Giáo trình trang bị điện-Chương 8

Máy nén khí là một thiết bị dùng để nén khí và cấp khí nén theo đường ống dẫn khí đến các hộ tiêu thụ khí nén. Khí nén được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, trong các xí nghiệp công nghiệp như máy khoan dùng khí nén, bủa khí nén, thiết bị phun cát v.v… Theo nguyên lý hoạt động, máy nén khí được phân thành ba loại: máy nén khí kiểu pittông, máy nén khí kiểu rôto và máy nén khí kiểu ly tâm (máy nén khí kiểu tua bin)....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình trang bị điện-Chương 8 104 Chương 8 TRANG BỊ ĐIỆN MÁY NÉN KHÍ 8.1 Khái niệm chung và phân loại Máy nén khí là một thiết bị dùng để nén khí và cấp khí nén theo đường ống dẫn khí đến các hộ tiêu thụ khí nén. Khí nén được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, trong các xí nghiệp công nghiệp như máy khoan dùng khí nén, bủa khí nén, thiết bị phun cát v.v… Theo nguyên lý hoạt động, máy nén khí được phân thành ba loại: máy nén khí kiểu pittông, máy nén khí kiểu rôto và máy nén khí kiểu ly tâm (máy nén khí kiểu tua bin). Sơ đồ cấu tạo máy nén khí kể trên được thể hiện trên hình 8.1 Hình 8.1 Sơ đồ cấu tạo của máy nén khí a) kiểu pittông; b) kiểu rôto; c) kiểu ly tâm 1. Máy nén kiểu pittông (hình 4.1a) Nguyên lý làm việc của máy nén khí kiểu pittông như sau: Khi pittông di chuyển sang bên phải, van hút 1 mở ra, van nén 2 đóng lại. Pittông di chuyển tịnh tiến qua lại bằng cơ cấu trục khuỷu - tay biên. Khi trục khuỷu quay một vòng, pittông thực hiện được hai hành trình, một hành trình thực hiện hút khí, một hành trình thực hiện nén khí và đẩy khí vào đường ống dẫn. Loại máy nén khí này có tên gọi là máy nén khí một cấp (tác dụng đơn). Nếu pittông chia xi lanh thành hai khoang, có tên gọi là máy nén khí tác dụng kép. Với một hành trình của pittông, trong một nửa khoang của xi lanh xảy ra quá trình hút khí, nửa khoang thứ hai xảy ra quá trình nén khí. Loại máy nén khí kiểu tác dụng kép thường chế tạo có hai xi lanh với năng suất Q = (10 ÷ 25)m3/h, áp suất p = 8at. Trong trường hợp cần khí nén áp suất 105 cao thường dùng máy nén khí nhiều cấp gồm nhiều xi lanh, áp suất của khí nén có thể đạt tới 220at. 2. Máy nén khí kiểu rôto (hình 4.1b). Bộ phận công tác của máy nén khí là rôto 1 có cánh phân bổ hướng tâm có thể trượt trong rãnh của rôto. Rôto lắp lệch tâm so với xi lanh và tạo thành khoảng không gian công tác hình lưỡi liềm. Khi rôto quay, dưới tác dụng của lực ly tâm, các cánh sẽ văng ra ép vào thành xilanh tạo thành các khoang nhỏ riêng biệt có thể tích thay đổi khi rôto quay. Không khí từ khí quyển được hút vào các khoang nhỏ đó và sẽ được nén khi di chuyển từ vị trí 2 sang vị trí 3 đẩy vào đường ống cấp cho các hộ tiêu thụ. Khi không dùng khí nén (không tải) có đường hồi tiếp 4 cần bằng áp suất. So với máy nén kiểu pittông, máy nén khí kiểu rôto có những ưu điểm sau: - Động cơ truyền động có thể nối trực tiếp với trục rôto của máy nên so đồ động học đơn giản hơn, chiếm diện tích lắp đặt bơm bé hơn. - Phụ tải đặt lên trục đông cơ và lượng khí cấp cho phụ tải đồng đều hơn. Những nhược điểm của máy nén rôto so với máy nén kiểu pittông là: - Chế tạo phức tạp hơn. - Hiệu suất thấp hơn. - Lượng dầu bôi trơn cần nhiều hơn. Bởi vậy máy nén kiểu rôto ít được sử dụng trong công nghiệp. 