Tìm hiểu hệ thống điều khiển khí nén

Trong ngành công nghiệp hiện đại, hệ thống điều khiển khí nén đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất, đồng thời giúp nâng cao hiệu suất làm việc của các ứng dụng. Đây là hệ thống hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng năng lượng khí nén để điều khiển hoạt động của các thiết bị máy móc một cách chính xác và nhanh chóng.

Bài viết dưới đây chúng tôi sẽ cung cấp các thông tin hữu ích liên quan đến hệ thống điều khiển khí nén. Qua đó, quý bạn đọc có cái nhìn sâu sắc hơn về hệ thống này cũng như áp dụng chúng vào thực tế một cách hiệu quả.

Tìm hiểu về hệ thống điều khiển khí nén

Khái niệm khí nén

Khí nén được hiểu là phần không khí bị nén dưới áp suất cao. Đây là nguồn năng lượng có thể chuyển hóa thành cơ năng giúp điều khiển hoạt động của các thiết bị như máy móc, van công nghiệp, xi lanh,…

Khí nén là năng lượng sạch, không gây ảnh hưởng đến sự ô nhiễm của môi trường. Đồng thời chúng có khả năng truyền động mạnh mẽ, giúp các quy trình hoạt động của hệ thống được diễn ra thuận tiện và hiệu quả . Với những tính năng ưu việt như vậy nên khí nén được sử dụng trong rất nhiều các hệ thống, lĩnh vực khác nhau như ngành công nghiệp tự động hóa, sản xuất chế biến thực phẩm,…

Thế nào là hệ thống điều khiển khí nén

Một hệ thống kỹ thuật sử dụng nhiều thiết bị khí nén liên kết lại với nhau thì được gọi là hệ thống điều khiển khí nén. Bên cạnh đó, ưu điểm nổi bật của hệ thống này đó là khả năng đáp ứng được điều kiện môi trường khắc nghiệt, chống cháy nổ tốt và đem lại năng suất cao trong các ứng dụng. Đây cũng chính là lý do khiến cho chúng được ưa chuộng trong các ngành công nghiệp.

Cấu trúc của hệ thống điều khiển khí nén

Thông thường, hệ thống điều khiển khí nén bao gồm 3 phần chính. Bao gồm:

• Trạm cấp khí nén
• Bảng điều khiển hệ thống
• Thiết bị chấp lắp đặt

Hãy cùng theo chân chúng tôi để cùng tìm hiểu chi tiết về từng phần cấu trúc của hệ thống điều khiển khí nén nhé.

Trạm cấp khí nén

Trạm cấp khí nén được hiểu là hệ thống thiết bị có khả năng sản xuất, lưu trữ và phân phối khí nén cho các ứng dụng. Trạm này sẽ bao gồm các thành phần chính như máy nén khí, bình chứa khí nén, thiết bị lọc khí,…

1. Máy nén khí 

Đây được coi là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống điều khiển khí nén. Thiết bị này có khả năng nén không khí từ môi trường xung quanh để tạo ra khí nén với áp suất cao. Dưới đây là một số thiết bị máy nén khí thông dụng hiện nay:

– Máy nén khí piston: Khi kích hoạt thiết bị, piston bên trong xi lanh sẽ di chuyển lên xuống. Cụ thể, khi chúng di chuyển xuống, không khí từ bên ngoài môi trường sẽ được hút vào bên trong xi lanh thông qua van hút. Và khi piston di chuyển lên, thể tích bên trong xi lanh sẽ giảm đồng thời không khí bị nén lại, dẫn đến tình trạng tăng áp suất. Khi áp suất này đã đạt đến một giới hạn nhất định, thì van xả sẽ mở. Qua đó, khí nén sẽ được dẫn ra bên ngoài và sử dụng với các mục đích khác nhau.

Một trong những ưu điểm lớn nhất của thiết bị này đó là khả năng hoạt động liên tục trong thời gian dài nhưng vẫn đảm bảo được hiệu suất ổn định.

– Máy nén khí cánh quạt: đây là thiết bị có khả năng cung cấp lượng khí nén lớn, phù hợp với yêu cầu hoạt động của các ứng dụng công nghiệp. Bên cạnh đó, so với máy khí piston thì thiết bị này có khả năng vận hành êm ái hơn, hạn chế gây tiếng ồn ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

2. Bình chứa khí nén 

• Được sử dụng để lưu trữ lượng khí nén cần thiết, giúp phục vụ hoạt động của các thiết bị, máy móc. Đồng thời đảm bảo cung cấp áp suất khí nén ổn định và liên tục.
• Trong một số trường hợp xảy ra vấn đề sự cố như mất điện, máy nén khí bị hỏng thì chúng ta có thế sử dụng khí nén trong các bình chứa để tiếp tục duy trì hoạt động của hệ thống.

