Στο άρθρο αυτό θα κάνουμε μια αναφορά στο τι είναι τα πνευματικά συστήματα-δίκτυα και θα δούμε αναλυτικά την καρδιά ενός τέτοιου συστήματος που είναι ο αεροσυμπιεστής (air compressor).
Θα δούμε από τι εξαρτήματα αποτελείται, το ρόλο του καθενός από αυτά, τη συντήρηση που πρέπει να κάνουμε και την αντιμετώπιση τυχόν βλαβών.
ΠΝΕΥΜΑΤΙΚΟΙ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ
Ο όρος “πνευματικά” προέρχεται από την αρχαία ελληνική λέξη “πνεύμα”, που σημαίνει πνοή, αέρας, ηενέργεια του πνέω, φύσημα. Ο αέρας ως μέσο μεταφοράς ενέργειας, χρησιμοποιήθηκε από τον άνθρωπο, για ναενισχύσει τις φυσικές του δυνατότητες από την αρχαιότητα. Η κίνηση πλοίων, οι ανεμόμυλοι και η άντληση νερού είναιχαρακτηριστικές εφαρμογές του.
Οι πνευματικοί αυτοματισμοί είναι συστήματα, που χρησιμοποιούν τον πεπιεσμένο αέρα για τη λειτουργία μηχανημάτων και εξαρτημάτων. Τα ηλεκτροπνευματικά συστήματα χρησιμοποιούν, εκτός από τον αέρα, και το ηλεκτρικό ρεύμα.
Ο όρος “πνευματικά” προέρχεται από την αρχαία ελληνική λέξη “πνεύμα”, που σημαίνει πνοή, αέρας, ηενέργεια του πνέω, φύσημα. Ο αέρας ως μέσο μεταφοράς ενέργειας, χρησιμοποιήθηκε από τον άνθρωπο, για ναενισχύσει τις φυσικές του δυνατότητες από την αρχαιότητα. Η κίνηση πλοίων, οι ανεμόμυλοι και η άντληση νερού είναιχαρακτηριστικές εφαρμογές του.
Οι πνευματικοί αυτοματισμοί είναι συστήματα, που χρησιμοποιούν τον πεπιεσμένο αέρα για τη λειτουργία μηχανημάτων και εξαρτημάτων. Τα ηλεκτροπνευματικά συστήματα χρησιμοποιούν, εκτός από τον αέρα, και το ηλεκτρικό ρεύμα.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα χρήσης πεπιεσμένου αέρα από την αρχαιότητα μέχρι σήμερα, αποτελεί η διαδικασίασυντήρησης της φλόγας με φυσερό σε καμίνι, για την επεξεργασία των μετάλλων.
Χρήση πεπιεσμένου αέρα σε εφαρμογές αυτοματισμού ενδείκνυται σε περιπτώσεις που έχουμε
επενέργεια σε μικρά φορτία,
θέλουμε μεγάλες ταχύτητες
ή επιθυμούμε απλά μία φτηνή λύση στο πρόβλημά μας.
επενέργεια σε μικρά φορτία,
θέλουμε μεγάλες ταχύτητες
ή επιθυμούμε απλά μία φτηνή λύση στο πρόβλημά μας.
Ο περιορισμός στα φορτία οφείλεται στο γεγονός ότι η διαθέσιμες πιέσεις είναι το πολύ 10 bar.
Στα πλεονεκτήματά τους περιλαμβάνονται :
-χαμηλό κόστος
-αξιοπιστία
-μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιβάλλοντα με υψηλές θερμοκρασίες
-δεν λερώνουν
στα δε μειονεκτήματά τους περιλαμβάνονται τα παρακάτω :
-δεν είναι κατάλληλα για περιπτώσεις όπου απαιτείται να ασκηθούν μεγάλες δυνάμεις λόγω της μικρής πίεσης -δεν είναι κατάλληλα για εφαρμογές ελέγχου θέσης που απαιτούν μεγάλη ακρίβεια λόγω συμπιεστότητας του αέρα σε αντίθεση με τα υδραυλικά που δύσκολα τα υγρά συμπιέζονται (βλέπε στην επόμενη διαφάνεια την αρχή του Πασκάλ )
Τα υδραυλικά συστήματα λειτουργούν σε πολύ υψηλότερες πιέσεις από τα πνευματικά και συνεπώς ενδείκνυνται για εφαρμογές όπου απαιτείται να εξασκηθούν μεγάλες δυνάμεις. Η πίεση λειτουργίας μπορεί να φτάσει μέχρι και 500 bar
Επειδή το χρησιμοποιούμενο μέσο είναι πρακτικά ασυμπίεστο, τα υδραυλικά συστήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιπτώσεις όπου απαιτείται ακρίβεια ελέγχου κίνησης.
Το βασικό πλεονέκτημα των υδραυλικών συστημάτων είναι σίγουρα η πολύ καλή σχέση ισχύος προς βάρος που τα καθιστά ανυπέρβλητα σε εφαρμογές κίνησης μεγάλων φορτίων ή εφαρμογές που απαιτούν υψηλές επιταχύνσεις.
Το σημαντικότερο μειονέκτημά τους είναι το υψηλό τους κόστος.
Επειδή το χρησιμοποιούμενο μέσο είναι πρακτικά ασυμπίεστο, τα υδραυλικά συστήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιπτώσεις όπου απαιτείται ακρίβεια ελέγχου κίνησης.
