nghiên cứu khái quát hệ thống giám sát trạm nén khí. thiết kế giám sát cho trạm khí nén có nhiều máy nén

Chơng 1 : Tổng quan về máy nén khí
1.1. Khái niệm chung [ 1]
1.1.1. Khái niệm máy nén
Máy nén là máy để nén khí với cơ số tăng áp > 1,15 và có làm lạnh nhân
tạo ở nơi xảy ra quá trình nén khí. Công dụng của máy nén khí là nén khí và di
chuyển khí nén đến nơi tiêu thụ theo hệ thống ống dẫn.
1.1.2. Phân loại máy nén khí
Khí nén có nhiều công dụng : là nguyên liệu sản xuất ( trong công nghiệp
hoá học ), là tác nhân mang năng lợng ( khuấy trộn tạo phản ứng ), là tác nhân
mang tín hiệu điều khiển ( trong kĩ thuật tự động bằng khí nén ), là nguồn động
lực cấp cho tuabin, kích.hay là
Có nhiều cách để phân loại máy nén khí
a. Theo nguyên lí làm việc , gồm có :
+ Máy nén thể tích : Trong máy này áp khí tăng do nén cỡng bức nhờ
giảm thể tích dãn cách không gian làm việc , loại này có máy nén pittong, máy
nén rôtor (cánh trợt , bánh răng )
+ Máy nén động học : Trong máy này áp khí tăng do đợc cấp động năng c-
ỡng bức nhờ có cơ cấu làm việc , loại này có máy nén li tâm, máy nén hớng trục.
b. Theo áp suất có :
+ Máy nén áp suất cao
+ Máy nén áp suất trung bình
+ Máy nén áp suất thấp
+ M áy nén chân không
c. Theo năng suất
+ Loại lớn
+ Loại vừa
+ Loại nhỏ
d. Theo cách làm mát
+ Làm lạnh theo quá trình nén
+ Không làm lạnh
e. Theo số cấp nén

+ Máy nén một cấp
+ Máy nén nhiều cấp
f. Theo cấu tạo
+ Máy nén piston
+ Máy nén cánh gạt
+ Máy nén Rôto
+ Máy nén trục vít
+ Máy nén li tâm

1.1.3. Các thông số cơ bản của máy nén khí
Một máy nén có 3 thông số cơ bản sau :
+ Tỉ số nén ( ) là tỉ số giữa áp khí ra và áp suất khí vào của máy nén
=
)(
)(
Vao
Ra
P
P
(1-1)
+ Năng suất của máy nén (Q) : là khối lợng (kg/s) hay thể tích ( m
3
/h) khí
mà máy nén cung cấp trong một đơn vị thời gian.
+ Công suất của máy nén (N) : là công suất tiêu hao để nén và truyền khí.
Ngoài ra máy nén còn có các thông số về hiệu suất máy nén, về khí nén
(nhiệt độ, áp suất khí vào ra, lí tính và hoá tính của khí với các thông số khí đặc
trng).
1.1.4. Tự động khống chế máy nén [4]
Để đảm bảo cấp khí nén hợp lí cho các thiết bị tiêu dùng máy nén phải đ-

ợc tự động khống chế nhằm thoả mãn 2 điều kiện chính :
- Đảm bảo lu động tiêu thụ
- Đảm bảo áp suất khí yêu cầu, thờng giới hạn ( 8-10 %) áp suất yêu
cầu. Ngoài ra khí nén còn phải đợc đảm bảo về chất lợng nh độ ẩm, sạch theo
yêu cầu riêng.
Máy nén khí thờng kèm theo các bộ lọc và bình chứa khí với mục đích :
- Điều hoà lu lợng, áp suất, khử các xung áp trong kênh tiêu thụ đối với
máy nén piston.
- Làm việc dễ dàng việc điều chỉnh giới hạn cực đại hoặc cực tiểu của áp
suất, hạn chế tới giá trị có thể của tần suất mở máy động cơ lai.
- Tránh các sụt áp đột ngột của khí khi có tiêu thụ đột ngột trong một thời
gian ngắn ( nh phanh khí nén, chuyển động của kích khí có piston lớn ) .
- Làm mát khí nén và ngng tụ hơi nớc, tạp chất
Đối với thiết bị dới 10KW ngời ta thờng dùng tiếp điểm áp khí đảm bảo
dừng động cơ khi bình chứa áp suất (đặt) cực đại và chạy lại động cơ khi áp suất
đặt cực tiểu.
Tiếp điểm áp khí sẽ đóng cắt công tắc tơ cấp điện cho động cơ kéo máy
nén. Một bình trung gian đợc lắp trên dờng ống dẫn khí và có thể tích đợc tính
toán sao cho 5-6s đầu động cơ đạt tốc độ bình thờng mà không có áp suất, tránh
mở máy có áp suất. Một đầu xả gắn với tếp điểm áp khí sẽ đảm bảo xả khí trong
bình phụ vào khí quyển khi động cơ dừng, van bi một chiều khi đó sẽ đóng kín
do vậy khi động cơ chạy lại thì không có áp suất đặt vào máy nén khi mới mở
máy. Khi công tắc tơ đóng thì đầu xảcũng đóng, khí điều hành tiếp điểm áp khí
lấy từ bình chứa, thờng tiếp điểm áp khí đóng mạch cho động cơ khi p 9-10 bar
và ngắt mạch động cơ khi p 2-3 bar.
Đối với thiết bị trên 10KW ngời ta thờng dùng cơ cấu điện khí, khi áp kế
đạt giá trị cực đại, tiếp điểm áp kế mở ra và động cơ dừng. Bình thờng van điện
không hút và đờng xả khí đóng kín. Khi áp suất giảm tới giá trị cực tiểu, tiếp
điểm áp kế sẽ đóng lại do lực lò xo điều chỉnh áp suất. Động cơ mở máy kéo
máy nén . Van điện đợc cấp điện 5-6s để mở cửa xả, giảm tải cho động cơ khi

