Luận văn thạc sĩ kỹ thuật cơ khí nghiên cứu thiết lập mô hình toán phát hiện rò rỉ cho hệ thống khí nén

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật cơ khí nghiên cứu thiết lập mô hình toán phát hiện rò rỉ cho hệ thống khí nén, ứng dụng hiệu quả trong công nghiệp.

• Tác giả: Phạm Văn Hội
• Người hướng dẫn: GV. Lê Thế Truyền
• Trường học: Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Nghiên cứu thiết lập mô hình toán phát hiện rò rỉ cho hệ thống khí nén
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIÁ LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu hệ thống truyền động khí nén trong công ty P&G
• 1.2. Ứng dụng hệ thống truyền động khí nén trong công ty P&G
• 1.3. Tổn thất do rò rỉ khí nén gây ra
• 1.4. Giới thiệu các phương pháp phát hiện rò rỉ cho hệ thống khí nén hiện nay
• 1.4.1. Phát hiện rò rỉ bằng tai
• 1.4.2. Phát hiện rò rỉ bằng xà phòng
• 1.4.3. Phát hiện rò rỉ bằng máy dò siêu âm
• 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN PHÁT HIỆN RÒ RỈ CHO HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
• 2.1. Đánh giá các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Xây dựng mô hình của hệ thống truyền động khí nén
• 2.4. Xây dựng tập tham số cho việc phát hiện rò rỉ trong hệ thống truyền động khí nén
• 3. XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH TOÁN CHO CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
• 3.1. Phương trình toán cho mô hình van điều hướng
• 3.2. Phương trình mô hình buồng xi lanh khí nén
• 3.3. Phương trình vị trí dịch chuyển piston
• 4. MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
• 4.1. Thiết kế hệ thống truyền động khí nén không rò rỉ trên phần mềm Matlab Simulink
• 4.2. Thiết kế hệ thống truyền động khí nén có rò rỉ trên phần mềm Amesim
• 4.3. Kết quả mô phỏng một chu kỳ mô hình hệ thống truyền động khí nén không rò rỉ trên phần mềm Matlab Simulink
• 4.4. Kết quả mô phỏng nhiều chu kỳ hệ thống truyền động khí nén có rò rỉ trên phần mềm Amesim
• 4.5. Kiểm tra rò rỉ của hệ thống truyền động khí nén
• 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới 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. Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Cơ Khí: Mô Hình Toán Phát Hiện Rò Rỉ Hệ Thống Khí Nén tập trung vào việc nghiên cứu và thiết lập mô hình toán học để phát hiện rò rỉ trong hệ thống khí nén. Hệ thống này bao gồm các thiết bị như van điều hướng, xi lanh khí nén và các phương trình toán học mô tả hoạt động của chúng. Mục tiêu chính là giảm thiểu tổn thất năng lượng và chi phí bảo trì do rò rỉ khí nén gây ra.

1.1 Ứng dụng hệ thống truyền động khí nén

Hệ thống truyền động khí nén được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như lắp ráp điện tử, chế biến thực phẩm, chiết rót sản phẩm, và các dây chuyền sản xuất tự động. Trong công ty P&G, hệ thống này được sử dụng trong các quy trình như chiết rót, phân loại sản phẩm, và điều áp trong bồn chứa. Mô hình toán phát hiện rò rỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất của các hệ thống này, giảm thiểu tổn thất năng lượng và chi phí bảo trì.

1.2 Tổn thất do rò rỉ khí nén

Rò rỉ khí nén là nguyên nhân chính gây ra tổn thất năng lượng và tăng chi phí sản xuất. Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Cơ Khí chỉ ra rằng rò rỉ có thể làm giảm hiệu suất của máy nén khí, tăng chi phí bảo trì và giảm tuổi thọ của thiết bị. Mô hình toán học được đề xuất trong luận văn giúp phát hiện sớm các điểm rò rỉ, từ đó giảm thiểu tổn thất và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống.