Το βασικό πλεονέκτημα των υδραυλικών συστημάτων είναι σίγουρα η πολύ καλή σχέση ισχύος προς βάρος που τα καθιστά ανυπέρβλητα σε εφαρμογές κίνησης μεγάλων φορτίων ή εφαρμογές που απαιτούν υψηλές επιταχύνσεις.
Το σημαντικότερο μειονέκτημά τους είναι το υψηλό τους κόστος.
Παραγωγή πεπιεσμένου αέρα.
Η παραγωγή του πεπιεσμένου αέρα γίνεται με μηχανές που ονομάζονται αεροσυμπιεστές. Οι αεροσυμπιεστέςσυμπιέζουν τον αέρα για να αποκτήσει την πίεση που απαιτείται για τη λειτουργία των εξαρτημάτων, ώστε να γίνουνπροκαθορισμένες εργασίες. Ο πεπιεσμένος αέρας οδηγείται με σωληνώσεις σε αεροθάλαμο, όπου και αποθηκεύεται.
Τα κυριότερα μέρη μιας μονάδας παραγωγής πεπιεσμένου αέρα είναι:
α) Ο αεροσυμπιεστής, που μπορεί να είναι εμβολοφόρος ή ροής (λέγεται και κεφαλή)
β) Ο Ηλεκτρικός κινητήρας, που μπορεί να είναι μονοφασικός ή τριφασικός
γ) Το Αεροφυλάκιο, που είναι κατασκευασμένο από χάλυβα και έχει κυλινδρική μορφή, για να αντέχει σε εσωτερικές πιέσεις
Ο πιεσοστάτης είναι αυτόματος ηλεκτρικός διακόπτης που ενεργοποιείται με τη μεταβολή της πίεσης και καθορίζει την πίεση που θα ξεκινήσει και θα σταματήσει να λειτουργεί ο αεροσυμπιεστής
.
Ο μονοφασικός πιεζοστάτης διαθέτει δύο επαφές NC (κλειστές στην ηρεμία) οι οποίες ανοίγουν όταν η πίεση ανέβει πάνω από το άνω όριο.
Οι επαφές αυτές είναι οι 1-2 και 3-4
.
Για έλεγχο μονοφασικών αεροσυμπιεστών συνήθως έρχεται ρεύμα στον πιεζοστάτη με ένα καλώδιο 3 x 2.5mm2.
Οι δύο κλώνοι συνδέονται στις βίδες 1-3 και ο τρίτος στην γείωση.
Από την άλλη πλευρά συνεχίζουμε με άλλο ίδιο καλώδιο προς τον κινητήρα του οποίου οι δύο κλώνοι συνδέονται στις βίδες 2-4 και ο τρίτος στη γείωση.
Έτσι όταν η πίεση ανέβει, οι δύο επαφές ανοίγουν και διακόπτεται η παροχή ρεύματος προς τον κινητήρα.
Οι επαφές του πιεζοστάτη αντέχουν για έλεγχο μονοφασικών αεροσυμπιεστών έως περίπου 3,3 KW.
.
Ο μονοφασικός πιεζοστάτης διαθέτει δύο επαφές NC (κλειστές στην ηρεμία) οι οποίες ανοίγουν όταν η πίεση ανέβει πάνω από το άνω όριο.
Οι επαφές αυτές είναι οι 1-2 και 3-4
.
Για έλεγχο μονοφασικών αεροσυμπιεστών συνήθως έρχεται ρεύμα στον πιεζοστάτη με ένα καλώδιο 3 x 2.5mm2.
Οι δύο κλώνοι συνδέονται στις βίδες 1-3 και ο τρίτος στην γείωση.
Από την άλλη πλευρά συνεχίζουμε με άλλο ίδιο καλώδιο προς τον κινητήρα του οποίου οι δύο κλώνοι συνδέονται στις βίδες 2-4 και ο τρίτος στη γείωση.
Έτσι όταν η πίεση ανέβει, οι δύο επαφές ανοίγουν και διακόπτεται η παροχή ρεύματος προς τον κινητήρα.
Οι επαφές του πιεζοστάτη αντέχουν για έλεγχο μονοφασικών αεροσυμπιεστών έως περίπου 3,3 KW.
Για έλεγχο τριφασικών αεροσυμπιεστών ο πιεζοστάτης θα πρέπει να διακόπτει το βοηθητικό κύκλωμα αυτοματισμού του κινητήρα. Στην περίπτωση αυτή γίνεται γέφυρα μεταξύ των βιδών 1-3 και οι βίδες 2-4 χρησιμοποιούνται σαν επαφές διακοπής του βοηθητικού κυκλώματος.
Ο τριφασικός πιεσοστάτης διαθέτει τρεις κλειστές επαφές ισχύος που στην είσοδο παίρνουν την παροχή και στην έξοδο δίνουν στον κινητήρα και μια βοηθητική κλειστή επαφή και μερικές φορές και μια βοηθητική ανοικτή που χρησιμοποιείται για το βοηθητικό κύκλωμα
Βίδες Ρύθμισης πιεσοστάτη:
Η ρύθμιση του άνω ορίου πίεσης (η πίεση στην οποία σταματά ο αεροσυμπιεστής) γίνεται από τη βίδα με το μικρό ελατήριο.
Βιδώνοντας προς το +, αυξάνεται η πίεση στην οποία σταματά ο αεροσυμπιεστής.
Η ρύθμιση του κάτω ορίου πίεσης (η πίεση στην οποία ξεκινά ο αεροσυμπιεστής) γίνεται από τη βίδα με το μεγάλο ελατήριο.
