Cách thiết kế hệ thống khí nén đúng cách

Mục lục

1. Đặt vấn đề
2. Các vật liệu thông thường được sử dụng cho hệ thống khí nén
   • 2.1. Ưu điểm của vừa thép vừa đen
   • 2.2. Nhược điểm của thép
   • 2.3. Lý do tránh sử dụng đồng và thép không gỉ
   • 2.4. Những lợi ích của nhôm
3. Cách thiết kế hệ thống khí nén
4. Xác định đường kính ống
   • 4.1. Bảng chọn đường kính ống
   • 4.2. Cách điều chỉnh sự biến dạng nhiệt của hệ thống
   • 4.3. Lắp đặt kẹp ống
5. Giới thiệu về hệ thống ống nhôm PPS của Top Ring
6. Các chứng chỉ và hiệu chuẩn của hệ thống PPS
7. Kết luận

Đặt vấn đề

Xin chào mọi người, chào mừng đến với buổi đào tạo về cách lập kế hoạch hệ thống khí nén hiệu quả của chúng tôi. Tôi là Andrew Williams, quản lý bán hàng vùng, và đây là đồng nghiệp của tôi, Nathik Parikh, cũng là quản lý bán hàng vùng tại Top Ring. Hôm nay chúng tôi sẽ nói về một số vấn đề quan trọng để xem xét trong hệ thống của bạn.

Các vật liệu thông thường được sử dụng cho hệ thống khí nén

2.1. Ưu điểm của thép đen

Thép đen thường là vật liệu được sử dụng trong hệ thống khí nén vì giá thành phải chăng. Tuy nhiên, thép có một số nhược điểm quan trọng. Một trong những điểm quan trọng nhất là thép bị oxy hóa hoặc rỉ. Hiện tượng này sẽ gây ra hai vấn đề. Thứ nhất là bên trong ống sẽ trở nên rất gồ ghề và gây mất áp suất và quạt lưu. Vấn đề thứ hai là rỉ sẽ gây ra vụn thép và làm ô nhiễm toàn bộ hệ thống. Với thép mạ kẽm, oxy hóa diễn ra chậm hơn nhưng vẫn không thể tránh khỏi. Các ống mạ kẽm khi mới thường rất gồ ghề bên trong, làm giảm hiệu suất của chúng.

2.2. Nhược điểm của thép

Một trong những nhược điểm lớn nhất của thép là trọng lượng của nó. Chúng ta đã biết rằng ống thép rất nặng và khó sửa chữa. Việc lắp đặt có thể trở thành quá trình dài và phức tạp vì cho mỗi kết nối, ống phải được cắt ít nhất hai lần. Điều này cũng làm cho việc điều chỉnh hệ thống trở nên khó khăn. Hãy để ý rằng cắt ren cũng liên quan đến việc sử dụng dầu cắt, gây ô nhiễm cho hệ thống. Một nhược điểm khác của việc sử dụng ống thép chung là hệ thống vít cùng với chất kết dính là phương pháp kín khí ít khả thi nhất trong ngành. Điều này có nghĩa là luôn có rò rỉ và rò rỉ có nghĩa là chi phí vận hành cao.

2.3. Lý do tránh sử dụng đồng và thép không gỉ

Đồng và thép không gỉ là hai vật liệu khác được sử dụng trong thiết kế hệ thống. Đồng là một vật liệu vẫn được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khí y tế vì một số ngành công nghiệp dược phẩm vẫn yêu cầu và trong nhiều trường hợp, nó là vật liệu duy nhất đáp ứng tiêu chuẩn của họ. Tuy nhiên, đồng là vật liệu chúng ta muốn tránh. Đồng đắt hơn thép rất nhiều, nặng và có nhược điểm lớn nhất là yêu cầu hàn để kết nối. Điều này đòi hỏi một công việc phức tạp với biện pháp an toàn quan trọng. Ngoài ra, các kết nối hàn làm cho việc điều chỉnh hệ thống trở nên khó khăn.

