Giáo trình Điều khiển điện khí nén (Nghề Điện tử công nghiệp CĐTC)

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

GIÁO TRÌNH
MƠN HỌC: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN
NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG/ TRUNG CẤP

(Ban hành kèm theo Quyết định Số 257 /QĐ-TCĐNĐT ngày 13 tháng 7 năm 2017
của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp)

Đồng Tháp, năm 2017



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.

1


LỜI GIỚI THIỆU
Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử Cơng nghiệp ở trình
độ Cao đẳng, giáo trình mơ đun Điều khiển điện khí nén là một trong những
giáo trình đào tạo chuyên 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.

Khi 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. Với các nội
dung sau:
Bài 1: Giới thiệu hệ thống khí nén
Bài 2: Thực hành điều khiển các khí cụ khí nén
Bài 3: Thiết kế và lắp mạch điều khiển hai xy lanh tùy động theo thời gian
Bài 4: Thiết kế và lắp mạch điều khiển hai xy lanh tùy động theo hành trình.
Bài 5: Thiết kế và lắp mạch điều khiển hai xy lanh theo biểu đồ trạng thái
Bài 6: Thiết kế và lắp mạch điều khiển hai xy lanh theo tầng
Bài 7: Thiết kế và lắp mạch điều khiển ba xy lanh theo tầng
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
Tham gia biên soạn
Chủ biên:

2

năm 2017


MỤC LỤC


Trang
LỜI GIỚI THIỆU ...............................................................................................2
BÀI 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG KH N N. .................................................9
1. Máy nén khí. ...........................................................................................9
1.1. Nguyên tắc hoạt động và phân loại máy nén khí. ................................9
1.2. Máy nén khí kiểu píttơng .................................................................. 10
2. Thiết bị xử lý khí nén. .......................................................................... 16
2.1. Yêu cầu về khí nén............................................................................ 16
2.2. Các phương pháp xử lý khí nén. ....................................................... 17
2.3. Bộ lọc. ............................................................................................... 20
3. Thiết bị phân phối khí nén. .................................................................. 25
3.1. Bình trích chứa. ................................................................................. 26
3.2. Mạng đường ống ............................................................................... 26
4. Cơ cấu chấp hành. ................................................................................ 31
4.1. Xy-lanh ............................................................................................. 31
4.2. Động cơ khí nén ................................................................................ 37
BÀI 2: THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN CÁC KH CỤ KH N N. ................ 42
1. Các phần tử khí nén. ............................................................................ 42
1.1. Van đảo chiều. .................................................................................. 43
1.2. Van tiết lưu: ..................................................................................... 55
1.3. Van chắn. .......................................................................................... 57
1.4. Van áp suất. ....................................................................................... 59
2. Biểu diễn phần tử logic của khí nén..................................................... 64
2.1. Phần tử NOT. .................................................................................... 64
2.2. Phần tử OR và NOR ......................................................................... 65
2.3. Phần tử AND và NAND ................................................................... 66
3

2.4. RS-Flipflop:....................................................................................... 68
2.5. Phần tử thời gia. ................................................................................ 69
3. Các phần tử điện khí nén. ..................................................................... 74
3.1. Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện. .............................. 74
3.2. Các phần tử điện................................................................................ 77
BÀI 3 : THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI XY LANH TÙY
ĐỘNG THEO THỜI GIAN............................................................................. 83
1. Thiết kế mạch điều khiển khí nén. ...................................................... 83
1.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ........................................ 83
1.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển..................................................... 87
2. Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén. ............................................. 90
2.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ........................................ 90
2.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển..................................................... 90
BÀI 4: THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI XY LANH TÙY
ĐỘNG THEO HÀNH TRÌNH. ....................................................................... 94
1. Thiết kế mạch điều khiển khí nén. ...................................................... 94
1.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ........................................ 94
1.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển..................................................... 95
2. Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén. .............................................. 98
2.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ........................................ 98
2.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển..................................................... 99
BÀI 5: THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI XY LANH THEO
BIỂU ĐỒ TRẠNG THÁI............................................................................... 103
1. Thiết kế mạch điều khiển khí nén. .................................................... 103
1.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ...................................... 103
1.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển................................................... 112
2. Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén. ............................................ 115
2.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ...................................... 115
2.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển................................................... 117
4

BÀI 6:
THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI XY LANH
THEO TẦNG.121
1. Thiết kế mạch điều khiển khí nén. .................................................... 121
1.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ...................................... 121
1.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển. ................................................. 124
2. Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén. ............................................ 127
2.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ...................................... 127
2.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển. ................................................. 129
BÀI 7: THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN BA XY LANH THEO
TẦNG .............................................................................................................. 133
1. Thiết kế mạch điều khiển khí nén. .................................................... 133
1.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ...................................... 133
1.2. Lắp mạch và vận hành điều khiển. ................................................. 135
2. Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén. ............................................ 138
2.1. Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm. ...................................... 138
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 143

5


GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN
Tên mơn học/mơ đun: Điều khiển điện khí nén.
Mã mơn học/mơ đun: MĐ25
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học/mơ đun:
- Vị trí: mơ đun này bố trí dạy sau mơ đun MĐ17, MĐ19, MĐ20 và mơn học
MH13
- Tính chất: là mơ đun thực hành chun mơn.