II. Phương pháp phát hiện rò rỉ khí nén

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Cơ Khí đề cập đến các phương pháp phát hiện rò rỉ khí nén hiện nay, bao gồm phát hiện bằng tai, xà phòng và máy dò siêu âm. Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng, nhưng đều hướng đến mục tiêu giảm thiểu tổn thất năng lượng và chi phí bảo trì. Mô hình toán học được đề xuất trong luận văn là một giải pháp hiệu quả để phát hiện sớm và chính xác các điểm rò rỉ.

2.1 Phát hiện rò rỉ bằng tai và xà phòng

Phương pháp phát hiện rò rỉ bằng tai và xà phòng là các phương pháp truyền thống, dễ thực hiện nhưng có độ chính xác thấp. Mô hình toán phát hiện rò rỉ được đề xuất trong luận văn giúp khắc phục các hạn chế này bằng cách sử dụng các phương trình toán học và mô phỏng trên phần mềm Matlab Simulink và Amesim.

2.2 Phát hiện rò rỉ bằng máy dò siêu âm

Máy dò siêu âm là phương pháp hiện đại, cho kết quả nhanh và chính xác. Tuy nhiên, chi phí đầu tư cao và cần được thực hiện định kỳ. Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Cơ Khí đề xuất mô hình toán học như một giải pháp thay thế hiệu quả, giúp giảm chi phí và tăng độ chính xác trong việc phát hiện rò rỉ.

III. Mô hình toán phát hiện rò rỉ

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Cơ Khí tập trung vào việc thiết lập mô hình toán học để phát hiện rò rỉ trong hệ thống khí nén. Mô hình này bao gồm các phương trình toán học mô tả hoạt động của van điều hướng, xi lanh khí nén và các thiết bị khác trong hệ thống. Mô hình được mô phỏng trên phần mềm Matlab Simulink và Amesim, giúp đánh giá hiệu quả và độ chính xác của phương pháp.

3.1 Xây dựng mô hình toán học

Mô hình toán học được xây dựng dựa trên các phương trình mô tả hoạt động của van điều hướng và xi lanh khí nén. Mô hình phát hiện rò rỉ giúp xác định các thông số ảnh hưởng đến hệ thống khi có rò rỉ xảy ra, từ đó đưa ra các giải pháp khắc phục hiệu quả.

3.2 Mô phỏng và đánh giá kết quả

Mô hình toán học được mô phỏng trên phần mềm Matlab Simulink và Amesim. Kết quả mô phỏng cho thấy hiệu quả của mô hình trong việc phát hiện sớm và chính xác các điểm rò rỉ. Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Cơ Khí đánh giá cao giá trị thực tiễn của mô hình này trong việc tối ưu hóa hiệu suất hệ thống khí nén.

IV. Kết luận và hướng phát triển

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Cơ Khí kết luận rằng mô hình toán học phát hiện rò rỉ là một giải pháp hiệu quả để giảm thiểu tổn thất năng lượng và chi phí bảo trì trong hệ thống khí nén. Mô hình này có thể được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sử dụng hệ thống khí nén. Hướng phát triển trong tương lai bao gồm cải tiến mô hình để tăng độ chính xác và ứng dụng trong các hệ thống phức tạp hơn.

4.1 Giá trị thực tiễn của mô hình

Mô hình toán học phát hiện rò rỉ có giá trị thực tiễn cao trong việc tối ưu hóa hiệu suất hệ thống khí nén. Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Cơ Khí nhấn mạnh rằng mô hình này giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng và chi phí bảo trì, từ đó tăng khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp.

4.2 Hướng phát triển trong tương lai

Hướng phát triển trong tương lai bao gồm cải tiến mô hình để tăng độ chính xác và ứng dụng trong các hệ thống phức tạp hơn. Mô hình toán phát hiện rò rỉ có tiềm năng lớn trong việc ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sử dụng hệ thống khí nén.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống truyền động khí nén được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại như lắp ráp điện tử, chế biến thực phẩm, chiết rót sản phẩm và đóng gói tự động. Tại công ty P&G, dây chuyền sản xuất nước xả vải đóng chai tự động sử dụng hệ thống khí nén với tốc độ lên đến 300 chai/phút, thể hiện tính hiệu quả và linh hoạt của công nghệ này. Tuy nhiên, rò rỉ khí nén là vấn đề phổ biến gây tổn thất năng lượng nghiêm trọng, chiếm khoảng 20-30% lượng điện tiêu thụ hàng năm trong các nhà máy sản xuất. Qua khảo sát thực tế trong 3 tháng liên tiếp tại dây chuyền của P&G, số điểm rò rỉ giảm từ 35 xuống còn 9, nhưng vẫn tồn tại các điểm rò rỉ mới, dẫn đến tổn thất năng lượng và chi phí bảo trì tăng cao.

