ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
Mục lục
trang
Lời giới thiệu 3
Chương 1: Tổng quan về máy nén khí
1.1. Giới thiệu về máy nén khí 4
1.2. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy nén khí 5
1.2.1. Máy nén pittong 5
1.2.2. Máy nén roto cánh trượt 7
1.2.3. Máy nén trục vít 8
1.2.4. Máy nén ly tâm 9
1.2.5. Máy nén hướng trục 11
Chương 2 : Thiết kế hệ thống điều khiển hệ truyền động điện cho trạm khí
nén có nhiều máy nén khí
2.1. Yêu cầu cơ bản về truyền động điện và trang bị điện cho máy nén 13
2.1.1. Cơ sở tính toán hệ truyền động điện máy nén khí 13
2.1.2. Yêu cầu về trang bị điện – điện tử điều khiển máy nén 14
và hệ thống khí nén
2.2. Các cảm biến và bảo vệ an toàn trong hệ thống máy nén khí 15
2.2.1. Cầu chì 15
2.2.2. Role nhiệt 16
2.2.3. Áptômát 17
2.2.4. Thermistor bảo vệ động cơ 18
2.2.5. Rơle hiệu áp dầu 19
2.2.6. Rơle áp suất cao và thấp 20
1
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
2.2.7. Bảo vệ nhiệt độ đầu đẩy 21
2.3. Lựa chọn cấu hình trạm nén khí 21

mạnh mẽ. những dụng cụ, thiết bị, phần tử khí nén mới được sáng chế và ứng
dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Sự kết hợp khí nén với điện – điện tử sẽ
quyết định cho sự phát triển của kỹ thuật điều khiển trong tương lai.
Vì nhưng ưu điểm của khí nén như là có độ nhớt động học cao nên việc
truyền tải đi xa trong các đường ông có hiệu suât cao tổn thất it, hơn nữa việc sử
dụng khí nén là rất an toàn trong việc phòng tránh cháy nổ. Và hơn nữa việc sử
dụng khí nén là rất sạch không gây ô nhiễm môi trường, chi phí cho việc sử
dụng khí nén là thấp…. Chính vì những ưu điểm đó của khí nén mà hiện nay
ứng dụng của nó trong một số ngành công nghiệp tỏ ra rất là hiệu quả và đạt
được lợi nhuận về khinh tế cao.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY NÉN KHÍ
3
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
1.1. Giới thiệu tổng quan về máy nén khí
Khí nén có nhiều công dụng: là nguyên liệu sản xuất ( trong công nghiệp
hóa học ), là tác nhân mang năng lượng ( khuấy trộn tạo phản ứng ), là tác nhân
mang tín hiệu điều khiển ( trong kỹ thuật tự động bằng khí nén ), là nguồn động
lực , cấp hơi cho kích, tua bin…
Để tạo ra các nguồn khí nén này ta phải cần có máy nén khí. Nhiệm vụ
chủ yếu của máy nén khí là tạo ra áp suất cho một nguồn khí nào đó trong bình
chứa hay còn gọi là bình tích. Sáu đó nhờ áp suất lớn trong bình khí sẽ được
truyền đi để cấp cho một quá trình công nghệ nào đó( và ở đây ta chủ yếu xét
đến máy nén không khí ). Máy nén có thể được phân loại như sau [ tr 139,2]:
a) Máy nén làm việc theo nguyên lý thể tích gồm có: máy nén pittông,
máy nén roto cánh trượt, máy nén trục vít v.v…;
b) Máy nén ly tâm ;
c) Máy nén làm việc theo nguyên lý cánh nâng;
d) Máy nén tuy e;

b. Nguyên lý hoạt động
5
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
Hình 1.2.2 : Nguyên lý hoạt động của máy nén pittong – một cấp
Máy nén khí pittong một cấp ở kì nạp, chân không được tạo lập phía trên
pittong, do đó không khí được đẩy vào buồng nén không qua van nạp. Van này
mở tự động do sự chênh lệch áp suất gây ra bởi chân không ở trên bề mặt
pittong. Khi pittong đi xuống tới “ điểm chết dưới ” và bắt đầu đi lên, không khí
đi vào buồng nén do sự mất cân bằng áp suất phía trên và dưới nên van nạp đóng
lại và quá trình nén khí bắt đầu xảy ra. Khi áp suất trong buồng nén tăng tới một
mức nào đó sẽ làm cho van thoát mở ra, khí nén sẽ thoát qua van thoát để đi vào
hệ thống khí nén. Cả hai van nạp và thoát thường có lò xo và cả 2 van đóng mở
tự động do sự thông khí sự chênh lệch áp suất ở phía của mỗi van. Sau khi
pittong lên đến “ điểm chết trên ” và bắt đầu đi xuống trở lại, van thoát đóng và
một chu trình nén khí mơi bắt đầu.
Máy nén khí kiểu piston một cấp có thể hút được lượng đến 10m/phút và
áp suất nén được 6 bar, có thể trong một số trường hợp áp suất nén đến 10 bar.
Máy nén khí kiểu piston 2 cấp có thể nén đến áp suất 15 bar. Loại máy nén khí
kiểu piston 3,4 cấp có thể nén áp suất đến 250 bar.
6
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
Hình 1.2.3 : Nguyên lý và cấu tạo của máy nén pittong 3 cấp
Loại máy nén khí một cấp và hai cấp thích hợp hệ thống điều khiển bằng
khí nén trong công nghiệp.
1.2.2. Máy nén roto cánh trượt
a. Cấu tạo

