Chơng 1 : Tổng quan về máy nén khí
1.1. Khái niệm chung [ 1]
1.1.1. Khái niệm máy nén
Máy nén là máy để nén khí với cơ số tăng áp > 1,15 và có làm lạnh nhân
tạo ở nơi xảy ra quá trình nén khí. Công dụng của máy nén khí là nén khí và di
chuyển khí nén đến nơi tiêu thụ theo hệ thống ống dẫn.
1.1.2. Phân loại máy nén khí
Khí nén có nhiều công dụng : là nguyên liệu sản xuất ( trong công nghiệp
hoá học ), là tác nhân mang năng lợng ( khuấy trộn tạo phản ứng ), là tác nhân
mang tín hiệu điều khiển ( trong kĩ thuật tự động bằng khí nén ), là nguồn động
lực cấp cho tuabin, kích.hay là
Có nhiều cách để phân loại máy nén khí
a. Theo nguyên lí làm việc , gồm có :
+ Máy nén thể tích : Trong máy này áp khí tăng do nén cỡng bức nhờ
giảm thể tích dãn cách không gian làm việc , loại này có máy nén pittong, máy
nén rôtor (cánh trợt , bánh răng )
+ Máy nén động học : Trong máy này áp khí tăng do đợc cấp động năng c-
ỡng bức nhờ có cơ cấu làm việc , loại này có máy nén li tâm, máy nén hớng trục.
b. Theo áp suất có :
+ Máy nén áp suất cao
+ Máy nén áp suất trung bình
+ Máy nén áp suất thấp
+ M áy nén chân không
c. Theo năng suất
+ Loại lớn
+ Loại vừa
+ Loại nhỏ
d. Theo cách làm mát
+ Làm lạnh theo quá trình nén
+ Không làm lạnh
e. Theo số cấp nén

ợc tự động khống chế nhằm thoả mãn 2 điều kiện chính :
- Đảm bảo lu động tiêu thụ
- Đảm bảo áp suất khí yêu cầu, thờng giới hạn ( 8-10 %) áp suất yêu
cầu. Ngoài ra khí nén còn phải đợc đảm bảo về chất lợng nh độ ẩm, sạch theo
yêu cầu riêng.
Máy nén khí thờng kèm theo các bộ lọc và bình chứa khí với mục đích :
- Điều hoà lu lợng, áp suất, khử các xung áp trong kênh tiêu thụ đối với
máy nén piston.
- Làm việc dễ dàng việc điều chỉnh giới hạn cực đại hoặc cực tiểu của áp
suất, hạn chế tới giá trị có thể của tần suất mở máy động cơ lai.
- Tránh các sụt áp đột ngột của khí khi có tiêu thụ đột ngột trong một thời
gian ngắn ( nh phanh khí nén, chuyển động của kích khí có piston lớn ) .
- Làm mát khí nén và ngng tụ hơi nớc, tạp chất
Đối với thiết bị dới 10KW ngời ta thờng dùng tiếp điểm áp khí đảm bảo
dừng động cơ khi bình chứa áp suất (đặt) cực đại và chạy lại động cơ khi áp suất
đặt cực tiểu.
Tiếp điểm áp khí sẽ đóng cắt công tắc tơ cấp điện cho động cơ kéo máy
nén. Một bình trung gian đợc lắp trên dờng ống dẫn khí và có thể tích đợc tính
toán sao cho 5-6s đầu động cơ đạt tốc độ bình thờng mà không có áp suất, tránh
mở máy có áp suất. Một đầu xả gắn với tếp điểm áp khí sẽ đảm bảo xả khí trong
bình phụ vào khí quyển khi động cơ dừng, van bi một chiều khi đó sẽ đóng kín
do vậy khi động cơ chạy lại thì không có áp suất đặt vào máy nén khi mới mở
máy. Khi công tắc tơ đóng thì đầu xảcũng đóng, khí điều hành tiếp điểm áp khí
lấy từ bình chứa, thờng tiếp điểm áp khí đóng mạch cho động cơ khi p 9-10 bar
và ngắt mạch động cơ khi p 2-3 bar.
Đối với thiết bị trên 10KW ngời ta thờng dùng cơ cấu điện khí, khi áp kế
đạt giá trị cực đại, tiếp điểm áp kế mở ra và động cơ dừng. Bình thờng van điện
không hút và đờng xả khí đóng kín. Khi áp suất giảm tới giá trị cực tiểu, tiếp
điểm áp kế sẽ đóng lại do lực lò xo điều chỉnh áp suất. Động cơ mở máy kéo
máy nén . Van điện đợc cấp điện 5-6s để mở cửa xả, giảm tải cho động cơ khi