Mục tiêu của luận văn là thiết lập mô hình toán học phát hiện rò rỉ khí nén ngay khi chúng xảy ra, giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng và chi phí sản xuất. Nghiên cứu tập trung vào cụm thiết bị truyền động khí nén trong dây chuyền đưa chai vào thùng tự động của P&G, sử dụng dữ liệu thực tế và mô phỏng trên phần mềm Matlab Simulink và Amesim. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các thiết bị khí nén của hãng Festo, với điều kiện hoạt động ở nhiệt độ 20°C. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, giảm chi phí bảo trì và tăng tính cạnh tranh cho các doanh nghiệp sử dụng hệ thống khí nén.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai nhóm lý thuyết chính: lý thuyết mô hình toán học và lý thuyết phát hiện lỗi dựa trên mô hình. Mô hình toán học được xây dựng dựa trên các phương trình phi tuyến mô tả lưu lượng, áp suất và lực trong hệ thống khí nén, bao gồm:

• Phương trình lưu lượng khí qua van điều hướng theo tiêu chuẩn ISA, tính toán lưu lượng dựa trên áp suất đầu vào và đầu ra, hệ số lưu lượng và tỉ lệ áp suất tới hạn.
• Phương trình khí lý tưởng và năng lượng trong buồng xi lanh, mô tả sự thay đổi áp suất và thể tích khí nén trong xi lanh theo thời gian.
• Phương trình vị trí và lực tác dụng lên piston, bao gồm lực ma sát, lực khí nén và lực quán tính, giúp mô phỏng chuyển động piston trong xi lanh.

Các khái niệm chính bao gồm: rò rỉ khí nén, mô hình toán học hệ thống khí nén, phát hiện và chuẩn đoán lỗi, lưu lượng dòng chảy, áp suất khí nén, và lực ma sát trong xi lanh.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu thực tế từ dây chuyền sản xuất của công ty P&G, đặc biệt là cụm thiết bị đưa chai vào thùng tự động với các thiết bị khí nén của hãng Festo. Cỡ mẫu nghiên cứu là toàn bộ hệ thống truyền động khí nén trong cụm thiết bị này, với các thông số kỹ thuật và điều kiện vận hành được thu thập trực tiếp.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Xây dựng mô hình toán học chuẩn cho hệ thống truyền động khí nén không rò rỉ trên phần mềm Matlab Simulink.
• Mô phỏng mô hình có rò rỉ trên phần mềm Amesim, tạo ra các kịch bản rò rỉ tại các vị trí khác nhau.
• So sánh kết quả đầu ra của hai mô hình để phát hiện sự khác biệt, từ đó xác định vị trí và mức độ rò rỉ.
• Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 1 đến tháng 12 năm 2015, với các giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, mô phỏng và đánh giá kết quả.

Phương pháp chọn mẫu dựa trên hệ thống thực tế trong dây chuyền sản xuất, đảm bảo tính ứng dụng cao và độ chính xác của mô hình.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Mô hình toán học phát hiện rò rỉ khí nén hiệu quả: Qua mô phỏng trên Matlab Simulink và Amesim, mô hình phát hiện rò rỉ cho thấy khả năng nhận diện sự khác biệt về lưu lượng và áp suất khi có rò rỉ xảy ra. Ví dụ, lưu lượng khí qua van điều hướng tăng lên khoảng 15-20% khi có rò rỉ nhỏ, so với mô hình chuẩn.

2. Ảnh hưởng của rò rỉ đến hiệu suất hệ thống: Rò rỉ khí nén làm giảm áp suất trong buồng xi lanh từ 101325 Pa xuống còn khoảng 85000 Pa trong một chu kỳ hoạt động, dẫn đến giảm lực tác dụng lên piston khoảng 10-15%, ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ và độ chính xác của chuyển động.

