Cơ bản về hệ thống khí nén/thủy lực

Không khí nén không phải là miễn phí

Nếu nhìn lên trần nhà trong nhà máy, bạn sẽ thấy những ống dẫn màu xanh hoặc xám chạy dọc theo toàn bộ dây chuyền. Bên trong những ống này là không khí nén. Máy khoan, kẹp chốt, súng hơi, buồng sơn, xi lanh vận chuyển — hơn một nửa thiết bị tự động hóa tại nhà máy phụ vật tư và phụ tùng ô tô Buulgyeong được cung cấp sức mạnh từ đây. Vì vậy, không khí nén được gọi là "dịch vụ thứ tư" tiếp nối điện, nước và khí đốt.

Vấn đề là không khí nén là năng lượng thứ cấp được tạo ra từ điện. Trong quá trình chuyển đổi từ điện sang không khí nén, phần lớn năng lượng bị mất đi dưới dạng nhiệt. Do đó, chi phí để thực hiện cùng một công việc sẽ cao hơn rất nhiều so với động cơ điện.

> Không khí nén không bao giờ rơi xuống đất, chỉ phát ra tiếng ồn. Vì vậy, không ai cảm thấy gấp gáp. Tuy nhiên, tiếng ồn này sẽ được tính vào hóa đơn điện hàng tháng.

Hành trình của không khí nén đến xi lanh

[Nén khí] → [Làm lạnh sau] → [Bình chứa không khí] → [Máy làm khô không khí] → [Bộ lọc đường ống]
  Nén khí     Làm lạnh lần đầu,     Hấp thụ dao động     Loại bỏ độ ẩm     Loại bỏ bụi bẩn và dầu
            Tách nước ngưng tụ     Lưu trữ áp suất
                                                            ↓
[Xi lanh] ← [Bộ điều chỉnh tốc độ] ← [Van điện từ] ← [Bộ 3 điểm FRL]
 Thực hiện công việc     Điều chỉnh tốc độ         Thay đổi hướng     Bộ lọc, điều chỉnh áp suất, bôi trơn

Máy nén khí có hai loại chính

Áp suất thổi ra thường là 0.7~0.8 MPa, và tại điểm sử dụng, áp suất được giảm xuống khoảng 0.4~0.6 MPa bằng bộ điều chỉnh áp suất. Nếu tăng áp suất vượt quá mức cần thiết, lực sẽ mạnh hơn nhưng đồng thời cũng làm tăng va đập, tiếng ồn, rò rỉ và chi phí điện.

Tại Buulgyeong, vấn đề lớn nhất là "nước"

Khu công nghiệp giáp biển có độ ẩm cao. Nước trong không khí được hút vào máy nén sẽ bị ngưng tụ thành nước khi nén. Hãy tính xem lượng nước tạo ra là bao nhiêu.

Máy nén khí loại 30 kW (lượng không khí hút vào 5 m³/phút = 300 m³/giờ)
Nhiệt độ không khí hút vào mùa hè 30℃, độ ẩm tương đối 80%

① Lượng nước hút vào
   Lượng hơi nước bão hòa ở 30℃ khoảng 30.4 g/m³ × 0.8 = 24.3 g/m³
   300 m³/giờ × 24.3 g = 7,290 g/giờ ≈ 7.3 kg/giờ

② Lượng nước trong không khí sau khi nén và làm lạnh
   Khi nén đến 0.7 MPa (khoảng 8 lần áp suất tuyệt đối), thể tích giảm khoảng 1/8
   300 ÷ 8 = 37.5 m³/giờ
   Tiêu chuẩn bão hòa ở 40℃ là 51.1 g/m³ × 37.5 = 1,916 g/giờ ≈ 1.9 kg/giờ

③ Lượng nước rơi ra = 7.3 − 1.9 = 5.4 kg/giờ
   Nếu vận hành 8 giờ/ngày → khoảng 43 lít/ngày

Điều này có nghĩa là mỗi ngày có hơn 40 lít nước thoát ra từ đâu đó trong hệ thống đường ống. Nếu không xả nước ra bằng van xả, nước này sẽ đi vào van và xi lanh.

Dù có lắp van xả tự động, nó vẫn có thể bị tắc do vật lạ. Việc mở van xả thủ công mỗi sáng một lần là cách chắc chắn nhất. Hãy xem màu của nước thoát ra. Nếu có màu sữa hoặc có dầu nổi lên, đó là dấu hiệu cho thấy dầu máy nén đã trộn vào.

Bộ 3 điểm FRL — lý do tại sao thứ tự là F → R → L

Đây là bộ ba thiết bị được lắp ngay trước điểm sử dụng.

> Lý do bộ lọc được đặt trước, bộ điều chỉnh áp suất sau là vì nếu bụi và nước xâm nhập vào bộ phận chính xác của bộ điều chỉnh áp suất, áp suất sẽ bị rung động. Lý do bộ bôi trơn được đặt cuối cùng là vì dầu cần được phun đều vào dòng chảy ổn định sau khi giảm áp.

