NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY TÁCH NƯỚC LY TÂM SỬ DỤNG TRONG CÁC DÂY CHUYỀN THAN

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY TÁCH NƯỚC LY TÂM SỬDỤNG TRONG CÁC DÂY CHUYỀN THAN

HÀ NỘI, 04/2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

BÁO CÁO

ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY TÁCH NƯỚC LY TÂM SỬ DỤNGTRONG CÁC DÂY CHUYỀN THAN

Hà Nội, 04/2024

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại công nghiệp 4.0, khi nhu cầu năng lượng vươn lên như một thách thức đối với toàn xã hội, ngành công nghiệp than đã phải đối diện với áp lực ngày càng tăng về cả khả năng tối ưu hóa sản xuất và bảo vệ môi trường Trong bối cảnh này, không thể phủ nhận vai trò quan trọng của máy tách nước ly tâm trong quá trình tuyển than.

Để hiểu rõ hơn về sự cần thiết và tiềm năng của máy tách nước ly tâm, chúng tôi đã tiến hành một cuộc nghiên cứu đầy cảm hứng về công nghệ này Đây không chỉ là một bước tiến mới trong việc tìm hiểu về máy móc và kỹ thuật, mà còn là một cơ hội quý báu để khám phá sâu hơn về cách thức công nghệ có thể hỗ trợ sự phát triển bền vững trong ngành công nghiệp than.

Những thử nghiệm và phân tích mà chúng tôi đã tiến hành sẽ được trình bày trong bài nghiên cứu này, tái hiện quá trình hấp thụ kiến thức, nảy sinh ý tưởng và chia sẻ kiến thức mới Chúng tôi hy vọng rằng bài nghiên cứu này sẽ không chỉ là một tài liệu về lý thuyết và thực tiễn, mà còn là một nguồn cảm hứng cho những ai đam mê khám phá côngnghệ và phát triển bền vững.

1.I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY TÁCH NƯỚC LY TÂM 6

1.1TÍNH CẤP THIẾT VÀ TẦM QUAN TRỌNG 6

1.2MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 7

1.3ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 7

2.II.TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 7

2.1 Nguyên lý làm việc: 7

2.1.1 Nghiên cứu về máy tách nước ly tâm 7

Tổng quan tình hình nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy tách nước ly tâm trong và ngoài nước 7

4.Ưu điểm chính: 17

5.III CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH TÁCH NƯỚC LY TÂM 34

3.1 Tính toán thiết kế máy 34

1 I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY TÁCH NƯỚC LY TÂM1.1TÍNH CẤP THIẾT VÀ TẦM QUAN TRỌNG

Nghiên cứu về máy tách nước ly tâm trong quá trình tuyển than không chỉ là một đề tài quan trọng mà còn là một vấn đề cấp thiết trong ngành công nghiệp than Việc loại bỏ nước từ than bột sau quá trình tuyển là một bước không thể phớt lờ trong quy trình sản xuất, với mục tiêu tăng cường hiệu suất sản xuất và giảm chi phí.

Trong quy trình sản xuất than, nước đóng vai trò quan trọng nhưng cũng là một yếu tố gây ra nhiều vấn đề Nước trong than bột có thể làm giảm giá trị nhiệt, khả năng cháy, tăng độ ẩm và gây ra các sự cố trong vận chuyển và sử dụng Máy tách nước ly tâm giúp loại bỏ nước này, làm cho than bột trở nên khô hơn và dễ dàng để sử dụng.

Tuy nhiên, hiện nay, các máy tách nước ly tâm vẫn tồn tại nhiều hạn chế và vấn đề cần được giải quyết Việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới trong lĩnh vực này sẽ giúp cải thiện hiệu suất sản xuất, giảm chi phí và tăng tính bền vững của ngành công nghiệp than Đồng thời, nghiên cứu này cũng có thể đóng góp vào sự phát triển của các công nghệ trong ngành công nghiệp than và giúp nâng cao sức cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

Ngoài ra, ứng dụng của nghiên cứu này không chỉ giới hạn trong ngành công nghiệp than mà còn có thể mở ra cơ hội trong các lĩnh vực khác như sản xuất xi măng, gạch và các sản phẩm từ đất sét Điều này thể hiện tầm quan trọng và ảnh hưởng của đề tài này đối với nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đồng thời thúc đẩy sự phát triển toàn diện của nền kinh tế.

