đổi nhiệt khí –
chất làm lạnh. Q trình làm lạnh sẽ được thực hiện bằng cách cho d ng khí nén
0
chuyển động đảo chiều trong những ống dẫn. Nhiệt độ hóa sương tại đây là 2 C.
Như vậy lượng hơi nước trong d ng khí nén vào sẽ được ngưng tụ.
Dầu, nước, chất b n sau khi được tách ra khỏi d ng khí nén sẽ được đưa ra
ngồi qua van thoát nước ngưng tụ tự động 4 . D ng khí nén được làm sạch và
c n lạnh sẽ được đưa đến bộ phận trao đổi nhiệt 1 , để nâng nhiệt độ lên
0

khoảng từ 6 C đến 80C, trước khi đưa vào sử dụng.
Chu kỳ hoạt động của chất làm lạnh được thực hiện bằng máy nén để phát
chất làm lạnh 5 . Sau khi chất làm lạnh được nén qua máy nén, nhiệt độ sẽ tăng
lên, bình ngưng tụ 6 sẽ có tác dụng làm nguội chất làm lạnh đó bằng quạt gió.
Van điều chỉnh lưu lượng 8 và rơle điều chỉnh nhiệt độ 7 có nhiệm vụ điều
chỉnh d ng lưu lượng chất làm lạnh hoạt động trong khi có tải, khơng tải và hơi
q nhiệt.

14


Hình 1.10. Sấy khơ bằng chất làm lạnh
2 2 2 3 Thi t bị s khô bằng h p thụ
* Q trình vật lý
Chất sấy khơ hay gọi là chất háo nước sẽ hấp thụ lượng hơi nước ở trong
không khí m. Thiết bị gồm 2 bình. Bình thứ nhất chứa chất sấy khơ và thực
hiện q trình hút m. Bình thứ hai tái tạo lại khả năng hấp thụ của chất sấy khô.
0
Chất sấy khô thường được sử dụng : silicagen SiO2, nhiệt độ điểm sương –50 C;
0
0
tái tạo từ 120 C đến 180 C.

Hình 1.11. Sấy khơ bằng chất hấp thụ.
* Q trình hóa học:
Thiết bị gồm 1 bình chứa chất hấp thụ thường dùng là NaCl . hơng khí
m được đưa vào cửa 1 đi qua chất hấp thụ 2 . Lượng hơi nước trong khơng
khí kết hợp với chất hấp thụ tạo thành giọt nước lắng xuống đáy bình. Phần
nước ngưng tụ được dẫn ra ngồi bằng van 5 . Phần khơng khí khơ sẽ theo cửa
4 vào hệ thống.

15


Hình 1.12. Sấy khơ bằng hóa chất
2 3 Bộ lọc
Trong một số lãnh vực, ví dụ: những dụng cụ cầm tay sử dụng truyền động
khí nén, những thiết bị, đồ gá đơn giản hoặc một số hệ thống điều khiển đơn
giản dung khí nén… thì chỉ cần sử dụng một bộ lọc khơng khí. Bộ lọc khơng khí
là một tổ hợp gồm 3 phần tử: van lọc, van điều chỉnh áp suất, van tra dầu.

Hình 1.13. Cấu tạo bộ lọc
2 3 1 Van lọc:
Van lọc có nhiệm vụ tách các thành phần chất b n và hơi nước ra khỏi khí
nén.

16


Hình 1.14. Nguyên lý làm việc của van lọc và ký hiệu.
Có hai ngun lý thực hiện:
- Chuyển động xốy của d ng áp suất khí nén trong van lọc.
- Phần tử lọc xốp làm bằng các chất như: vải dây kim loại, giấy thấm ướt,
kim loại thêu kết hay là vật liệu tổng hợp.
hí nén sẽ tạo chuyển động xốy khi qua lá xoắn kim loại, sau đó qua phần
tử lọc, tùy theo yêu cầu chất lượng của khí nén mà chọn loại phần tử lọc có
những loại từ 5 μm đến 70 μm . Trong trường hợp yêu cầu chất lượng khí nén
rất cao, vật liệu phần tử lọc được chọn là sợi thủy tinh có khả năng tách nước
trong khí nén đến 99%. Những phần tử lọc như vậy thì d ng khí nén sẽ chuyển
động từ trong ra ngoài.

