Nghiên cứu thiết lập mô hình toán phát hiện rò rỉ cho hệ thống khí nén
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.7 MB, 68 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRUỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHẠM VĂN HỘI
NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP MÔ HÌNH TOÁN PHÁT
HIỆN RÒ RỈ CHO HỆ THỐNG KHÍ NÉN.
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
Mã số
: 60.52.01.03
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12,2015.
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa-ĐHQG TP.HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: GV. TS. Lê Thể Truyền.
Cán bộ chấm nhận xét 1: GV. TS. Trần Nguyên Duy Phương.
Cán bộ chấm nhận xét 2: GV. TS. Trần Văn Giáp.
Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG-TP.HCM ngày 04 tháng
01 năm 2016.
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
1. PGS. TS. Phan Đình Huấn.
2. PGS. TS. Trương Nguyên Luân Vũ.
3. GV. TS. Trần Nguyên Duy Phương.
4. GV. TS. Trần Văn Giáp.
5. GV. TS. Lê Thanh Danh.
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi
Luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ
PGS. TS. Phan Đình Huấn
PGS. TS. Nguyễn Hữu Lộc
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Học viên thực hiện : Phạm Văn Hội
MSHV : 13040387
Ngày, tháng, năm sinh : 12/04/1987
Chuyên ngành
I.
Nơi sinh: Phú Yên
Mã số : 60.52.01.03
: Kỹ thuật cơ khí
TÊN ĐỀ TÀI
Nghiên cứu thiết lập mô hình toán phát hiện rò rỉ cho hệ thống khí nén.
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. Tìm hiểu, đề xuất các phương án phát hiện rò rỉ cho hệ thống truyền động khí
nén ngay khí chúng xảy ra.
2. Thiết lập mô hình toán phát hiện rò rỉ cho hệ thống truyền động khí nén.
3. Xây dựng các phương trình toán cho các thiết bị hệ thống truyền động khí nén.
4. Mô phỏng mô hình toán phát hiện rò rỉ ửên phần mềm Matlab Simulink,
Amesim và đánh giá kết quả.
5. Kết luận và hướng phát triển.
II.
III.
IV.
NGÀY GIAO NHIÊM VỤ: 19/01/2015.
NGÀY HOÀN THẨNH NHIỆM VỤ: 10/12/2015.
CÁN BỘ HUỚNG DẪN: GV. TS. Lê Thể Truyền.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10, tháng 12, năm 2015.
CÁN BỘ HUỚNG DẪN.
TS. Lê Thể Truyền.
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO.
TS. Tràn Nguyên Duy Phương.
TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ.
PGS. TS. Nguyễn Hữu Lộc.
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người thân trong gia đình đã luôn
luôn ủng hộ và tạo điều kiện trong suốt thời gian luận văn được thực hiện.
Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới Thầy hướng dẫn: GV. TS. Lê Thế Truyền, Thầy
đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để luận văn này được hoàn thành
tốt.
Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới các Thầy, Cô đã tham gia chấm, nhận xét luận
văn và các Thầy, Cô giảng dạy chương trình đào tạo Thạc sĩ tại Khoa Cơ khí, Trường Đại
học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới các bạn bè, học viên cao học, đồng nghiệp
của tác giả tại công ty P&G đã tạo điều kiện, giúp đỡ trong quá trình tác giả thực hiện luận
văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 10, tháng 12, nãm 2015
Học viên thực hiện
Phạm Văn Hội
2
TÓM TẤT
Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu thiết lập mô hình toán phát hiện rò ri cho hệ
thống khí nén ngay khi chúng xảy ra.
Mô hình toán này được mô phỏng trên hai phần mềm Matlab Simulink cho mô hình
chuẩn và Amesim cho mô hình có rò ri. Qua kết quả mô phỏng này, những qui luật truyền
động bên trong của hệ thống truyền động khí nén và các thông số ảnh hưởng đến hệ thống
truyền động của khí nén khi có rò rỉ xảy ra sẽ được thể hiện rõ.
Từ khóa: Rò rỉ khí nén, mô hình toán cho hệ thống khí nén, mô hình phát hiện và
chuẩn đoán lỗi.
ABSTRACT
The objective of this thesis is research and establish mathematics model to detect
leakage for pneumatic system as soon as they occur.