Càng ngày các thiết bị tự động hoá càng đợc phát triển và hoàn thiện vịc
vận hành hệ thống bằng tay càng đợc thay thế bằng các hệ thống tự động hoá
một phần hoặc toàn phần. Các hệ thống khí nén lớn đều có trung tâm điều khiển,
điều chỉnh, báo hiệu và bảo vệ.
Bên cạnh việc duy trì tự động các thông số ( nh áp suất, nhiệt độ ) trong
giới hạn đã cho, cũng cần bảo vệ hệ thống thiết bị tránh khỏi chế độ làm việc
nguy hiểm.
Tuy nhiên việc trang bị thiết bị cho hệ thống tự động cũng chỉ hợp lí khi
tính toán kinh tế là có lợi hoặc do nhu cầu tự động hoá vì không thể điều khiển
bằng tay do tính chính xác của quá trình, lý do khác cũng có thể do công nghệ
đòi hỏi phải thực hiện trong môi trờng độc hại hoặc dễ cháy nổ nguy hiểm
1.2.2. Một số khí cụ thờng dùng trong hệ truyền động máy nén khí
1. Công tắc, nút bấm
Các nhà sản xuất đa ra thị trờng rất nhiều loại công tắc và nút bấm khác
nhau cho các ứng dụng khác nhau
Công tắc, nút bấm có các loại thờng đóng hoặc thờng mở, tự nhả hay giữ ở
các vị trí tác động
Các nút bấm đợc bố trí các mầ khác nhau để dễ phân biệt nh ;
+ Đỏ : OFF, ngắt mạch cắt thiết bị ra khỏi nguồn điện.
+ Vàng : Tác động để đề phòng các trờng hợp bất thờng.
+ Xanh lá cây : ON, đóng mạch đa nguồn điện vào các thiết bị.
+ Các mầu còn lại nh xanh nớc biển, đen, xám, trắng không có chỉ
định cụ thể.
2. Rơle thời gian :
Là thiết bị đóng ngắt mạch điện theo thời gian đặt, bao gồm
+ Rơle thời gian trễ hút
+ Rơle thời gian trễ nhả
Rơle thời gian có nhiều loại khác nhau đáp ứng các nhu cầu tự động trong
truyền động khí nén nói riêng và trong kỹ thuật nói chung ( ví dụ nh rơle thời
gian dùng trong bộ khống chế máy nén khí khởi động tránh khởi động đầy tải ).

mạch, Aptomat phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức
- Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn
chế sự phá hoại của dòng điện ngắn mạch gây re, Aptomat phải có thời gian cắt
nhanh, Muốn vậy thờng phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ
quang bên trong Aptomat
- Để thực hiện yêu cầu bảo vệ có chọn lọc, Aptomat cần phải có jha nămg
điều chỉnh trị số dòng điện đặt và thời gian tác động
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Aptomat :
3
2
6
2
4
6
5
1
Hình 1.1 : Nguyên lý làm việc của Aptomat
a - Aptomat dòng điện cực đại bảo vệ quá tải, ngắn mạch
b - Aptomat điện áp thấp bảo vệ sụt áp hoặc mất điện
1 Móc giữ
2 Nam châm điện
3 Lò xo
4 Phần ứng của nam châm điện
5 Cần răng
6 Lò xo
a Aptomat ở trạng thái bình thờng, sau khi đóng điện, Aptomat đợc giữ
ở trạng thái đóng truyền động nhờ móc giữ 1 khớp với cần 5 cùng 1 cụm với
truyền động động. Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, nam châm điện 2 sẽ
hút pần ứng 4xuống làm nhả móc 1, cần 5 đợc thả tự do, truyền động nhả do lực
lò xo 6. Cực nam châm 2 ở đây đợc gọi là móc bảo vệ quá tải hay ngắn mạch.

