Đồ án đkđc máy nén khí trục vít

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG
------

NHĨM 5
BÁO CÁO ĐỒ ÁN

MƠN: KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
Đề Tài: Tìm Hiểu Về Máy Nén Khí Trục Vít
GVHD: Phùng Đức Bảo Châu
Thành Viên: Trần Xuân Huy
Phạm Văn Tuyên
Trần Minh Hiếu
Hoàng Đức Toàn
Phạm Văn Tùng


1


Mục Lục
I.

Giới thiệu về máy nén khí trục vít

1.1. Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của máy nén khí có dầu..............................2
1.2. Ứng dụng..............................................................................................................3
1.3. Cấu Tạo Máy Nén Khí Trục Vít Có Dầu.............................................................3
1.4. Ngun lý hoạt động của máy nén khí trục vít có dầu.........................................7

1.5. Qúa trình bảo dưỡng máy nén khí trục vít............................................................7
II.

Tính chọn các thiết bị cho mạch động lực và mạch điều khiển

1. Biến tần................... ...............................................................................................9
2. Chọn MCCB..........................................................................................................10
3. Chọn MCB.............................................................................................................11
4. Chọn CONTACTOR.............................................................................................12
5. Chọn Relay trung gian...........................................................................................13
6. Chọn cảm biến áp suất...........................................................................................14
7. Chọn Relay áp suất................................................................................................16
8. Chọn bộ nguồn AC-DC.........................................................................................17
9. Chọn Valve điện từ................................................................................................18
10. Valve 1 chiều.........................................................................................................19
11. Chọn cap điện........................................................................................................20
12. Chọn đèn báo, nút nhấn.........................................................................................23
13. Chọn tủ điện..........................................................................................................25
14. Chọn máy nén khí..................................................................................................26
III. Mạch động lực và điều khiển motor quay tác động vào máy nén.

1


I. Giới thiệu về máy nén khí trục vít
Máy nén khí trục vít là một loại máy nén khí kiểu thể tích, sử dụng cơ chế hai trục vít xoắn
ngược chiều với nhau làm thay đổi thể tích của khơng khí để tạo ra áp lực khí. Máy nén
khí trục vít được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp. Với nhiều ưu điểm vượt trội so với
máy nén khí Piston, máy nén khí trục vít là lựa chọn hàng đầu trong các ứng dụng đòi hỏi
độ bền bỉ, ổn định cao và hoạt động 24/7.

1.1 Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của máy nén khí có dầu.
 ƯU ĐIỂM - Tuổi thọ cao (Máy nén khí trục vít có dầu sử dụng dầu máy nén khí để
bơi trơn trục nén, làm mát và khiến máy nén khí hoạt động trơn tru hơn)
- Hiệu suất nén khí cao (dầu bơi trơn sẽ hấp thụ lượng nhiệt sinh ra trong quá trình tạo khí)
- Máy nén khí trục vít có dầu có khả năng làm kín tốt hơn nhờ cơng suất khí và tổn thất lưu
lượng của máy nhỏ.
- Giá thành của máy nén khí trục vít có dầu rẻ hơn máy nén khí trục vít khơng dầu do sự
khác biệt về cấu tạo.
 NHƯỢC ĐIỂM
- Dịng khí đầu ra khơng được hồn tồn tinh khiết và có lẫn một lượng nhỏ dầu nhất định.
(Dầu được bơm vào các khoang nén với mục đích làm kín, làm mát, bơi trơn sau đó được
tách ra, làm lạch, lọc và tái chế. Mặc dù đã trải qua q trình lọc nhưng dịng khí đầu ra
của máy nén khí trục vít có dầu vẫn lẫn những phân tử dầu trong đó. Tuy nhiên đây cũng
khơng phải vấn đề lớn vì máy nén khí trục vít có dầu thường được sử dụng trong những
ngành cơng nghiệp khơng địi hỏi độ sạch và tinh khiết của khí đầu ra quá cao.)
- Chi phí duy tu, bảo dưỡng cao hơn so với máy nén khí trục vít không dầu. (Trong kỳ đại
tu (sau khoảng 6 năm sử dụng máy) , máy nén khí trục vít có dầu thường phải tốn chi phí

2


khá cao để thay thế đầu nén, trong khi máy nén khí trục vít khơng dầu chỉ cần thay thế
vịng bi trục vít.)
- Nhiệt độ cao (gấp 3-4 lần máy nén khí khơng dầu, Điều này gây trở ngại khi nhiệt độ tăng
cao vào mùa hè và máy nén khí trục vít có dầu hay bị dừng hoạt động đột ngột.