Một vật liệu khác, ít được sử dụng hơn, là thép không gỉ. Lý thuyết, thép không gỉ là lựa chọn hấp dẫn vì nó chống lại nhiều thứ. Tuy nhiên, trong thực tế, nó nặng, rất đắt tiền và khó luộn ống hơn cả thép đen. Thậm chí trong các ngành công nghiệp sử dụng hóa chất như nhà máy giấy chẳng hạn, chúng ta không nhất thiết phải sử dụng thép không gỉ. Trong phần lớn thời gian, bạn có thể vận hành với hệ thống ống rẻ tiền hơn rất nhiều.

2.4. Những lợi ích của nhôm

Ngược lại, ngày nay, nguồn gốc nhôm giảm giá khiến cho nhôm trở thành một vật liệu được giới thiệu vào thị trường. Nhôm có nhiều ưu điểm và cũng phải chăng. Khác với các hệ thống khác, nhôm rất dễ lắp đặt. Nó dễ dàng vận chuyển và gắn trên trần nhờ khối lượng nhẹ của nó. Để cho bạn hiểu, một ống nhôm nhẹ gấp ba đến bốn lần so với ống thép tương đương. Trong phần lớn trường hợp, bạn chỉ cần một người làm việc sẽ có thể lắp đặt ống nhôm. Điều này tiết kiệm thời gian và nhân công đáng kể và ảnh hưởng lớn đến chi phí và tiến độ của dự án.

Chúng ta đã thấy trước đây với thép rằng nó tạo ra nguồn hàng loạt, gìn giữ áp suất mất và tạo ra quạt lưu. Tuy nhiên, ống nhôm rất mượt, giảm mất áp suất trong toàn bộ hệ thống. Hơn nữa, việc nhôm không rỉ loại bỏ tất cả các vấn đề liên quan đến oxy hóa. Cuối cùng nhưng không kém phân biệt, trong khi tất cả các vật liệu khác cần đến sự ren hoặc hàn, nhôm không đòi hỏi bất kỳ việc ren hoặc hàn nào và phương pháp lắp đặt đảm bảo sự kín khí tối ưu. Liên kết này không chỉ nhanh chóng, dễ dàng mà còn giữ cho hình dạng của ống hoàn hảo sau khi kết nối.

Khi so sánh chi phí tổng thể không chỉ cho việc mua và lắp đặt mà còn cho vận hành và bảo trì của hệ thống thép so với hệ thống nhôm, bạn sẽ nhận thấy rằng nhôm rẻ hơn so với thép từ ngày bạn hoàn thành việc lắp đặt. Trước khi sử dụng hệ thống, nhôm rẻ hơn thép. Hãy tiếp tục với thành phần quan trọng thứ hai trong buổi tập huấn của chúng tôi, cách thiết kế đúng một hệ thống khí nén.

Cách thiết kế hệ thống khí nén

Bước đầu tiên trong quy trình lên kế hoạch của bạn là xác định tự nhiên và vị trí các điểm làm việc. Hãy xem ví dụ về một thành phố đang lên kế hoạch xây dựng một hệ thống nước mới. Họ cần biết nơi đường và các ngôi nhà đang ở để cung cấp đúng lượng nước đến đúng vị trí. Điều này cũng áp dụng cho hệ thống khí nén. Mục đích đầu tiên là biết nơi mà mỗi điểm làm việc sẽ được đặt và lượng luồng không khí sẽ được sử dụng. Những điều quan trọng khác cần xem xét là kích thước của tòa nhà, vị trí của hệ thống và phòng nén khí, số lầu và khả năng mở rộng trong tương lai. Điều này không luôn được xem xét từ đầu của dự án và có thể gây ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của hệ thống.