- Ý nghĩa và vai trị của môn học/mô đun:
Đất nước Việt Nam trong công cuộc cơng nghiệp hố - hiện đại hố, lĩnh
vực tự động hóa ngày càng được ứng nhiều trong sản xuất. Việc ứng dụng điện
khí nén trong các khu cơng nghiệp, khu chế xuất ngày càng nhiều. Vì vậy việc
tìm hiểu đặc tính, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống sử dụng điện khí
nén rất cần thiết cho học sinh, sinh viên học ngành Điện tử Công nghiệp.
Mục tiêu của mơn học/mơ đun:
Sau khi hồn tất mơ đun này, học viên có năng lực:
- Kiến thức: Hiểu được về hệ thống khí nén, logic điều khiển, phương
pháp điều khiển, thiết lập mạch điều khiển điện khí nén.
- Kỹ năng: Hình thành kỹ năng lập chương trình điều khiển. Đọc được các
sơ đồ điều khiển điện - khí nén, thiết lập và vận hành được các mạch điều khiển
điện khí nén.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: R n luyện tính c n thận, chính xác, chủ
động, sáng tạo và khoa học, nghiêm túc trong học tập và trong công việc.
Nội dung của môn học/mô đun:
Thời gian (giờ)
Số
TT

Tên các bài trong mơ đun

Tổng
số

6

Lý
Thực
Kiểm tra

thuyết hành, thí
(th ờng
nghiệm,
xun,
thảo luận,
định kỳ)
bài tập


1

Bài 1: Giới thiệu hệ thống khí
nén

2

2

8

4

4

8

4

4

12

2

10

1. Máy nén khí.
2. Thiết bị xử lý khí nén.
3. Thiết bị phân phối khí
nén.
4. Cơ cấu chấp hành
2

Bài 2: Thực hành điều
khiển các khí cụ khí nén
1. Các phần tử khí nén.
2. Biểu diễn phần tử logic
của khí nén
3. Các phần tử điện khí nén.

3

Bài 3: Thiết kế và lắp mạch
điều khiển hai xy lanh tùy
động theo thời gian
1. Thiết kế mạch điều khiển
khí nén.
2. Thiết kế mạch điều khiển
điện khí nén.

4

Bài 4: Thiết kế và lắp mạch
điều khiển hai xy lanh tùy
động theo hành trình.
1. Thiết kế mạch điều khiển
khí nén.
2. Thiết kế mạch điều khiển
điện khí nén.
Kiểm tra

2

7

2


5

Bài 5: Thiết kế và lắp mạch
điều khiển hai xy lanh theo
biểu đồ trạng thái

12

1

11

12

1

11

1. Thiết kế mạch điều khiển
khí nén.
2. Thiết kế mạch điều khiển
điện khí nén.
6

Bài 6: Thiết kế và lắp mạch
điều khiển hai xy lanh theo
tầng
1. Thiết kế mạch điều khiển
khí nén.
2. Thiết kế mạch điều khiển
điện khí nén.
Kiểm tra

2
7

Bài 7: Thiết kế và lắp mạch
điều khiển ba xy lanh theo
tầng

13

2
1

12

1. Thiết kế mạch điều khiển
khí nén.
2. Thiết kế mạch điều khiển
điện khí nén.
8

Thi hết mơn

4

Cộng

75

8

4
15

52

8


BÀI 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG KH N N

Mã bài : MĐ25-01
* 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
- Kiến thức: Giải thích được nguyên lý hoạt động và ứng dụng của các loại
máy nén.
- Kỹ 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.
1.1. Nguyên tắc hoạt động và phân loại máy nén khí.
1.1.1. Nguyên tắc hoạt động
- Nguyên lý thay đổi thể tích
Khơng 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...
- Ngun lý động năng
Khơng 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.

9


- Theo nguyên lý hoạt động:
* Máy nén khí theo nguyên lý thay 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.
1.2. Máy 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
m /phút và áp suất nén từ 6 đến 10 bar.
3

1.2.2. Máy nén khí pít – tơng hai cấp

Hình 1.2. Máy nén khí kiểu Piston nhiều cấp
10


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 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 - tơng được phân loại theo
cấp số nén, loại truyền động và phương thức làm nguội khí nén. Ngồi ra người
ta cịn phân loại theo vị trí của pít - tơng.
Khi 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.
* Tùy thuộc vào áp suất cần thiết 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.
Khơng 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.