mở máy.
1.1.5. Những u khuyết điểm của truyền động bằng khí nén [6]
Sự phát triển kinh tế của mỗi nớc phụ thuộc rất nhiều váo mức độ cơ giới
hoá và tự động hoá các quá trình sản xuất. Trong quá trình sản xuất, máy nén,
trạm khí nén công nghiệp đã và đang đóng góp vai trò khá quan trọng, nó đợc sử
dụng rất rộng rãi và phổ biến,đợc trang bị cho các thiết bị máy móc, trong các
nhà máy công nghiệp. So với các loại truyền dẫn khác truyền dẫn khí nén có
nhiều điểm mạnh.
+ Truyền đợc công suất cao và lực lớn với những cơ cấu tơng đối đơn giản,
hoạt động với độ tin cậy cao, đòi hỏi ít phải bảo dỡng, chăm sóc.
+ Dễ dàng điều chỉnh tinh, không cấp, dễ thực hiện tự động hoá theo điều
kiện làm việc hay chơng trình cho sẵn.
+ Kết cấu gọn nhẹ,vị trí các phần tử dẫn và thiết bị dẫn không cố định, các
bộ phận nối thờng là những đờng ống dễ dàng thay đổi.
+ Nhờ quán tính nhỏ của khí nén nên có thể sử dụng vận tốc cao mà
không sợ bị va đập mạnh nh trong cơ khí hay điện.
+ Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến
của cơ cấu chấp hành.
+ Tự động hoá đơn giản.
Tuy nhiên truyền động khí nén cũng có những điểm yếu :
+ Tổn thất bên trong đờng ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử làm giảm
hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng.
+ Khó giữ đợc vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi.
+ Khó thực hiện sự đồng bộ hoá chính xác các chuyển động.
1.2. Trang bị điện cho hệ thống máy nén khí [2]
1.2.1. Giới thiệu chung
Tự động hóa hệ thống khí nén là trang bị cho hệ thống nén, các dụng cụ
mà nhờ những dụng cụ đó có thể vận hành toàn bộ hệ thống hoặc từng phần hệ
thống một cách tự động, chắc chắn, an toàn và độ tin cậy cao mà không cần
tham gia trực tiếp của công nhân vận hành.

Càng ngày các thiết bị tự động hoá càng đợc phát triển và hoàn thiện vịc
vận hành hệ thống bằng tay càng đợc thay thế bằng các hệ thống tự động hoá
một phần hoặc toàn phần. Các hệ thống khí nén lớn đều có trung tâm điều khiển,
điều chỉnh, báo hiệu và bảo vệ.
Bên cạnh việc duy trì tự động các thông số ( nh áp suất, nhiệt độ ) trong
giới hạn đã cho, cũng cần bảo vệ hệ thống thiết bị tránh khỏi chế độ làm việc
nguy hiểm.
Tuy nhiên việc trang bị thiết bị cho hệ thống tự động cũng chỉ hợp lí khi
tính toán kinh tế là có lợi hoặc do nhu cầu tự động hoá vì không thể điều khiển
bằng tay do tính chính xác của quá trình, lý do khác cũng có thể do công nghệ
đòi hỏi phải thực hiện trong môi trờng độc hại hoặc dễ cháy nổ nguy hiểm
1.2.2. Một số khí cụ thờng dùng trong hệ truyền động máy nén khí
1. Công tắc, nút bấm
Các nhà sản xuất đa ra thị trờng rất nhiều loại công tắc và nút bấm khác
nhau cho các ứng dụng khác nhau
Công tắc, nút bấm có các loại thờng đóng hoặc thờng mở, tự nhả hay giữ ở
các vị trí tác động
Các nút bấm đợc bố trí các mầ khác nhau để dễ phân biệt nh ;
+ Đỏ : OFF, ngắt mạch cắt thiết bị ra khỏi nguồn điện.
+ Vàng : Tác động để đề phòng các trờng hợp bất thờng.
+ Xanh lá cây : ON, đóng mạch đa nguồn điện vào các thiết bị.
+ Các mầu còn lại nh xanh nớc biển, đen, xám, trắng không có chỉ
định cụ thể.
2. Rơle thời gian :
Là thiết bị đóng ngắt mạch điện theo thời gian đặt, bao gồm
+ Rơle thời gian trễ hút
+ Rơle thời gian trễ nhả
Rơle thời gian có nhiều loại khác nhau đáp ứng các nhu cầu tự động trong
truyền động khí nén nói riêng và trong kỹ thuật nói chung ( ví dụ nh rơle thời
gian dùng trong bộ khống chế máy nén khí khởi động tránh khởi động đầy tải ).