1.2 Ứng dụng
 Máy nén khí trục vít có dầu được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: sản xuất sửa
chữa và lắp ráp ô tô, xử lý nước thải, phun sơn và vệ sinh thiết bị, thăm dò năng
lượng, các nhà máy sản xuất, các khu công nghiệp…

3


1.3 Cấu Tạo Máy Nén Khí Trục Vít Có Dầu

1.Lọc khí đầu vào máy nén khí trục vít có dầu
- Có vai trị lọc bỏ bụi bẩn và các tạp chất đi vào bên trong máy nén khí. Cấp lọc thường là
10 micron. Tuổi thọ của lọc thường là 2000-4000h tùy vào chất liệu lọc và mơi trường
khơng khí xung quanh. Thông thường nên vệ sinh lọc mỗi 500 giờ để nâng cao hiệu suất
lọc.
2.Van cửa nạp
- Trong máy nén khí trục vít có dầu, van cửa nạp có vai trị quan trọng nó giúp cho máy
nén khí chuyển chế độ chạy khơng tải hoặc có tải, bằng cách đóng hay mở van, cho hay
khơng cho dịng khí từ bên ngoài vào đầu nén. Một nhiệm vụ nữa của van này là ngăn
không cho dầu từ trong máy tràn vào lọc khí khi máy dừng. Khi van cửa nạp có hiện tượng
khơng đóng mở đúng chu trình nên kiểm tra van điện từ điều khiển đóng mở.
3.Đầu nén máy nén khí trục vít có dầu

4


- Đây được ví như trái tim của máy nén khí trục vít có dầu, có nhiệm vụ nén khơng khí từ
áp suất thấp lên áp suất cao và luân chuyển dầu làm mát tuần hoàn trong máy. Cấu tạo của
đầu nén gồm hai trục vít hình xoắn ốc ăn khớp với nhau, chuyển động quay của hai trục vít
làm thay đổi thể tích khí nén đi vào trong vỏ đầu nén. Thể tích khơng khí từ van cửa nạp
vào đầu nén sẽ bị giảm dần và tạo ra áp suất của khí nén. Chiều quay của hai trục vít chỉ
có một chiều, lưu ý rằng quay ngược chiều quay có thể gây phá hủy đầu nén. Hai trục vít
được đỡ bằng ổ bi có tuổi thọ từ 24000 giờ đến 30000 giờ.
4.Khoang truyền động

- Đây là cầu nối giữa động cơ và đầu nén. Có vai trị truyền chuyển động từ động cơ sang
hai trục vít. Thơng thường, khoang này gồm hộp số và coupling. Hộp số gồm hai bánh răng
truyền động với trục vít đầu nén. Coupling truyền chuyển động giữa động cơ và hộp số, có
vai trị giảm rung động và chống lệch tâm. Tuổi thọ của coupling thơng thường từ 8000 giờ
đến 16000 giờ.
5.Động cơ chính
- Động cơ chính thường là động cơ 3 pha, tần số 50 Hz. Cơng suất của động cơ thơng
thường chính là cơng suất của máy nén khí. Cơng nghệ chế tạo TEFC hoặc ODP. Tiêu
chuẩn từ IP23 đến IP55 tùy vào nhà sản xuất. Động cơ là bộ phận quan trọng trong máy
nén khí trục vít có dầu, cần thường xuyên kiểm tra dòng động cơ và bơm mỡ ổ bi định kì.
6.Bình tách dầu
- Bình tách dầu chứa hỗn hợp khí và dầu từ đầu nén đưa vào. Bên trong bình tách dầu có
chứa lọc tách dầu.
7.Van áp suất tối thiểu
- Đây là van một chiều được cài đặt một lực lị xo nhất định. Khi khí nén trong bình tách
dầu đạt được một giá trị nhất định thắng được lực lị xo thốt ra ngồi. Vai trị của van áp
suất tối thiểu là tạo ra một áp suất trong bình tách dầu để ln chuyển dầu tuần hồn

5


trong máy trong q trình máy chạy khơng tải. Nhiệm vụ quan trọng nữa của van này là
ngăn không cho khí nén từ hệ thống ngồi đẩy ngược vào bên trong máy.
8.Quạt làm mát
- Quạt làm mát có trong máy nén khí trục vít có dầu giải nhiệt gió. Quạt này có vai trị
làm mát giàn làm dầu và giàn làm mát khí.
9.Giàn giải nhiệt khí
- Có vai trị làm mát khí nén trước khi ra ngồi hệ thống. Giàn này thường làm bằng
nhôm, gồm nhiều rãnh nhỏ giúp tăng lưu lượng khí đi qua.
10.Bộ tách nước