Βιδώνοντας προς το + αυξάνει η διαφορική πίεση και επομένως μειώνεται προς τα κάτω η πίεση στην οποία ξεκινά ο αεροσυμπιεστής.
Η ρύθμιση του άνω ορίου πίεσης (η πίεση στην οποία σταματά ο αεροσυμπιεστής) γίνεται από τη βίδα με το μικρό ελατήριο.
Βιδώνοντας προς το +, αυξάνεται η πίεση στην οποία σταματά ο αεροσυμπιεστής.
Η ρύθμιση του κάτω ορίου πίεσης (η πίεση στην οποία ξεκινά ο αεροσυμπιεστής) γίνεται από τη βίδα με το μεγάλο ελατήριο.
Βιδώνοντας προς το + αυξάνει η διαφορική πίεση και επομένως μειώνεται προς τα κάτω η πίεση στην οποία ξεκινά ο αεροσυμπιεστής.
Πως γίνεται η ρύθμιση-ΠΡΟΣΟΧΗ: Αυτές οι ενέργειες πρέπει να γίνουν με τον πιεσοστάτη υπό πίεση.
Ξεσφίγγουμε πλήρως τη βίδα με το μικρό ελατήριο μέχρι το ελατήριο να είναι ελεύθερο.
Ρυθμίζουμε τη βίδα με το μεγάλο ελατήριο μέχρι να έχουμε την επιθυμητή πίεση για την εκκίνηση του μηχανήματος (Βιδώνοντας προς το + αυξάνει η διαφορική πίεση και επομένως μειώνεται προς τα κάτω η πίεση στην οποία ξεκινά ο αεροσυμπιεστής.
Ρυθμίζουμε τη βίδα με το μικρό ελατήριο μέχρι να έχουμε την επιθυμητή πίεση για τη στάση του μηχανήματος (Βιδώνοντας προς το +, αυξάνεται η πίεση στην οποία σταματά ο αεροσυμπιεστής).
Ξεσφίγγουμε πλήρως τη βίδα με το μικρό ελατήριο μέχρι το ελατήριο να είναι ελεύθερο.
Ρυθμίζουμε τη βίδα με το μεγάλο ελατήριο μέχρι να έχουμε την επιθυμητή πίεση για την εκκίνηση του μηχανήματος (Βιδώνοντας προς το + αυξάνει η διαφορική πίεση και επομένως μειώνεται προς τα κάτω η πίεση στην οποία ξεκινά ο αεροσυμπιεστής.
Ρυθμίζουμε τη βίδα με το μικρό ελατήριο μέχρι να έχουμε την επιθυμητή πίεση για τη στάση του μηχανήματος (Βιδώνοντας προς το +, αυξάνεται η πίεση στην οποία σταματά ο αεροσυμπιεστής).
Προπαρασκευαστής αέρος
Κύρια μέρη μιας συσκευής προπαρασκευής πεπιεσμένου αέρα είναι το φίλτρο, ο ρυθμιστής πίεσης και ο λιπαντήρας.Το φίλτρο χρησιμοποιείται για να απομακρύνει κάθε ξένη ουσία που βρίσκεται στον πεπιεσμένο αέρα.
Ο ρόλος του ρυθμιστή πίεσης είναι να διατηρεί σταθερή την πίεση λειτουργίας του κυκλώματος.
Σκοπός του λιπαντήρα είναι να λιπαίνει κατάλληλα τον αέρα για να περιορίζει τη φθορά των κινούμενων μερώνμειώνοντας τις τριβές τους, όπως επίσης και να προστατεύει τα στοιχεία του συστήματος από διάβρωση.
Κύρια μέρη μιας συσκευής προπαρασκευής πεπιεσμένου αέρα είναι το φίλτρο, ο ρυθμιστής πίεσης και ο λιπαντήρας.Το φίλτρο χρησιμοποιείται για να απομακρύνει κάθε ξένη ουσία που βρίσκεται στον πεπιεσμένο αέρα.
Ο ρόλος του ρυθμιστή πίεσης είναι να διατηρεί σταθερή την πίεση λειτουργίας του κυκλώματος.
Σκοπός του λιπαντήρα είναι να λιπαίνει κατάλληλα τον αέρα για να περιορίζει τη φθορά των κινούμενων μερώνμειώνοντας τις τριβές τους, όπως επίσης και να προστατεύει τα στοιχεία του συστήματος από διάβρωση.
ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΑΕΡΟΣΥΜΠΙΕΣΤΗ
Γίνεται ανάλογα με το μοντέλο και τις οδηγίες του κατασκευαστή:
Μετά τις πρώτες δύο ώρες λειτουργίας, συνιστούμε να σφίξετε τις βίδες της κεφαλής και να ελέγξετε τη στάθμη του λαδιού.Μετά από 100 ώρες λειτουργίας, αλλάξτε το αρχικό λάδι.
Κάθε εβδομάδα ελέγχετε τη στάθμη του λαδιού και απομακρύνετε το συμπύκνωμα που σχηματίζεται από τη βάνα εξυδάτωσης στο κάτω μέρος του δοχείου.
Κάθε μήνα καθαρίζετε (αν χρειάζεται αντικαταστήστε) το φίλτρο εισαγωγής και ελέγχετε το τέντωμα του ιμάντα.
Κάθε 1000 ώρες λειτουργίας αλλάζετε το λάδι.
