UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN NGÀNH, NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định Số: 257 /QĐ-TCĐN-ĐT ngày 13 tháng 7 năm 2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 LỜI NÓI ĐẦU Một vài năm gần đây, do yêu cầu tự động hóa công nghiệp trong xã hội ngày càng tăng, các trường đào tạo kỹ thuật đều có thêm ngành học mới với nhiều tên gọi khác nhau như: Điều khiển tự động, Tự động hóa, Điều khiển học, …. nhằm mục đích đào tạo cho xã hội những kỹ sư, công nhân kỹ thuật để phục vụ trong các cơ quan, xí nghiệp được trang bị các hệ thống tự động điều khiển với qui mô lớn và hiện đại. Chương trình học ở các trường hiện nay chưa được thống nhất, các tài liệu, giáo trình về tự động hóa cũng chưa nhiều và chưa được hệ thống hóa. Điều này làm cho người dạy, người học thuộc lĩnh vực này gặp nhiều khó khăn khi cần tham khảo và nguyên cứu thêm.
“Giaùo trình Ñieàu khieån Khí neùn – Ñieän khí neùn” được biên soạn theo chương trình khung trình độ cao đẳng nghề của Bộ Lao Động Thương Binh và Xã Hội nhằm mục đích hỗ trợ cho việc dạy và học các môn chuyên ngành kỹ thuật trong trường Cao Đẳng Nghề Giao Thông Vận Tải Trung Ương III. Giáo trình đồng thời cũng là tài liệu nguyên cứu của các cán bộ kỹ thuật, công nhân kỹ thuật có điều củng cố kiến thức chuyên ngành, tiếp cận nhanh với các thiết bị tự động hiện đại được sử dụng ngày càng nhiều trong công nghiệp. Trong quá trình biên soạn, do giới hạn của thời gian và trình độ chằc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý, bổ sung của quý độc giả và đồng nghiệp.
Địa chỉ liên hệ: Trường Cao Đẳng Nghề Giao Thông Vận Tải Trung Ương III – Khoa Điện Công Nghiệp, số 73 Văn Cao – Phường Phú Thọ Hòa – Quận Tân Phú – TP. Hồ Chí Minh. -1- MUÏC LUÏC Trang CHÖÔNG I: KHÍ NEÙN 4 Baøi 1: KHAÙI NIEÄM KHÍ NEÙN 4 I. Söï phaùt trieån cuûa kyõ thuaät khí neùn 4 II.
Nhöõng ñaëc tröng cuûa khoâng khí neùn 4 III. Ñaëc tính cuûa khí neùn 5 IV. Caùc ñaïi löôïng vaät lyù 6 V. Khaû naêng öùng duïng cuûa khí neùn 10 VI.
Öu nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng truyeàn ñoäng baèng khí neùn 10 Baøi 2: MAÙY NEÙN KHÍ 12 I. Heä thoáng thieát bò phaân phoái khí neùn 12 II. Maùy neùn khí 12 III. Boä baûo döôõng 15 IV.
Thieát bò xöû lyù khí neùn 19 Baøi 3: CAÙC PHAÀN TÖÛ 21 I. Khaùi nieäm 21 II. Van ñaûo chieàu 21 III. Cô caáu chaáp haønh 23 IV.
Coâng taéc haønh trình 26 V. Van tieát löu 27 VI. Van thoaùt nhanh 29 VII. Van logic 29 VIII.
Van aùp suaát 31 31 IX. Rô le thôøi gian 34 X. Rô le aùp suaát 36 XI. Caùc kyù hieäu thöôøng duøng trong khí neùn 41 XII.
Caùc kyù hieäu bieåu dieãn caùc ñaàu noái Baøi 4: PHÖÔNG PHAÙP THIEÁT KEÁ MAÏCH 44 I. Bieåu ñoà traïng thaùi (sô ñoà haønh trình böôùc) 44 II. Phöông phaùp thieát keá theo chu trình 45 III. Phöông phaùp thieát keá theo taàng 48 Chöông II: ÑIEÄN KHÍ NEÙN 56 Baøi 1: LYÙ THUYEÁT ÑIEÀU KHIEÅN 56 I.
Khaùi nieäm quaù trình ñieàu khieån 56 II. Phaàn töû maïch logic 57 III. Lyù thuyeát ñaïi soá boole 60 -2- Baøi 2: CAÙC PHAÀN TÖÛ ÑIEÄN - KHÍ NEÙN 65 I. Khaùi nieäm 65 II.
Nuùt nhaán 65 III. Van ñieän töø 66 IV. Coâng taéc haønh trình 73 VI. Caûm bieán (sensor) 73 VII.