1.2MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

- Tính toán , thiết kế máy tách nước ly tâm trong tuyển than.

- Tìm hiểu và phát triển công nghệ tách nước ly tâm trong quá trình tuyển than.- Thiết kế 3D cho sản phẩm

1.3ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Máy tách nước ly tâm sử dụng trong quá trình tuyển than

2 II.TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2.1 Nguyên lý làm việc:

Nguyên liệu đầu vào là sản phẩn của quá trình tuyển ướt được rót qua ống rót 1 vàorổ 2 dưới tác dụng của lực ly tâm sinh ra từ động cơ dẫn động qua bộ truyền 5 các phântử nước và hạt vật liệu có xu hướng văng ra ngoài tuy nhiên các hạt vật liệu được chặn lạicòn các phân tử nước lọ qua khe của rổ văng ra ngoài và được tháo qua đường xả 3 cònvật liệu được thoát qua đường xả 4 Để tăng khả năng đẩy trượt vật liệu ra khỏi rổ, thânmáy trên 6 bố trí động cơ gây rung làm nhiệm vụ rung đẩy sản phẩm trên mặt rỏ lưới vàđẩy sản phẩm ra ngoài cửa xả.

Hình 1 Nguyên lý hoạt động máy tách nước ly tâm

2.1.1 Nghiên cứu về máy tách nước ly tâm

Tổng quan tình hình nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy tách nước ly tâmtrong và ngoài nước

Hình 2 Cấu tạo của máy tách nước ly tâm

 Tình hình nghiên cứu máy tách nước ly tâm trong nước

Máy tách nước là thiết bị không thể thiếu trong dây truyền tuyển khoáng, để đảmbảo chất lượng than sau khi tuyển Vì vậy các nước có nền công nghiệp khai khoáng pháttriển rất chú trọng trong nhiên cứu chế tạo loại thiết bị này Trong đó máy tách nước lytâm là thiết bị làm việc liên tục năng suất cao, phù hợp với nhiều loại vật liệu, dễ kiểmsoát chất lượng sản phẩm đầu ra Cũng chính vì vậy loại máy tách nước ly tâm được rấtnhiều doanh nghiệp sử dụng, cũng như rất nhiều nhà nghiên cứu cùng các công ty thamgia nghiên cứu phát triển sản phẩm này VinaOrganic – là đơn vị đã nhiều năm kinhnghiệm trong lĩnh vực Chuyển giao công nghệ và Chế tạo máy thiết bị thực phẩm , JimeiVietnam nhà thầu tự động hóa chuyên nghiệp từ năm 1989 , công ty cổ phần và kỹ thuậtcơ khí Đông Nam là nhà cung cấp máy móc , thiết bị và giải pháp kỹ thuật công nghiệp ,cơ khí viễn đông là nhà cung cấp thiết bị bếp công nghiệp lớn , công ty trách nhiệm hữuhạn và đầu tư phát triển thương mại Dũng Phát , điện máy bigstar chuyên gia máy vềthực phẩm cũng đã có những thiết bị máy tách nước ly tâm vô cùng hiện đại tiên tiến vàđã có những nghiên cứu phát triển vượt bậc trong nước

Các kết quả nghiên cứu đạt được như sau:

- Thiết lập được các mối quan hệ của đường kính, các góc côn và vận tốc quay củarổ (hình 6)

Hình 3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ly tâm và thời gian lưu của sản phẩm trong rổ

- Xác định được các thành phần lực do vật liệu tác dụng lên rổ.

Hình 4 Sơ đồ lực tác dụng lên thành rổ của hạt vật liệu

- Xây dựng được các phương trình tính toán xác định đường kính của rổ, vận tốc của vậtliệu và quỹ đạo di chuyển của hạt trong rổ.