Γίνεται ανάλογα με το μοντέλο και τις οδηγίες του κατασκευαστή:
Μετά τις πρώτες δύο ώρες λειτουργίας, συνιστούμε να σφίξετε τις βίδες της κεφαλής και να ελέγξετε τη στάθμη του λαδιού.Μετά από 100 ώρες λειτουργίας, αλλάξτε το αρχικό λάδι.
Κάθε εβδομάδα ελέγχετε τη στάθμη του λαδιού και απομακρύνετε το συμπύκνωμα που σχηματίζεται από τη βάνα εξυδάτωσης στο κάτω μέρος του δοχείου.
Κάθε μήνα καθαρίζετε (αν χρειάζεται αντικαταστήστε) το φίλτρο εισαγωγής και ελέγχετε το τέντωμα του ιμάντα.
Κάθε 1000 ώρες λειτουργίας αλλάζετε το λάδι.
δείτε πως γίνεται η αλλαγή λαδιού αεροσυμπιεστή
Προτεινόµενοι τύποι λαδιών (κατάλληλοι για θερµοκρασία περιβάλλοντος +5°C ως + 25°C)
SHELL Rimula D Extra 15W-40
FUCHX Renolin 104L VG100
AGIP Dicrea 100
API CM-8X
BP Energol CS100
CASTROL Aircol PD100
ESSO Exxc Olub H150
IP Calatia Oil ISO 100
MOBIL Rarus 427
TOTAL Dacnis P100
Θερµοκρασία περιβάλλοντος κάτω των +5°C: ISO 68 Θερµοκρασία περιβάλλοντος άνω των +25°C: ISO 150
SHELL Rimula D Extra 15W-40
FUCHX Renolin 104L VG100
AGIP Dicrea 100
API CM-8X
BP Energol CS100
CASTROL Aircol PD100
ESSO Exxc Olub H150
IP Calatia Oil ISO 100
MOBIL Rarus 427
TOTAL Dacnis P100
Θερµοκρασία περιβάλλοντος κάτω των +5°C: ISO 68 Θερµοκρασία περιβάλλοντος άνω των +25°C: ISO 150
ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ
Πριν προβείτε σε οποιαδήποτε ενέργεια, σταματήστε τον αεροσυμπιεστή, αποσυνδέστε τον από το ρεύμα και εκτονώστε την πίεση από το δοχείο.
Πριν προβείτε σε οποιαδήποτε ενέργεια, σταματήστε τον αεροσυμπιεστή, αποσυνδέστε τον από το ρεύμα και εκτονώστε την πίεση από το δοχείο.
Διαρροή αέρα κάτω από τον πιεσοστάτη όταν ο αεροσυµπιεστής σταµατά: αυτή οφείλεται σε κακή λειτουργία της βαλβίδας αντεπιστροφής από βρωμιά ή φθορά της πλαστικής παστίλιας στο εσωτερικό της. Εκτονώστε όλον τον αέρα από το δοχείο, ξεβιδώστε το εξάγωνο καπάκι της αντεπίστροφης βαλβίδας και καθαρίστε τις δυο πλευρές της παστίλιας και την έδρασή της. Αντικαταστήστε την παστίλια αν χρειάζεται και συναρμολογήστε ξανά τη βαλβίδα.
Ο αεροσυμπιεστής δεν φτάνει στην πίεση διακοπής και υπερθερμαίνεται εύκολα: ξεβιδώστε το καπάκι της κεφαλής και ελέγξτε τις φλάντζες και τις βαλβίδες.
Δεν ρυθμίζεται η πίεση εργασίας στην έξοδο του ρυθμιστή: αφαιρέστε όλον τον αέρα από το δοχείο και ξεβιδώστε το επάνω μέρος του ρυθμιστή πίεσης. Ελέγξτε την ελαστική μεµβράνη του ρυθμιστή, αντικαταστήστε αν χρειάζεται και τοποθετήστε την ξανά προσεκτικά στη θέση της.
Ο αεροσυμπιεστής σταματά αμέσως μετά το ξεκίνημα: ελέγξτε το θερμικό προστασίας, το ηλεκτρικό κύκλωμα, τις ασφάλειες και τον πιεσοστάτη.
Ο αεροσυμπιεστής ξεκινά με δυσκολία: ελέγξτε την τάση του δικτύου. Αν χρησιμοποιείτε προέκταση, οι διατομές των καλωδίων θα πρέπει να είναι τουλάχιστον διπλάσιες από αυτές της αρχικής παροχής. Χρησιμοποιείτε προεκτάσεις μόνο αν είναι εντελώς απαραίτητο, για να μην έχετε απώλεια ισχύος
Ο αεροσυμπιεστής σταματά αμέσως μετά το ξεκίνημα: ελέγξτε το θερμικό προστασίας, το ηλεκτρικό κύκλωμα, τις ασφάλειες και τον πιεσοστάτη.
Ο αεροσυμπιεστής ξεκινά με δυσκολία: ελέγξτε την τάση του δικτύου. Αν χρησιμοποιείτε προέκταση, οι διατομές των καλωδίων θα πρέπει να είναι τουλάχιστον διπλάσιες από αυτές της αρχικής παροχής. Χρησιμοποιείτε προεκτάσεις μόνο αν είναι εντελώς απαραίτητο, για να μην έχετε απώλεια ισχύος
Κατά τη λειτουργία του αεροσυµπιεστή ακούγεται µεταλλικός θόρυβος: Υπερβολική φθορά σε ρουλεµάν ή µπιέλα κλπ.
Ο πιεσοστάτης συνεχίζει να παρουσιάζει διαρροή όταν ο αεροσυµπιεστής λειτουργεί για πάνω από ένα λεπτό:Βλάβη της βαλβίδας εκτόνωσης του πιεσοστάτη.