1- Tiếp điểm hiệu áp dầu
Tín hiệu áp suất dầu nối vào đầu hộp xốp OIL, tín hiệu áp suất hút hoặc áp
suất cácte nối vào hộp xốp LP ( low pressure ). LP đồng thời là phía hút và OIL
là phía đẩy của bơm dầu. Hiệu áp suất đặt trên rơle là tín hiệu để đóng cắt mạch
điện động cơ máy nén.
2- Thiết bị trễ thời gian (T
1
-T
2
)
Khi dừng máy Poil = 0, khi khởi động, bơm dầu làm việc, hiệu áp dầu
không đợc tác động trong vòng 120s từ khi bắt đầu khởi động cho đến lúc hiệu
áp dầu dạt đợc giá trị định mức. Để thực hiện việc trễ thời gian 120s ngời ta đã
dùng thanh lỡng kim.
L
A B
S
M
220V
110V
R
Oil LP
P
T2
T2
Test
Hình 1.4 : Mạch điện của rơle hiệu áp dầu
3- Reset ( trả lại vị trí ban đầu )
Khi rơle hiệu áp suất dầu tác động, có nghĩa áp suất dầu bôi trơn quá thấp
với yêu cầu. Bởi vậy không nên cho máy nén khởi động lại và trớc hết phải tìm

+ Rơle áp suất an toàn : Là dụng cụ có thể ngắt mạch điện khi áp suất vợt
quá các giá trị áp suất cao hoặc thấp đặt trớc của các thiết bị ( bình cao áp, chai
gió ) và khi nào áp suất thay đổi trở lại khoảng vận hành an toàn thì rơle tự
động đóng trở lại.
+ Rơle áp suất khoá an toàn : Là các dụng cụ có thể ngắt mạch điện khi áp
suất vợt quá các giá trị áp suất cao hoặc thấp đặt trớc, khoá này không tự động
đóng lại, để đóng lại phải dùng tay hoặc các dụng cụ tác động.
1.2.3. Một số thiết bị tự động thờng dùng trong hệ truyền động máy nén khí
1. Thiết bị thừa hành
a. Van điện từ
Van điện từ là loại đóng mở nhờ lực của cuộn dây điện từ ( hay nam châm
điện ), van điện từ có thể là loại van chặn ( van 1 ngả ), hoặc van chuyển dòng
( nhiều ngả ).
- Van điện từ 1 ngả dùng để đóng mở tự động dòng chất lỏng hoặc chất
khí từ xa.
- Van điện từ nhiều ngả ( van chuyển dòng ) dùng để thay đổi tự động
dòng chảy chất lỏng hay khí.
Theo vị trí lá van khi tác động còn có thể chia ra van thờng đóng hay van
thờng mở.
Van thờng đóng là loại van đóng khi cuộn dây điện từ không có điện và
thờng mở là loại van mở khi cuộn dây không có điện.
Hình1.5 : Van điện từ ( Solenoid Valves )
1 Thân van
2 Đế van
3 Clopê
4 ống dẫn hớng đồng thời là ống ngăn cách khoang hút với bên ngoài
5 Lõi sắt
6 Lõi cố định
7 Vỏ
8 Cuộn dây điện từ

trên piston lại có áp suất ra p
2
.
2. Cơ cấu thừa hành
a. Các cơ cấu thừa hành có môtơ điện
Các cơ cấu thừa hành có môtơ điện là các thiết bị nhằm biến đổi tín hiệu
điều chỉnh thành sự dịch chuyển cơ học của cơ quan điều chỉnh
Theo dạng của sự dịch chuyển cơ học có thể chia ra cơ cấu có chuyển
động quay và cơ cấu có chuyển động tịnh tiến
Theo sơ đồ mạch điện có thể dùng cho sự điều khiển có tiếp điểm hay
không tiếp điểm.
Các loại van đóng mở bằng môtơ điện ít đợc sử dụng trong các hệ thống
khí nén.
b. Các cơ cấu thừa hành điều khiển bằng khí nén
Các cơ cấu thừa hành điều khiển bằng khí nén biến tín hiệu khí nén thành
sự dịch chuyển cơ khí của cơ cấu điều khiển, thờng chúng đợc chuyển thành sự
dịch chuyển tịnh tiến của các thành đẩy
Theo dạng phần tử cảm biến có thể phân ra các cơ cấu thừa hành dạng
màng mỏng và dạng piston
Hình 1.7 : Cơ cấu thừa hành dùng khí nén kiểu màng mỏng để điều chỉnh
cửa thoát của van
1 Thân
2 Nắp dới hộp màng
3 Nắp trên hộp màng
4 Màng cao su
5 ống nối khí nén điều khiển
6 Tấm đỡ màng
7 Lò xo
8 Thanh truyền
9 Đầu nối