Bước tiếp theo là ước lượng yêu cầu lỗi cho mỗi ứng dụng. Điều quan trọng đầu tiên cần xem xét là số lượng và loại thiết bị cần khí nén và lượng tiêu thụ không khí. Một số công cụ như máy vặn nhiệt ảnh hưởng đến lượng không khí rất nhiều thông thường được sử dụng không liên tục trong khi các thiết bị khác như súng phun sơn sử dụng không khí trong thời gian dài. Để tính toán lượng không khí thực tế của một thiết bị, bạn cần ước lượng phần trăm thời gian nó sử dụng không khí. Ví dụ, bạn có một máy nén nửa inch sử dụng 30 SCFM nếu máy nén này được sử dụng 10% thời gian, nó tiêu thụ trung bình 3 SCFM. Lặp lại tính toán này cho mỗi thiết bị rồi áp dụng kết quả để tính toán lượng tiêu thụ cho từng phân hạng và cả hệ thống. Đôi khi có nhiều nguồn sử dụng không khí từ hệ thống cùng một thời gian và bạn muốn tránh giảm áp suất tối đa. Để đảm bảo an toàn, bạn nên luôn áp dụng một khoảng an toàn từ 25 đến 50% vào tổng lượng tiêu thụ không khí. Ngoài lượng tiêu thụ, một khía cạnh khác cần xem xét là chất lượng không khí yêu cầu. Đề nghị xử lý không khí với bộ lọc, máy sấy và tách nước từ phòng nén khí. Điều này cũng có thể được thực hiện tại các điểm làm việc cá nhân với bộ lọc điều chỉnh và máy sấy module.

Bây giờ tự hỏi, "chất lượng không khí tôi cần ở mỗi điểm làm việc là gì?" Bạn cần cung cấp chất lượng không khí đáp ứng yêu cầu hệ thống tại phần lớn các điểm làm việc. Cuối cùng, môi trường làm việc cũng cần được xem xét. Ví dụ, trong một tủ lạnh, không khí phải rất khô để tránh việc hình thành băng. Trong trường hợp này, bạn có thể thêm một máy sấy không khí để chống lại hiện tượng này.

Cuối cùng, khi nói đến máy nén khí, bạn cần biết công suất, dung tích và vị trí của máy nén hiện tại hoặc tương lai của bạn. Đôi khi bạn sẽ sử dụng nhiều không khí hơn máy nén có thể cung cấp, nên việc có ít nhất một bể chứa là rất quan trọng. Và có thể bạn cần các bể chứa phụ và điểm từ xa trong hệ thống của bạn.

Bây giờ hãy nói về cấu hình. Bạn có thể đã thấy các hệ thống được cấu hình như vậy. Ở Top Ring, chúng tôi gọi cấu hình này là "Cái Bạch tuộc". Cái bạch tuộc là một hệ thống mê cung từ các kết nối ngẫu nhiên được hình thành khi các máy móc được thêm vào và mở rộng. Loại cấu hình này có nhiều chỗ bottleneck gây hạn chế quá mức cho lưu lượng không khí và gây mất áp lực đáng kể. Thật không may, loại hệ thống này hiện diện quá nhiều trong các tổ chức đã phát triển mà không kế hoạch đúng từ trước.

Nếu bạch tuộc là cấu hình tồi nhất, bạn có thể nói cho chúng tôi biết cấu hình tốt nhất không? Tất nhiên, Nathik. Khi khả thi không thể có hệ thống tròn được gọi là cấu hình tốt nhất cho hệ thống khí nén của bạn. Nếu nhìn vào sơ đồ hệ thống tròn, bạn sẽ thấy cho dù ống nhánh nằm ở vị trí nào, luôn có hai nguồn có sẵn để cung cấp. Đặc điểm này của hệ thống tròn có nhiều ưu điểm. Thứ nhất, hạn chế không khí giảm đi một nửa trong một số trường hợp, bạn thậm chí có thể sử dụng ống nhỏ hơn một chút để đáp ứng cùng yêu cầu. Lợi thứ hai của hệ thống tròn là khả năng cô lập từng phần của mạng lưới khi thực hiện bảo dưỡng kế hoạch của bạn. Nếu bạn đã chia mạng lưới của mình thành các phần với van tắt, bạn sẽ có thể cô lập một phần giới hạn của mạng lưới để tiến hành bảo dưỡng. Trong thời gian này, phần còn lại của hệ thống vẫn nhận được không khí. Điều này cho phép bạn giải quyết các tình huống khẩn cấp, thực hiện bảo dưỡng mà không làm gián đoạn các hoạt động khác. Đây là một lợi ích lớn của việc thiết kế hệ thống của bạn trong một hệ thống tròn. Lợi ích thứ ba và không kém quan trọng là khả năng duy trì áp suất đồng đều trong toàn bộ hệ thống của bạn.