This mathematics model will be simulated on Matlab Simulink software for standard
model and Amesim software for leakage model. Through the result of this simulation, we
will be find rules inside actuators of pneumatic system and parameters affect the system
when the leakages occur.
Keywords: Leakage in pneumatic system, mathematics model for pneumactic
system, fault dedection and diagnosis for pneumatic system.
3
LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Các nghiên cứu của luận văn được phân tích dựa trên việc tham khảo một số tài
liệu, luận văn, bài báo đã thực hiện.
Các phân tích, đánh giá và trích xuất dữ liệu là hoàn toàn trung thực, không vi
phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ và pháp luật Việt Nam.
Tác giả hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật về luận văn này.
Tác giả
Phạm Văn Hội
4
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VÀN THẠC SĨ .................................................................................................. 1
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................................2
TÓM TẮT ..............................................................................................................................................3
LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN .................................................................................4
MỤC LỤC ..............................................................................................................................................5
DANH MỤC HÌNH VẼ .........................................................................................................................8
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................................................. 10
DANH MỤC KÍ HIỆU ........................................................................................................................ 11
CHƯƠNG 1 ......................................................................................................................................... 12
TỔNG QUAN.......................................................................................................................................12
1.1.
Giới thiệu hệ thống truyền động khí nén trong công ty P&G .........................................12
1.1.1.
Giới thiệu về công ty P&G ......................................................................................... 13
1.1.2.
ứng dụng hệ thống truyền động khí nén trong công ty P&G .................................. 13
1.2.
Tổn thất do rò rỉ khí nén gây ra ......................................................................................... 16
1.3.
Giới thiệu các phưoiig pháp phát hiện rò rỉ cho hệ thống khí nén hiện nay .................. 19
1.3.1.
Phát hiện rò rỉ bằng tai ............................................................................................... 20
1.3.2.
Phát hiện rò rỉ bằng xà phòng .................................................................................... 20
1.3.3.
Phát hiện rò rỉ bằng máy dò siêu âm .........................................................................21
1.4.
Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................................24
1.5.
Mục đích nghiên cứu ...........................................................................................................24
1.6.
Nội dung nghiên cứu ...........................................................................................................24
1.7.
Cấu trúc luận văn ................................................................................................................25
CHƯƠNG 2 ..........................................................................................................................................26
THIẾT LẬP MÔ HÌNH TOÁN PHÁT HIỆN RÒ RỈ CHO HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN
............................................................................................................................................................... 26
5
2.1.
Đánh giá các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước ...............................................26
2.1.1.
Các công trình nghiên cứu trong nước ...................................................................... 26
2.1.2.
Các công trình nghiên cứu của nước ngoài ............................................................... 26
2.2.
Cơ sở lý thuyết ..................................................................................................................... 28
2.3.
Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................................30
2.4.
Xây dựng mô hình của hệ thống truyền động khí nén ..................................................... 30
2.5.
Xây dựng tập tham số cho việc phát hiện rò ri trong hệ thống truyền động khí nén..
.............................................................................................................................................. 35
CHƯƠNG 3 ..........................................................................................................................................37
XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH TOÁN CHO CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG KHÍ NÉN .................................................................................................................................37
3.1.
Phưong trình toán cho mô hình van điều hướng .............................................................. 38
3.2.
Phưong trình mô hình buồng xi lanh khí nén ...................................................................40
3.3.
Phưong trình vị trí dịch chuyển piston ..............................................................................45
CHƯƠNG 4 ..........................................................................................................................................49
MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ......................................................................................... 49
4.1.
Mô phỏng ............................................................................................................................. 49
4.1.1.
Thiết kế hệ thống truyền động khí nén không rò rỉ trên phần mềm Matlab
Simulink........................................................................................................................................ 50
4.1.2.
4.2.
Thiết kế hệ thống truyền động khí nén có rò rỉ trên phần mềm Amesim ............ 55
Kết quả mô phỏng ...............................................................................................................57
4.2.1.
Kết quả mô phỏng một chu kì mô hình hệ thống truyền động khí nén không rò
rỉ trên phần mềm Matlab Simulink ........................................................................................... 57
4.2.2.
Kết quả mô phỏng nhiều chu kì hệ thống truyền động khí nén có rò rỉ trên
phần mềm Amesim ...................................................................................................................... 61
4.3.
