Tìm hiểu Hệ thống van điều khiển bằng khí nén

tìm hiểu Hệ thống van điều khiển bằng khí nén là việc sử dụng khí nén làm phương tiện làm việc để truyền công suất hoặc tín hiệu , kết hợp với các bộ phận khí nén chính của hệ thống điều khiển khí nén và cơ khí , thủy lực , điện , điện tử (bao gồm bộ điều khiển PLC và vi máy tính ), v.v.v.

Một phần hoặc toàn bộ điều khiển tích hợp Vòng lặp là công nghệ tự động hóa làm cho các bộ phận khí nén tự động hoạt động theo trình tự đặt ra hoặc các điều kiện tùy theo điều kiện làm việc mà quá trình sản xuất yêu cầu. Sử dụng công nghệ điều khiển tự động bằng khí nén để tự động hóa quá trình sản xuất là phương tiện kỹ thuật quan trọng của tự động hóa công nghiệp và là công nghệ tự động hóa chi phí thấp.

Hiệu quả kinh tế của hệ thống van điều khiển bằng khí nén

Cái gọi là công nghệ tự động hóa chi phí thấp có nghĩa là sau khi chuyển từ hoạt động thủ công sang vận hành tự động, mức đầu tư trên một đơn vị sản phẩm thấp hơn, tức là giá thành sản xuất cũng giảm. Trong một trường hợp, trên cơ sở vận hành thủ công hiện có, người ta đầu tư một số vốn nhỏ, và các bộ phận hoặc thiết bị khí nén tiêu chuẩn được sử dụng để chuyển nó thành máy móc tự động hoặc bán tự động.

Do đó, việc sử dụng tự động hóa bằng khí nén có thể thu được những hiệu quả kinh tế sau:

• Tăng tốc độ sản xuất, tăng sản lượng, nâng cao giá trị gia tăng của sản phẩm.
• Giảm tỷ lệ phế phẩm của sản phẩm, giảm giá thành sản phẩm, nâng cao chất lượng sản phẩm.
• Nâng cao tính quản lý của hệ thống làm việc.
• Nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị sản xuất, nâng cao hiệu suất sử dụng nguyên vật liệu, giảm thất thoát.
• Giảm nhu cầu về công nhân lành nghề, giảm thời gian đào tạo của nhân viên và tiết kiệm chi phí.
• Tăng tỷ lệ việc làm của người tàn tật và cải thiện an sinh xã hội.

Cấu trúc hệ thống sử dụng khí nén và tạo ra khí nén

Cấu trúc của hệ thống điều khiển tự động bằng khí nén được thể hiện trên hình bên dưới. Hệ thống được cấu tạo chủ yếu gồm nguồn không khí, phần tử xử lý nguồn không khí, phần tử điều khiển và phần tử chấp hành.

Một hệ thống bao gồm các thiết bị tạo ra khí nén, xử lý và lưu trữ khí nén được gọi là hệ thống nguồn không khí. Hệ thống nguồn khí bao gồm máy nén khí, bể chứa khí, thiết bị lọc khí và đường ống dẫn khí.

Nó cung cấp khí nén sạch, khô, áp suất không đổi và đủ lưu lượng cho các thiết bị khí nén, đồng thời là thiết bị cung cấp năng lượng cho hệ thống khí nén. Cốt lõi của nguồn không khí là máy nén khí , chuyển đổi năng lượng cơ học của động cơ chính thành năng lượng áp suất của khí.

Các bộ truyền động chủ yếu bao gồm xi lanh, động cơ xoay và động cơ không khí. Phần tử điều khiển nói chung bao gồm van điều khiển áp suất , van điều khiển lưu lượng , van điều khiển hướng và các loại tương tự.

1. Trạm nén khí

Máy nén khí là một thiết bị tạo áp suất không khí để biến đổi cơ năng thành năng lượng áp suất khí. Các loại máy nén khí thông dụng bao gồm máy nén khí piston, máy nén khí cánh gạt và máy nén khí trục vít. Tìm hiểu chi tiết từng dóng máy nén khí với chúng tôi nhé.