Relais thôøi gian 76 VIII. Coâng taéc aùp suaát 79 Baøi 3: PHÖÔNG PHAÙP THIEÁT KEÁ MAÏCH 82 I. Phöông phaùp ñieàu khieån theo nhòp 82 II. Phöông phaùp ñieàu khieån theo taàng 86 Chöông III: GIÔÙI THIEÄU THIEÁT BÒ THÖÏC HAØNH VAØ CAÙC BAØI THÖÏC HAØNH CÔ BAÛN 90 Phaàn I: CAÙC BAØI THÖÏC HAØNH CÔ BAÛN VEÀ KHÍ NEÙN 91 Baøi 1: Thieát bò phaân loaïi 91 Baøi 2: Kieåm tra böu phaåm 93 Baøi 3: Thieát bò daäp taïo daùng 95 Baøi 4: Thieát bò caét 97 Baøi 5: Ñieàu khieån baêng taûi 99 Baøi 6: Maùy coâng taùc 101 Baøi 7: Traïm chuyeån tieáp 103 Baøi 8: Maùy haøn oáng 106 Phaàn II: CAÙC BAØI THÖÏC HAØNH CÔ BAÛN VEÀ ÑIEÄN - KHÍ NEÙN 109 Baøi 1: Duïng cuï chaø boùng 109 Baøi 2: Duïng cuï keïp chi tieát 111 Baøi 3: Duïng cuï ñoùng daáu 114 Baøi 4: Duïng cuï caét giaáy 118 Baøi 5: Thieát bò saép xeáp 121 Baøi 6: Baøn xoay 124 Baøi 7: Traïm chuyeån haøng 127 Baøi 8: Thieát bò khoan chi tieát 130 Baøi 9: Thieát bò gia coâng chi tieát 134 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 138 -3- CHÖÔNG I: KHÍ NEÙN Baøi 1: KHAÙI NIEÄM KHÍ NEÙN I.
Söï phaùt trieån cuûa kyõ thuaät khí neùn - Nhö chuùng ta ñaõ bieát, khoâng khí neùn laø moät daïng naêng löôïng cuû maø con ngöôøi ñaõ söû duïng thay theá cho caùc löïc cô hoïc. - Töø haøng ngaøn naêm tröôùc, khoâng khí ñaõ neùn ñeán möùc coù theå chaûy ñöôïc. Noù coøn laø moät trong boán phaàn töû cô baûn ñöôïc thöøa nhaän bôûi ngöôøi xöa. Ngöôøi ta söû duïng chuùng moät caùch coù yù thöùc hoaëc voâ thöùc.
- Moät trong nhöõng böôùc ñaàu tieân laø söï hieåu bieát cuûa chuùng ta veà vieäc öùng duïng kyõ thuaät khí neùn, coù nghóa laø duøng khoâng khí neùn ñeán möùc coù theå chaûy ñöôïc ñeå coâng taùc. Moät ngöôøi Hy laïp teân KTESIBIOS, caùch ñaây hôn 2000 naêm, ñaõ cheá taïo ra maùy baén ñaù ñaàu tieân baèng khí neùn. Moät trong nhöõng cuoán saùch ñaàu tieân ñaõ ghi laïi vieäc söû duïng khoâng khí neùn nhö moät nguoàn naêng löôïng vaøo ngaøy ñaàu tieân cuûa coâng nguyeân. Noù ñaõ moâ taû laïi caùc boä phaän ñieàu khieån baèng khoâng khí noùng.
- Töø "Pneuma" laø töø coå Hy laïp coù nghóa laø gioù, laø hôi thôû vaø trong Trieát hoïc noù coù nghóa laø linh hoàn. - "Pneumatic" laø moät trong nhöõng caùch mieâu taû töø "Pneuma". Ñoù laø ngaønh khoa hoïc veà khí ñoäng löïc hoïc vaø caùc hieän töôïng lieân quan ñaõ ñöôïc ñuùc keát. - Söï hieåu bieát cuûa nhaân loaïi veà khoa hoïc khí neùn töø nhöõng theá kyû ñaàu, song phaûi chôø ñeán theá kyû naøy môùi ñöôïc chuùng ta nghieân cöùu coù heä thoáng.
Töø khi ñoù kyõ thuaät khí neùn ñaõ thöïc söï ñi vaøo caùc ngaønh coâng nghieäp. - Ñieàu ñaùng quan taâm laø khoâng khí neùn ñöôïc aùp duïng roäng raõi trong caùc lónh vöïc quan troïng, ví duï nhö trong coâng nghieäp khai thaùc quaëng moû, ñöôøng saét, deät, coâng nghieäp thöïc phaåm,… - Maëc duø ban ñaàu coù nhieàu thieáu soùt nhöng söï boå sung thöôøng xuyeân nhöõng tri thöùc, kinh nghieäm thöïc teá neân söï aùp duïng kyõ thuaät khí neùn ñöôïc phaùt trieån ngaøy caøng maïnh hôn. - Ngaøy nay khoâng khí neùn ñöôïc duøng roäng raûi trong caùc nhaø maùy hieän ñaïi, ñöôïc boá trí thaønh heä thoáng nguoàn cung caáp nhö heä thoáng ñieän. II/ Nhöõng ñaëc tröng cuûa khoâng khí neùn - Coù theå ngöôøi ta seõ ngaïc nhieân veà nhöõng tieán boä vöôït baäc trong lónh vöïc khí neùn vôùi moät thôøi gian quaù ngaén.