3. Rơle nhiệt độ và rơle áp suất
Rơle nhiệt độ và rơle áp suất là 2 thiết bị điều khiển, điều chỉnh nhiêt độ
và áp suất trong hệ thống khí nén theo kiểu hai vị trí đóng ngắt và thờng đợc sử
dụng với bộ chuyển đổi đống ngắt.
Rơle nhiệt độ là một tiếp điểm đóng ngắt điện của một mạch điều khiển
tác động theo nhiệt độ của đầu cảm biến nhiệt độ.
Rơle áp suất là một tiếp điểm đóng ngắt điện của một mạch điều khiển
theo áp suất của đầu cảm biến áp suất.
Rơle nhiệt độ và rơle áp suất là các thiết bị biến đổi các đại lợng không
điện ra các đại lợng điện.
4. Cầu chì
Để chống ngắn mạch ngời ta thờng sử dụng cầu chì. Khi có dòng ngắn
mạch, dây chảy trong cầu chì sẽ nóng chảy, ngắt mạch để bảo vệ động cơ và các
phụ kiện
Một số yêu cầu trong việc sử dụng cầu chì :
- Cần đáp ứng sự đốt nóng dây chảy trong một thời gian nhất định
- Cần ngắt thật nhanh trờng hợp ngắn mạch
- Không cản trở động cơ khởi động nhiều lần với dòng khởi động cao
Trong hệ thống khí nén , không nên thiết kế một cầu chì chung cho nhiều
máy nén, nên mỗi máy nén một cầu chì riêng và nên thờng xuyên kiểm tra tránh
dính tiếp điểm cầu chì.
5. Aptomat
Aptomat là khí cụ điện dùng để cắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn mạch,
sụt ápAptomat còn gọi là cầu dao tự động
Sử dụng Aptomat có 3 yêu cầu
- Chế độ làm việc định mức của Aptomat phải là chế độ làm việc dài hạn,
nghĩa là dòng điện có trị số định mức chạy qua Aptomat bao lâu cũng đợc. Mặt
khác Aptomat phải chịu đợc dòng điện lớn lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay
đang đóng
- Aptomat phải ngắt đợc dòng ngắn mạch lớn. Sau khi ngắt dòng ngắn

mạch, Aptomat phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức
- Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn
chế sự phá hoại của dòng điện ngắn mạch gây re, Aptomat phải có thời gian cắt
nhanh, Muốn vậy thờng phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ
quang bên trong Aptomat
- Để thực hiện yêu cầu bảo vệ có chọn lọc, Aptomat cần phải có jha nămg
điều chỉnh trị số dòng điện đặt và thời gian tác động
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Aptomat :
3
2
6
2
4
6
5
1
Hình 1.1 : Nguyên lý làm việc của Aptomat
a - Aptomat dòng điện cực đại bảo vệ quá tải, ngắn mạch
b - Aptomat điện áp thấp bảo vệ sụt áp hoặc mất điện
1 Móc giữ
2 Nam châm điện
3 Lò xo
4 Phần ứng của nam châm điện
5 Cần răng
6 Lò xo
a Aptomat ở trạng thái bình thờng, sau khi đóng điện, Aptomat đợc giữ
ở trạng thái đóng truyền động nhờ móc giữ 1 khớp với cần 5 cùng 1 cụm với
truyền động động. Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, nam châm điện 2 sẽ
hút pần ứng 4xuống làm nhả móc 1, cần 5 đợc thả tự do, truyền động nhả do lực
lò xo 6. Cực nam châm 2 ở đây đợc gọi là móc bảo vệ quá tải hay ngắn mạch.

b Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 2 nhả phần ứng 4, móc giữ 1 bị
lò xo 3 kéo lên,cần 5 đợc tự do và nhờ lò xo 6, các truyền động đợc ngắt ra. Cụm
nam châm 2 ở đây đợc gọi là móc abro vệ sụt áp hay mất điện áp./
6. Contactor
Contactor là một loại khí cụ điện dùng để đóng, ngắt từ xa tự động hoặc
bằng nút ấn các mạch điện có phụ tải, điện áp đến 500V, dòng điện đến 600A.
Hình 1.2 : Nguyên tắc cấu tạo Contactor điện từ xoay chiều
a Loại lắp chuyển động quanh bản lề, truyền động chuyển động thẳng
với tay đòn truyền chuyển động.
b Nắp và tiếp điểm chuyển động theo hai hớng vuông góc với nhau
c Nắp chuyển động thẳng, tiếp điểm chuyển động xoay quanh bản lề
d Nắp và tiếp điểm đều chuyển động xoay quanh 1 bản lề có hệ thống
tay đòn chung
Cơ cấu điện từ của Contactor xoay chiều bao gồm :
+ Mạch từ : Là các lõi gồm nhiều tấm tôn Silic ghép lại tránh tổn hao
dòng điện xoáy, gồm có : - Phần động
- Phần tĩnh
+ Cuộn dây có điện trở rất bé so với điện kháng, dòng trong cuộn dây phụ
thuộc vào khe hở của không khí giữa phần động và phần tĩnh.
7. Rơle hiệu áp dầu
Máy nén gồm nhiều chi tiết cơ khí truyền động với các bề mặt ma sát nên
phải bôi trơn bằng dầu. Dầu đợc bơm dầu hút từ đáy dầu ở các cácte đa qua các
rãnh dầu bbố trí trên trục khuỷu và các chi tiết đến bề mặt ma sát, Do đối áp
trong khoang cácte là áp suất cácte hay áp suất hút nên áp suất tuyệt đối của dầu
không có ý nghĩa mà hiệu áp dầu Poil- P
h
mới có ý nghĩa đối với quá trình bôi
trơn máy nén.
Hình 1.3 : Rơle hiệu áp dầu và sơ đồ nguyên lý mạch điện của hãng
Danfoss