a- Nguyên tắc cấu tạo
b- Tiếp điểm ON OFF (LP)
c- Tiếp điểm ON OFF (HP)
Hình 1.10 : Cấu tạo của rơle áp suất thấp
1 Vít đặt áp suất thấp LP
2 Vít đặt vi sai LP
3 Tay đòn chính
5 Vít đặt áp suất cao HP
7 Lò xo chính
8 Lò xo vi sai
9 Hộp xếp dãn nở
10 Đầu nối áp suất thấp
11 - Đầu nối áp suất cao
12 Tiếp điểm
13 Vít đấu dây điện
14 Vít nối đất
15 Nối luồn dây điện
16 Cơ cấu lật để đóng mở tiếp điểm dứt khoát
18 Tấm khoá
19 Tay đòn
+ Rơle áp suất cao
Rơle áp suất cao hoạt động với áp suất cao, khi áp suất đầu đẩy máy nén
tăng vợt quá trị số cho phép, rơle mở truyền động ngắt mạch điện cung cấp cho
máy nén để bảo vệ
Hình 1.11 : Rơle áp suất cao kiểu KP7W của Danffoss
1 Vít đặt sáp suất
2 Vít đặt vi sai áp suất
3 Tay đòn chính
4 Lối cáp vào
5 Tấm khoá

7 Lò xo chính
8 Lò xo vi sai
9 Hộp xếp dãn nở
10 Đầu nối áp suất thấp
11 - Đầu nối áp suất cao
12 Tiếp điểm
13 Vít đấu dây điện
14 Vít nối đất
15 Nối luồn dây điện
16 Cơ cấu lật để đóng mở tiếp điểm dứt khoát
18 Tấm khoá
19 Tay đòn
30 Nút reset
Lu ý khi lắp đặt : Các rơle áp suất cần lu ý ống nối từ ống hút hoặc ống
đẩy vào rơle nên ở vị trí trên ống để ngăn dầu lọt vào hộp xếp vì nếu để dầu lọt
vào hộp xếp lâu ngày có thể hộp xếp bị bỏ không hoạt động đợc một cách hoàn
hảo, hơn nữa cũng đảm bảo cho các truyền động làm việc bình thờng.
* Rơle hiệu áp dầu
Rơle hiệu áp dầu dùng trong hệ thống máy nén khí chủ yếu để bảo vệ sự
bôi trơn hoàn hảo máy nén. Do áp suất trong khoang cácte máy nén luôn thay
đổi do đó một áp suất dầu không đổi nào đó không thể đảm bảo an toàn cho việc
bôi trơn máy nén, vì vậy hiệu áp suất ( hiệu áp dầu trừ áp suất cácte hay áp suất
P
0
) mới là đại lợng đánh giá chính xác chế độ bôi trơn yêu cầu của máy nén , th-
ờng P 0,7 bar
Vì khi khởi động máy nén, hiệu áp dầu không bằng 0 nên lúc này có bộ
phận nối tắt qua rơle, khoảng 45s sau khởi động, hiệu áp dầu đợc xác lập bộ
phận nối tắt sẽ ngắt mạch. Bộ nối tắt đợc điều khiển bằng rơle thời gian.
Khi làm việc, rơle hiệu áp dầu đóng mở chỉ phụ thuộc vào giá trị hiệu áp