Máy nén khí piston

Khi piston chuyển động trong xi lanh chuyển động sang phải, áp suất trong khoang bên trái của piston trong xi lanh thấp hơn áp suất khí quyển, van hút mở ra và không khí bên ngoài được hút vào xi lanh, quá trình này gọi là quá trình nén.

Khi này áp suất trong xilanh cao hơn đầu ra. Không khí nén được đưa đến ống dẫn khí, và quá trình này được gọi là quá trình xả. Chuyển động tịnh tiến của piston được tạo thành nhờ cơ cấu trục quay trục quay do động cơ truyền động. 

Chuyển động quay của tay quay được chuyển thành trượt – chuyển động tịnh tiến của piston. Một máy nén có cấu hình này luôn có một lượng dư ở cuối quá trình xả. Trong lần hít tiếp theo, khí nén ở thể tích còn lại sẽ nở ra, do đó lượng khí hít vào sẽ giảm đi, giảm hiệu suất và tăng công nén.

Và do sự tồn tại của thể tích còn lại, khi tỷ lệ nén tăng dấn đến nhiệt độ tăng mạnh: vì vậy khi áp suất đầu ra cao, nên áp dụng nén theo giai đoạn. Nén theo giai đoạn có thể làm giảm nhiệt độ khí thải, tiết kiệm công việc nén, cải thiện hiệu suất thể tích và tăng thể tích xả khí nén.

Máy nén khí cánh gạt

Rôto được lắp lệch tâm trong (thân) stato, các cánh gạt được lắp vào các rãnh hướng tâm của rôto, cánh gạt có thể trượt trong các rãnh thể tích và giảm dần trong quá trình quay của rôto, và không khí hút vào từ cửa nạp khí dần dần bị nén và thải ra ngoài.

Theo cách này, không cần van hút và van xả trong máy nén khí piston trong quá trình quay : trong mỗi vòng quay của rôto, quá trình hút, nén và xả sẽ được thực hiện nhiều lần tùy theo số cánh, do đó sản lượng Xung áp suất nhỏ. Thông thường, máy nén khí kiểu cánh gạt cần có dầu bôi trơn để bôi trơn, làm mát và làm kín cánh gạt, rôto và bên trong thân máy nên khí nén xả ra chứa nhiều dầu. 

Do đó, cần phải lắp đặt bộ tách dầu và bộ làm mát tại cửa xả để tách dầu ra khỏi khí nén để làm mát và tái chế. Cái được gọi là máy nén khí không dầu sử dụng vật liệu tự bôi trơn như than chì hoặc vật liệu tổng hợp hữu cơ làm vật liệu lưỡi cắt.

Ngoài ra, một van điều chỉnh lưu lượng khí nén được lắp đặt tại cửa nạp để tự động điều chỉnh lưu lượng theo sự thay đổi của áp suất khí thải để giữ cho áp suất đầu ra không đổi.

Ưu điểm của máy nén khí kiểu cánh gạt là có thể xả liên tục khí nén có áp suất định mức với xung nhỏ, do đó nhìn chung không cần thiết lập bình chứa khí, cấu tạo đơn giản, chế tạo dễ dàng, vận hành và bảo trì thuận tiện, và tiếng ồn vận hành thấp. 

Nhược điểm là ma sát cơ học giữa cánh quạt, rôto và thân máy lớn. Tạo ra tổn thất năng lượng cao hơn và do đó hiệu quả thấp hơn.

Máy nén khí trục vít

Trong vỏ được lắp một cặp rôto xoắn với nhau, một trong hai rôto có dạng răng lồi và rôto còn lại có dạng răng lõm. Chuyển động dọc theo phương trục, khối lượng của nó giảm dần.