Kiểm tra rò rỉ của hệ thống truyền động khí nén ............................................................. 63
CHƯƠNG 5 ..........................................................................................................................................65
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .......................................................................................... 65
5.1.
Kết luận .................................................................................................................................. 65
6
5.2.
Hướng phát triển của đề tài .................................................................................................. 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................................... 66
7
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1 Dây chuyền sản xuất nước xả vải đóng chai tự động ............................................................ 14
Hình 1. 2 Tủ điều khiển khí nén cụm máy gắp chai .............................................................................. 15
Hình 1. 3 Tủ điều khiển khí nén cụm máy chiết rót .............................................................................. 16
Hình 1. 4 Các phương pháp tiết kiệm lớn về năng lượng. (Nguồn ủy ban Châu Âu, 2000) ................. 19
Hình 1. 5 Phát hiện rò rỉ bằng xà phòng ............................................................................................... 21
Hình 1. 6 Phát hiện rò rỉ bằng máy dò siêu âm ..................................................................................... 22
Hình 2. 1 Mô hình phát hiện rò rỉ.......................................................................................................... 29
Hình 2. 2 Sơ đồ mạch hệ thống truyền động khí nén của cụm đưa chai vô thùng tự động .................. 31
Hình 2. 3 Van điều hướng 5/2 ............................................................................................................... 33
Hình 2. 4 Xi lanh chuyển động thẳng ................................................................................................... 34
Hình 2. 5 Sơ đồ mạch mô hình hệ thống truyền động khí nén .............................................................. 35
Hình 3. 1 Sơ đồ mạch mô hình hệ thống truyền động khí nén để viết phương trình ............................ 37
Hình 3. 2 Đo lưu lượng và áp suất qua van ........................................................................................... 38
Hình 3. 3 Mô tả lưu lượng và áp suất trong buồng xi lanh ................................................................... 40
Hình 3. 4 Phân bố lực của xi lanh ......................................................................................................... 45
Hình 4. 1 Sơ đồ khối của các phần tử trong Matlab Simulink .............................................................. 50
Hình 4. 2 Sơ đồ khối của các phần tử biểu diễn áp suất trong buồng xi lanh của hành trình đi ra trong Matlab
Simulink ................................................................................................................................................ 51
Hình 4. 3 Sơ đồ khối của các phần tử biểu diễn áp suất trong buồng xi lanh của hành trình đi về trong Matlab
Simulink ................................................................................................................................................ 52
Hình 4. 4 Sơ đồ khối biểu diễn khoảng dịch chuyển của piston hành trình di ra .................................. 53
Hình 4. 5 Sơ đồ khối biểu diễn khoảng dịch chuyển của piston hành trình di về ................................. 54
Hình 4. 6 Sơ đồ khối biểu diễn lưu lượng ............................................................................................. 55
Hình 4. 7 Sơ đồ khối hệ thống truyền động khí nén có rò rỉ trên phần mềm Amesim .......................... 56
Hình 4. 8 Đồ thị biểu diễn xi lanh đi ra ................................................................................................. 58
Hình 4. 9 Đồ thị biểu diễn xi lanh đi vào .............................................................................................. 60
Hình 4. 10 ĐỒ thị ắp suất bên trong buồng xi lanh ............................................................................. 62
8
Hình 4. 11 Đồ thị so sánh lưu lượng Qa trên hệ thống khí nén ............................................................ 63
9
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1 Thống kê số điểm rò rỉ và chi phí của dây chuyền công ty P&G. (Nguồn công ty P&G)... 23
Bảng 2 Thông số đầu vào cho mô phỏng mô hình hệ thống truyền động khí nén ................................. 50
10
DANH MỤC KÍ HIỆU
PLC: Progammable Logic Controller (Điều khiển lập trình).
SLPM : Standard liter per minute ( Đơn vị lít trên phút), m: Đơn vị chiều dài mét.
m2: Đơn vị diện tích mét bình.
m3: Đơn vị thể tích mét khối.
pa: Đơn vị áp suất Pascal.
N: Đơn vị lực tác dụng Newton.
s: Đơn vị thời gian giây.
11
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1.
Giói thiệu hệ thống truyền động khí nén trong công ty P&G.