3. Tần suất rò rỉ và chi phí tổn thất: Thống kê tại công ty P&G cho thấy số điểm rò rỉ giảm từ 35 xuống 9 trong 3 tháng, nhưng chi phí tổn thất vẫn duy trì ở mức khoảng 23 triệu đồng/tháng do rò rỉ mới phát sinh giữa các lần kiểm tra định kỳ.

4. So sánh với các phương pháp phát hiện truyền thống: Mô hình toán học phát hiện rò rỉ ngay khi xảy ra, khắc phục nhược điểm của các phương pháp dùng tai nghe, xà phòng hay máy dò siêu âm chỉ phát hiện sau khi rò rỉ đã tồn tại một thời gian. Điều này giúp giảm tổn thất năng lượng từ 20-30% xuống còn khoảng 10-15%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của rò rỉ khí nén là do sự lão hóa và ăn mòn các gioăng làm kín, cũng như tác động của môi trường bụi bẩn gây kẹt các bộ phận trong hệ thống. Mô hình toán học đã thể hiện rõ các biến đổi áp suất và lưu lượng khí khi rò rỉ xảy ra, cho phép phát hiện sớm và chính xác hơn so với các phương pháp truyền thống. Kết quả mô phỏng có thể được trình bày qua biểu đồ áp suất và lưu lượng theo thời gian, giúp trực quan hóa sự khác biệt giữa hệ thống chuẩn và hệ thống có rò rỉ.

So với các nghiên cứu trước đây, luận văn đã kết hợp thành công mô hình toán học phi tuyến với mô phỏng thực tế trên hai phần mềm chuyên dụng, nâng cao độ tin cậy và khả năng ứng dụng trong công nghiệp. Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần bảo vệ môi trường thông qua tiết kiệm năng lượng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống giám sát rò rỉ tự động dựa trên mô hình toán học: Áp dụng mô hình phát hiện rò rỉ ngay khi xảy ra để giám sát liên tục hệ thống khí nén, giảm thiểu tổn thất năng lượng. Thời gian thực hiện trong 6 tháng, chủ thể thực hiện là bộ phận kỹ thuật và bảo trì nhà máy.

2. Đào tạo nhân viên bảo trì về kỹ thuật phát hiện rò rỉ mới: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về mô hình toán học và phần mềm mô phỏng nhằm nâng cao năng lực phát hiện và xử lý rò rỉ. Thời gian đào tạo 3 tháng, do phòng đào tạo phối hợp với chuyên gia kỹ thuật.

3. Tăng cường kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ các bộ phận dễ rò rỉ: Áp dụng quy trình kiểm tra chi tiết các van, gioăng và khớp nối, đặc biệt là các vị trí đã phát hiện rò rỉ trước đó. Thời gian thực hiện hàng tháng, do bộ phận bảo trì chịu trách nhiệm.

4. Nghiên cứu phát triển hệ thống cảnh báo sớm tích hợp PLC và mô hình toán học: Phát triển hệ thống cảnh báo tự động kết nối với PLC để tự động ngắt hoặc điều chỉnh khi phát hiện rò rỉ, nâng cao độ an toàn và hiệu quả sản xuất. Thời gian nghiên cứu và triển khai dự kiến 12 tháng, do phòng R&D phối hợp với nhà cung cấp thiết bị.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư và chuyên viên bảo trì hệ thống khí nén: Nắm bắt phương pháp phát hiện rò rỉ mới giúp nâng cao hiệu quả công việc, giảm chi phí bảo trì và tăng tuổi thọ thiết bị.

2. Nhà quản lý sản xuất và kỹ thuật tại các nhà máy công nghiệp: Áp dụng mô hình toán học để tối ưu hóa chi phí năng lượng và nâng cao năng suất dây chuyền sản xuất.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí, tự động hóa: Tham khảo phương pháp xây dựng mô hình toán học và ứng dụng mô phỏng trong phát hiện lỗi hệ thống khí nén.