- Khí nóng từ bình tách dầu qua giàn làm mát khí sẽ được hạ nhiệt độ đột ngột, hơi nước
có trong khí nén sẽ được ngưng tụ lại bầu tách nước theo lực ly tâm.
11.Van xả nước tự động
- Van này tự động xả nước bên trong bộ tách nước ra ngoài khi mức nước đạt đến ngưỡng
nào đó tùy thuộc vào cài đặt của người vận hành.
12.Van tổng của máy nén khí
- Có tác dụng cách ly máy với hệ thống khí nén bên ngồi.
13.Giàn làm mát dầu
- Có vai trị làm mát dầu máy nén khí trước khi đưa về làm mát đầu nén và hịa trộn với
khí đầu van thực hiện chu trình tiếp theo.
14.Lọc tách dầu khí
- Được cấu tạo bằng vỏ thép bên trong là lõi lọc gồm các lớp giấy thủy tinh có tác dụng
giữ lại dầu, cho khí nén thốt ra. Lớp lọc này có tuổi thọ từ 2000 giờ đến 4000 giờ tùy

6


điều kiện vận hành và chất lượng dầu.
15.Lọc dầu
- Có vai trò lọc tạp chất khỏi dầu làm mát trước khi dầu đi vào đầu nén. Tuổi thọ của loại
lọc này là từ 2000 giờ đến 8000 giờ tùy chất lượng của lớp lọc và điều kiện vận hành
máy.
16.Van hằng nhiệt
- Có vai trị ln chuyển dầu lên giàn làm mát hay đưa thẳng vào đầu nén, tùy thuộc vào
nhiệt độ môi trường và nhiệt độ của dầu máy nén khí.
1.4 Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít có dầu
-Đầu tiên khơng khí đi vào máy thơng qua bộ lọc gió, sau đó khí được chuyển tới van
không tải, khi mở máy van không tải hoạt động đưa khí tới bộ phận nén khí. Tại đây khi
bộ phận khí nén làm việc thì dầu được bơm phun vào cụm đầu nén và lúc này ta có hỗn
hợp dầu khí.

-Hỗn hợp dầu khí này đi qua van 1 chiều tới bộ tách dầu. Ở đây hỗn hợp dầu khí được tách
bằng lực ly tâm, khí và dầu sẽ cùng đi qua bộ lọc tách dầu, lượng dầu được tách ra sẽ đọng
lại dưới đáy lọc, tách và hồi tiếp ngước trở lại đầu nén.
-Lúc này ta thu được khí nén. Khí nén tiếp tục được đưa tới van áp suất để đảm bảm việc
duy trì áp suất trong bình dầu. Khí tiếp tục được đưa tới bộ phận làm mát do nhiệt độ khí
lúc này cịn cao. Ở bước này khí cịn lẫn nước do đi qua bộ phận làm mát, do đó khí tiếp
tục đi qua bộ phận bây nước để tách nước.
-Cuối cùng khí nén rời khỏi máy thơng qua van xả.
1.5 Qúa trình bảo dưỡng máy nén khí trục vít
 Định kỳ/ngày (tối đa 8h):
-Kiểm tra tất cả đồng hồ báo và bộ chỉ thị hoạt động tốt

7


-Kiểm tra mức dầu bôi trơn và châm thêm nếu cần
-Kiểm tra rị rỉ dầu bơi trơn
-Kiểm tra tiếng động lạ hoặc rung động mạnh
-Xả nước trên bình tích áp
-Xả nước trên lọc đường ống
 Hàng tuần:
-Kiểm tra hoạt động của van an tồn
 Hàng tháng:
-Bảo trì lọc gió nếu cần thiết (làm hàng ngày hoặc hàng tuần nếu môi trường q bẩn)
-Lau chùi tồn bộ giữ gìn máy ln sạch sẽ
-Kiểm tra dòng điện động cơ khi máy đầy tải và đủ áp suất thiết kế
-Kiểm tra hoạt động của tất cả thiết bị điều khiển
-Kiểm tra hoạt động của đường hồi dầu. Làm sạch nếu cần
 6 tháng (hay 1000h):
-Lấy mẫu dầu bơi trơn để phân tích

-Thay mới lọc dầu
-Định kỳ/ hàng năm
-Kiểm tra tổng thể toàn bộ máy và siết lại các bu lông
-Thay mới lọc tách dầu
-Thay mới lọc gió
-Bơm mỡ bổ sung vịng bi động cơ
-Kiểm tra chế độ bảo vệ tự động dừng máy an tồn. Liên hệ với người phụ trách bảo dưỡng
có thẩm quyền