Hệ thống truyền động khí nén được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công
nghiệp hiện nay như:
-
Lĩnh vực lắp ráp điện tử.
-
Chế biến thực phẩm, gỗ.
-
Chiết rót sản phẩm.
-
Các khâu phân loại, đóng gói sản phẩm thuộc các dây chuyền sản xuất tự động.
-
Trong môi trường độc hại.
-
Lĩnh vực chống cháy nổ.
-
Lĩnh vực đảm bảo vệ sinh.
Các dạng truyền động của hệ thống truyền động khí nén:
-
Truyền động thẳng.
Đây là ưu thế của hệ thống khí nén do kết cấu đom giản và linh hoạt của cơ
cấu chấp hành. Chúng được sử dụng nhiều ttong các thiết bị gá kẹp, các chi tiết
khi gia công, các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm.
-
Truyền động quay.
Chuyển động này được sử dụng ttong nhiều trường hợp khi yêu cầu tốc độ
truyền động rất cao, công suất không lớn. Các thiết bị truyền động này thường
gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng truyền động sử dụng các năng
lượng khác. Ví dụ dụng cụ vặn ốc vít trong sửa chữa và lắp ráp chi tiết, máy
khoan.
Qua đây, ta thấy truyền động khí nén mặt dù chỉ có hai dạng truyền động nhưng
12
ứng dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp từ cơ bản đến hiện đại.
1.1.1.
Giới thiệu về công ty P&G.
Công ty P&G là một công ty đa quốc gia. Công ty chuyên sản xuất các mặc hàng
tiêu dùng như dầu gội, dầu xả, nước xả vải, mỹ phẩm, dao cạo râu, và còn nhiều mặc hàng
khác.
Để đáp ứng nhu cầu thị trường, tính cạnh tranh về sản lượng cũng như chất lượng
công ty P&G đã không ngừng đầu tư phát triển công nghệ kỹ thuật và giảm chi phí trong
sản xuất.
1.1.2.
ứng dụng hệ thống truyền động khí nén trong công ty P&G.
Những năm gần đây, công ty P&G liên tục đầu tư đưa về nhà máy nhiều dây
chuyển sản xuất hiện đại nhằm phục vụ cho hiện đại hóa sản xuât.
Trong tất cả các dây chuyền hiện đại này không một dây chuyền nào không có ứng
dụng của hệ thống truyền động khí nén. Những ứng dụng điển hình của hệ thống truyền
động khí nén trong các dây chuyền sản xuất trong công ty như:
- Hệ thống đẩy chất lỏng trong đường ống từ bồn chứa tới các trạm tiêu thụ.
-
Hệ thống chiết rót sản phẩm vào chai, túi trong các dây chuyền đóng gói.
-
Hệ thống phân loại sản phẩm trong khâu kiểm soát chất lượng.
-
Hệ thống tự cân bằng băng tải.
- Hệ thống điều áp trong bồn chứa sản phẩm để đảm bảo áp suất được ổn định
trong suốt quá trình hoạt động.
13
-
Hệ thống tạo hình thùng tự động.
-
Hệ thống bỏ sản phẩm vào thùng.
-
Và còn nhiều hệ thống khác nữa.
Để hiểu rõ hom về ứng dụng của hệ thống truyền động khí nén trong các dây chuyền
hiện đạỉ cũng như cách giảm chi phí trong sản xuất. Một dây chuyền sản xuất nước xả vải
đóng chai tự động trong công ty P&G đang sử dụng nhiều thiết bị truyền động khí nén sẽ
được giới thiệu sau đây. Dây chuyền này là dây chuyền sản xuất hiện đại của ty P&G tại Việt
Nam. Dây chuyền này tự động từ đầu cho đến ra thùng sản phẩm bán cho thị trường. Dây
chuyền chạy tốc độ 300 chai / phứt.
Ihiẽt bị phun code Thiét bị râa clhi Lự dộng lrâctai\
JL*. 2/
:
/íliiỂÌyữbíễpúp ĨWét*ịcb»rróis»pliiniVM
/
. Thiết bi hũt rlnn khung bang ta i
Phenchửa'
nap 3/
P11FT1 {lũra CÌ11Ì
B4IIỊỊ Ísí /
bị ỉip lép chai
Tbiềt bị dãn
ĩihinlẻnc.hai
"■-Thiel bị tỊũ hinh Ih iing lợ địing
/
TtLÍễE bị in code thiittg
Thét bị dãn ■■ _ ,
lilim kilữvên
■nil
Thiếtbị ilin
taag kẽừ
íhiidtLg
ỉộag
Hình 1.1 Dây chuyên sản xuất nước xả vải đóng chai tự động.