Ο πιεσοστάτης συνεχίζει να παρουσιάζει διαρροή όταν ο αεροσυµπιεστής λειτουργεί για πάνω από ένα λεπτό:Βλάβη της βαλβίδας εκτόνωσης του πιεσοστάτη.
Οι αεροσυµπιεστές είναι εξοπλισµένοι µε θερµικό προστασίας το οποίο λειτουργεί ως µηχανισµός ασφαλείας για την προστασία του κινητήρα. Όταν ο κινητήρας υπερθερµαίνεται λόγω σφάλµατος ή βλάβης, το σύστηµα ενεργοποιείται αυτόµατα και διακόπτει την παροχή ρεύµατος, εµποδίζοντας την πρόκληση ζηµιάς στον κινητήρα.
Οι αεροσυµπιεστές που είναι εξοπλισµένοι µε σύστηµα λειτουργίας χωρίς φορτίο δε διακόπτουν τη λειτουργία τους µόλις φτάσουν τη µέγιστη τιµή πίεσης, αλλά θα συνεχίσουν να λειτουργούν χωρίς φορτίο εκτονώνοντας όλο τον αέρα από την κεφαλή του συµπιεστή και την κατάθλιψη µέσω µιας ειδικής (σωληνοειδούς) βαλβίδας. Στους αεροσυµπιεστές αυτούς µπορεί να ρυθµιστεί η χρονοκαθυστέρηση διακοπής από 1 ως 6 λεπτά, ανάλογα µε τις απαιτήσεις σας σε αέρα. Η λειτουργία αυτή προστατεύει τον αεροσυµπιεστή από άσκοπες και δαπανηρές εκκινήσεις. Αφού συνεχίσει η λειτουργία για 6 λεπτά υπό συνθήκες χωρίς φορτίου , ο αεροσυµπιεστής θα διακόψει αυτόµατα τη λειτουργία του.
Οι αγωγοί πεπιεσμένου αέρα έχουν εσωτερική διάμετρο ανάλογα με την παροχή και μπορεί να είναι από ελαστικό, συνθετικό ή από μέταλλο. Συνήθως κατασκευάζονται από σίδηρο, χαλκό, πολυαιθυλένιο, πολυουρεθάνη, Teflon,,λάστιχο, αλουμίνιο επενδυμένο εξωτερικά και εσωτερικά με πολυαιθυλένιο (ALPE). Το δίκτυο αέρος μπορεί να είναι σταθερό ή κινητό. Στο κινητό σωληνοδίκτυο χρησιμοποιούμε σπιράλ ή εύκαμπτο σωλήνα.
Ο πεπιεσμένος αέρας που λαμβάνεται από το δίκτυο, εκτός των ακαθαρσιών που μπορούν να φτάσουν μέσα στον πεπιεσμένο αέρα κατά την αναρρόφηση του συμπιεστή, παίρνει μαζί του και ακαθαρσίες από το δίκτυο των σωλήνων, σκόνη και σκουριά
Ο πεπιεσμένος αέρας που λαμβάνεται από το δίκτυο, εκτός των ακαθαρσιών που μπορούν να φτάσουν μέσα στον πεπιεσμένο αέρα κατά την αναρρόφηση του συμπιεστή, παίρνει μαζί του και ακαθαρσίες από το δίκτυο των σωλήνων, σκόνη και σκουριά
Γιατί οι σωληνώσεις διανομής αέρα δεν τοποθετούνται εντελώς οριζόντια αλλά με ελαφριά κλίση;
•-Οι σωληνώσεις πρέπει να τοποθετούνται με κλίση 1% με χαμηλότερο σημείο προς το μέρος του αεροσυμπιεστή.
•-Έτσι αποφεύγεται η μεταφορά της υγρασίας, που έχει συμπυκνωθεί στις σωληνώσεις, προς τις καταναλώσεις.
•-Καταναλώσεις μπορεί να είναι η xρήση διάφορων πνευματικών εργαλείων ή μηχανημάτων για ένα ευρύ φάσμα εργασιών όπως:
–Λείανση, τρύπημα, βαφή με ψεκασμό, κοπή, κάρφωμα, σπείρωση, στερέωση, σκάψιμο, καθάρισμα.
Άρθρο του καθηγητή της 1ης ΕΠΑΣ ΟΑΕΔ ΘΕΣ/ΝΙΚΗΣ Αντωνάκη Αναστάσιου-Ηλεκτρολόγου Μηχανικού ΤΕ
Παρασκευή, 5 Μαΐου 2017
Υπολογισμός της ισχύος ενός κινητήρα σε απλές περιπτώσεις
Καθορισμός της ισχύος ενός κινητήρα
Η ισχύς κάθε κινητήρα (μηχανική) αναγράφεται πάνω στην πινακίδα του και δίνεται σε Hp ή KW (1 hp=0,736KW).
Αν αυτή εκλεγεί μικρότερη από την απαιτούμενη ο κινητήρας θα υπερφορτιστεί και θα καεί.
