Tính toán lượng khí tiêu thụ cho thiết bị không theo tiêu chuẩn

I. Các yếu tố cốt lõi trong tính toán lượng khí tiêu thụ của thiết bị không theo tiêu chuẩn

Trong giai đoạn thiết kế và hiệu chỉnh thiết bị tự động hóa phi tiêu chuẩn, việc quy hoạch hệ thống khí nén có ảnh hưởng trực tiếp đến tính ổn định vận hành cũng như chi phí năng lượng của thiết bị. Chính xác…Tính toán lượng khí sử dụngLà tiến hànhLựa chọn máy nén khíTiền đề. Hệ thống khí nén của các thiết bị phi tiêu chuẩn thường bao gồm nhiều cơ cấu chấp hành; đặc tính tiêu thụ khí của chúng chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như tần suất hoạt động, mức tải và logic điều khiển, do đó cần xây dựng các mô hình tính toán khoa học.

II. Tính toán lượng khí tiêu thụ của các cơ cấu chấp hành khí nén

Xi-lanh và các bộ phận chấp hành khí nén khác là nguồn tiêu thụ khí chính của thiết bị. Để tính toán lượng khí tiêu thụ của từng xi-lanh, cần xem xét tổng hợp các yếu tố như kích thước hình học và áp suất làm việc.

• Lượng khí tiêu hao cho một lần thực hiện động tác: Bằng diện tích tiết diện hữu ích của xylanh nhân với hành trình, rồi nhân tiếp với áp suất làm việc tuyệt đối. Cần lưu ý khi tính toán phải sử dụng áp suất tuyệt đối thay vì áp suất biểu kiến.
• Lưu lượng khí tiêu thụ mỗi phút: Lấy lượng khí tiêu thụ trong một chu kỳ hoạt động nhân với số lần chuyển động qua lại mỗi phút của xylanh đó. Nếu xylanh có bộ phận giảm chấn hoặc cấu trúc tiết lưu đặc biệt, lượng khí tiêu thụ thực tế có thể dao động; cần tiến hành hiệu chỉnh dựa trên dữ liệu thử nghiệm thực tế.

Đối với động cơ khí nén hoặc thiết bị phun thổi bằng khí nén, cần tham khảo trực tiếp thông số lưu lượng danh định của chúng và tiến hành quy đổi dựa trên thời gian sử dụng thực tế.

3. Tổng lưu lượng khí tiêu thụ của hệ thống và hệ số đồng thời sử dụng

Trong các thiết bị không theo tiêu chuẩn, các xi-lanh thường không cùng lúc đều ở trạng thái hoạt động. Nếu cộng trực tiếp tổng lưu lượng khí tiêu thụ tối đa của tất cả các xi-lanh, kết quả tính toán sẽ bị phóng đại nghiêm trọng, dẫn đến lãng phí trong đầu tư thiết bị và chi phí vận hành.

Vì vậy, phải đưa vàoHệ số sử dụng đồng thời(Hay còn gọi là hệ số tải). Hệ số này phản ánh tỷ lệ giữa các bộ phận khí nén cùng hoạt động trong điều kiện làm việc cực hạn so với tổng số bộ phận. Nhà thiết kế cần căn cứ vào biểu đồ trình tự hoạt động của thiết bị để đánh giá hợp lý hệ số này; thông thường, giá trị được lấy trong khoảng từ 0,3 đến 0,8, tùy thuộc vào mức độ phức tạp của quy trình và mức độ đồng thời của các chuyển động.

4. Tổn thất đường ống và dự phòng rò rỉ

Khi khí nén đi qua đường ống, các đầu nối, van và bộ ba khí nén, sẽ xảy ra tổn thất áp suất nhất định. Ngoài ra, theo thời gian sử dụng của thiết bị, sự lão hóa của các chi tiết làm kín có thể dẫn đến những rò rỉ nhỏ trên đường ống.

Để bảo đảm thiết bị vẫn có đủ nguồn khí trong suốt vòng đời, sau khi tính toán được tổng lượng khí tiêu thụ theo lý thuyết, cần bổ sung thêm một mức dự phòng an toàn nhất định. Thông thường, nên tăng thêm từ 10% đến 20% so với giá trị tính toán lý thuyết nhằm bù đắp tổn thất trên mạng lưới và các rò rỉ tiềm ẩn.

5. Lựa chọn máy nén khí dựa trên tính toán lưu lượng khí

Hoàn thànhThiết bị phi tiêu chuẩnSau khi tính toán tổng lượng khí tiêu thụ, có thể tiến hành tiếp theo.Lựa chọn máy nén khíGiai đoạn. Lưu lượng xả định mức của máy nén khí phải lớn hơn hoặc bằng lưu lượng khí tính toán tối đa của thiết bị, đồng thời cần tính đến lượng tiêu thụ của các nguồn khí chung khác trong phân xưởng.

• Đối sánh áp suấtÁp suất xả của máy nén khí phải đáp ứng yêu cầu bằng tổng áp suất làm việc tối đa của thiết bị và tổn thất áp suất trên mạng ống.
• Cấu hình bình chứa khíViệc bố trí hợp lý các bình chứa khí có thể làm giảm bớt những đợt nhu cầu khí cao điểm, hạn chế tình trạng máy nén khí phải khởi động – dừng hoặc tải – tháo tải thường xuyên, từ đó ổn định áp suất trong mạng lưới và giảm tiêu thụ năng lượng.

Khoa học củaTính toán lưu lượng khíKết hợp với cấu hình hệ thống hợp lý là bảo đảm then chốt để thiết bị phi tiêu chuẩn vận hành hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và ổn định.