11


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 . Công 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 u cầu, ví dụ từ
6,5 bar - 8,5 bar. Khi 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
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: Khi 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 điểm : Cứng vững, hiệu suất cao, kết cấu, vận hành đơn giản
Khuyết điểm : Tạo ra khí nén theo xung, thường có dầu, ồn.
12


* Một số máy nén khí kiểu pittơngđ ợc sử dụng trong thực tế:

Hình 1.4. Máy nén pittơng cơng

Hình 1.5. Máy nén pittơng áp

nghiệp

suất thấp

Hình 1.7. Máy nén khí xylanh

Hình 1.6. Máy nén pittông bơm dầu
- Yêu cầu thực hành: Sử

đơn

ng máy nén h pittong 1 cấp và 2 cấp

Xác định các thông số của máy nén khi. Đo các thơng số vận hành và đánh
giá chất lượng:
QUY TRÌNH THỰC HIỆN
* BƯỚC 1: Kiểm tra vật tư, thiết bị, nơi thực hành.
Nội dung
Đưa các máy
nén khí vào vị trí
thực tập.

Yêu cầu

Ghi ch

i nh m
Các máy nén khí được bố trí khoa c t nhất m t
tài iệu
Tài liệu rõ ràng, chính xác.

13


học, rễ quan sát.

Kiểm tra bộ đồ
Sạch sẽ, khô ráo khơng rạn nứt, đảm
nghề điện cầm tay. bảo an tồn về điện, dễ sử dụng trong quá m t
trình lắp đặt dây điện.

i nh m

Kiểm tra bộ đồ
Đủ về số lượng, đúng chủng loại.
nghề cơ khí cầm
Sạch sẽ, khơ ráo khơng rạn nứt, dễ sử m t
tay.
dụng trong q trình lắp đặt thiết bị.

i nh m

Kiểm 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.
Khí nén sạch, khơ ráo, khơng hở khí.
Kiểm tra các
Cấp nguồn khí và nguồn điện kiểm
Đ m
o
van an tồn
tra các u cầu:
an tồn về điện
Đ m

o
- Kiểm tra q trình đóng mở của các an toàn cho hệ
thống h
van.
- Kiểm tra độ chính xác.

Kiểm tra nguồn
điện

Điện áp 220V/380V – 50Hz  5%
Tiết diện dây đủ lớn phụ thuộc vào
công suất của động cơ điện , chiều dài
vừa đủ
cắm, công tắc sạch sẽ đảm bảo an
toàn kỹ thuật

* BƯỚC 2. Xác định các thông số của máy nén khi:
Nội dung

Yêu cầu

Ghi ch

Công suất Kw HP

Cần

ghi

Xác định điện áp

- Điện áp làm việc AC-220V hay
Cần
làm việc của máy nén AC-380V
rõ.
khí.

chỉ

Xác định cơng suất
điện của máy nén khí.

rõ.

14


- Động cơ sơ cấp l pha hay 3 pha.
- Tần số làm việc Hz
Xác định dung tích
của bình trích chứa khí.

Tính tới cm3.

Xác định áp suất
tối đa của máy nén khí

Áp suất dưới dạng Pa, Par…

Xác định kiểu máy
nén nén khí

- Máy nén khí kiểu pittơng.

Xác
định
tênModel của máy nén
khí.

Cần

chỉ

rõ.

.

Phân biệt
đúng
loại
máy nén khí.
Cần

Hãng sản xuất
Năm sản xuất

chỉ

rõ

Kỹ mã hiệu hoặc tên gọi.

* B ớc 3. Đo các thông số vận hành:
Nội dung

Yêu cầu

Ghi chú

Đo điện áp làm việc

Điện áp định mức.

Ghi

i

Điện áp lưới điện.
Đo dịng điện của
Dịng điện có giá trị đo được phải
Ghi
máy nén khí.
đúng với thơng số do nhà sản xuất chỉ rõ
cung cấp.
Đo áp suất của máy
Đảm bảo áp suất trong phạm vi
nén khí.
cho phép.

Ghi

i,

i

* B ớc 4. Đánh giá chất l ợng:
Nội dung

Yêu cầu

Ghi
ch

Đánh giá hoạt
động của máy nén
khí

- Độ ồn của máy nén khí.
- Áp suất của máy nén khí.
- Các thơng số dịng điện, điện áp của
15

Trình
bày bằng
giấy A4


máy nén khí.
- Chỉ ra được chủng loại và kiểu máy
nén khí.
Th m mỹ

An tồn và vệ
sinh cơng nghiệp

Trình bày logic, khoa học, gọn gàng.
Các thiết bị được gá lắp chắc chắn.
Dây điện được đấu nối chắc chắn khơng
có nguy cơ rị rỉ điện, khí ra bên ngồi.