3. Máy nén kiểu tuabin (hình 4,1c) Thường dùng đối với những máy nén khí yêu cầu năng suất cao. Nguyên lý làm việc của máy nén khí kiểu tuabin cùng một nguyên lý như tất cả các máy ly tâm. Bộ phận chính trong máy nén khí kiểu tuabin gồm có một hoặc nhiều bánh xe với các cánh tuabin lắp trên cùng một trục. So với máy nén khí kiểu pittông, máy nén khí kiểu tuabin có kích thước và khối lượng bé hơn (với cùng một công suất) Công suất động cơ truyền động máy nén khí kiểu pittông được tính theo biểu thức sau: kAQ P= [kW] (8.1) 1000η m .η Trong đó: A - công cần thiết để nén 1m3 khí từ áp suất p1 lên áp suất p2. Hình 8.2 Biểu đồ chu trình làm việc của máy nén khí kiểu pittông Đại lượng A được tính theo biểu thức: 106 p2 A = 2,3.103p1lg( [J/m3] ) (8.2) p1 Trong đó: Q - năng suất của máy nén khí, m3; ηm- hiệu suất của máy nén khí thường lấy bằng (0,6 ÷ 0,8); η - hiệu suất của cơ cấu truyền lực thường lấy bằng (0,9 ÷ 0,95); k - hệ số dự trữ (k = 1,1 ÷ 1,2) 8.2 Điều chỉnh năng suất và áp suất máy nén khí Biểu đồ tiêu thụ khí nén của một xí nghiệp thay đổi theo thời gian. Áp suất trong hệ thống cung cấp khí nén phụ thuộc vào hai đại lượng: lượng tiêu thụ khí nén của phụ tải và năng suất của máy nén. Khi lượng tiêu thụ khí nén bằng năng suất của máy, áp suất bằng trị số định mức. Khi lượng tiêu thụ khí nén lớn hơn năng suất của máy thì áp suất giảm và ngược lại. Để đảm bảo chế độ làm việc cho các thiết bị tiêu thụ khí nén, cần phải khống chế áp suất khí nén trong hệ thống cung cấp bằng hằng số, đó là một trong những yêu cầu chính đối với hệ thống tự động khống chế máy nén khí. Hệ truyền động máy nén khí thường dùng động cơ đồng bộ hoặc động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc với tốc độ quay không đổi, cho nên điều chỉnh áp suất của máy nén khí thực hiện bằng cách đóng mở van xả. Trên hình 8.3 là sơ đồ điều chỉnh áp suất bằng cách đóng mở van xả. Nguyên lý hoạt động của hệ thống tự động điều chỉnh áp suất như sau: Bộ điều chỉnh áp suất gồm: xi lanh 1, van trượt 2 nối với đối trọng 4 bằng thanh nối 3. Bộ điều chỉnh áp suất được nối với hệ thống cấp khí bằng đường ống 5, và nối với cơ cấu ép bằng đường ống 6. Cơ cấu ép (đóng mở van) gồm có xi lanh 7, pittông 8, lò xo 9 và thanh nối 10. Khi áp suất trong đường ống của hệ thống cấp khí nén bằng trị số định mức, van trượt 2 sẽ che kín đường ống 6, không cho khí nén từ hệ thống cấp đi vào cơ cấu ép. Khi lượng tiêu thụ khí nén giảm, áp suất trong hệ thống cấp khí tăng, van trượt 2 nâng lên, đường ống 5 được nối với đường ống 6, pittông 8 hạ xuống (áp suất của khí nén thắng lực cản của lò xo 9), mở van xả 11, buồng xi lanh 12 của máy nén Hình 8.3 Sơ đồ điều chỉnh áp suất của khí nối với khí quy ...