- Đưa ra các khuyến cáo trong tính toán lựa chọn vật liệu Ví dụ: vật liệu chế tạo rổ (roto)thường là thép không rỉ 304 và 316, vật liệu composite và vật liệu tổng hợp Máng cấp

liệu và buồng tách được lót bằng vật liệu gốm chịu mài mòn v.v.

Hình 5 Chế tạo rổ

- Điều kiện tiên quyết để duy trì tốc độ trượt của vật liệu là góc nghiêng của rổ nhỏhơn một chút so với góc ma sát trượt của sản phẩm được khử nước và gia tốc rung dọctrục vừa đủ để khắc phục những lực cản của lật liệu trên rổ

- Cường độ tách nước của máy được đánh giá bằng hệ số tách, là tỷ số giữa gia tốc ly tâmvới gia tốc trọng trường Hệ số tách càng lớn thì khả năng tách của máy ly tâm càng lớn.Hệ số tách có thể được tăng lên bằng cách tăng bán kính và tăng tốc độ vòng quay rổ(roto) Tuy nhiên, chỉ có thể tăng bán kính và số vòng quay đến giới hạn nhất định bởi vìliên quan đến độ bền cơ học của roto.

- Đưa ra các giải pháp và các cơ cấu phụ để nâng cao độ kín khít của các mối ghép độngđể giảm các hạt mài lọt vào nhằm nâng cao tuổi thọ của mối ghép.

- Ứng dụng các phần mềm thiết kế và mô phỏng hiện đại như Inventor, ASYN, EDEM… CDF trong tính toán thiết kế và tối ưu kết cấu để tăng độ bền của máy.

Một số các loại máy tách nước ly tâmTRONG NƯỚC

Máy tách nước ly tâm Cấu tạo máy ly tâm của HABAC MACHINERY

Mô hình và các thông số kỹ thuật chính của dòng máy vắt ly tâm công nghiệp

Các thông số kỹ thuật của máy vắt ly tâm trên chỉ mang tính tham khảo và có thể thay đổimà không cần thông báo trước.

Đặc điểm cấu tạo của máy khử nước ly tâm công nghiệp

1 Bộ khử nước ly tâm công nghiệp là một cấu trúc con lắc ba chân, có thể làm giảm hiệu quả rung động chân do tải không cân bằng trong rôto trong quá trình hoạt động.

2 Vỏ và nắp trên được làm bằng thép không gỉ chất lượng cao, đế lồng và khung được làm bằng gang, và ống thoát ra bên dưới khung.

3 Trục chính được làm bằng thép chất lượng cao sau khi xử lý nhiệt và hoàn thiện.

4 Bộ phận truyền động thông qua truyền băng hình tam giác, và bánh xe khởi động ly tâm được điều khiển trực tiếp bởi động cơ, có thể từ từ khởi động máy và dần dần đạt tốc độ thiết kế để đảm bảo máy hoạt động trơn tru.

5 Có một cánh tay mở và đóng phanh trong máy, có hiệu quả phanh tốt và có thể nhanh chóng dừng máy.

Những ưu điểm của máy vắt ly tâm công nghiệp của hãng

hiệu quả rung động chân do tải không cân bằng trong rôto trong quá trình hoạt động.

được làm bằng gang, và ống thoát ra bên dưới khung.

ly tâm được điều khiển trực tiếp bởi động cơ, có thể từ từ khởi động máy và dần dần đạt tốc độ thiết kế để đảm bảo máy hoạt động trơn tru.

nhanh chóng dừng máy.

soát lưu lượng.

khỏe và bền.

mỹ cao, không bị oxy hóa theo thời gian.

Ngoài ra máy của hãng còn có các điểm vượt trội sau:

năng hoạt động liên tục trong thời gian dài Đây là bộ phận quan trọng nhất của máy vắt ly tâm, quyết định tốc độ quay của máy.

vắt Được làm từ chất liệu inox 201, gắn chắc chắn đảm bảo khi máy quay với tốc độ cao thì lồng vẫn hoạt động tốt Miệng lồng dạng hình vòm, hạn chế nguyên liệucần vắt bị văng ra ngoài trong quá trình vắt Phía dưới đáy lồng có miệng thoát nước, lượng nước cốt sau khi vắt sẽ chảy ra miệng này.

vắt.