14
Mặc dầu, dây chuyền này sử dụng nhiều thiết bị truyền động khác nhau. Nhưng
tất cả cũng chỉ áp dụng hai dạng chuyển động là thẳng và quay.
- Đối với chuyển động quay được sử dụng frong cụm thiết bị sắp xếp chai, vặn
nắp vào chai.
- Đối với chuyển động thẳng được sử dụng trong nhỉều cụm thiết bị như chiết rót,
phân loại chai hỏng, phân loại thùng hỏng, phân loại nhãn hỏng.
Tất cả những truyền động này đều điều khiển bằng điện. Và những thiết bị điều
khiển được bố trí ưong một tủ riêng.
Hình 1.2 Tủ điều khiển khí nén cụm máy gắp chai.
15
Hình 1.3 Tủ điều khiển khí nén cụm máy chiết rót.
Hầu hết các dây chuyền sản xuất hiện đại ngày nay đều có tủ đỉều khiển khí nén
riêng cho từng cụm thiết bị như dây chuyền đã được giới thiệu trên. Điều này dễ dàng cho
việc kiểm tra và thay thế các chi tiết của hệ thống truyền động khí nén.
Như vậy, ta thấy hệ thống truyền động khí nén được sử dụng nhiều trong các khâu
khác nhau trong một dây chuyền sản xuất Ưong công ty P&G và cũng như frong các nhà
máy khác.
1.2.
Tổn thất do rò rỉ khí nén gây ra.
Qua một khoảng thời gian sử dụng, dây chuyền cố một số tình trạng bất thường
xảy ra như:
- Công suất của dây chuyền giảm.
-
Các chi tiết truyền động khí nén được thay thế nhiều hơn bình thường.
16
- Chất lượng sản phẩm giảm như nắp vặn không đạt tiêu chuẩn, gấp thùng bị
rách.
Những ảnh hường này làm tăng chi phí sản xuất của dây chuyền do chi phí bảo
trì tăng và chi phí sản phẩm hỏng không đạt chất lượng. Từ những ảnh hưởng này làm
giảm tính cạnh tranh của công ty trên thị trường về giá cả và chất lượng.
Trước tình trạng này, bộ phận bảo trì dây chuyền đã dừng toàn bộ dây chuyền
để bảo trì toàn bộ hệ thống. Ban đầu, nhóm đưa tất cả các bộ phận cơ khí về tình trạng
cơ bản ban đầu. Nhưng vẫn không khắc phục được tình trạng này. Bước tiếp theo, nhóm
kiểm tra tất cả các thành phần hệ thống khí nén. Và phát hiện được tất cả những ảnh
hưởng trên do rò rỉ khí nén gây ra.
Những nguyên nhân gây ra rò rỉ khí nén trên hệ thống:
- Khí nén ở nhiệt độ cao có độ ẩm lớn sẽ làm tăng tốc độ ăn mòn, lão hóa các
joăng làm kín và các thiết bị sử dụng khí nén. Chúng sẽ bị phá hỏng theo thời
gian và rò rỉ khí nén xảy ra. Một lỗ rò rỉ nhỏ có thể gây ra một tổn thất năng
lượng lớn, mà tai và mắt thường không phát hiện được.
- Rò rỉ xuất hiện do tác hại của môi trường không khí bụi, khi vào máy nén khí
bụi sẽ quyện với nước, dầu sinh ra một dạng bùn và lọt vào hệ thống lâu ngày
chúng sẽ gây ra kẹt ở một số bộ phận làm sinh ra rò rỉ khí nén.
Qua những nguyên nhân trên, ta thấy rằng rò rỉ là một điều chắc chắn xảy ra đối
với hệ thống truyền động khí nén.