- Ñieàu naøy coù theå töï hieåu nhö moät söï kieän maø ta khoâng theå khoâng nhaän bieát raèng khoâng moät caùch naøo ñôn giaûn hôn vaø hôïp lyù hôn ñeå giaûi quyeát nhöõng vaán ñeà cô khí hoùa vaø töï ñoäng hoùa. - Caùc ñaëc trung cô baûn cuûa khoâng khí neùn laø: Veà soá löôïng: khoâng khí coù saün ôû khaép nôi neân coù theå neùn vôùi soá löôïng voâ haïn Veà vaän chuyeån: khoâng khí neùn coù theå vaän chuyeån trong caùc ñöôøng oáng, vôùi moät khoaûng caùch nhaát ñònh. Caùc ñöôøng oáng daãn veà thì khoâng caàn thieát vì khí seõ ñöôïc cho thoaùt ra ngoaøi moâi tröôøng sau khi ñaõ coâng taùc. -4- Veà löu tröõ: maùy neùn khí khoâng nhaát thieát phaûi hoaït ñoäng lieân tuïc.
Khí neùn coù theå ñuôïc löu tröõ trong caùc bình chöùa, ñöôïc laép noái trong caùc heä thoáng oáng daãn ñeå cung caáp cho söû duïng khi caàn thieát. Veà nhieät ñoä: khoâng khí neùn ít thay ñoåi theo nhieät ñoä. Veà choáng chaùy noå: khoâng moät nguy cô naøo gaây chaùy bôûi khí neùn, neân khoâng toán chi phí phoøng chaùy. Hoaït ñoäng vôùi aùp suaát khoaûng 6 bar neân phoøng noå khoâng quaù phöùc taïp.
Veà tính saïch seõ: khí neùn thì trong saïch, ngay caû trong tröôøng hôïp laø doøng chaûy trong caùc ñöôøng oáng hay laø trong caùc thieát bò, khoâng moät nguy cô gaây baån naøo ñöôïc quan taâm ñeán. Tính chaát naøy raát caàn thieát trong caùc ngaønh coâng nghieäp chuyeân bieät nhö coâng nghieäp thöïc phaåm, vaûi sôïi, laâm saûn vaø thuoäc da. Veà caáu taïo caùc trang thieát bò: ñôn giaûn neân reû tieàn Veà vaän toác: khoâng khí neùn laø moät doøng chaûy coù löu toác lôùn, cho pheùp ñaït ñöôïc toác ñoä cao (vaän toác laøm vieäc caùc xy lanh thöôøng töø 1-2m/s, caù bieät coù theå ñaït ñeán 5 m/s). Veà tính ñieàu chænh: vaän toác vaø löïc cuûa nhöõng thieát bò coâng taùc baèng khí neùn ñöôïc ñieàu chænh moät caùch voâ caáp.
Veà söï quaù taûi: caùc coâng cuï vaø caùc thieát bò khí neùn ñaûm nhaän taûi troïng cho ñeán khi chuùng döøng hoaøn toaøn, cho neân seõ khoâng xaûy ra quaù taûi. - Ñeå phaân ñònh moät caùch caën keõ caùc lónh vöïc aùp duïng kyõ thuaät khí neùn, caàn phaûi bieát ñeán caùc tính chaát khoâng theå khoâng chuù troïng ñeán nhö: Caùch xöû lyù: khoâng khí neùn phaûi ñöôïc chuaån bò sao cho khoâng chöùa buïi baån, taïp chaát hay nöôùc, vì chuùng seõ gaây moøn cho caùc phaàn töû khí neùn. Tính chòu neùn: khoâng khí coù theå neùn ñöôïc cho pheùp thay ñoåi vaø ñieàu chænh vaän toác cuûa piston. Ñoä lôùn löïc taùc duïng: khoâng khí ñöôïc neùn seõ khoâng kinh teá neáu chöa ñaït moät coâng suaát nhaát ñònh.
Aùp suaát laøm vieäc thöôøng ñöôïc chaáp nhaän 7 bars. Ñoä lôùn löïc giôùi haïn töø 20.000 kp), coøn phuï thuoäc vaøo vaän toác vaø haønh trình. Söï thoaùt: khi khí neùn xaû seõ taïo ra aâm thanh oàn, nhöng nhôø coù caùc boä phaän giaûm thanh gaén ôû töøng ñöôøng thoaùt do ñoù vaán ñeà naøy cuõng ñaõ ñöôïc giaûi quyeát. Gía thaønh: khoâng khí neùn laø nguoàn naêng löôïng doài daøo, ñôn giaûn vaø saún coù neân gía thaønh cuûa heä thoáng söû duïng seõ reû.
Ñaëc tính cuûa khí neùn - Khoâng khí chung quanh ta coù aùp suaát thay ñoåi, noù phuï thuoäc vaøo: Ñoä cao so vôùi möïc nöôùc bieån Vò trí ñòa lyù Khí töôïng - Chuùng ta coù theå phaân loaïi caùc loaïi aùp suaát sau: AÙp suaát khí trôøi: laø aùp suaát khoâng khí chung quanh ta.