Bước kế tiếp trong việc lên kế hoạch đúng cho hệ thống của bạn là xác định đường kính của các ống được sử dụng. Để xác định đường kính của ống chính, bạn cần tính toán chiều dài tổng cộng và số lượng không khí yêu cầu, sau đó xác định đường kính của từng nhánh bằng cách xác định chiều dài và lượng không khí yêu cầu. Cho dù hệ thống của bạn có cấu hình tròn hay tuyến tính, cùng bảng chọn đường kính ống có thể được sử dụng để xác định đường kính ống. Trên cột bên trái là SCFM và trên hàng trên cùng là đường kính ống tuyến tính. Để sử dụng bảng, chỉ cần chọn hàng tương ứng với yêu cầu SCFM của bạn và chọn điểm tương ứng của cột tương ứng với chiều dài tổng của mạng lưới trong đơn vị đo tuyến tính. Đường kính có thể được tìm thấy ở giao điểm của hàng và cột của bạn. Lưu ý rằng dữ liệu này được khuyến nghị bởi Viện Khí nén và Khí Gas để có được một hệ thống hiệu quả.

Andrew, bạn có thể cho chúng tôi một ví dụ được không? Chúng ta có một hệ thống tròn với 600 feet tuyến tính mà chúng ta đã giành được 25 công cụ pneumatic tạo thành tổng cộng 480 SCFM. Nhìn vào bảng, chúng ta lấy cột tương ứng với 600 feet, tức là chiều dài toàn bộ hệ thống, sau đó chúng ta chọn dòng 500 SCFM vì đây là giá trị được làm tròn gần nhất cho yêu cầu của chúng ta. Tại giao điểm của cột và dòng, chúng ta có kết quả 50 mm cho đường kính ống của chúng ta. Tuy nhiên, theo bảng, đường kính 50 mm chỉ đáp ứng nhu cầu hiện tại của chúng ta. Trong trường hợp như vậy, chúng tôi khuyến nghị lựa chọn một đường kính lớn hơn, 63 mm. Lý do tại sao chúng tôi khuyến nghị lựa chọn một đường kính lớn hơn trong ví dụ của chúng tôi là vì đường kính 50 mm chỉ đáp ứng nhu cầu hiện tại và cung cấp ít linh động nếu yêu cầu tiêu thụ không khí tăng. Đa phần mọi người thường lên kế hoạch cho nhu cầu ngay lập tức của họ và sẽ gặp vấn đề khi có một dự án mở rộng hoặc nhu cầu cung cấp không khí tăng theo thời gian. Hãy xem xét sự so sánh này, trong ví dụ của chúng tôi, đã khuyến nghị bạn sử dụng ống đường kính 63 mm thay vì ống đường kính 50 mm. Ống đường kính 63 mm có giá cao hơn khoảng 25%, tuy nhiên, dung tích tăng lên 90%.

Nếu nhìn sang phía tiến bộ và không nhỏ, có thể thấy rằng mọi mọi người thường lên kế hoạch cho nhu cầu ngay lập tức của họ và sẽ gặp vấn đề khi có một dự án mở rộng hoặc nhu cầu tiêu thụ không khí tăng theo thời gian. Hãy xem xét sự so sánh này, trong ví dụ của chúng tôi, đã khuyến nghị bạn sử dụng ống đường kính 63 mm thay vì ống đường kính 50 mm. Ống đường kính 63 mm có giá cao hơn khoảng 25%, nhưng dung tích tăng lên 90%. Do đó, nó đắt hơn một chút ban đầu nhưng rẻ hơn rất nhiều so với việc phải thay thế ống đường kính 50 mm của bạn trong một vài năm tới hoặc phải chạy thêm một đường mới. Đó là lý do tại sao khuyến nghị lựa chọn một đường kính lớn hơn cho đường ống chính trong quá trình lên kế hoạch, để tính đến mở rộng trong tương lai. Khi mọi người thường lên kế hoạch cho nhu cầu ngay lập tức của họ và sẽ gặp vấn đề khi có một dự án mở rộng hoặc nhu cầu cung cấp không khí tăng theo thời gian.