2 3 2 Van điều chỉnh áp su t
Van điều chỉnh áp suất có cơng dụng giữ cho áp suất khơng đổi ngay cả khi
có sự thay đổi bất thường của tải trọng làm việc ở phía đường ra hoặc sự dao
động của áp suất đường vào. Nguyên tắc hoạt động của van điều chỉnh áp suất
hình 2.10 : khi điều chỉnh trục vít, tức là điều chỉnh vị trí của đĩa van, trong
trường hợp áp suất của đường ra tăng lên so với áp suất được điều chỉnh, khí nén
sẽ qua lỗ thơng tác dụng lên màng, vị trí kim van thay đổi, khí nén qua lỗ xả khí
ra ngồi. Đến khi áp suất ở đường ra giảm xuống bằng với áp suất được điều
chỉnh, kim van trở về vị trí ban đầu.

17


Hình 1.15. Nguyên lý hoạt động của van điều chỉnh áp suất và ký hiệu.
2 3 3 Van tra d u:
Để giảm lực ma sát, sự ăn m n và sự rỉ sét của các phần tử trong hệ thống
điều khiển bằng khí nén, trong thiết bị lọc có thêm van tra dầu. Nguyên tắc tra
dầu được thực hiện theo nguyên lý Ventury.

Hình 1.16. Nguyên lý tra dầu ventury
Theo hình 1.16 điều kiện để dầu có thể qua ống Ventury là độ sụt áp p phải
lớn hơn áp suất cột dầu H. Phạm vi tra dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó
có lưu lượng của khí nén.
B. Thực hành
- Yêu cầu thực hành: Xác định các thông số của bộ lọc khí, điều áp và bơi
trơn. Đo các thông số vận hành và đánh giá chất lượngcủa bộ lọc khí, điều áp,
bơi trơn.
QUY TRÌNH THỰC HIỆN
* Bước 1: Chu n bị
Nội dung

Yêu c u
Ghi ch
18


Bộ lọc khí, điều
Chu n bị đủ số lượng và đúng chủng
i
áp và bôi trơn.
loại.
nh m c t
Chu n bị đầy đủ tài liệu sát thực với các nhất m t
bộ lọc, điều áp và bôi trơn.
tài iệu
Tài liệu rõ ràng, chính xác.
Các thiết bị được bố trí khoa học, rễ
quan sát.
iểm tra bộ đồ
Sạch sẽ, khô ráo không rạn nứt, đảm
i
nghề điện cầm tay. bảo an toàn về điện, dễ sử dụng trong quá nh m m t
trình lắp đặt dây điện.
iểm tra bộ đồ
Đủ về số lượng, đúng chủng loại.
i
nghề cơ khí cầm
Sạch sẽ, khơ ráo khơng rạn nứt, dễ sử nh m m t
tay.
dụng trong quá trình lắp đặt thiết bị.
iểm tra sơ bộ

hông vỡ, nứt, hở khí…
Chỉ rõ
các phần tử khí nén
từ bên trong và bên
ngồi.
iểm tra nguồn
Điện áp 220V/380V – 50Hz  5%
điện
Tiết diện dây đủ lớn phụ thuộc vào
công suất của động cơ điện , chiều dài vừa
đủ
Ổ cắm, công tắc sạch sẽ đảm bảo an
tồn kỹ thuật
* Bước 2 Xác định các thơng số của bộ lọc khí, điều áp và bơi trơn:
Nội dung
Yêu c u
Ghi ch
Xác định đầu vào
- Phân biệt rõ cửa vào và cửa ra
Cần ghi
và đầu ra của các phần của các phần tử xử lý khí nén.
rõ.
tử xử lý khí nén.
Xác định đường
Các đầu nối nhanh phải có đường
Cần chỉ
kính trong của các đầu kính phù hợi với các ống dẫn khí.
rõ.
nối nhanh.
Xác định áp suất

Áp suất dưới dạng Pa, Par…
Thông
làm việc tối thiểu và
thường
nhà
tối đa của các phần tử
sản xuất cung
xử lý khí nén.
cấp thơng số
áp suất làm
việc tối đa.

