Rơ le áp suất đơn máy nén khí: Cấu tạo, nguyên lí, cách cài đặt

Relay áp suất đơn nhận và khống chế một tín hiệu áp suất. Nó chủ yếu dùng để bảo vệ máy nén khỏi áp suất quá cao phía nén (relay áp suất cao) hoặc áp suất quá thấp phía hút (relay áp suất thấp).

Relay áp suất thấp

Cấu tạo

Relay áp suất thấp là loại relay hoạt động ở áp suất bay hơi và ngắt mạch điện của máy nén khí áp suất giảm xuống quá mức cho phép để bảo vệ máy nén hoặc để điều khiển năng suất lạnh.

1. Vít đặt áp suất thấp (1): Điều chỉnh ngưỡng cắt của relay ở áp suất thấp.
2. Vít đặt áp suất cao (3): Điều chỉnh ngưỡng đóng của relay ở áp suất cao.
3. Vít đặt áp suất vi sai (2): Điều chỉnh mức vi sai giữa áp suất cắt và đóng.
4. Tay đòn chính (4): Kết nối cơ cấu lật và tiếp điểm, chuyển động theo thay đổi áp suất trong hộp xếp.
5. Lò xo chính (5): Đảm bảo lực đối kháng cần thiết với áp suất tác động lên hộp xếp.
6. Lò xo vi sai (6): Tạo lực kéo thêm để điều chỉnh sự thay đổi nhỏ trong áp suất giữa các ngưỡng ON/OFF.
7. Hộp xếp (7): Bộ phận cảm nhận và dịch chuyển theo áp suất.
8. Đầu nối áp suất thấp (8): Kết nối áp suất thấp vào hộp xếp.
9. Đầu nối áp suất cao (9): Kết nối áp suất cao vào hộp xếp.
10. Lối luồn dây điện (10): Đường dẫn dây điện vào hệ thống tiếp điểm.
11. Tiếp điểm điện (11): Các tiếp điểm ON/OFF điều khiển hệ thống điện.
12. Tay đòn (12): Kết nối các cơ cấu với lò xo phụ.
13. Cơ cấu lật (13): Kích hoạt chuyển tiếp tiếp điểm giữa ON/OFF.
14. Gối đỡ (14): Hỗ trợ trục tay đòn chính để xoay quanh chốt cố định.

Nguyên lý hoạt động

• Cơ chế đóng/ngắt: Vít điều chỉnh áp suất thấp (1) và cao (3) dùng để thiết lập các ngưỡng cắt và đóng của relay. Khi áp suất trong hộp xếp (7) thay đổi, nó tác động lên tay đòn chính (4) và cơ cấu lật (13), khiến tiếp điểm (11) thay đổi trạng thái giữa ON và OFF.
• Hoạt động tại áp suất thấp: Khi áp suất giảm xuống dưới ngưỡng cài đặt (giá trị điều chỉnh trừ đi giá trị vi sai), tay đòn (4) bị kéo xuống, làm cơ cấu lật (13) đột ngột đổi vị trí và khiến tiếp điểm chuyển từ ON sang OFF.
• Hoạt động tại áp suất cao: Khi áp suất tăng vượt quá ngưỡng cài đặt của lò xo chính, tay đòn (4) lại thay đổi vị trí, đưa tiếp điểm trở lại trạng thái ON.
• Chuyển tiếp nhanh chóng: Thời gian chuyển mạch của relay rất nhỏ, thường dưới một phần vạn giây. Điều này giúp hệ thống relay hoạt động với tốc độ cao, hạn chế nguy cơ tạo ra tia lửa điện hoặc hồ quang khi mở tiếp điểm.

1. Vít đặt áp suất thấp
2. Tay đòn chính
3. Lò xo chính
4. Vít nối điện tiếp điểm
5. Tiếp địa
6. Hộp xếp
7. Ống nối áp suất thấp
8. Lối luồn dây điện
9. Tiếp điểm
10. Cơ cấu lật
11. Vít điều chỉnh vi sai
12. Khóa vít điều chỉnh
13. Lò xo vi sai

Cách cài đặt

Trên relay áp lực thấp luôn có hai thang: thang cài đặt áp suất làm việc của thiết bị bay hơi cho hệ thống lạnh (low pressure range) nhờ vít (1/2), thang còn lại cài đặt áp suất vi sai (differential low pressure range) nhờ vít (3).

Gọi:

• LP [cut-in] : là áp lực cài đặt để bảo vệ hệ thống lạnh của relay áp lực thấp ở thang low pressure.
• ΔP = LP[cut-in] – LP[cut-out] : là giá trị áp suất vi sai được cài đặt ở thang differential low pressure.
• LP = P_o : là áp lực thấp (áp suất bay hơi) thực tế ở hộp xếp hay ở thiết bị bay hơi.

Trong quá trình hệ thống lạnh làm việc thì P_o luôn thay đổi do nhiệt độ buồng lạnh luôn thay đổi theo suốt thời gian làm lạnh – làm đông sản phẩm, hoặc có thể do một sự cố bất thường nào đó xảy ra làm cho áp suất bay hơi thấp hơn so với bình thường.