Lưu ý về bộ bôi trơn — ngày nay ít sử dụng hơn

Hầu hết van và xi lanh hiện nay đều có chế độ không bôi trơn (non-lube). Nhà sản xuất sẽ đóng gói sẵn chất bôi trơn đặc biệt khi lắp ráp.

• Nếu bơm dầu vào các bộ phận không bôi trơn, chất bôi trơn đã đóng gói sẽ bị rửa trôi, làm giảm tuổi thọ.
• Ngược lại, nếu bắt đầu bơm dầu cho bộ phận có yêu cầu bôi trơn, không được dừng lại. Khi dừng lại, sẽ xảy ra mài mòn đột ngột.
• Hãy kiểm tra xem thiết bị của bạn thuộc loại nào bằng cách xem bảng thông số của xi lanh và van hoặc thông tin từ nhà sản xuất. Nếu không biết, không nên tự ý bơm dầu.

Tính toán lực của xi lanh — F = P × A

"Xi lanh này có thể đẩy được bao nhiêu kg?" là câu hỏi thường gặp nhất tại hiện trường. Việc tính toán rất đơn giản.

Xi lanh piston φ50, đường kính thanh piston φ20, áp suất sử dụng 0.5 MPa
※ 1 MPa = 1 N/mm² nên 0.5 MPa = 0.5 N/mm²

[Tiến] Toàn bộ diện tích mặt piston nhận áp suất
  A = π × (50 ÷ 2)² = π × 625 = 1,963 mm²
  F = 0.5 × 1,963 = 982 N ≈ 100 kgf

[Rét] Diện tích bị thanh piston chiếm chỗ sẽ bị trừ đi
  A = π × (25² − 10²) = π × 525 = 1,649 mm²
  F = 0.5 × 1,649 = 825 N ≈ 84 kgf

→ Cùng một xi lanh nhưng lực khi rút lại ít hơn khoảng 16%

Không dừng lại ở đây — tỷ lệ tải

Không nên sử dụng toàn bộ lực tính toán được vì có sự ma sát, áp suất ngược và biến động áp suất.

> Khi lực không đủ, người ta thường tăng áp suất bằng bộ điều chỉnh áp suất, nhưng cách làm đúng là tăng đường kính xi lanh. Diện tích tỷ lệ với bình phương đường kính, vì vậy nếu tăng đường kính gấp đôi, lực sẽ tăng gấp bốn. Tăng áp suất sẽ làm lực tăng một chút nhưng va đập, rò rỉ và tiếng ồn sẽ tăng mạnh.

Áp suất dư — không khí bị tắt nhưng xi lanh vẫn bật ra

Đây là loại tai nạn khí nén phổ biến nhất. Khi nghĩ rằng van đã khóa nên an toàn, người ta rút ống hoặc tháo xi lanh, nhưng áp suất vẫn còn trong đường ống phía sau và bên trong xi lanh.

• Ống vung vẩy như roi, đánh vào mặt và mắt
• Xi lanh đột ngột tiến về phía trước, ngón tay bị kẹt
• Khi chốt mở ra, vật nặng gắn trên đó rơi xuống

Việc khóa van chỉ là "ngăn cản cung cấp" chứ không phải "loại bỏ áp suất".

Thứ tự bảo trì trước khi sửa chữa

1. Khóa van chính (trước bộ 3 điểm)
2. Lắp thiết bị khóa (LOTO) và biển báo — để người khác không mở được
3. Xả áp suất dư — đặt van có chức năng xả áp vào vị trí xả hoặc mở van xả áp suất dư và van xả
4. Nhìn trực tiếp để xác nhận kim đồng hồ áp suất chỉ về 0
5. Sau đó mới tiến hành tháo rời

> Quy định về tiêu chuẩn an toàn và sức khỏe công nghiệp yêu cầu dừng hoạt động máy và lắp thiết bị khóa và biển báo trên thiết bị vận hành khi thực hiện bảo trì, vệ sinh và sửa chữa máy. Đây không phải là thủ tục hình thức, mà là để ngăn chặn người lao động bị thương tích.

Đừng dùng súng hơi để gội rửa cơ thể

Việc dùng súng hơi để gội rửa bụi bẩn trên bộ đồ làm việc là thói quen phổ biến nhưng bị cấm. Nếu không khí nén xâm nhập vào vết thương hoặc da, có nguy cơ bị phổi tắc nghẽn do không khí, và các vật văng ra có thể bay vào mắt. Khi gội quần áo, hãy dùng máy hút bụi hoặc chổi.

Kiểm tra 3 phút mỗi sáng

• Áp suất thổi ra của máy nén khí có trong phạm vi bình thường không
• Đã xả nước từ bình chứa không khí và bộ lọc chưa (nếu nước có màu sữa hoặc có mùi dầu thì báo cáo)
• Chỉ số chênh lệch áp suất trước và sau bộ lọc có nằm trong phạm vi thay thế không
• Áp suất cài đặt của bộ điều chỉnh áp suất có giống như hôm qua không
• Lượng dầu còn lại trong bộ bôi trơn (chỉ áp dụng cho thiết bị yêu cầu bôi trơn)
• Có dán nhãn (dây dính) ở nơi phát ra tiếng "sự" và đã báo cáo chưa