Bằng cách này, không khí hút từ đầu vào được nén dần và thải ra khỏi đầu ra. Máy nén khí trục vít cũng giống như máy nén khí cánh gạt, cũng cần dầu để làm mát, bôi trơn và làm kín, do đó, một bộ tách dầu cũng cần được lắp đặt ở đầu ra.

Ưu điểm của máy nén khí trục vít là xung áp suất khí thải nhỏ, lưu lượng đầu ra lớn, không cần thiết lập bình chứa khí, không có bộ phận hao mòn trong kết cấu, tuổi thọ dài và hiệu quả là cao.

Nhược điểm là độ chính xác chế tạo cao và tiếng ồn khi vận hành lớn. Và do hạn chế về độ cứng của cấu trúc, nó chỉ thích hợp để sử dụng trong phạm vi áp suất trung bình và thấp.

Chức năng của bình khí là:

1. Nó được sử dụng để lưu trữ một lượng khí nén nhất định, điều chỉnh sự mất cân bằng giữa lượng khí đầu ra của máy nén khí và lượng khí tiêu thụ của người dùng, đồng thời đảm bảo luồng khí đầu ra liên tục và ổn định.
2. Trong trường hợp xảy ra sự cố như máy nén khí bị tắt, mất điện đột ngột, … có thể sử dụng khí nén chứa trong bình chứa khí để xử lý khẩn cấp để đảm bảo an toàn.
3. Giảm xung động của dòng khí đầu ra của máy nén khí và ổn định áp suất trong đường ống của trạm nén khí, ngoài ra nó còn có thể làm giảm nhiệt độ của khí nén và tách một phần nước và dầu trong khí nén.

Ứng dụng hệ thống khí nén trong dây chuyền sản xuất tự động

Với sự phát triển ngày càng sâu rộng và tiến bộ của nền công nghiệp 4.0 cũng đang diễn ra những thay đổi lớn trong ngành sản xuất của nước ta, phương thức gia công truyền thống dần được thay thế bằng dây chuyền tự động hiện đại trong bối cảnh giá nhân công không ngừng tăng và phương tiện kỹ thuật không ngừng được cải tiến. Sự thay thế chế độ xử lý tuy không phải là sự thay thế toàn diện, nhưng xu hướng thay thế này đã được hình thành và tốc độ của nó cũng ngày càng tăng nhanh.

Hình trên là dây chuyền sản xuất tự động do nhóm chúng tôi chế tạo, được cấu tạo chủ yếu bởi các mô-đun chức năng sau:

1) Máy công cụ CNC Máy công cụ CNC được sử dụng như máy chủ xử lý để thực hiện tự động hóa quá trình xử lý.

2) Tự động xếp dỡ Thông qua việc sử dụng người điều khiển, quá trình xếp dỡ tự động của các bộ phận đã qua xử lý được thực hiện, thay thế các hành động xếp dỡ thủ công của công nhân.

3 ) Bộ cố định tự động Thông qua sự hợp tác của hệ thống thủy lực và hệ thống khí công, việc định vị tự động, tự động kẹp và nới lỏng các bộ phận cố định có thể được thực hiện, thay vì công nhân phải kẹp phôi bằng tay.

4) Làm mát và xả tự động Thông qua thiết kế của hệ thống làm mát tự động, việc làm mát tự động phôi và xả tự động các phoi sắt đang gia công trong quá trình gia công được thực hiện.

5) Tự động tẩy Thông qua thiết kế của hệ thống tự động tẩy rửa, việc làm sạch tự động của vật cố định và bàn làm việc được thực hiện, thuận tiện cho việc định vị, kẹp và xử lý các bộ phận tiếp theo.

Tim hiểu van bướm điều khiển bằng khí nén | Đài Loan | Hàn Quốc

Xử lí khí nén trước khi đưa vào hệ thống nén

Các chất ô nhiễm nguồn không khí

Trong quá trình sử dụng nguồn khí của máy nén khí ta thường phát hiện ra một số chất như vết dầu, hơi ẩm, với sự chuyển động của khí nén, các chất này sẽ trực tiếp làm tăng lực cản của các bộ phận chuyển động trong các dụng cụ hay linh kiện khí nén.