Khi các trục vít quay nhanh, không khí được hút vào bên trong vỏ thông
qua cửa nạp và đi vào buồng khí ở giữa các trục vít và ở đó không khí được nén
giữa các răng khi buồn khí nhỏ lại, sao đó khí nén đi tới cửa thoát. Cả cửa nạp
và cửa thoát sẽ được đóng hoặc được mở tự động khi các trục vít quay hoặc
không che các cửa. Ở cửa thoát của máy nén khí có lắp một van một chiều để
ngăn các trục vít tự quay khi quá trình nén đã ngừng.
Máy nén khí trục vít có nhiều tính chất giống với máy nén khí cánh gạt,
chẳng hạn như sự ổn định và không dao động trong khí thoát, ít rung động và
tiếng ồn nhỏ. Đạt hiệu suất cao nhất khi hoạt động gần đầy tải. Lưu lượng từ
1,4m/phút và có thể lên tới 60m/phút
1.2.4. Máy nén ly tâm
a. Cấu tạo
- Vỏ máy: Vỏ máy là chi tiết có cấu tạo phức tạp, có khối lượng lớn, là giá
đỡ cho các chi tiết khác. Trong vỏ máy có các ổ trục để đỡ các trục máy,
có các áo nước để dẫn nước làm mát, có các khoang để dẫn khí. Vỏ máy
được chế tạo thành 2 nửa để thuận tiện cho việc tháo lắp, tuy nhiên cũng
9
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
có loại vỏ máy được chế tạo liền khối. Vỏ máy thường được chế tạo bằng
gang xám hay bằng gang hợp kim.[6]
Hình 1.2.6: Cấu tạo vỏ máy và trục máy nén ly tâm
- Trục máy nén ly tâm: Trục để lắp các bánh công tác lên đó nhận truyền
động từ động cơ dẫn động, quay với vận tốc cao để thực hiện quá trình
nén khí. Trục máy được lắp vào các các ổ đỡ trên vỏ máy. Trục máy được
chế tạo bằng thép hợp kim.[6]
- Bánh công tác: Bánh công tác được lắp trên trục máy quay theo trục máy
để làm biến đổi động năng chất khí, thực hiện quá trình nén khí, trên bánh
công tác có các bánh cong. Có 3 loại bánh công tác, bánh công tác hở,

nhất định nào đó. Các cánh tĩnh ở đây chỉ đóng vai trò dẫn hướng cho dòng khí.
Số tầng cánh tĩnh và động nhiều hay ít tuỳ theo vào áp suất càn ở đầu ra.
Hình 1.2.9: Cấu tạo của máy nén hướng trục
b. Nguyên lý hoạt động
Máy nén hướng trục cũng hoạt động theo nguyên lý động năng. Dựa vào
cấu tạo của chúng ta có thể giải thích nguyên lý hoạt động của nó như sau: Giả
sử roto quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ ( nhìn từ trái sang phải ), khi
đó cánh động thứ nhất sẽ biến động năng thành áp suất khí chênh lệch giữa hai
đầu vào và ra. Tiếp theo áp suất khí sẽ theo cánh tĩnh làm nhiệm vụ dẫn hướng
đưa khí nén đến cánh động tiếp theo. Quá trình cứ tiếp diễn như vậy cho tới khi
đến cánh động và tĩnh cuối cùng.
12
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỆ
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHO TRẠM KHÍ NÉN CÓ NHIỀU
MÁY NÉN KHÍ
2.1. Yêu cầu cơ bản về truyền động điện và trang bị điện cho máy nén
2.1.1. Cơ sở tính toán hệ truyền động điện máy nén khí
Máy nén không đòi hỏi về thay đổi tốc độ, trừ trường hợp đặc biệt. Do
vậy, có năng suất dưới 10m
3
/phút thường kéo bằng động cơ không đồng bộ. Nếu
lưới điện đủ khỏe ta có thể mở máy trực tiếp với động cơ roto lồng sóc. Nếu lưới
điện yếu thì dùng động cơ không đồng bộ roto dây quấn, mở máy gián tiếp
thong qua điện trở khởi động. trong cả hai trường hợp thì mômen khởi động
không nhỏ hơn 0.4M
đm
và mômen cực đại không quá 1.5M