• Khi LP ≥ LP[cut-in] – ΔP = LP[cut-out] -> máy nén chạy, hệ thống lạnh hoạt động.
• Khi LP ≤ LP[cut-in] – ΔP = LP[cut-out] -> máy nén dừng, hệ thống lạnh không hoạt động và tự động hoạt động trở lại khi LP tăng lên, LP = LP[cut-out] + ΔP = LP[cut-in].

Relay áp suất cao

Cấu tạo

1. Vít đặt áp suất thấp: Điều chỉnh ngưỡng áp suất thấp.
2. Tay đòn chính: Kết nối các cơ cấu bên trong relay, tham gia chuyển động khi có sự thay đổi áp suất.
3. Lò xo chính: Tạo lực đối kháng với áp suất tác động lên hộp xếp.
4. Vít nối điện tiếp điểm: Kết nối mạch điện giữa các tiếp điểm.
5. Tiếp địa: Đảm bảo an toàn điện, nối đất relay.
6. Hộp xếp: Bộ phận cảm nhận áp suất, chứa môi chất để dịch chuyển theo thay đổi áp suất.
7. Ống nối áp suất thấp: Kết nối với nguồn áp suất thấp.
8. Lối luồn dây điện: Đường dẫn dây điện vào relay.
9. Tiếp điểm: Các tiếp điểm điện chuyển trạng thái ON/OFF.
10. Cơ cấu lật: Kích hoạt quá trình chuyển tiếp ON/OFF của tiếp điểm.
11. Vít điều chỉnh vi sai: Điều chỉnh khoảng chênh lệch giữa ngưỡng cắt và đóng của áp suất.
12. Khóa vít điều chỉnh: Khóa cố định vít điều chỉnh để đảm bảo không thay đổi thiết lập.
13. Lò xo vi sai: Tạo ra lực điều chỉnh chênh lệch vi sai giữa ngưỡng cắt và đóng.
14. Nút reset: Dùng để đưa relay về trạng thái ban đầu sau khi tác động ngắt.

Nguyên tắc làm việc

Relay áp suất cao là một thiết bị bảo vệ quan trọng trong hệ thống làm lạnh, được thiết kế để ngắt mạch điện khi áp suất môi chất lạnh vượt quá giới hạn an toàn. Cụ thể, relay sẽ:

• Cảm biến áp suất: Khi áp suất ngưng tụ của môi chất lạnh đạt ngưỡng đặt trước, hộp xếp sẽ di chuyển, làm cho tay đòn chính và cơ cấu lật thay đổi vị trí.
• Ngắt mạch điện: Cơ cấu lật sẽ chuyển trạng thái tiếp điểm từ đóng (ON) sang mở (OFF), ngắt mạch điện của máy nén để bảo vệ hệ thống khỏi hư hỏng.
• Reset thủ công: Do tính an toàn, relay áp suất cao không tự động đóng lại sau khi áp suất giảm xuống. Người vận hành phải nhấn nút reset để đưa relay về trạng thái hoạt động bình thường.
• Vị trí nút reset: Nút reset có thể nằm ngoài vỏ hoặc bên trong vỏ relay, tùy vào thiết kế cụ thể của hãng Danfoss, nhằm đảm bảo mức độ an toàn cao hơn.

Cách cài đặt

Trên relay áp lực cao luồn có hai thang: thang cài đặt áp suất làm việc của thiết bị ngưng tụ cho hệ thống lạnh (high pressure range) nhờ vít (1/2), thang còn lại cài đặt áp suất vi sai (differential high pressure range) nhờ vít (3).

Gọi:

• HP[cut-in] : là áp lực cài đặt để bảo vệ hệ thống lạnh của relay áp lực cao ở thang high pressure
• ΔP = HP[cut-out] – HP[cut-in] : là giá trị áp suất vi sai được cài đặt ở thang differential high pressure.
• HP = p_k : là áp lực cao (áp suất ngưng tụ) thực tế ở hộp xếp hay ở thiết bị ngưng tụ.

Trong quá trình hệ thống lạnh làm việc thì P_k luôn ổn định bởi vì nhiệt độ môi trường làm mát ổn định, nếu có thay đổi thì sự thay đổi đó không đáng kể, còn nếu làm việc không ổn định. Nhưng vì một sự cố bất thường nào đó xảy ra làm cho áp suất ngưng tụ tăng nhanh hơn so với bình thường.

Đặc tính làm việc của relay áp lực cao.

• Khi HP ≤ HP[cut-in] + ΔP = HP[cut-out] ->máy nén chạy, hệ thống lạnh hoạt động.
• Khi HP ≥ HP[cut-in] + ΔP = HP[cut-out] —> máy nén dừng, hệ thống lạnh không hoạt động và tự động hoạt động trở lại khi HP giảm, HP = HP[cut-out] – ΔP = HP[cut-in].

---

*Nguồn tham khảo: Tự động điều khiển các quá trình nhiệt lạnh – Nguyễn Tấn Dũng, Trịnh Văn Dũng