Tiếp theo, chúng ta sẽ nói về cách kiểm soát sự biến dạng nhiệt trong hệ thống của bạn. Có một số vùng trong hệ thống của bạn mà không khí nén không ở cùng nhiệt độ với không khí xung quanh, điều này có thể gây biến dạng trong ống của bạn. Bạn sẽ cần xác định những khu vực sẽ cho phép ống của bạn mở rộng và co lại mà không tạo ra căng thẳng quá mức. Một cách phổ biến để hấp thụ sự mở rộng là sử dụng một đường u có bốn khuỷu tay để tạo thành một phần cuộn cong. Trong trường hợp của Top Ring PPS, ví dụ về một yếu tố đàn hồi được yêu cầu cho mỗi đường ống liên tục dài 50 mét. Do đó, mỗi khi bạn có một đường ống dài hơn hoặc bằng 50 mét trong một đường thẳng, bạn cần lên kế hoạch cho một yếu tố đàn hồi như một phần cuộn cong. Ví dụ, nếu ống dẫn và kết nối được lắp đặt quá gần tường, chẳng hạn một khúc cong 90 độ và có sự mở rộng hoặc co dẫn tới thay đổi nhiệt, điều này sẽ làm sai lệch ống và ảnh hưởng tới kết nối. Một biến số khác bạn nên xem xét là rung từ máy nén. Cách tốt nhất để giảm tác động này là sử dụng ống chống rung. Rất quan trọng là thêm rào chắn này giữa mỗi máy nén và đầu hệ thống của bạn. Rung động có thể gây tác động mòn và hư hỏng quá mức. Hãy tiếp tục với lập đồ xác định độ dốc trong hệ thống của bạn. Trong hầu hết các cài đặt, chúng tôi thường lên kế hoạch cho máy sấy không khí. Lý thuyết, chúng ta giả định rằng không có nước hoặc chất lỏng nào trong hệ thống của chúng ta. Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn, nên cung cấp một biện pháp phòng ngừa phụ bên ngoài máy sấy của bạn.

Cuối cùng, một ống sẽ không hoàn hảo nếu thiếu các kẹp để giữ ống cố định. Việc có đủ kẹp giá đỡ là rất quan trọng vì các hệ thống ống có yêu cầu giữa các loại khác nhau. Với hệ thống ống PPS của Top Ring, đề nghị lắp đặt các kẹp giá đỡ cách nhau từ 5 đến 13 feet tuỳ thuộc vào nhiệt độ môi trường và đường kính của ống được sử dụng, nhưng luôn cách 8 inch từ khớp nối của ống hoặc khóm xảy ra vụ va chạm. Biện pháp này đảm bảo ống có thể trượt trong hệ thống và di chuyển tự do do biến dạng. Cuối cùng một lợi ích khác là đầu nối ống rất nhỏ gọn so với phần cổ vịnh bạn đã nhìn thấy trước đó. Với kết nối này, không cần khoảng trống một vài inch ở trên đầu của ống và đầu nối cho giảm, đầu nối ống là một lựa chọn tuyệt vời nếu bạn muốn tạo ra một đường ống nằm ngang của hệ thống chính của bạn.

Đó là tất cả các lợi ích của ống, phụ kiện và khóa xảy ra không kể đến cái nhìn chung của hệ thống mạng PPS của Top Ring, tạo ra hệ thống đẹp hơn ngoài các vật liệu khác. Loạt ống PPS của Top Ring sở hữu các chứng chỉ cần thiết để tuân thủ các tiêu chuẩn ngành. Các ống, phụ kiện và van khóa đều được đăng ký CRN, đây là số đăng ký của Canada được áp dụng trong các tỉnh của Canada. Ở Canada, tất cả các ống có đường kính hơn ba phần tư đều được quy định bởi các tiêu chuẩn. Ở Ontario, TSSA xác định các tiêu chuẩn này, nên sử dụng các thành phần được chứng nhận để xây dựng một hệ thống lớn hơn 20 mm hoặc ống.

Tóm lại, buổi tập huấn của chúng tôi hy vọng rằng bạn đã thấy và hiểu được sự quan trọng của lập kế hoạch đúng cho mạng khí nén. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc cần sự hỗ trợ hoặc lời khuyên cho dự án của bạn, chúng tôi mời bạn xếp hẹn gặp chúng tôi bằng cách nhấp vào liên kết ở cuối trang đào tạo. Cám ơn Andrew và cám ơn uniteek.