19


Xác định tênModel của các phần tử
xử lý khí nén.

Hãng sản xuất
Năm sản xuất
ỹ mã hiệu hoặc tên gọi.

Cần

chỉ

rõ

* Bước 3 Đo các thông số vận hành:
Nội dung

Yêu c u
Ghi chú
Nối hệ thống khí nén
Nối từ máy nén khí qua các
Ghi
i,
qua các thiết bị xử lý khí thiết bị xử lý khí nén tới các phần chỉ rõ
nén.
tử điều khiển hoạc chấp hành bằng
khí nén khác.
Điều chỉnh áp suất
Điều chỉnh áp suất không vượt
Gi i th ch
theo yêu cầu.
quá áp suất giới hạn của các phần rõ cách điều
tử khí nén chấp hành.
chỉnh áp suất
Đo áp suất tác dụng
Đảm bảo áp suất trong phạm vi
Ghi i
lên các phần tử xử lý khí cho phép.
nén
* Bước 4 Đánh giá ch t lượng:
Nội dung
Yêu c u
Ghi ch
Đánh giá chất
- Độ ồn của máy nén khí.
Trình bày
lượng hoạt động của

- Áp suất của máy nén khí.
bằng giấy A4
máy nén khí
- Các thơng số d ng điện, điện áp
của máy nén khí.
- Chỉ ra được chủng loại và kiểu
máy nén khí.
Đánh giá kết quả
Áp suất Mpa, độ sạch của khí nén
Trình bày
đo được từ các phần
bằng giấy A4
tử xử lý khí nén.
Th m mỹ
Trình bày logic, khoa học, gọn
gàng.
An toàn và vệ sinh
Các thiết bị được gá lắp chắc chắn.
Bằng trực
công nghiệp
Dây điện được đấu nối chắc chắn quan.
khơng có nguy cơ d dỉ điện, khí ra bên
ngồi.
3 Thi t bị phân phối khí nén
A. L thu t
Hệ thống phân phối khí nén có nhiệm vụ chuyển khơng khí nén từ nơi sản
xuất đến nơi tiêu thụ, đảm bảo áp suất p và lưu lượng Q và chất lượng khí nén
cho các thiết bị làm việc, ví dụ như van, động cơ khí, xy lanh khí… Truyền tải
20

khơng khí nén được thực hiện bằng hệ thống ống dẫn khí nén, chú ý đối với hệ
thống ống dẫn khí có thể là mạng đường ống được lắp ráp cố định trong toàn
nhà máy và mạng đường ống lắp ráp trong từng thiết bị, trong từng máy

Hình 1 17 Sơ đồ nguồn cung cấp
Yêu cầu về tổn thất áp suất đối với hệ thống thiết bị phân phối khí nén từ
bình trích chứa cho đến nơi tiêu thụ, cụ thể là thiết bị máy móc khơng vượt qua
1.0bar cụ thể như sau:
- Tổn thất áp suất trong ống dẫn chính 0.1bar
- Tổn thất áp suất trong ống nối
0.1bar
- Tổn thất áp suất trong thiết bị xử lý, bình ngưng tụ 0.2bar
- tổn thất áp suất trong thiết bị lọc tinh 0.6bar
3 1 Bình trích chứa
* Bình nhận và trích khí nén
Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén của máy nén
khí chuyển đến, trích chứa, ngưng tụ và tách nước trước khi chuyển đến nơi tiêu
thụ.
ích thước của bình trích chứa phụ thuộc vào cơng suất của máy nén khí,
cơng suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng vàphương pháp sử dụng khí nén.
Bình trích chứa khí nén có thể đặt nằm ngang, nằm đứng. Đường ống ra của
khí nén bao giờ cũng nằm ở vị trí cao nhất của bình trích chứa hình 2.4