5- Chất lỏng
b. Các phần tử nhạy cảm nhiệt dãn nở nhiệt
Trong các dụng cụ tự động nhiệt, ngời ta sử dụng các phần tử nhạy cảm
dẫn mở nhiệt để biến đổi sự dãn nở nhiệt độ ra sự dịch chuyển cơ học để đóng
mở tiếp điểm hoặc sự điều chỉnh liên tục
Hình 1.15 : Các phần tử nhạy cảm nhiệt
a- Bộ hai phần tử
b- Thanh lỡng kim
1- Tấm cứng
2- Băng thép
Bộ hai phần tử, gồm một tấm cứng 1 và một dải băng thép 2 dễ đàn hồi và
đợc căng băng lò xo 3. Nếu tấm cứng và dải băng làm bằng kim loại có độ dãn
nở nhiệt khác nhau thì khi thay đổi nhiệt độ, điểm A sẽ thực hiện một dịch
chuyển x.
Bộ biến đổi thanh lỡng kim (b) có dạng một thanh kim loại nhng đợc hàn
ghép từ ahi kim loại khác nhau và có hệ số dãn nở nhiệt khác nhau. Nếu lkim
loại M
1
có độ dãn nở nhiệt lớn hơn kim loại M
2
thì khi tăng nhiệt độ điểm A dịch
chuyển lên một vị trí A một quãng đờng x.
c. Nhiệt điện trở
Nhiệt điện trở biến tín hiệu nhiệt độ trở thành điện trở, nhiệt điện trở gồm
các kim loại và bán dẫn. Nhiệt điện trở đợc chế tạo từ các dây dẫn lim loại mỏng,
đợc quấn lên khung và đặt trongvỏ bọc bảo vệ, vật liệu chế tạo nhiệt điện trở là
các kim loại có hệ số nhiệt điện trở cao và ổn định ( Niken, bạch kim, đồng )
Điện trở của các dây dẫn bạch kim và Niken có thể viết dới dạng
R
t

14 Vít tiếp điểm
15 Nối luồn dây điện
16 Cơ cấu lật
17 Bầu cảm nhiệt
18 Tấm khoá
* Rơle nhiệt độ điện trở
Rơle này bao gồm bộ biến đổi nhiệt độ, sơ đồ khuyếch đại và thiết bị ra,
phần lớn các bộ khuyếch đại điện tử này của rơle đợc làm bằng bán dẫn ba chân
Hình 1.17 : Sơ đồ nguyên lý rơle điện trở
Trong đó :
R
T
- điện trở cảm biến
U - Điện thế xoay chiều
R
b1
,R
b2
các điện trở cố định
R
3
,R
v
Làm nhiệm vụ đặt nhiệt độ ban đầu và vi sai
P-3,P-2,P-1 Các tiếp điểm
Cầu cân bằng khi :R
T
(t
1
).R

* Rơle mức lỏng kiểu phao điện từ
Rơle mức lỏng kiểu phao điện từ trang bị cho thiết bị nén khi dùng để bảo
vệ mức lỏng quá cao hoặc quá thấp trong các thiết bị
Hình 1.18 : Cấu tạo của rơle mức lỏng kiểu phao điện từ của Danfoss
1 Vỏ bộ khuyếch đại chịu đợc nớc
2 Rơle
3 Bộ khuyếch đại
4 Biến áp chỉnh
5 Nối đất
6 Các vít nối dây
7 Nối luồn dây điện
8 Cuộn dây điện từ piot
9 Bầu phao
10 Phao và cán phao
11 Bích nối
12 Mức lỏng danh nghĩa.
* Rơle bảo vệ, báo động, điều chỉnh
Hình 1.19 : Rơle mức lỏng bảo vệ , báo động và điều chỉnh RT của
Danfoss
1 - Đầu nối áp suất
3 - Đệm kín
4 Hộp xếp
5 - Đĩa điều chỉnh
9 Thanh chia
10 Vít nối mạch
11 Vít luồn dây điện vào
12 Lò xo
14 Vít nối dây
15 Trục ren
16 Tiếp điểm

2 Khi làm việc không tải ( đã có tác động điều chỉnh ) van điện từ đợc
nối điện, kim van điện từ mở, hơi nén áp suất cao đi vào khoang trên piston 3 và
đẩy piston 3 xuống, khoá đờng hút làm khí hút không vào đợc xilanh, xilanh
làm việc không tải.
Hình 2.1 : Bộ khoá đờng hút vào của xilanh
a- Có tải
b- Không tải
1 - Cuộn dây điện từ
2 - Lõi sắt
3 - Piston điều chỉnh của bộ khoá
4 - Buồng hút
5 - Buồng đẩy
6 - Lỗ cân bằng hơi
7 - Đờng nối với buồng đẩy ( hơi nén có khí áp cao )
8 - Đờng hút
+ Cơ cấu nâmg van kiểu nâng của TRANE