Do đó làm tăng tốc độ chuyển động của các bộ phận chuyển động này. mất mát, giảm tuổi thọ của các bộ phận khí nén và trong trường hợp nghiêm trọng sẽ dẫn đến hư hỏng trực tiếp và loại bỏ các bộ phận khí nén, điều này phần lớn sẽ dẫn đến việc đình chỉ thiết bị sản xuất của chúng tôi, điều này không chỉ làm tăng chi phí bảo trì thiết bị, nhưng cũng làm chậm quá trình cung cấp sản phẩm.

Các chất ô nhiễm chính trong nguồn không khí như sau:

Bụi bẩn

Chúng ta thường gọi là bụi khí quyển, mặc dù hầu hết các cửa hút của máy nén khí đã được trang bị bộ lọc khi máy nén khí làm việc. Nhưng để tránh chênh lệch áp suất quá lớn, áp suất khí hiệu suất của máy bị giảm, và khả năng lọc của nó thường chỉ có thể lọc các tạp chất bụi có kích thước trên 2-5 micron.

Về cơ bản không có tác dụng lọc đối với các loại bụi nhỏ hơn, đồng thời, khí nén có cùng thể tích, mật độ tạp chất của không khí tăng tương đối nhiều, do đó khí ra của máy nén khí vẫn còn nhiều bụi và tạp chất.

Dầu bôi trơn

Trong quá trình làm việc của máy nén khí, ở bộ phận pít-tông có dầu bôi trơn, dầu bôi trơn ở bộ phận này sẽ đi vào bình chứa khí nén cùng với không khí và hòa trộn với khí nén. Sương mù do dầu bôi trơn tạo thành sẽ bị cacbon hóa bởi nhiệt độ cao, đồng thời sương mù dầu cũng kết hợp với bụi bẩn tạo thành cặn, làm tắc đường dẫn khí vào và ra và khoang chứa của các bộ phận, do đó gây cản trở chuyển động và mài mòn.

Độ ẩm

Khi máy nén khí giảm thể tích của không khí (quá trình nén), khả năng chứa hơi nước của không khí bị giảm tương ứng. Khi không khí nén ra khỏi máy nén khí và được làm mát, hơi nước trong không khí Nó sẽ ngưng tụ thành nước lỏng và di chuyển cùng với khí nén, do đó đưa nước đến các bộ phận khí nén khác nhau, nước và bụi kết hợp với nhau tạo thành bùn, điều này cũng gây tắc nghẽn và mài mòn quá mức các bộ phận khí nén.

Các thương hiệu sản xuất thành phần hệ thống khí nén

Thương hiệu Festo

Đây là dòng thương hiệu đầu tiên cả về giá cả và chất lượng đều tương đối tốt, nếu doanh nghiệp bạn không thiếu tiền thì hãy thử chọn chúng.

Thương hiệu SMC

Một trong những thương hiệu tiết kiệm chi phí, sản phẩm tốt, giá cả chấp nhận được, miễn cưỡng là thực tế khá đắt, nhưng sản phẩm và hậu mãi đều ổn, cơ bản là mình chọn thương hiệu này.

Thương hiệu AirTAC

Giá cả phải chăng, đồ dùng ổn, thuộc phân khúc thứ 3. Dịch vụ của hãng cũng không ngừng được cải thiện và nâng cao, mình đã dùng không liên tục, hàng trong nước thì tốt hơn.

Ba thương hiệu trên đều là thương hiệu mình đã dùng qua nên chia sẻ cho các bạn, tất nhiên cũng phải kể đến một số thương hiệu khác mình chưa dùng, chất lượng và giá cả cũng rất ổn, trên đây là một số ý kiến ​​cá nhân về khí nén, nếu hiểu một chiều thì bỏ qua, nếu thấy hữu ích thì nên xem lại lần hai.

Xem thêm: Bộ thiết bị đo độ dẫn điện