Αν εκλεγεί αρκετά μεγαλύτερη τότε ο βαθμός απόδοσης και ο συντελεστής ισχύος του κινητήρα θα είναι μικροί, θα έχουμε μεγάλο ρεύμα εκκίνησης με μεγαλύτερες διατομές αγωγών και ασφαλειών και φυσικά αυξημένα έξοδα εγκατάστασης
Δίνουμε παρακάτω απλές περιπτώσεις υπολογισμού της ισχύος του κινητήρα (π.χ γερανοί, ανελκυστήρες, αντλίες, εργαλειομηχανές κ.λ.π)
Ευθύγραμμη κίνηση
Σύμφωνα με αυτή το φορτίο του κινητήρα κινείται ευθύγραμμα
Ρ(hp)=F*v/75*n και Ρ(ΚW)=F*v/102*n
όπου:
F: το μέγιστο φορτίο ανύψωσης σε Kg
v: ταχύτητα κίνησης του φορτίου σε m/sec
n: συνολικός βαθμός απόδοσης της κινητήριας διάταξης
Κατά τον υπολογισμό ανελκυστήρων προσώπων το βάρος κάθε ατόμου υπολογίζεται σε 75kg
Το μέγιστο φορτίο ανύψωσης F=F΄+Q-G όπου:
F΄: βάρος θαλάμου
Q: βάρος ατόμων
G: βάρος αντίβαρου
Το βάρος του αντίβαρου θα πρέπει να είναι ίσο με G= F΄+1/2Q
Για να μην εργάζεται ο κινητήρας στο πλήρες φορτίο και θορυβεί ή ζεσταίνεται εκλέγουμε κινητήρα με ισχύ κατά 25% μεγαλύτερη από την απαιτούμενη
Παράδειγμα
Να υπολογιστεί η ισχύς κινητήρα ανελκυστήρα 4 ατόμων με βάρος θαλάμου F΄=300Κg, που κινείται με ταχύτητα 0,6m/sec. Ο βαθμός απόδοσης του κινητήρα είναι n(κιν)=0,6 και ο βαθμός απόδοσης του μειωτήρα n(μ)= 0,5
Το βάρος των ατόμων Q=4 άτομα *75Κg=300Kg
Bάρος αντίβαρου G= F΄+1/2Q =300+1/2*300=450Kg
Το μέγιστο φορτίο ανύψωσης F=F΄+Q-G =300+300-450=150Kg
O συνολικός βαθμός απόδοσης της κινητήριας διάταξης n =n(κιν)*n(μ)=0,6*0,5=0,3
Άρα η απαιτούμενη ισχύς του κινητήρα θα είναι:
Ρ(ΚW)=F*v/102*n =(150*0,6)/(102*0,3)=2,94ΚW
Eκλέγουμε κινητήρα με ισχύ κατά 25% μεγαλύτερη από την απαιτούμενη , δηλαδή 2,94+(2,94*0,25)=3,67KW ή 5 Ηp
Αντλητικές εφαρμογές
Η αναγκαία ισχύς του κινητήρα θα είναι: P=(ε*h*Q)/(n*3600) όπου:
ε: το ειδικό βάρος του ρευστού (Ν/m3) (9810N/m3 για νερό και 8000 για πετρέλαιο).
h:το γεωμετρικό ύψος hγ (ύψος αναρρόφησης + ύψος κατάθλιψης) + ύψος τριβών hτ σε m (τον υπολογισμό του ύψους τριβών μπορείτε να το δείτε εδώ)
Q: η παροχή της αντλίας σε m3/h.
n: ο συνολικός βαθμός απόδοσης του συστήματος ηλεκτροκινητήρα / αντλίας
Αν το ειδικό βάρος του ρευστού δίνεται σε Kp/dm3 ) (0,98 Kp/dm3 για νερό και 0,8 Kp/dm3 για πετρέλαιο) και η παροχήQ σε m3/sec, τότε ο τύπος θα είναι: P=(9,8*ε*h*Q)/n
Παράδειγμα
Αντλητικό συγκρότημα νερού (ε= 9810N/m3) λειτουργεί με παροχή Q=72 m3/h. To γεωμετρικό ύψος της εγκατάστασης (ύψος αναρρόφησης και ύψος κατάθλιψης) είναι 9m και οι τριβές ισοδυναμούν με 1m.
Ποια είναι η ισχύς του κινητήρα αν οι βαθμοί απόδοσης κινητήρα και αντλίας είναι αντίστοιχα n(κιν)=0,8 και n(αντλ)= 0,7
Ο βαθμός απόδοσης του συστήματος αντλίας-κινητήρα θα είναι n= n(κιν)* n(αντλ)= 0,8*0,7=0,56
P=(ε*h*Q)/(n*3600) =(9810*10*72)/(0,56*3600)=3503 W ή 3,5 KW
Παράδειγμα
Ασύγχρονος τριφασικός κινητήρας βραχυκυκλωμένου δρομέα έχει συντελεστή ισχύος συνφ=0,8 και βαθμό απόδοσηςn(κιν)=0,85. Στρέφει μια εργαλειομηχανή που ασκεί στην έξοδό της ροπή T=450Nm με ταχύτητα v=30 στρ/λεπτό. Ο βαθμός απόδοσης της εργαλειομηχανής είναι n(εργ)=0,7. Πόση πρέπει να είναι η απαιτούμενη ισχύς του κινητήρα.
Η ισχύς κάθε κινητήρα (μηχανική) αναγράφεται πάνω στην πινακίδα του και δίνεται σε Hp ή KW (1 hp=0,736KW).
Αν αυτή εκλεγεί μικρότερη από την απαιτούμενη ο κινητήρας θα υπερφορτιστεί και θα καεί.