4. Nhà cung cấp thiết bị và giải pháp công nghiệp: Phát triển các sản phẩm giám sát và điều khiển thông minh dựa trên mô hình toán học để đáp ứng nhu cầu thị trường về tiết kiệm năng lượng và tự động hóa.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình toán học phát hiện rò rỉ khí nén hoạt động như thế nào?
   Mô hình so sánh dữ liệu đầu ra của hệ thống thực tế với mô hình chuẩn không rò rỉ. Khi có sự khác biệt về lưu lượng hoặc áp suất vượt ngưỡng, hệ thống xác định có rò rỉ xảy ra. Ví dụ, lưu lượng tăng bất thường tại van điều hướng là dấu hiệu rò rỉ.

2. Phương pháp này có ưu điểm gì so với các phương pháp truyền thống?
   Khác với phương pháp dùng tai nghe hay xà phòng chỉ phát hiện rò rỉ sau khi đã xảy ra, mô hình toán học phát hiện ngay khi rò rỉ xuất hiện, giúp giảm tổn thất năng lượng và chi phí sửa chữa.

3. Dữ liệu đầu vào cho mô hình được lấy từ đâu?
   Dữ liệu được thu thập trực tiếp từ hệ thống truyền động khí nén trong dây chuyền sản xuất của công ty P&G, bao gồm áp suất, lưu lượng và vị trí piston.

4. Mô hình có thể áp dụng cho các hệ thống khí nén khác không?
   Có, mô hình được xây dựng dựa trên các thiết bị tiêu chuẩn của hãng Festo và nguyên lý vật lý chung, nên có thể điều chỉnh để áp dụng cho nhiều hệ thống khí nén công nghiệp khác.

5. Chi phí và thời gian triển khai hệ thống phát hiện rò rỉ dựa trên mô hình toán học là bao nhiêu?
   Chi phí phụ thuộc vào quy mô hệ thống và phần mềm sử dụng. Thời gian triển khai từ 6 đến 12 tháng, bao gồm đào tạo nhân viên và tích hợp hệ thống giám sát tự động.

Kết luận

• Luận văn đã thiết lập thành công mô hình toán học phát hiện rò rỉ khí nén ngay khi xảy ra, giúp giảm tổn thất năng lượng và chi phí sản xuất.
• Mô hình được mô phỏng và đánh giá trên phần mềm Matlab Simulink và Amesim, cho kết quả chính xác và tin cậy.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển hệ thống giám sát tự động trong công nghiệp khí nén.
• Đề xuất các giải pháp triển khai thực tế nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và bảo trì thiết bị.
• Khuyến khích các nhà máy và doanh nghiệp áp dụng mô hình để tăng tính cạnh tranh và phát triển bền vững.

Next steps: Triển khai thử nghiệm mô hình trong môi trường sản xuất thực tế, mở rộng nghiên cứu cho các hệ thống khí nén phức tạp hơn và tích hợp với công nghệ IoT.

Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu nên hợp tác để ứng dụng mô hình phát hiện rò rỉ khí nén, góp phần tiết kiệm năng lượng và nâng cao hiệu quả sản xuất công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TÔNG QUAN 1. Giới thiệu hệ thống truyền động khí nén trong công ty P&G. Hệ thong 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 chuyển sản xuất tự động. - Trong môi trường độc hại. - Linh vực chống cháy no.

Linh vực dam bảo vệ sinh. Các dạng truyền động của hệ thống truyền động khí nén: - _ Truyền động thang. Đây là ưu thế của hệ thống khí nén do kết cau đơn giản và linh hoạt của cơ cấu chấp hành. Chúng được sử dụng nhiều trong các thiết bị gá kẹp, các chỉ 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 trong nhiều trường hợp khi yêu cau tốc độ truyền động rất cao, công suất không lớn. Các thiết bị truyền động này thường gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiêu so với các dạng truyền động sử 12 dụng các năng lượng khác. Ví dụ dụng cụ vặn ôc vít trong sửa chữa và lắp ráp chỉ tiết, máy khoan.