1- Tiếp điểm hiệu áp dầu
Tín hiệu áp suất dầu nối vào đầu hộp xốp OIL, tín hiệu áp suất hút hoặc áp
suất cácte nối vào hộp xốp LP ( low pressure ). LP đồng thời là phía hút và OIL
là phía đẩy của bơm dầu. Hiệu áp suất đặt trên rơle là tín hiệu để đóng cắt mạch
điện động cơ máy nén.
2- Thiết bị trễ thời gian (T
1
-T
2
)
Khi dừng máy Poil = 0, khi khởi động, bơm dầu làm việc, hiệu áp dầu
không đợc tác động trong vòng 120s từ khi bắt đầu khởi động cho đến lúc hiệu
áp dầu dạt đợc giá trị định mức. Để thực hiện việc trễ thời gian 120s ngời ta đã
dùng thanh lỡng kim.
L
A B
S
M
220V
110V
R
Oil LP
P
T2
T2
Test
Hình 1.4 : Mạch điện của rơle hiệu áp dầu
3- Reset ( trả lại vị trí ban đầu )
Khi rơle hiệu áp suất dầu tác động, có nghĩa áp suất dầu bôi trơn quá thấp
với yêu cầu. Bởi vậy không nên cho máy nén khởi động lại và trớc hết phải tìm

cách khắc phục. Nếu khởi động lại nhiều lần máy sẽ bị h hại.
Khi khởi động máy nén, truyền động 13-14 dặt điện áp vó T
2
, đóg truyền
động của bộ bảo vệ máy nén là cần thiết để bbộ trễ thời gian chỉ hoạt động khi
máy nén bắt đầu làm việc. ở rơle hiệu áp dầu, áp suất dầu cha đạt đợc của bộ trễ
T
1
,T
2
vẫn đóng và mạch điện cho thanh lỡng kim của bộ trễ thời gian qua kẹp
220V đóng ( giữa kẹp 220V và 110V chỉ có điện trở do đó rơle hiệu áp dầu có
thể hoạt động ở cả 110V). Do mạch L M thông (tiếp điểm nằm ở vị trí A) nên
mạch điện đến bộ bảo vệ máy nén đóng.
Nếu sau 120s, hiệu suất dầu bôi trơn đạt mức yêu cầu thì rơle hiệu áp dầu
mở truyền động T
1
-T
2
và nh vậy cũng ngắt mạch của thanh lỡng kim của bộ trễ
thời gian. Mạch L-M vẫn đóng ( vị trí A) và mạch của máy nén vẫn đóng. Nếu
thiếu dầu, rơle hiệu áp dầu đóng lại đóng mạch đến bộ trễ thời gian và giữ ở
trạng thái đóng lâu hơn 120s thì mạch sẽ chuyển từ A sang B nối thông L-S và
mở mạch điện tới bộ bảo vệ. Máy nén ngừng làm việc và đèn hiệu báo sáng. Sau
khi sửa chữa xong có thể dùng tay đa tiếp điểm trở về vị trí A.
8. Rơle áp suất cao và thấp :
Chức năng của rơle áp suất đã nhắc tới ở mục 1.5.
Có thể chia rơle áp suất ra các loại sau :
+ Rơle áp suất : Là các dụng cụ có thể ngắt và đóng trong quá trình điều
chỉnh khi áp suất tăng quá hoặc giảm quá so với trị số đã cho trớc.

+ Rơle áp suất an toàn : Là dụng cụ có thể ngắt mạch điện khi áp suất vợt
quá các giá trị áp suất cao hoặc thấp đặt trớc của các thiết bị ( bình cao áp, chai
gió ) và khi nào áp suất thay đổi trở lại khoảng vận hành an toàn thì rơle tự
động đóng trở lại.
+ Rơle áp suất khoá an toàn : Là các dụng cụ có thể ngắt mạch điện khi áp
suất vợt quá các giá trị áp suất cao hoặc thấp đặt trớc, khoá này không tự động
đóng lại, để đóng lại phải dùng tay hoặc các dụng cụ tác động.
1.2.3. Một số thiết bị tự động thờng dùng trong hệ truyền động máy nén khí
1. Thiết bị thừa hành
a. Van điện từ
Van điện từ là loại đóng mở nhờ lực của cuộn dây điện từ ( hay nam châm
điện ), van điện từ có thể là loại van chặn ( van 1 ngả ), hoặc van chuyển dòng
( nhiều ngả ).
- Van điện từ 1 ngả dùng để đóng mở tự động dòng chất lỏng hoặc chất
khí từ xa.
- Van điện từ nhiều ngả ( van chuyển dòng ) dùng để thay đổi tự động
dòng chảy chất lỏng hay khí.
Theo vị trí lá van khi tác động còn có thể chia ra van thờng đóng hay van
thờng mở.
Van thờng đóng là loại van đóng khi cuộn dây điện từ không có điện và
thờng mở là loại van mở khi cuộn dây không có điện.
Hình1.5 : Van điện từ ( Solenoid Valves )
1 Thân van
2 Đế van
3 Clopê
4 ống dẫn hớng đồng thời là ống ngăn cách khoang hút với bên ngoài
5 Lõi sắt
6 Lõi cố định
7 Vỏ
8 Cuộn dây điện từ