3. Thiết bị lọc khí 

Các thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các tạp chất, bụi bẩn có trong khí nén. Điều này giúp đảm bảo chất lượng của luồng khí nén trước khi chúng được cung cấp tới các thiết bị sử dụng.

Bảng điều khiển hệ thống

Bảng điều khiển hệ thống bao gồm:

1. Phần xử lý tín hiệu điều khiển 

Chúng có khả năng tiếp nhận dữ liệu từ các bộ phận cảm biến, thiết bị đầu vào. Sau đó, các thông tin này sẽ được xử lý và chuyển đổi thành tín hiệu, gửi đến các thiết bị điều khiển khác.

2. Máy tính 

3. Bảng điều khiển đảo chiều cơ cấu chấp hành

Thiết bị chấp lắp đặt

Các loại thiết bị chấp lắp đặt có thể kể đến như xi lanh, thiết bị truyền động khí nén, van điều khiển khí nén,…

• Thiết bị truyền động khí nén: có công dụng tiếp nhận và chuyển đổi năng lượng khí nén thành cơ năng. Từ đó, giúp dễ dàng điều khiển hoạt động của các thiết bị máy móc.
• Van điều khiển khí nén: đây là thiết bị được vận hành tự động thông qua bộ truyền động khí nén. Do vậy, chúng đảm bảo được tính chính xác khi vận hành, giúp duy trì hiệu quả làm việc của hệ thống.

Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển khí nén

Ưu điểm của hệ thống điều khiển khí nén

• Vận hành hoàn toàn tự động dựa vào áp lực khí nén. Điều này giúp tiết kiệm sức lực cho người sử dụng cũng như giảm thiếu các chi phí thuê nhân công vận hành.
• Khí nén là nguồn năng lượng sạch, thân thiện với môi trường. Do đó, trong quá trình sử dụng hệ thống điều khiển khí nén sẽ rất an toàn, không gây hại đến môi trường và những người xung quanh.
• Hệ thống có độ kín khít tương đối tốt. Vậy nên, tránh gây thất thoát, rò rỉ năng lượng ra bên ngoài môi trường.
• Thời gian phản hồi nhanh chóng với độ chính xác cao. Đây chính là lý do khiến cho thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng.
• Tránh gây cháy nổ, đảm báo sự an toàn cho hệ thống và người sử dụng.
• Hoạt động ổn định trong điều kiện môi trường có tính chất khắc nghiệt như nhiệt độ cao.

Với những tính năng ưu việt như vậy, việc áp dụng hệ thống khí nén trong các ngành công nghiệp giúp đem lại các hiệu quả kinh tế to lớn như:

• Cải thiện, nâng cao hiệu suất và chất lượng của các sản phẩm.
• Tiết kiệm năng lượng sử dụng, tránh gây lãng phí, thất thoát.
• Giảm thiểu đáng kể khoản chi phí thuê nhân công. Từ đó, giúp tiết kiệm thời gian đào tạo nhân sự.

Nhược điểm của hệ thống điều khiển khí nén

• Trong quá trình hoạt động , hệ thống có thể gây ra tiếng ồn, làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
• So với hệ thống điều khiển điện có cùng kích thước thì công suất hoạt động của hệ thống khí nén không quá lớn.

Ứng dụng của hệ thống điều khiển khí nén

Một số ứng dụng tiêu biểu của hệ thống điều khiển khí nén:

– Ngành công nghiệp sản xuất và chế biến thực phẩm: điều khiển hoạt động của các thiết bị máy móc. Qua đó, đảm bảo các quy trình sản xuất, đóng gói được diễn ra hiệu quả.

– Ngành công nghiệp xây dựng: sử dụng năng lượng khí nén để cấp cho các thiết bị máy móc như máy khoan, máy bắn vít,…Từ đó, giúp nâng cao hiệu quả và năng suất làm việc.

– Lĩnh vực y tế: được dùng để khử trùng các thiết bị, đồng thời cung cấp khí nén cho các thiết bị y tế như máy thở,…Qua đó, giúp hỗ trợ hô hấp cho các bệnh nhân.

– Ngành công nghiệp sản xuất và chế tạo ô tô: được dùng để kiểm soát tốc độ của các chi tiết bên trong ô tô. Điều này giúp đảm bảo chúng được hoạt động ổn định, chính xác, và an toàn.

– Ngành khai thác khoáng sản: giúp cung cấp lượng khí oxy ổn định cho các nhân viên phải làm việc dưới hầm.