Qua day, ta thay truyền động khí nén mặt dù chỉ có hai dạng truyền động nhưng ứng dung rất nhiễu trong các ngành công nghiệp từ cơ bản đến hiện đại. Giới thiệu về công ty P&G. Công ty P&G là một công ty da quôc gia. Công ty chuyên sản xuât các mặc hàng tiêu dùng như dâu gội, dâu xả, nước xả vải, mỹ phâm, dao cạo râu, và còn nhiêu mặc hàng khác.

Đề 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. Ứng dụng hệ thống truyền động khí nén trong công ty P&G. Những năm gan day, công ty P&G liên tục đầu tư đưa về nhà máy nhiều dây chuyên sản xuât hiện đại nhăm phục vụ cho hiện đại hóa sản xuât. Trong tat cả các dây chuyên hiện đại này không một dây chuyển nào không có ứng dụng của hệ thông truyền động khí nén.

Những ứng dụng điển hình của hệ thống truyền động khí nén trong các dây chuyên sản xuất trong công ty như: Hệ thống day chat lỏng trong đường ống từ bồn chứa tới các trạm tiêu thụ. - _ Hệ thống chiết rót sản phẩm vào chai, túi trong các dây chuyên đóng gói. - _ Hệ thông phân loại sản phẩm trong khâu kiểm soát chất lượng. - _ Hệ thống tự cân băng băng tải.

- _ Hệ thống điều áp trong bổn chứa sản phẩm dé đảm bảo áp suất được ồn 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.

Đề hiểu rõ hơn về ứng dụng của hệ thống truyền động khí nén trong các dây chuyên hiện đại 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 chuyên này là dây chuyển sản xuất hiện đại của ty P&G tại Việt Nam. Dây chuyên này tự động từ đầu cho đến ra thùng sản phẩm bán cho thị trường.

Dây chuyên chạy tốc độ 300 chai / phút. Thiết bị phun code Thiết bị cân chai tự động. Thiết bị sắp xếp nắp Thiét bị chiết rót sản phâm vào chai : @y⁄4j i. ar St a ae Thiet bị van nap Thiết bị hút chân không băng tai — Phéu chứa chai Dia quây Băng tải / li *Sè "—-.

Thiét bị sắp xếp Thiết bị đán chai nhãn lên chai Thiết bị tạo hình thùng tự động nhan khuyên gs ae =. oe Thiết bị dân yg Thiét bi in code thing mãi oem Thiết bi S vao thing dán bing keo thing Thiét bi can thing tu dong Hình 1. 1 Dây chuyền sản xuất nước xả vai đóng chai tự động. 14 Mặc dau, dây chuyên này sử dụng nhiều thiết bị truyền động khác nhau.

Nhung tat cả cũng chỉ áp dụng hai dạng chuyển động là thang và quay. - _ Đối với chuyển động quay được sử dụng trong cụm thiết bị sắp xếp chai, van nap vào chai. - _ Đối với chuyển động thang được sử dụng trong nhiều cụm thiết bị như chiết rót, phân loại chai hỏng, phân loại thùng hỏng, phân loại nhãn hỏng. Tat cả những truyền động này đều điều khiến băng điện.

Và những thiết bị điều khiến được bố trí trong một tủ riêng. 2 Tủ điều khiến khí nén cum máy gap chai. 15 w iMibe(JLWlT:1ýY ` , ~ ` 14 198 ay Hình 1. 3 Tủ điều khiến khí nén cum máy chiết rót.

Hau hết các dây chuyển sản xuất hiện đại ngày nay đều có tủ điều khiến khí nén riêng cho từng cụm thiết bị như dây chuyên đã được giới thiệu trên. Điều này dễ dàng cho việc kiểm tra và thay thế các chỉ 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 chuyên sản xuất trong công ty P&G và cũng như trong các nhà máy khác. Ton thất do rò ri khí nén gây ra.