Giá trị và đối với các áp suất khác nhau cho ở bảng 2.1
k – hệ số dự trữ, k = 1,1 ÷ 1,15
Cũng có thể chọn công suất động cơ theo công thức đơn giản sau:
Trong đó: z – hệ số, tra theo bảng 2.1
Bảng 2.1
Đại
lượng
Áp suất cuối ( là áp suất máy nén + 1at ) ( at )
3 4 5 6 7 8 9 10
L
i
11.000 13.900 16.100 17.900 19.500 20.800 22.000 23.000
L
a
12.900 17.100 20.500 23.500 26.100 28.600 30.700 32.700
Z 200 260 300 345 360 410 440 464
2.1.2. Yêu cầu về trang bị điện – điện tử điều khiển máy nén và hệ thống khí
nén
- Đo hiệu áp suất và áp suất dầu bôi trơn: Thường dùng sensor hiệu
áp suất ON – OFF, hoặc DP cho thông tin đo hiệu áp suất và áp
suất cao hay thấp dùng để điều khiển và giám sát. Thông số này
thuộc nhóm quan trọng bậc nhất trong bảo vệ và giám sát sự hoạt
động của máy nén.
14
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
- Đo nhiệt độ và áp suất đầu đẩy: Thường dùng sensor áp suất ON –
OFF hoặc DP cho thong tin đo mức cao của nhiệt độ và áp suất đầu
đẩy, thông số này thuộc nhóm quan trọng thứ hai trong bảo vệ và

tự.
- Đặc tính làm việc của cầu chì phải ổn định.
- Công suất của thết bị được bảo vệ tăng thì cầu chì càng cần phỉa
có khả năng cắt cao hơn.
- Việc thay thế dây chảy phải đẽ dàng và tốn it thời gian.
Ngoài ra trong hệ thống máy nén khí ta cần chọn cầu chì thỏa mãn các
yêu cầu sau:
- Cần đấp ứng sự đốt nóng dây chảy trong một thời gian nhất
định.
- Cần ngắt thật nhanh khi sảy ra ngắn mạch.
- Không cản trở động cơ khởi động nhiều lần với dòng khởi
động cao.
- Mỗi động cơ lai máy nén khi nên có một cầu chì riêng không
nên thiết kế chung.
2.2.2. Rơle nhiệt
Rơle nhiệt là khí cụ điện để bảo vệ quá tải cho động cơ khi động cơ bị
tăng dòng quá định mức trong một thơi gian nhất định nào đó.
Rơle nhiệt là lọa rơle có đại lượng tác động đầu vào là nhiệt độ, đại lượng
đầu ra là sự thay đổi các thông số điện hay trạng thái đóng, mở tiếp điểm của
role. Vì vậy, về cấu tạo role nhiệt gồm có: bộ phận nhạy cảm với nhiệt độ, bộ
phận so sánh, hệ thống tiếp điểm và bộ phận điều chỉnh thông số…
Vì vậy tùy theo nguyên lý làm việc của bộ phận cảm biến nhiệt của role,
ta có các loại role nhiệt với các đặc tính kĩ thuật và phạm vi ứng dụng khác
nhau. Các cảm biến nhiệt độ hay được sử dụng trong role nhiệt là:
16
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
- Kiểu kim loại kép ( bimetal, lưỡng kim loại ) dựa trên tính chất
dãn nở khích thước do nhiệt độ của kim loại.

Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
- Ngoài ra còn một số loại aptomat tổng hợp ví dụ như aptomat
bảo vệ dòng cực đại kết hợp với cả bảo vệ điện áp thấp hoặc kết
hợp với cả role nhiệt …
-
2.2.4. Thermistor bảo vệ động cơ
Thermistor bảo vệ động cơ hiện nay được coi là khí cụ bảo vệ hữu hiệu
nhất chống lại sự quá nhiệt không những trog động cơ mà còn trên các chi tiết
khác của động cơ hoặc máy nén.
Thermistor gồm hai thành phần chính: phần điều khiển chỉnh và phần các
cảm biến nhiệt độ. Các cảm biến nhiệt độ này được các nhà sản xuất bố trí và
trong các cuộn dây.
Khi nhiệt độ cuộn dây tăng quá mức cho phép ( quá tải dẫn tới dòng điện
tăng quá mức cho phép …) thì lúc này mạch Thermistor sẽ ngắt động cơ ra khỏi
lưới để bảo vệ động cơ. Tuy nhiên ơ đây ta cần lưu ý tới tốc độ tăng nhiệt độ của
cuộn dây đặc biệt là khi động cơ bị kẹt, dòng điện đạt dòng điện ngắn mạch. Tuy
đầu cảm biến Thermistor đã được gài vào trong các cuộn dây và có chất dẫn
nhiệt sao cho nó có khả năng phản ánh tốt nhất nhiệt độ của cuộn dây, nhưng
đối với dòng ngắn mạch thì nhiệt độ cuộn dây tăng rất nhanh do vậy mà
Thermistor không cảm nhận kịp. Vì vậy ta cần phải sử dụng kết hợp với các
phần tử bảo vệ khác. [3]
Ngoài việc bảo vệ nhiệt độ cuộn dây ra thì Thermistor còn được dùng để
bảo vệ các chi tiết máy khác. Khi đó các Thermistor được mắc nối tiếp nhau.
Một số dạng Thermistor.
Hình 2.2.1: Các dạng của Thermistor trên thị trường
18
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1

gian (hoặc mạch sấy cơ cấu lưỡng kim). Sau một khoảng thời gian trễ nhất định,
thì rơ le thời gian (hoặc cơ cấu lưỡng kim ngắt mạch điện) ngắt dòng điều khiển
khởi đến khởi động từ máy nén.[6]
Độ chênh lệch áp suất cực tiểu cho phép có thể điều chỉnh nhờ cơ cấu 3.
Khi quay theo chiều kim đồng hồ sẽ tăng độ chênh lệch áp suất cho phép, nghĩa
làm tăng áp suất dầu cực tiểu ở đó máy nén có thể làm việc.
2.2.6. Rơle áp suất cao (HP) và thấp (LP)
Rơle áp suất cao và rơle áp suất thấp có hai kiểu khác nhau :
- Dạng tổ hợp gồm 02 rơ le
- Dạng các rơ le rời nhau
Trên hình 2.2.3 là cặp rơ le tổ hợp của HP và LP, chúng hoạt động hoàn
toàn độc lập với nhau, mỗi rơ le có ống nối lấy tín hiệu riêng.
Hình 2.2.3: Cấu tạo bên ngoài và bên trong của rơle áp suất cao và rơle áp suất
thấp
Cụm LP thường bố trí nằm phía trái, còn Hp bố trí nằm phía phải. Có thể
phân biệt LP và HP theo giá trị nhiệt độ đặt trên các thang kẻ, tránh nhầm lẫn.
Trên hình 2.2.4 là các rơ le áp suất cao và thấp dạng rời.
20
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
Hình 2.2.4: Cấu tạo lần lượt rơle áp suất cao và rơle áp suất thấp
Rơ le áp suất cao được sử dụng bảo vệ máy nén khi áp suất đầu đẩy cao
quá mức quy định, nó sẽ tác động trước khi van an toàn mở. Hơi đầu đẩy được
dẫn vào hộp xếp ở phía dưới của rơ le, tín hiệu áp suất được hộp xếp chuyển
thành tín hiệu cơ khí và chuyển dịch hệ thống tiếp điểm, qua đó ngắt mạch điện
khởi động từ máy nén.
2.2.7. Bảo vệ nhiệt độ đầu dẩy
Ngoài việc bảo vệ nhiệt độ cho cuộn dây động cơ, ổ trượt, dầu bôi trơn,
Khi làm việc với nhiệt độ đầu đẩy quá lớn sẽ làm giảm tuổi thọ của máy, tiêu

Lưu lượng nước Lít/phút 54
Dầu bôi trơn lít 14
2.4. Sơ đồ điều khiển hệ thống
22
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
V 2 2 V 2 3
Ð 3
Ð 4
Ð 5
Ð 6
Ð 7
Ð 8
Ð 9
N O . 2
N O . 1
N O . 3
F 2F 1 F 3
V 2
V 1
V 3
V 4
V 5
V 6
V 7
V 8
V 9
V 1 0
V 1 1

RN4
D3 B3
AT3
K5
CC
K6
RN5
RN6
Hình 2.4.2: Sơ đồ mạch động lực số 1
24
Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn
Lớp : ĐTĐ47-ĐH1
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG
R1
R2
R3
K1
K2
K3
R4
R5
R6
K4
K5
K6
R7
R8
R9
K7
K8