9 Vít cố định vỏ
10 Vòng đoản mạch chống ồn
11 Dây tiếp điện
12 Mũ ốc nối vít
13 Lò xo
b. Van thừa hành piot ( van chủ )
Van thừa hành piot gọi tắt là van chủ đợc sử dụng kết hợp với một van
điều khiển khác để thực hiện nhiều chức năng trong việc tự động hoá hệ thống.
Hình 1.6 : Van thừa hành piot, van lõi với van chủ
1 Thân van
2 Bộ lọc
3 Vít mở van bằng tay
4 Nắp trên
5 Lỗ cân bằng
6 Bích nối
7 Thanh đẩy
8 ống lới lọc
9 ống dẫn hớng
10 Lò xo
11 Nắp dới
12 Tấm van
13 Xi lanh
14 Piston
15 Van piot
Khi đóng, tấm van 12 sẽ ép lên đế van nhờ sức ép của lò xo 10 đồng thời
áp suất p
1
của chất lỏng phía áp cao
Khi mở, van piot trên ống dẫn 15, toàn bộ chất lỏng trên đầu piston đi qua
lỗ S xuống khoang dới do lực đẩy của lò xo 10. Van chính từ từ đóng lại, khoang

trên piston lại có áp suất ra p
2
.
2. Cơ cấu thừa hành
a. Các cơ cấu thừa hành có môtơ điện
Các cơ cấu thừa hành có môtơ điện là các thiết bị nhằm biến đổi tín hiệu
điều chỉnh thành sự dịch chuyển cơ học của cơ quan điều chỉnh
Theo dạng của sự dịch chuyển cơ học có thể chia ra cơ cấu có chuyển
động quay và cơ cấu có chuyển động tịnh tiến
Theo sơ đồ mạch điện có thể dùng cho sự điều khiển có tiếp điểm hay
không tiếp điểm.
Các loại van đóng mở bằng môtơ điện ít đợc sử dụng trong các hệ thống
khí nén.
b. Các cơ cấu thừa hành điều khiển bằng khí nén
Các cơ cấu thừa hành điều khiển bằng khí nén biến tín hiệu khí nén thành
sự dịch chuyển cơ khí của cơ cấu điều khiển, thờng chúng đợc chuyển thành sự
dịch chuyển tịnh tiến của các thành đẩy
Theo dạng phần tử cảm biến có thể phân ra các cơ cấu thừa hành dạng
màng mỏng và dạng piston
Hình 1.7 : Cơ cấu thừa hành dùng khí nén kiểu màng mỏng để điều chỉnh
cửa thoát của van
1 Thân
2 Nắp dới hộp màng
3 Nắp trên hộp màng
4 Màng cao su
5 ống nối khí nén điều khiển
6 Tấm đỡ màng
7 Lò xo
8 Thanh truyền
9 Đầu nối

10 Vạch chia
3. Các dụng cụ tự động điều chỉnh báo hiệu bảo vệ áp suất và hiệu áp suất
a. Các phần tử cảm biến đàn hồi
Các phần tử cảm biến đàn hồi biến sự thay đổi áp suất hay sự chênh lệch
nhiệt của áp suất môi trờng làm việc thành sự chuyển dịch cơ học. Các phần tử
cảm biến đàn hồi không những đợc sử dụng trong các dụng cụ điều chỉnh, báo
hiệu bảo vệ áp suất và cả trong các dụng cụ điều chỉnh, báo hiệu, bảo vệ nhiệt
độ.
Các phần tử cảm biến đàn hồi cũng đợc chia làm hai loại theo cấu tạo là
hộp xếp ( hay niphông ) và màng đàn hồi
Hình 1.8 : Các phần tử cảm biến đàn hồi
a ống màng có vỏ hình song
b Hộp xếp một đáy
c- Hộp xếp một đáy
d Màng phẳng đơn giản
e - Màng phẳng đơn giản
+ Màng phẳng đơn giản sử dụng cho các loại dụng cụ nhỏ và thờng đợc sử
dụng khi sự dịch chuyển không đáng kể
+ Màng đàn hồi lợn sóng đợc sử dụng khi yêu cầu độ dãn nở lứn hơn, để
làm giảm độ cứng ngời ta dập các nếp sóng hình tròn đồng tâm với màng.
b. Các dụng cụ điều chỉnh hai vị trí
Các rơle áp suất và rơle hiệu áp thuộc vào loại dụng cụ có đặc tính rơle
hay dụng cụ điều chỉnh hai vị trí
Rơle áp suất là dụng cụ chuyển đổi các tín hiệu áp suất hoặc hiệu áp suất
thành ra sự đóng ngắt (ON/OFF) của mạch điện
* Rơle áp suất đơn
+ Rơle áp suất thấp : Là dụng cụ hoạt động ở áp suất thấp và ngắt mạch
điện của máy nén khi áp suất giảm xuống quá mức cho phép để bảo vệ máy nén
và đôi khi để điều chỉnh công suất nén.
Hình 1.9 : Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của rơle áp suất thấp

a- Nguyên tắc cấu tạo
b- Tiếp điểm ON OFF (LP)
c- Tiếp điểm ON OFF (HP)
Hình 1.10 : Cấu tạo của rơle áp suất thấp
1 Vít đặt áp suất thấp LP
2 Vít đặt vi sai LP
3 Tay đòn chính
5 Vít đặt áp suất cao HP
7 Lò xo chính
8 Lò xo vi sai
9 Hộp xếp dãn nở
10 Đầu nối áp suất thấp
11 - Đầu nối áp suất cao
12 Tiếp điểm
13 Vít đấu dây điện
14 Vít nối đất
15 Nối luồn dây điện
16 Cơ cấu lật để đóng mở tiếp điểm dứt khoát
18 Tấm khoá
19 Tay đòn
+ Rơle áp suất cao
Rơle áp suất cao hoạt động với áp suất cao, khi áp suất đầu đẩy máy nén
tăng vợt quá trị số cho phép, rơle mở truyền động ngắt mạch điện cung cấp cho
máy nén để bảo vệ
Hình 1.11 : Rơle áp suất cao kiểu KP7W của Danffoss
1 Vít đặt sáp suất
2 Vít đặt vi sai áp suất
3 Tay đòn chính
4 Lối cáp vào
5 Tấm khoá