II.Tính chọn các thiết bị cho mạch động lực và mạch điều khiển
8


1. Biến tần
Mục đích: Điều khiển động cơ máy nén khí cơng suất 20HP (15Kw)
u cầu:
 Chun dùng cho máy nén
 Thích hợp cho tải ít thay đổi tốc độ, tải làm việc dài hạn
 Sử dụng cho động cơ có cơng suất đầu ra 20HP
 Điều khiển U/f
 Điều khiển bằng biến tần của hãng LS
 Áp suất ổn định 10 kg/cm2
Giải pháp: Chọn biến tần: LS IS7 Model: SV0220 IS7-4NO (F)(D)
 Sử dụng cho máy nén khí,...
 Tiết kiệm năng lượng
 Điều khiển U/f
 Có chức năng PID

9

Thông số kĩ thuật của biến tần:

SV0220 IS7-4NO (F)(D)
Hãng sản xuất

LS

Cơng suất

15kW

Dịng điện vào

26.4A

Dịng điện ra

30A

Điện áp

3phase 380-480V

Tần số định mức

50-60Hz

Phương thức làm mát

Quạt làm mát

2. Tính chọn MCCB:
: bảo vệ quá tải, ngắn mạch cho mạch động lực.
Yêu cầu:
 Số cực :3
 Dòng định mức: khoảng (1.2-1.5) Iđm
 Điện áp: 380 V
 Dịng cắt phải phù hợp: Tính dịng ngắn mạch để chọn dòng cắt phù hợp: điểm
ngắn mạch càng gần nguồn thì dịng ngắn mạch càng lớn nên ta sẽ tính tốn dịng
ngắn mạch lớn nhất có thể xảy ra để chọn MCCB có thể bảo vệ được hệ thống. Ta
sẽ tính tốn điểm ngắn mạch phía dưới Contactor.
Giải pháp: Chọn MCCB với DC Reator theo khuyến cáo của biến tần , nhóm chọn
loại MCCB của hãng Fuji với Type BW50SAG – CE.

10


Các thông số của MCCB :
 Hãng sản xuất : FUJI
 Dòng điện định mức : 40 (A)
 Dòng cắt: 7.5 (kA)
 Số cực : 3
 Điện áp: 3 pha 380V
3. Chọn MCB:
Mục đích: bảo vệ ngắn mạch ,quá tải và cách ly cho mạch điều khiển.
Yêu cầu:
 Chọn loại MCB 1p+N
 Dòng định mức phải lớn hơn dòng điện tổng của các thiết bị trong mạch điều khiển.
 Điện áp 220V.

Giải pháp: Chọn MCB có mã S 201 M-C 0.5 NA.

11


Thông số kỹ thuật của MCB :
 Số cực :1 cực +N
 Dịng điện định mức: 0.5A
4. Chọn CONTACTOR:
Mục đích: đóng cắt cấp nguồn cho mạch động lực thơng qua mạch điều khiển.
Yêu cầu:
 Chọn dòng định mức vào khoảng (1,3 -1,5) Iđm.
 Phù hợp với công suất của động cơ cũng như biến tần.
 Điện áp cuộn hút là 220V.
Giải pháp: Chọn contactor SC-N2/VS.

12


Contactor có các thơng số:
 Dịng điện: 40A
 Cơng suất : 15kW
 Điện áp cấp vào cuộn hút: 220-240V
 Tần số: 50Hz
5. Chọn relay trung gian:
Mục đích: dùng để khởi động biến tần
Yêu cầu:
 Có 2 tiếp điểm.
 Điện áp cuộn hút 220V.
Giải pháp: chọn relay của hãng Omron MY2 220VAC (S)

13


 Chọn đế cắm cho Relay trung gian

Thông số của Relay trung gian:
 Hãng sản xuất: Omron
 Loại: MY2 220VAC (S)
 Điện áp cuộn hút: 220V/50Hz
 Dòng điện định mức: 4.8mA
6. Chọn cảm biến áp suất:
Mục đích: Do yêu cầu ổn định áp suất máy nén khí nên ta cần chọn cảm biến áp suất
để đo áp suất phản hồi về biến tần.
Yêu cầu:


Vùng làm việc có chứa áp suất 10kg/cm2.