21


Hình 1.18, Các o i ình tr ch chứa
3 2 Mạng đường ống
Mạng đường ống dẫn khí nén có thể phân chia làm 2 loại:

+ Mạng đường ống được lắp ráp cố định trong nhà máy, xí nghiệp
+ mạng đường ống được lắp ráp di động ví dụ như đường ống trong dây
chuyền hoặc trong máy móc thiết bị
3.2.1. Mạng đường ống lắp cố định.
Thông số cơ bản cho mạng đường ống lắp ráp cố định là ngồi lưu lượng
khí nén c n có vận tốc d ng chảy, tổn thất áp suất trong đường ống dẫn khí, áp
suất yêu cầu, chiều dài ống dẫn và các phụ tùng nối ống
- Lưu lượng: phụ thuộc vào vận tôc d ng chảy. Vận tốc d ng chảy càng
lớn, tổn thất áp suất trong ống dẫn càng lớn
- Vận tốc d ng chảy: được chọn trong khoảng từ 6m/s đến 10m/s. vận tốc
d ng chảy khi qua các phụ tùng nối ống sẽ tăng lên hay vận tốc d ng chảy sẽ
tăng lên nhất thời khi dây chuyền, máy móc đang vận hành
- Tổn thất áp suất: trong các đường ống dẫn chính là 0.1bar. Tuy nhiên
trong thực tế sai số cho phép tính đến bằng 5% áp suất yêu cầu. Nếu trong ống
dẫn chính có lắp thêm các phụ tùng ống nối, các van thì tổn thất áp suất của hệ
thống ống dẫn tăng lên
hi lắp ráp hệ thống ống dẫn khí nén thường nghiêng góc từ 1% - 2% so
với mặt phẳng nằn ngang hình 3.1 . Vị trí thấp nhất của hệ thống ống dẫn so
với mặt phẳng nằm ngang, lắp ráp bình ngưng tụ nước, để nước trong ống chứa
đụng ở đó.
3.2.2. Mạng đường ống lắp ráp di động.
Mạng đường ống lắp ráp di động đa dạng hơn mạng đường ống lắp ráp cố
định. Ngoài những đường ống bằng kim loại có thành ống mỏng như ống dẫn
bằng đồng, người ta c n sử dụng thêm các loại ống dẫn bằng nhựa, vật liệu tổng
hợp, các đường ống dẫn bằng cao su. Đường kính ống dẫn được lựa chọn phải
tương ứng với đường kính mối nối của phần tử điều khiển.
22


Ngoài những mối lắp ghép bằng ren, mạng đường ống di động c n sử

dụng các mối nối cắm với các đầu kẹp
Tùy theo áp suất của khí nén cho từng loại máy mà chọn những loại ống
dẫn có những tiêu chu n khác nhau.
* Hệ thống đường ống: C tác ng truyên ẫn h , t o ra sự iên ết giữa
các phận trong hệ thống h nén

Hình 1.19. ng dẫn khí
* Cách lắp ráp mạng đường ống: Mạng đường ống lắp ráp cố định thường
lắp theo kiểu dẫn v ng.

Hình 1.20. Sơ đồ mạng khí nén cố định trong nhà máy, lắp kiểu v ng tr n.
B Thực hành
- Yêu cầu thực hành: Xác định các thông số của các thiết bị chấp hành khí
nén, đo các thơng số vận hành. Lắp hệ thống dẫn khí.
QUY TRÌNH THỰC HIỆN
* Bước 1: Chu n bị
Nội dung
Yêu c u
Ghi ch
Đưa các thiết bị
Chu n bị đủ số lượng và đúng
i nh m
phân phối khí nén chủng loại.
c t nhất m t
vào vị trí thưc tập
Chu n bị đầy đủ tài liệu sát
tài iệu
23