6 Tay đòn
7 Tay đòn reset trong
8 Tay đòn reset ngoài
Tuy nhiên do yêu cầu về an toàn ngừơi ta chia rơle áp suất cao ra làm 3
loại :
- Rơle áp suất cao thờng là loại sau khi áp suất tăng cao thì cắt mạch, khi
áp suất giảm xuống rơle tự đóng mạch cho máy nén hoạt động trở lại
- Rơle áp suất cao có giới hạn áp suất, đặc biệt là có nút reset bằng tay
trên vỏ máy. Khi đã ngắt (OFF) rơle không tự đóng lại mà phải có tác động ấn
nút reset của ngời vận hành máy.
- Rơle áp suất cao có giới hạn an toàn, đặc điểm là có tay đòn reset nằm
trong vỏ máy, khi đã ngắt mạch điện máy nén (OFF) ngời vận hành máy nén
phải kiểm tra nguyên nhân tăng áp suất, mở nắp rơle và dùng dụng cụ để đa tay
đóng reset về vi trí ban đầu
Do nhiệm vụ bảo vệ an toàn nh vậy nên thờng ngời ta bố trí đèn báo khi
rơle tác động OFF.
* Rơle áp suất kép
Rơle áp suất kép gồm rơle áp suất cao và rơle áp suất thấp đợc tổ hợp
chung lại trong một vỏ thực hiện chức năng của hai rơle, ngắt điện cho máy nén
khi áp suất cao vợt quá mức cho phép và khi áp suất thấp hạ xuống dới mức cho
phép. Việc đóng điện lại cho máy nén khi áp suất giảm xuống và khi áp suất
tăng lểntong phạm vi an toàn cũng đợc thực hiện bằng tay với nút ấn reset ngoài
hoặc bằng tay đòn với tay đòn reset phía trong vỏ nh đã nói ở trên.
Hình 1.12 : Cấu tạo rơle áp suất kép kiểu KP15 của Danfoss
a- Cấu tạo
b, c, d Tiếp điểm ON OFF
1 Vít đặt áp suất thấp LP
2 Vít đặt vi sai P ( LP)
3 Tay đòn chính
5 Vít đặt áp suất cao HP

7 Lò xo chính
8 Lò xo vi sai
9 Hộp xếp dãn nở
10 Đầu nối áp suất thấp
11 - Đầu nối áp suất cao
12 Tiếp điểm
13 Vít đấu dây điện
14 Vít nối đất
15 Nối luồn dây điện
16 Cơ cấu lật để đóng mở tiếp điểm dứt khoát
18 Tấm khoá
19 Tay đòn
30 Nút reset
Lu ý khi lắp đặt : Các rơle áp suất cần lu ý ống nối từ ống hút hoặc ống
đẩy vào rơle nên ở vị trí trên ống để ngăn dầu lọt vào hộp xếp vì nếu để dầu lọt
vào hộp xếp lâu ngày có thể hộp xếp bị bỏ không hoạt động đợc một cách hoàn
hảo, hơn nữa cũng đảm bảo cho các truyền động làm việc bình thờng.
* Rơle hiệu áp dầu
Rơle hiệu áp dầu dùng trong hệ thống máy nén khí chủ yếu để bảo vệ sự
bôi trơn hoàn hảo máy nén. Do áp suất trong khoang cácte máy nén luôn thay
đổi do đó một áp suất dầu không đổi nào đó không thể đảm bảo an toàn cho việc
bôi trơn máy nén, vì vậy hiệu áp suất ( hiệu áp dầu trừ áp suất cácte hay áp suất
P
0
) mới là đại lợng đánh giá chính xác chế độ bôi trơn yêu cầu của máy nén , th-
ờng P 0,7 bar
Vì khi khởi động máy nén, hiệu áp dầu không bằng 0 nên lúc này có bộ
phận nối tắt qua rơle, khoảng 45s sau khởi động, hiệu áp dầu đợc xác lập bộ
phận nối tắt sẽ ngắt mạch. Bộ nối tắt đợc điều khiển bằng rơle thời gian.
Khi làm việc, rơle hiệu áp dầu đóng mở chỉ phụ thuộc vào giá trị hiệu áp