Qua một khoảng thời gian sử dụng, dây chuyền có một số tinh trạng bat thường xảy ra như: - _ Công suất của dây chuyên giảm. 16 - _ Các chi tiết truyền động khí nén được thay thé nhiều hơn bình thường. - Chat lượng sản phẩm giảm như nắp vặn không đạt tiêu chuẩn, gap thùng bị rách. Những ảnh hưởng này làm tăng chi phí sản xuất của dây chuyền do chi phí bảo trì tăng và chỉ 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 chuyên để bảo trì toàn bộ hệ thống. Ban đầu, nhóm đưa tất cả các bộ phận cơ khí về tình trang cơ bản ban dau. Nhung vẫn không khắc phục được tình trạng nay.

Bước tiếp theo, nhóm kiểm tra tất cả các thành phần hệ thống khí nén. Và phát hiện được tat 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 âm lớn sẽ làm tăng toc độ ăn mon, lão hóa các joang làm kín và các thiệt bi sử dụng khí nén. Chúng sẽ bị pha hỏng theo thời gian và rò rỉ khí nén xảy ra.

Một lỗ ro ri nhỏ có thê gây ra một tốn thất năng lượng lớn, mà tai và mắt thường không phát hiện được. - Ro rỉ xuât hiện do tác hại của môi trường không khí bụi, khi vào máy nén khí bụi sẽ quyện với nước, dâu sinh ra một dạng bùn và lọt vào hệ thông lâu ngày chúng sẽ gây ra kẹt ở một sô bộ phận làm sinh ra rò rỉ khí nén. Qua những nguyên nhân trên, ta thay răng rò ri là một điêu chac chăn xảy ra đối với hệ thống truyền động khí nén. Như vậy, chi phí sản xuất của dây chuyển nay tăng lên.

Những chi phí này bao gồm chi phí bảo trì, chi phí thay thé chi tiết khí nén cũng như các chỉ tiết liên quan bị ảnh hưởng, chi phí cho năng lượng lãng phí dé bù lại lượng khí nén bị rò rỉ. Sự rò rỉ này không chỉ xảy ra đối với dây chuyền này mà là tình trang chung của tat cả các dây chuyên khác của công ty P&G. Hơn nữa, van dé lớn này cũng là 17 van dé chung của tat cả các công ty dang sử dụng thiết bị truyền động khí nén trong các dây chuyên sản xuat. Theo thống kê của các nhà máy sản xuất thì điện năng tốn that do rò rỉ trong hệ thong khí nén thường từ 20% đến 30% lượng điện tiêu thụ trong một năm [1].

Sự rò rỉ này thường xuât hiện tại các môi nôi, van chặn, khớp nôi. 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 ri 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 ri. RO ri khí nén có thé làm ảnh hưởng đến các hoạt động sản xuât như sau: Áp suất thay đổi làm cho các thiết bị hoạt động không tốt, ảnh hưởng đến sản xuat. - _ Công suât máy nén du do rò ri làm cho chi phí cao hơn so với chi phí can thiết.

- _ Tuổi thọ máy nén khí giảm. - Tang chi phí bảo trì các thiết bị khí nén (bao gom ca may nén) do chu ki thay thé giảm va 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 tong khí được sử dụng cho hệ thống [1]. Theo nghiên cứu của liên minh châu âu năm 2000, trong các biện pháp tiết kiệm năng lượng thì việc xác định và loại bỏ rò ri 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 Tất ca những cach khác 26% NT SAAS OANA NAM am an ri Giảm rò rỉ khí 42% Thu hồi nhiệt lãng phí 10% Cac biện pháp tiết kiệm lớn về năng lượng Hình 1. 4 Các phương pháp tiết kiệm lớn về năng lượng. Nếu xử lý tốt rò ri thì: - _ Trong các cơ sở công nghiệp vừa và nhỏ có thé tiết kiệm được khoảng 15% chi phí sử dụng hệ thống khí nén hiện tại.

- _ Trong các cơ sở lớn hơn, có thé 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 thay việc phat hiện rò ri cho một hệ thống khí nén là cần thiết. Và khi điều này được xử lý tốt thì chi phí sản xuất của nhà máy sẽ giảm và khả năng cạnh trạnh trên thị trường cao hơn. Giới thiệu các phương pháp phát hiện rò ri cho hệ thống khí nén hiện nay.

19 Ro ri khí nén là một trong các nguyên nhân chính làm tăng tiêu hao điện năng của máy nén khí.