thực với các thiết bị phân phối khí
nén.
Tài liệu rõ ràng, chính xác.
Các thiết bị được bố trí khoa
học, rễ quan sát.
iểm tra bộ đồ
Sạch sẽ, khô ráo không rạn nứt,
i nh m
nghề điện cầm tay.
đảm bảo an toàn về điện, dễ sử dụng m t
trong quá trình lắp đặt dây điện.
iểm tra bộ đồ
Đủ về số lượng, đúng chủng
i nh m
nghề cơ khí cầm tay. loại.
m t
Sạch sẽ, khơ ráo khơng rạn nứt,
dễ sử dụng trong q trình lắp đặt
thiết bị.
iểm tra sơ bộ
hơng vỡ, nứt, hở khí…
Chỉ rõ
các phần tử khí nén
từ bên trong và bên
ngồi.
iểm tra nguồn
Điện áp 220V/380V – 50Hz 
điện
5%
Tiết diện dây đủ lớn phụ thuộc

vào công suất của động cơ điện ,
chiều dài vừa đủ
Ổ cắm, cơng tắc sạch sẽ đảm
bảo an tồn kỹ thuật
* Bước 2 Xác định các thông số của cac thi t bị phân phối khí nén:
Nội dung
Yêu c u
Ghi ch
Xác định vị trí bình
Xác định khoảng cách, vị
Cần ghi rõ.
trích chứa và hệ thơng trí và số các mạng đường ống
phân phối khí nén.
phân phối khí
Xác định đường kính
Đảm bảo độ dẫn động khí
Cần chỉ rõ.
trong của các ống dẫn khí. nén,
Xác định áp suất làm
Áp suất dưới dạng Pa,
Thơng
việc tối thiểu và tối đa của Par…
thường nhà sản
bình trích chứa và các ống
xuất cung cấp
dẫn khí
thơng số áp
suất làm việc
tối đa.
Xác định tên-Model

Hãng sản xuất
Cần chỉ rõ
24


của các phần tử xử lý khí
Năm sản xuất
nén.
ỹ mã hiệu hoặc tên gọi.
* Bước 3 Đo các thông số vận hành:
Nội dung
Yêu c u
Nối hệ thống phân phối
Nối từ máy nén khí qua
khí nén tới các vị trí yêu các thiết bị xử lý khí nén tới
cầu.
các phần tử điều khiển hoạc
chấp hành bằng khí nén khác.
Điều chỉnh áp suất theo
Điều chỉnh áp suất không
yêu cầu.
vượt quá áp suất giới hạn của
các phần tử khí nén chấp hành.
Đo áp suất tác dụng lên
Đảm bảo áp suất trong
các phần tử phân phối khí phạm vi cho phép, khơng d rỉ
nén
khí.
* Bước 4 Đánh giá ch t lượng:
Nội dung

Yêu c u
Đánh giá hoạt động
Hoạt động tin cậy, không hở
của các phần tử phân khí.
phối khí nén.
Đánh giá kết quả
Áp suất Mpa, độ sạch của khí
đo được từ các phần tử nén
xử lý khí nén.
Th m mỹ
Trình bày logic, khoa học,
gọn gàng.
An tồn và vệ sinh
Các thiết bị được gá lắp chắc
cơng nghiệp
chắn.
Dây điện được đấu nối chắc
chắn khơng có nguy cơ d dỉ điện,
khí ra bên ngồi.

Ghi chú
Ghi
i,
chỉ rõ

Gi i thích
rõ cách điều
chỉnh áp suất
Ghi i

Ghi ch
Trình bày
bằng giấy A4
Trình bày
bằng giấy A4

Bằng trực
quan.

4 Cơ c u ch p hành
A L thu t
Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng
lượng cơ học. Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng xy –
lanh hoặc chuyển quay động cơ khí nén . Cần pít – tơng tạo ra lực đ y F được
tính bằng tích của diện tích bề mặt pít – tơng A và áp suất trong xy – lanh p
4.1. Xy-lanh
4.1.1. Xy – lanh tác dụng đơn:
25