suất dầu từ bơm trừ áp suất hút hay áp suất cácte mà hoàn toàn không phụ thuộc
vào áp suất cũng nh áp suất cácte.
Hình 1.13 : Cấu tạo rơle hiệu áp dầu RT55 của Danfoss
1- Đầu nối với áp suất hệ thống dầu bôi trơn (OIL)
2- Đầu nối với áp suất hút hoặc cácte máy nén (LP)
3- Đĩa Đặt hiệu áp
4- Nút reset
5- Bộ phận thử nghiệm
Hoạt động của rơle biến áp dầu : Nếu không có áp suất dầu khi khởi động
hoặc khi hiệu áp suất dầu giảm xuống dới giá trị đặt khi vận hành thì máy nén sẽ
đợc ngắt dòng điện nguồn sau khi thời gian trễ trôi qua.
1.2.4. Các dụng cụ tự động điều chỉnh báo hiệu, bảo vệ nhiệt độ và hiệu
chỉnh nhiệt độ
Các dụng cụ điều khiển, điều chỉnh, báo hiệu và bảo vệ nhiệt độ, giống
nh áp suất cũng đợc trang bị các bộ biến đổi nhiệt độ. Nhờ các bộ biến đổi này
mà sự thay đổi nhiệt độ do các phần tử cảm biến nhiệt thu đợc biến đổi thành các
tín hiệu tơng ứng nh độ dịch chuyển cơ khí ( độ giãn nở của hộp xếp thanh lỡng
kim hay màng đàn hồi ).
1. Các bộ biến đổi nhiệt độ
a. Hệ thống biến đổi nhiệt áp
Hệ thống biến đổi nhiệt áp để biến đổi các tín hiệu nhiệt độ ra áp suất, sau
đó thành sự dịch chuyển cơ học của hộp xếp hoặc màng đàn hồi, có thể thực hiện
từ xa hoặc tại chỗ.
Hình1.14 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống biến đổi nhiệt áp từ xa và tại chỗ
a- Từ xa
b- Tại chỗ
1- Đầu cảm nhiệt
2- ống mao dẫn
3- Hộp xếp
4- Vỏ ngoài hộp xếp

5- Chất lỏng
b. Các phần tử nhạy cảm nhiệt dãn nở nhiệt
Trong các dụng cụ tự động nhiệt, ngời ta sử dụng các phần tử nhạy cảm
dẫn mở nhiệt để biến đổi sự dãn nở nhiệt độ ra sự dịch chuyển cơ học để đóng
mở tiếp điểm hoặc sự điều chỉnh liên tục
Hình 1.15 : Các phần tử nhạy cảm nhiệt
a- Bộ hai phần tử
b- Thanh lỡng kim
1- Tấm cứng
2- Băng thép
Bộ hai phần tử, gồm một tấm cứng 1 và một dải băng thép 2 dễ đàn hồi và
đợc căng băng lò xo 3. Nếu tấm cứng và dải băng làm bằng kim loại có độ dãn
nở nhiệt khác nhau thì khi thay đổi nhiệt độ, điểm A sẽ thực hiện một dịch
chuyển x.
Bộ biến đổi thanh lỡng kim (b) có dạng một thanh kim loại nhng đợc hàn
ghép từ ahi kim loại khác nhau và có hệ số dãn nở nhiệt khác nhau. Nếu lkim
loại M
1
có độ dãn nở nhiệt lớn hơn kim loại M
2
thì khi tăng nhiệt độ điểm A dịch
chuyển lên một vị trí A một quãng đờng x.
c. Nhiệt điện trở
Nhiệt điện trở biến tín hiệu nhiệt độ trở thành điện trở, nhiệt điện trở gồm
các kim loại và bán dẫn. Nhiệt điện trở đợc chế tạo từ các dây dẫn lim loại mỏng,
đợc quấn lên khung và đặt trongvỏ bọc bảo vệ, vật liệu chế tạo nhiệt điện trở là
các kim loại có hệ số nhiệt điện trở cao và ổn định ( Niken, bạch kim, đồng )
Điện trở của các dây dẫn bạch kim và Niken có thể viết dới dạng
R
t

= R ( 1 + .t)
Trong đó :
R - Điện trở của dây dẫn ở 0
0
C ( )
- Hệ số tăng điện trở do nhiệt 1/k, đối với kim loại > 0
t Nhiệt độ,
0
C
2. Các dụng cụ điều chỉnh nhiệt độ hai vị trí
Công dụng của các dụng cụ máy là điều khiển, điều chỉnh, báo hiệu và
bảo vệ nhiệt độ hoặc nhiệt độ qua cơ cấu thừa hành hai vị trí đóng ngắt ON
OFF.
a. Rơle nhiệt độ kiểu dãn nở nhiệt
* Rơle nhiệt độ
Kiểu dãn nở nhiệt hai phần tử
Hình 1.16 : Cấu tạo của rơle nhiệt độ kiểu dãn nở nhiệt
a- Nguyên tắc cấu tạo
b, d - Nạp chất lắp phụ
c, e - Nạp hơi
f - Sơ đồ cấu tạo với các vít tiếp điểm
1 Van điều chỉnh nhiệt độ dầu OIL
3 Tay đòn chính
5 Vít điều chỉnh nhiệt độ cao
7 Lò xo chính
9 Hộp xếp
10 ống mao dầu
11 ống mao hệ thống
12 Tiếp điểm
13 Các vít tiếp điểm

14 Vít tiếp điểm
15 Nối luồn dây điện
16 Cơ cấu lật
17 Bầu cảm nhiệt
18 Tấm khoá
* Rơle nhiệt độ điện trở
Rơle này bao gồm bộ biến đổi nhiệt độ, sơ đồ khuyếch đại và thiết bị ra,
phần lớn các bộ khuyếch đại điện tử này của rơle đợc làm bằng bán dẫn ba chân
Hình 1.17 : Sơ đồ nguyên lý rơle điện trở
Trong đó :
R
T
- điện trở cảm biến
U - Điện thế xoay chiều
R
b1
,R
b2
các điện trở cố định
R
3
,R
v
Làm nhiệm vụ đặt nhiệt độ ban đầu và vi sai
P-3,P-2,P-1 Các tiếp điểm
Cầu cân bằng khi :R
T
(t
1
).R