– Ngành bảo dưỡng, sửa chữa: sử dụng trong các thiết bị như bơm xe, xịt bụi bẩn của xe.

– Ngành van công nghiệp: cung cấp năng lượng khí nén cần thiết cho các thiết bị van công nghiệp như van bướm khí nén, van bi khí nén, van cổng dao khí nén,…

Xử lý khí nén trước khi đưa vào hệ thống

Các chất gây ô nhiễm khí nén

Các chất gây ô nhiễm khí nén có thể là các tạp chất, cặn bẩn như hơi nước, dầu, bụi bẩn,…Đây đều là những chất gây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của khí nén. Nếu không được xử lý trước khi đưa vào hệ thống, chúng sẽ gây ra tình trạng ăn mòn, rỉ sét, làm giảm hiệu quả làm việc.

Dưới đây là một số chất ô nhiễm chủ yếu trong khí nén :

1. Bụi bẩn 

Thông thường tại các cửa hút của máy nén khí đều đã được trang bị các bộ lọc. Tuy nhiên, chúng chỉ có khả năng loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn hơn 2 micron. Vậy nên, đối với những hạt bụi bẩn có kích thước nhỏ hơn 2 micron thì chúng có thể dễ dàng đi qua bộ lọc khí để di chuyển vào bên trong.

Nguồn gốc của các hạt bụi này có thể bắt nguồn từ đặc điểm, tính chất môi trường xung quanh. Bên cạnh đó, cũng có thể do các quy trình sản xuất như cắt, mài,…Từ đó, làm gia tăng lượng bụi bẩn có trong không khí.

Khi các loại bụi bẩn này di chuyển vào bên trong hệ thống, chúng có thể gây ra tình trạng tắc nghẽn, khiến các thiết bị không thể vận hành bình thường. Điều này cũng đồng nghĩa với việc làm giảm hiệu quả của các quy trình sản xuất.

Và để có thể hạn chế lượng bụi bẩn chúng ta cần:

• Sử dụng các thiết bị lọc không khí.
• Cần thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ. Đồng thời cần thường xuyên vệ sinh và thay thế các bộ lọc.
• Cải thiện chất lượng không gian làm việc. Điều này giúp hạn chế các nguồn phát sinh bụi bẩn.

2. Dầu bôi trơn 

Dầu bôi trơn cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khí nén. Nếu lượng dầu có trong hệ thống quá nhiều mà không được xử lý, bảo dưỡng đúng cách thì sẽ làm tắc nghẽn phần bộ lọc cũng như đường ống dẫn. Điều này sẽ khiến cho các hoạt động bị gián đoạn, không đảm bảo được hiệu suất làm việc.

Vậy nên, để khắc phục tình trạng này chúng ta cần thực hiện thay dầu theo định kỳ, đồng thời kiểm tra chất lượng của chúng thường xuyên hơn. Ngoài ra, bạn cũng có thể ưu tiên sử dụng các thiết bị máy nén khí không dầu. 

3. Độ ẩm 

Lượng hơi nước có trong khí nén có thể gây ra tình trạng mài mòn đến các thiết bị, bộ phận của hệ thống. Từ đó, làm giảm tuổi thọ sử dụng cũng như không đảm bảo được chất lượng, hiệu quả của các ứng dụng. Vậy nên, bạn cần kết hợp sử dụng các thiết bị làm khô khí nén để loại bỏ tối đa lượng hơi nước.

Quy trình xử lý khí nén

Quy trình xử lý khí nén bao gồm:

• Giai đoạn lọc thô: quy trình này giúp loại bỏ các tạp chất, cặn bẩn lẫn trong không khí.
• Giai đoạn sấy khô: bước này giúp loại bỏ lượng hơi nước có trong khí nén trước khi chúng được cung cấp cho các thiết bị, máy móc sử dụng.
• Giai đoạn lọc tinh: giai đoạn này giúp loại bỏ hoàn toàn các tạp chất có trong khí nén, ngay cả khi đó là những hạt có kích thước nhỏ.

Tổng kết

Như vậy, hệ thống điều khiển khí nén không chỉ là một công cụ hữu hiệu giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn giúp nâng cao chất lượng hoạt động của các ứng dụng. Tuy nhiên để đạt được hiệu suất tối đa cũng như kéo dài tuổi thọ sử dụng của hệ thống thì việc xử lý các chất gây ô nhiễm và bảo dưỡng định kỳ cần được chú trọng.

Cuối cùng, xin cảm ơn bạn đọc đã bớt chút thời gian để theo dõi bài viết của chúng tôi.

Các tìm kiếm liên quan:

• Sơ đồ nguyên lý hệ thống khí nén
• Cách chia tầng khí nén
• Điều khiển khí nén bằng PLC