Dùng cho khí

14


Giải pháp: Chọn cảm biến áp suất của hãng SENSYS Model Name M5151-000005010BG

Đấu nối:

Thông số kĩ thuật:
 Xuất xứ: Hàn Quốc
 Hãng sản xuất: SENSYS

15


 Dải áp suất : 0  10bar
 Độ chính xác:  0.5%
 Nhiệt độ hoạt động: -40 125oC
 Điện áp vào: 9  30VDC
 Ngõ ra: 4~20mA (2Wire)
 Kiểu kết nối: Cable
 Ứng dụng: dùng cho khí
 Khối lượng: 85g
7. Chọn relay áp suất
Mục đích: Bảo vệ quá áp suất, ngắt mạch khi áp suất quá mức cho phép.
Yêu cầu:
 Mức đặt của relay là 8 bar.
Giải pháp: Chọn relay áp suất của hãng Danfoss với code no. 017-520466

2


Thông số của Relay áp suất :
 Dải điều chỉnh điểm đặt áp suất :1-10 bar
 Áp suất làm việc tối đa :22 bar
 Áp suất thử nghiệm tối đa : 25 bar
 Reset bằng tay khi áp suất lệch : 0.3 bar
Giải pháp: Chọn relay áp suất của hãng Danfoss với code no. 017-520466

8. Chọn bộ nguồn AC-DC :
Mục đích: chuyển đổi nguồn 220VAC xuống 24VDC để cấp nguồn cho cảm biến áp
suất.
Yêu cầu :
 Điện áp đầu vào : 220VAC
 Điện áp đầu ra : 24 VDC
Giải pháp: chọn bộ nguồn S8VM-01524 của hãng Omron.

3


Bộ nguồn có các thơng số :
 Điện áp vào khoảng : 100-240VAC
 Công suất : 15W
 Điện áp đầu ra :24VDC
 Dòng điện đầu ra :0.65A
9. Chọn valve điện từ :
Mục đích : Điều khiển xả khí trong bình trung gian khi động cơ dừng.
Yêu cầu :
 Nguồn cấp 220V.
 Loại van thường mở : NO.
 Dùng cho khí.
Giải pháp : Chọn van điện từ YC1335BA2T

4


Thông số kỹ thuật :
 Điện áp cuộn hút van điện từ : 220V

 Tần số : 50Hz
 Dùng cho khí
10. Van 1 chiều :
Mục đích : chỉ cho khí đi theo 1 chiều từ bình khí trung gian sang bình khí chính,ngăn
khơng cho khí đi theo chiều ngược lại khi động cơ dừng.
Yêu cầu :
 Van sử dụng cho khí
 Chịu được áp suất
Giải pháp : Chọn van 1 chiều của hãng SMC với type AK2000-02

5


Van 1 chiều AK2000-02 có thơng số:
 Dùng cho khí
 Áp suất chịu được : 1,5 Mpa ( 15bar)
 Áp suất hoạt động: 0.02 MPa - 1 Mpa (0.2bar – 10bar)
11. Chọn cáp điện
-Cáp cho mạch động lực
Mục đích: kết nối nguồn với các thiết bị điện trong mạch
Yêu cầu:
 Chịu được dòng quá tải, quá nhiệt
 Cách điện và chống nhiễu

6


Giải pháp: theo khuyến cáo của biến tần ,chọn cáp có tiết diện 10 mm2 ,nhóm chọn cáp
của hãng LIOA
-Cáp nối đất

7


Thơng số kỹ thuật:
 Tiết diện :10 mm2
 Đường kính lõi :3.8 mm
 Chất liệu: lõi đồng

-Cáp cho mạch điều khiển
Mục đích: kết nối các thiết bị và các tiếp điểm trong mạch điều khiển
Yêu cầu:
 Cách điện, chống nhiễu tốt
 Phù hợp với dòng của mạch điều khiển
Giải pháp: vì dịng điện mạch điều khiển nhỏ nên nhóm chọn cáp hạ thế 1 lõi cách điện
PVC 0.6/1(1.2) KV (chọn 2 dây cáp 1 lõi) có tiết diện 1.5 mm2

8


Thơng số kỹ thuật:
 Tiết diện :1.5 mm2
 Đường kính lõi :1.56 mm
 Chất liệu: lõi đồng
12. Chọn đèn báo, nút nhấn :

-Chọn đèn báo:
 Chọn dòng XB4
 Điện áp: <=25Vac

-Chọn nút nhấn:
Mục đích: đóng cắt cấp nguồn cho mạch điều khiển.
Yêu cầu:
 điện áp 220VAC
Giải pháp: chọn nút nhấn nhả để khởi động và dừng động cơ hãng Schneider.

9