Αν εκλεγεί αρκετά μεγαλύτερη τότε ο βαθμός απόδοσης και ο συντελεστής ισχύος του κινητήρα θα είναι μικροί, θα έχουμε μεγάλο ρεύμα εκκίνησης με μεγαλύτερες διατομές αγωγών και ασφαλειών και φυσικά αυξημένα έξοδα εγκατάστασης
Δίνουμε παρακάτω απλές περιπτώσεις υπολογισμού της ισχύος του κινητήρα (π.χ γερανοί, ανελκυστήρες, αντλίες, εργαλειομηχανές κ.λ.π)
Ευθύγραμμη κίνηση
Σύμφωνα με αυτή το φορτίο του κινητήρα κινείται ευθύγραμμα
Ρ(hp)=F*v/75*n και Ρ(ΚW)=F*v/102*n
όπου:
F: το μέγιστο φορτίο ανύψωσης σε Kg
v: ταχύτητα κίνησης του φορτίου σε m/sec
n: συνολικός βαθμός απόδοσης της κινητήριας διάταξης
Κατά τον υπολογισμό ανελκυστήρων προσώπων το βάρος κάθε ατόμου υπολογίζεται σε 75kg
Το μέγιστο φορτίο ανύψωσης F=F΄+Q-G όπου:
F΄: βάρος θαλάμου
Q: βάρος ατόμων
G: βάρος αντίβαρου
Το βάρος του αντίβαρου θα πρέπει να είναι ίσο με G= F΄+1/2Q
Για να μην εργάζεται ο κινητήρας στο πλήρες φορτίο και θορυβεί ή ζεσταίνεται εκλέγουμε κινητήρα με ισχύ κατά 25% μεγαλύτερη από την απαιτούμενη
Παράδειγμα
Να υπολογιστεί η ισχύς κινητήρα ανελκυστήρα 4 ατόμων με βάρος θαλάμου F΄=300Κg, που κινείται με ταχύτητα 0,6m/sec. Ο βαθμός απόδοσης του κινητήρα είναι n(κιν)=0,6 και ο βαθμός απόδοσης του μειωτήρα n(μ)= 0,5
Το βάρος των ατόμων Q=4 άτομα *75Κg=300Kg
Bάρος αντίβαρου G= F΄+1/2Q =300+1/2*300=450Kg
Το μέγιστο φορτίο ανύψωσης F=F΄+Q-G =300+300-450=150Kg
O συνολικός βαθμός απόδοσης της κινητήριας διάταξης n =n(κιν)*n(μ)=0,6*0,5=0,3
Άρα η απαιτούμενη ισχύς του κινητήρα θα είναι:
Ρ(ΚW)=F*v/102*n =(150*0,6)/(102*0,3)=2,94ΚW
Eκλέγουμε κινητήρα με ισχύ κατά 25% μεγαλύτερη από την απαιτούμενη , δηλαδή 2,94+(2,94*0,25)=3,67KW ή 5 Ηp
Αντλητικές εφαρμογές
Η αναγκαία ισχύς του κινητήρα θα είναι: P=(ε*h*Q)/(n*3600) όπου:
ε: το ειδικό βάρος του ρευστού (Ν/m3) (9810N/m3 για νερό και 8000 για πετρέλαιο).
h:το γεωμετρικό ύψος hγ (ύψος αναρρόφησης + ύψος κατάθλιψης) + ύψος τριβών hτ σε m (τον υπολογισμό του ύψους τριβών μπορείτε να το δείτε εδώ)
Q: η παροχή της αντλίας σε m3/h.
n: ο συνολικός βαθμός απόδοσης του συστήματος ηλεκτροκινητήρα / αντλίας
Αν το ειδικό βάρος του ρευστού δίνεται σε Kp/dm3 ) (0,98 Kp/dm3 για νερό και 0,8 Kp/dm3 για πετρέλαιο) και η παροχήQ σε m3/sec, τότε ο τύπος θα είναι: P=(9,8*ε*h*Q)/n
Παράδειγμα
Αντλητικό συγκρότημα νερού (ε= 9810N/m3) λειτουργεί με παροχή Q=72 m3/h. To γεωμετρικό ύψος της εγκατάστασης (ύψος αναρρόφησης και ύψος κατάθλιψης) είναι 9m και οι τριβές ισοδυναμούν με 1m.
Ποια είναι η ισχύς του κινητήρα αν οι βαθμοί απόδοσης κινητήρα και αντλίας είναι αντίστοιχα n(κιν)=0,8 και n(αντλ)= 0,7
Ο βαθμός απόδοσης του συστήματος αντλίας-κινητήρα θα είναι n= n(κιν)* n(αντλ)= 0,8*0,7=0,56
P=(ε*h*Q)/(n*3600) =(9810*10*72)/(0,56*3600)=3503 W ή 3,5 KW
Κίνηση ανεμιστήρα ή αεροσυμπιεστή
Οι κινητήρες για τις εφαρμογές αυτές, υπολογίζονται βάσει της εξίσωσης:
P=(27,7777*Q*dp)/n όπου:
Q: η παροχή αέρα σε m3/h.
dp: η διαφορά πίεσης σε bar =105 Pa (N/m2)
η: ο συνολικός βαθμός απόδοσης του συγκροτήματος ηλεκτροκινητήρα / ανεμιστήρα (ή αεροσυμπιεστή)
Οι κινητήρες για τις εφαρμογές αυτές, υπολογίζονται βάσει της εξίσωσης:
P=(27,7777*Q*dp)/n όπου:
Q: η παροχή αέρα σε m3/h.