3
= R
b1
.R
b2
Điện trở của cảm biến R
T
(t
1
) =
'
.
3
21
R
RbRb
khi điện trở đầu ra của bộ khuyếch
đại bằng 0
Khi nhiệt độ đầu cảm biến nhiệt tăng, điện trở R
T
giảm dần làm cầu mất
cân bằng. Khi điện áp ở đầu vào bộ khuyếch đại vợt quá giới hạn cho phép, rơle
điện từ IP làm việc và các tiếp điểm tác động
Rơle nhiệt độ ngắt khi nhiệt độ giảm, pha nguồn điện thay đổi 180
0
và các
điện trở đợc nối bởi các tiếp điểm đóng của rơle P ( không thể hiện ).
b. Dụng cụ điều chỉnh và bảo vệ mức lỏng
Dụng cụ điều chỉnh và bảo vệ mức lỏng đợc trang bị cơ cấu để đảm bảo đ-
ợc chức năng điều chỉnh tự động mức lỏng, bảo vệ cho đối tợng đợc trang bị

* Rơle mức lỏng kiểu phao điện từ
Rơle mức lỏng kiểu phao điện từ trang bị cho thiết bị nén khi dùng để bảo
vệ mức lỏng quá cao hoặc quá thấp trong các thiết bị
Hình 1.18 : Cấu tạo của rơle mức lỏng kiểu phao điện từ của Danfoss
1 Vỏ bộ khuyếch đại chịu đợc nớc
2 Rơle
3 Bộ khuyếch đại
4 Biến áp chỉnh
5 Nối đất
6 Các vít nối dây
7 Nối luồn dây điện
8 Cuộn dây điện từ piot
9 Bầu phao
10 Phao và cán phao
11 Bích nối
12 Mức lỏng danh nghĩa.
* Rơle bảo vệ, báo động, điều chỉnh
Hình 1.19 : Rơle mức lỏng bảo vệ , báo động và điều chỉnh RT của
Danfoss
1 - Đầu nối áp suất
3 - Đệm kín
4 Hộp xếp
5 - Đĩa điều chỉnh
9 Thanh chia
10 Vít nối mạch
11 Vít luồn dây điện vào
12 Lò xo
14 Vít nối dây
15 Trục ren
16 Tiếp điểm

17 Vòng lẫy trên
18 Cần lật tiếp điểm
20 Vòng kĩ thuật
38 Vít nối đất.
Chơng 2
Truyền động và tự động máy nén khí và hệ
thống khí nén
2.1. Điều chỉnh năng suất máy nén [2]
Có nhiều phơng pháp điều chỉnh máy nén piston :
+ Đóng ngắt máy nén ON- OFF
+ Vô hiệu hoá từng xilanh hoặc cụm xilanh trên một máy nén nhiều
xilanh
+ Thay đổi vòng quay trục khuỷu máy nén
Ngoài ra còn một số phơng pháp điều chỉnh khác .
a. Điều chỉnh bằng phơng pháp đóng ngắt ON OFF
u điểm của phơng pháp này là đơn giản, rẻ tiền, lắp đặt và bảo dỡng dễ
dàng, thờng đợc sử dụng trong các máy nén loại nhỏ. Độ dao động sai số lớn,
không áp dụng đợc các yêu cầu chính xác cao
Các dụng cụ điều chỉnh hai vị trí cho máy nén thờng là các rơle nhiệt độ, rơle áp
suất thấp.
b. Điều chỉnh bằng phơng pháp vô hiệu hoá từng xilanh hoặc từng cụm
xilanh .
* Khoá đờng hút : Phơng pháp này dùng van điện từ khoá đờng hút vào
từng xilanh hoặc từng cụm xilanh. Đây là biện pháp đơn giản vì khi ngắt xilanh
nào thì chỉ cần khoá đờng hút của xilanh đó lại, tuy nhiên nảy sinh phức tạp là
không có không gian bố trí cơ cấu khoá do đầu xilanh rất hẹp.
Bộ khoá đờng hút hoạt động nh sau :
1 Khi làm việc có tải, van điện từ không có điện, van điện từ đóng kín
phía trên piston 3 có áp suất hút, piston 3 nằm ở phía trên, đờng hút thông,
không khí tự do đi vào xilanh, xilanh làm việc có tải bình thờng.

2 Khi làm việc không tải ( đã có tác động điều chỉnh ) van điện từ đợc
nối điện, kim van điện từ mở, hơi nén áp suất cao đi vào khoang trên piston 3 và
đẩy piston 3 xuống, khoá đờng hút làm khí hút không vào đợc xilanh, xilanh
làm việc không tải.
Hình 2.1 : Bộ khoá đờng hút vào của xilanh
a- Có tải
b- Không tải
1 - Cuộn dây điện từ
2 - Lõi sắt
3 - Piston điều chỉnh của bộ khoá
4 - Buồng hút
5 - Buồng đẩy
6 - Lỗ cân bằng hơi
7 - Đờng nối với buồng đẩy ( hơi nén có khí áp cao )
8 - Đờng hút
+ Cơ cấu nâmg van kiểu nâng của TRANE