Như vậy, chi phí sản xuất của dây chuyền này tăng lên. Những chi phí này bao
gồm chi phí bảo trì, chi phí thay thế chi tiết khí nén cũng như các chi tiết liên quan bị
ảnh hưởng, chi phí cho năng lượng lãng phí để bù lại lượng khí nén bị rò rỉ.
Sự rò rỉ này không chỉ xảy ra đối với dây chuyền này mà là tình trạng chung của
tất cả các dây chuyền khác của công ty P&G. Hơn nữa, vấn đề lớn này cũng là vấn đề
chung của tất cả các công ty đang sử dụng thiết bị truyền động khí nén trong các dây
chuyền sản xuất.
17
Theo thống kê của các nhà máy sản xuất thì điện năng tổn thất do rò rỉ trong hệ
thống khí nén thường từ 20% đến 30% lượng điện tiêu thụ trong một năm [1]. Sự rò rỉ
này thường xuất hiện tại các mối nối, van chặn, khớp nối...
Lãng phí khí nén thường được coi là vô hại. Nhưng trên thực tế, rò rỉ khí là một
sự lãng phí năng lượng và tiền bạc. Rò rỉ còn làm suy giảm hiệu suất của máy vì thiết bị
truyền động lực bị giảm, chạy chậm hơn, và đáp ứng chậm. Hơn nữa, lượng khí rò rỉ
làm cho áp trong bình tích áp giảm. Do đó, máy nén khí hoạt động với tần suất cao hơn
để bù lại lượng rò rỉ. Rò rỉ khí nén có thể làm ảnh hưởng đến các hoạt động sản xuất
như sau:
- Áp suất thay đổi làm cho các thiết bị hoạt động không tốt, ảnh hưởng đến sản
xuất.
- Công suất máy nén dư do rò rỉ làm cho chi phí cao hơn so với chi phí cần
thiết.
-
Tuổi thọ máy nén khí giảm.
- Tăng chi phí bảo trì các thiết bị khí nén (bao gồm cả máy nén) do chu kì thay
thế giảm và tăng thời gian hoạt động.
Thực tế, ta thấy rò rỉ là nguyên nhân chính của tiêu thụ khí nén quá mức và chiếm
khoảng 30% của tổng khí được sử dụng cho hệ thống [1],
Theo nghiên cứu của liền minh châu âu năm 2000, trong các biện pháp tiết kiệm
năng lượng thì việc xác định và loại bỏ rò rỉ chiếm khoảng 42% tổng số tiền tiết kiệm.
Do đó, tiết kiệm chi phí và giảm tiêu thụ năng lượng hiệu quả hàng năm được
coi là biện pháp tiết kiệm năng lượng [1],
18
Tit canhpmeach khạc 265Ỉ
Ẹịẹu chinhtộc đỏ dieu khiến 10K
Giảm rố ri
Thu hồi nhiệt ăng phi lơ£
Truths ^tiónftỂHíL_
Cấc biện phápréỉ kiện b - iíê nang lượng
Hình 1.4 Các phương pháp tiết kiệm lớn về năng lượng. (Nguồn ủỹ ban Châu Âu, 2000).
Nếu xử lý tốt rò ri thì:
-
Trong các cơ sở công nghiệp vừa và nhỏ có thể tiết kiệm được khoảng 15% chi
phí sử dụng hệ thống khí nén hiện tại.
-
Trong các cơ sở lớn hơn, có thể tiết kiệm dao động từ 30% -60% của việc
sử dụng hệ thống khí nén hiện tại [2].
Qua những phân tích trên, chúng ta đã thấy việc phát hiện rò rỉ cho một hệ thống
khí nén là cần thiết. Và khỉ điều này được xử lý tốt tin chì phí sản xuất của nhà máy sẽ
giảm và khả năng cạnh trạnh trên thị trường cao hơn.
1.3.
Giới thiệu các phương pháp phát hiện rò rỉ cho hệ thống khí nén hiện
nay.
Rò rỉ khí nén là một trong các nguyên nhân chính làm tăng tiêu hao điện năng
của máy nén khí. Nhận thức được điều này, công ty P&G đã thiết lập qui trình kiểm tra
19
để phát hiện và khắc phục các điểm rò rỉ.
Định kỳ mỗi tháng một lần, công ty có kế hoạch xác định các vị trí rò rỉ và lên
kế hoạch để khắc phục, loại bỏ chúng.