dp: η διαφορά πίεσης σε bar =105 Pa (N/m2)
η: ο συνολικός βαθμός απόδοσης του συγκροτήματος ηλεκτροκινητήρα / ανεμιστήρα (ή αεροσυμπιεστή)
Περιστροφική κίνηση
Κατά αυτήν το ωφέλιμο έργο εμφανίζεται σε περιστροφική ενέργεια (δηλαδή εκφράζεται με μια ροπή στρέψης Μ)
P(W)=(Τ*v)/(9,55*n)
Τ: ροπή στρέψης σε Νm
v: αριθμός στροφών ανά λεπτό rpm/min
η: ο βαθμός απόδοσης του συστήματος
Κατά αυτήν το ωφέλιμο έργο εμφανίζεται σε περιστροφική ενέργεια (δηλαδή εκφράζεται με μια ροπή στρέψης Μ)
P(W)=(Τ*v)/(9,55*n)
Τ: ροπή στρέψης σε Νm
v: αριθμός στροφών ανά λεπτό rpm/min
η: ο βαθμός απόδοσης του συστήματος
Παράδειγμα
Ασύγχρονος τριφασικός κινητήρας βραχυκυκλωμένου δρομέα έχει συντελεστή ισχύος συνφ=0,8 και βαθμό απόδοσηςn(κιν)=0,85. Στρέφει μια εργαλειομηχανή που ασκεί στην έξοδό της ροπή T=450Nm με ταχύτητα v=30 στρ/λεπτό. Ο βαθμός απόδοσης της εργαλειομηχανής είναι n(εργ)=0,7. Πόση πρέπει να είναι η απαιτούμενη ισχύς του κινητήρα.
Η απαιτούμενη ισχύς του κινητήρα θα είναι P(W)=(Τ*v)/(9,55*n)
Ο βαθμός απόδοσης του συστήματος κινητήρας-εργαλειομηχανή θα είναι: n= n(κιν)* n(εργ)=0,85*0,7=0,595
Άρα P(W)=(450*30)/(9,55*0,595)=2375,8W
Ο βαθμός απόδοσης του συστήματος κινητήρας-εργαλειομηχανή θα είναι: n= n(κιν)* n(εργ)=0,85*0,7=0,595
Άρα P(W)=(450*30)/(9,55*0,595)=2375,8W
ΠΙΕΖΟΣΤΑΤΕΣ
Ο πιεσοστάτης είναι αυτόματος ηλεκτρικός διακόπτης που ενεργοποιείται με τη μεταβολή της πίεσης.
Ο μονοφασικός πιεζοστάτης διαθέτει δύο επαφές NC (κλειστές στην ηρεμία) οι οποίες ανοίγουν όταν η πίεση ανέβει πάνω από το άνω όριο. Οι επαφές αυτές είναι οι 1-2 και 3-4 (βλέπε παρακάτω εικόνα).
Για έλεγχο μονοφασικών αντλιών συνήθως έρχεται ρεύμα στον πιεζοστάτη με ένα καλώδιο 3 x 2.5mm2.
Οι δύο κλώνοι συνδέονται στις βίδες 1-3 και ο τρίτος στην γείωση.
Από την άλλη πλευρά συνεχίζουμε με άλλο ίδιο καλώδιο προς την αντλία του οποίου οι δύο κλώνοι συνδέονται στις βίδες 2-4 και ο τρίτος στη γείωση.
Έτσι όταν η πίεση ανέβει, οι δύο επαφές ανοίγουν και διακόπτεται η παροχή ρεύματος προς την αντλία.
Οι επαφές του πιεζοστάτη αντέχουν για έλεγχο μονοφασικών αντλιών έως περίπου 3,3 KW.
Ο τριφασικός πιεσοστάτης διαθέτει τρεις κλειστές επαφές ισχύος που στην είσοδο παίρνουν την παροχή και στην έξοδο δίνουν στην αντλία και μια βοηθητική κλειστή επαφή και μερικές φορές και μια βοηθητική κλειστή ανοικτήπου χρησιμοποιείται για το βοηθητικό κύκλωμα.
Ρύθμιση πιεζοστάτη
Βίδες Ρύθμισης:
Η ρύθμιση του άνω ορίου πίεσης (η πίεση στην οποία σταματά η αντλία) γίνεται από τη βίδα με το μικρό ελατήριο.
Βιδώνοντας προς το +, αυξάνεται η πίεση στην οποία σταματά η αντλία.
Η ρύθμιση του κάτω ορίου πίεσης (η πίεση στην οποία ξεκινά η αντλία) γίνεται γίνεται από τη βίδα με το μεγάλο ελατήριο.
Βιδώντας προς το + αυξάνει η διαφορική πίεση και επομένως μειώνεται προς τα κάτω η πίεση στην οποία ξεκινά η αντλία.
Πως γίνεται η ρύθμιση
Ξεσφίγγουμε πλήρως τη βίδα με το μικρό ελατήριο μέχρι το ελατήριο να είναι ελεύθερο.
Ρυθμίζουμε τη βίδα με το μεγάλο ελατήριο μέχρι να έχουμε την επιθυμητή πίεση για την εκκίνηση του μηχανήματος (Βιδώνοντας προς το + αυξάνει η διαφορική πίεση και επομένως μειώνεται προς τα κάτω η πίεση στην οποία ξεκινά η αντλία.
Ρυθμίζουμε τη βίδα με το μικρό ελατήριο μέχρι να έχουμε την επιθυμητή πίεση για τη στάση του μηχανήματος (Βιδώνοντας προς το +, αυξάνεται η πίεση στην οποία σταματά η αντλία).