2. Thiết bị xử lý khí nén.
2.1. Yêu cầu về khí nén
Khí 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 không khí,
những phần tử nhỏ, cặn bã của dầu bơi trơn và truyền động cơ khí. Khí nén khi
mang chất b n tải đi trong những ống dẫn khí sẽ gây nên sự ăn mòn, rỉ sét trong
ống và trong các phần tử của hệ thống điều khiển. Vì vậy, khí nén được sử dụng
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. Khi sử dụng khí
nén trong hệ thống điều khiển và một số thiết bị đặc biệt thì yêu 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 khô: 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.
16


Hình 1.8. Các giai đoạn xử lý khí nén
2.2. Các ph ơng pháp xử lý khí nén.
Trong những lãnh vực địi hỏi chất lượng khí nén cao, hệ thống xử lý khí
nén được phân ra làm 3 giai đoạn:
2.2.1. Lọc thơ:
Khí 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. Ph ơng pháp sấy khơ:
2.2.2.1. Bình ng ng tụ làm lạnh bằng khơng khí:
Khí 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.
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

17

Hình 1.9. Nguyên lý hoạt động củ bình ngưng tụ bằng nước
2.2.2.2. Thiết bị sấy khô bằng chất 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, dịng khí nén vào sẽ được làm lạnh sơ
bộ bằng dịng khí nén đã được sấy khô và xử lý từ bộ ngưng tụ đi lên.
Sau khi được làm lạnh sơ bộ, dịng khí nén vào bộ phận trao đổi nhiệt khí –
chất làm lạnh. Quá trình làm lạnh sẽ được thực hiện bằng cách cho dịng 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 dịng khí nén vào sẽ được ngưng tụ.
Dầu, nước, chất b n sau khi được tách ra khỏi dịng khí nén sẽ được đưa ra
ngồi qua van thốt nước ngưng tụ tự động 4 . Dịng khí nén được làm sạch và
cịn 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 dòng lưu lượng chất làm lạnh hoạt động trong khi có tải, khơng tải và hơi
q nhiệt.

18


Hình 1.10. Sấy khơ bằng chất làm lạnh

2.2.2.3. Thiết bị sấy khơ bằng hấp thụ
* Q trình vật lý
Chất sấy khô hay gọi là chất háo nước sẽ hấp thụ lượng hơi nước ở trong
khơng khí m. Thiết bị gồm 2 bình. Bình thứ nhất chứa chất sấy khơ và thực
hiện quá 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 . Khơng 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 ngoài bằng van 5 . Phần khơng khí khơ sẽ theo cửa
4 vào hệ thống.

19


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.

20


Hình 1.14. Nguyên lý làm việc của van lọc và ký hiệu.
Có hai ngun lý thực hiện:
- Chuyển động xốy của dịng 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.
Khí 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 dịng khí nén sẽ chuyển
động từ trong ra ngoài.
2.3.2. Van điều chỉnh áp suất
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.

21


Hình 1.15. Nguyên lý hoạt động của van điều chỉnh áp suất và ký hiệu.
2.3.3. Van tra dầu:
Để giảm lực ma sát, sự ăn mòn 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.
- Yêu cầu thực hành: Xác định các thơng số của bộ lọc khí, điều áp và bôi
trơn. Đo các thông số vận hành và đánh giá chất lượngcủa bộ lọc khí, điều áp,
bơi trơn.
22


QUY TRÌNH THỰC HIỆN
* B ớc 1: Chu n bị
Nội dung

Yêu cầu

Ghi ch

Bộ lọc khí, điều
Chu n bị đủ số lượng và đúng chủng

i
áp và bôi trơn.
loại.
nh m c
Chu n bị đầy đủ tài liệu sát thực với các nhất m t
tài iệu
bộ lọc, điều áp và bôi trơn.

t

Tài liệu rõ ràng, chính xác.
Các thiết bị được bố trí khoa học, rễ
quan sát.
Kiểm 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.
Kiểm 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.
Kiểm tra sơ bộ
các phần tử khí nén
từ bên trong và bên
ngồi.

Khơng vỡ, nứt, hở khí…

Kiểm tra nguồn
điện

Điện áp 220V/380V – 50Hz  5%

Chỉ rõ

Tiết diện dây đủ lớn phụ thuộc vào
công suất của động cơ điện , chiều dài vừa
đủ
cắm, công tắc sạch sẽ đảm bảo an
toàn kỹ thuật

* B ớc 2. Xác định các thơng số của bộ lọc khí, điều áp và bơi trơn:
Nội dung

Yêu cầu

Ghi ch

Xác định đầu vào

- Phân biệt rõ cửa vào và cửa ra

Cần

23

ghi