Tùy theo từng khu vực, thiết bị truyền động mà áp dụng các phương pháp phát
hiện rò rỉ khí nén khác nhau. Một số phương pháp phát hiện rò rỉ khí nén đang sử dụng
ưong công ty P&G sẽ được trình bày bên dưới.
1.3.1.
Phát hiện rò rỉ bằng tai.
Do tính chất tiếp xúc của dòng không khí nên chúng ta nghe được tiếng rít khi
rò rỉ. Áp dụng tính chất này, chúng ta dùng tai bình thường để xác định khí bị rò ra bên
ngoài hệ thống.
Ưu điểm:
- Không tốn chi phí mua thiết bị kiểm tra.
Nhược điểm:
1.3.2.
-
Không phát hiện những rò rỉ nhỏ.
-
Dùng giác quan để kiểm tra nên độ chính xác không cao.
-
Không áp dụng được trong môi trường ồn ào.
-
Không phát hiện được nguy cơ rò rỉ sẽ xảy ra.
Phát hiện rò rỉ bằng xà phòng.
Đối với phương pháp này, chúng ta cho xà phòng lên vùng nghi ngờ có rò rỉ và
phát hiện nhờ hiện tượng sủi bọt.
20
Hình 1.5 Phát hiện rò rỉ bằng xà phòng.
ưu điểm:
-
Đáng tín cậy hơn phương pháp dùng tai.
-
Ngăn ngừa, sửa chữa trong giai đoạn đầu trước khi rò rỉ lớn hơn xảy ra.
Nhược điểm:
1.3.3.
-
Tốn nhiều thời gian và nhân công.
-
Thường xuyên bỏ lỡ rò rỉ nhỏ.
Phát hiện rò rì bằng máy dò sỉêu âm.
Khí thoát ra từ những khe nứt của một hệ thống áp suất cao tối hệ thống áp suất
thấp, quá trình này làm phát sinh chuyển động phân tử hỗn loan, gây ra sóng siêu âm.
21
Dựa vào đặc tính này, các hãng sản xuất thiết bị kiểm ưa và chuẩn đoản đã
nghiên cứu, sản xuất ra một loại thiết bị kiểm ưa rò rì khí nén bằng siêu âm.
Thiết bị này cho phép loại bò các tiếng ồn xung quanh, giúp nhân viên bảo trì
Hình 1.6 Phát hiện rò rỉ bằng máy dò siêu âm.
Ưu điểm:
-
Tiết kiệm thời gian trong việc phát hiện rò rỉ.
-
Cho kết quả nhanh và chính xác hơn.
Nhược điểm:
-
Kiểm ưa theo kế hoạch định kì đã đua ra trước.
22
-
Kiểm ưa sau khi có sự cố rò rỉ xảy ra.
-
Chi phí mua thiết bị cao.
Đây cũng là những phương pháp phảt hiện rò rỉ mà các công ty có sử dụng hệ
thống khí nén hiện nay đang áp dụng.
Thống kê của nhóm bảo tri về việc xác định lượng rò rỉ và chi phí cho sự rò rỉ này
ưong 3 tháng liên tục của dây chuyền như sau:
Bảng 1 Thống kê số điểm rò rỉ và chỉ phí của dây chuyền công ty P&G. (Nguồn công ty
P&G)
Theo sổ liệu khảo sát trên, ta thấy các điểm rò rỉ xuất hiện trong cả ba tháng liên
tục. Mặt dù, sau khi phát hiện điểm rò rỉ và khắc phục ưong tháng nhưng những tháng
tiếp theo những điểm rò rỉ khấc vẫn xảy ra. Như vậy, ta thấy lượng tổn hao năng lượng
vẫn còn do sự rò rỉ này xảy ra giữa hai chu tri kiểm ưa liên tiếp.
Do tình hình sản xuất kinh doanh phải giảm chỉ phí sản xuất nên giảm năng lượng
lãng phí là tiêu chí hàng đầu để giảm chỉ phí sản xuất của công ty hiện nay. Và đây cũng
là vấn đề chung của tất cả cấc nhà máy hiện nay.
Trước những khó khăn này, một giải pháp phát hiện rò rỉ ngay sau khi chúng
xuất hiện được đưa ra để khắc phục và loại bỏ kịp thời chúng.
23