 Máy vắt ly tâm tách nước tách dầu của cơ khí VIENDONG LT-030-4

 Vắt, tách nước được tối đa lên đến 90% nhờ mô tơ dây đồng 100% và công suất máy khỏe lên đến 800W, nâng cao năng suất với 1 mẻ vắt 20L dung dich

 Tiết kiệm thời gian với công suất lớn thì mỗi mẻ xay chỉ mất 3-5 phút Không cần quá nhiều người vắt tay, chỉ cần duy nhất một người vận hành

 Đảm bảo vệ sinh an toàn, khi không phải vắt trực tiếp bằng tay nhiêu lần Máy được thiết kế đẹp mắt, nhỏ gọn, tiết kiệm không gian trong xưởng sản

xuất của bạn

Máy tách nước ly tâm – Envitech crop

+ Rửa+ Quay khô+ Xả các chất rắn+ Làm sạch máy ly tâm-Tính năng kỹ thuật :

+ Sử dụng tính năng siphon quay giúp hiệu xuất của máy ly tâm được cải thiệnđáng kể

+ Tạo ra một khoảng chân không bên dưới màng lọc, nhằm tăng áp lực và hiệuquả lọc

+ Hệ thống lọc có thể được điều chỉnh để kéo dài thời gian tiếp xúc giữa chấtlỏng và chất rắn giúp tạo ra sản phẩm tinh khiết hơn.

+ Tính năng siphon cũng giúp quá trình hoạt động của máy êm ái hơn, giảm độrung và tăng tuổi thọ thiết bị.

Máy tách nước ly tâm trục ngang SIEBTECHNIK HSG của hãng TEMA Đức

khai thác và chế biến khoáng sản, đó cũng là thời gian mà TEMA nghiên cứu vềSIEBTECHNIK HSG Máy tách nước ly tâm SIEBTECHNIK HSG là loại máy táchnước ly tâm rung, được kích động bởi 2 động cơ rung 0,75 kW Vật liệu đầu vào là khốithô hoặc dễ khử nước như than mịn đã rửa sạch, than non hoặc hạt nhỏ đã rửa sạch trongchế biến than khoáng, muối biển, cát bê tông, v.v HSG là thiết bị khử nước liên tục năngsuất cao, làm việc tin cậy, hoàn toàn tự động và tự điều chỉnh tốc độ của rổ và tần sốrung Ngay cả khi nguồn cấp vật liệu dao động, HSG vẫn hoạt động với chi phí nănglượng thấp nhất có thể Máy ly tâm rung có thể được lắp đặt ngay cả ở các tầng cao màkhông cần nền hoặc gia cố đặc biệt.

Các phiên bản đặc biệt theo yêu cầu.

Tùy thuộc và yêu cầu mà hãng TEMA cho ra các sản phẩm khác nhau như: - Đường kính rổ danh nghĩa từ 250 mm đến 1200 mm.

- rôto có thể được chế tạo một đến bốn tầng, tùy thuộc vào ứng dụng và khả năngkhử nước của sản phẩm.

Tùy thuộc điều kiện cụ thể của vật liệu đầu vào mà các bộ phận tiếp xúc có thểđược chế tạo từ các vật liệu thép chống ăn mòn, austenit, đồng đặc biệt, Hastelloy, niken,titan, v.v Hay tăng cường bảo vệ các khu vực có nguy cơ mài mòn cao bằng vật liệuchống mài mònvà lớp phủ chống mài mòn

Máy tách nước ly tâm trục ngang dòng ЦфШнГ của Nga

Được thiết kế để khử nước bùn than nguyên sinh và cô đặc với kích thước hạt 3 - 0mm Có thể được sử dụng tại các nhà máy tuyển khoáng tập trung và phân tán bằngphương pháp tuyển ướt của than và antraxit trong điều kiện vận hành phù hợp với tiêuchuẩn GOST 15150-69, ở nhiệt độ môi trường từ +5 đến +40 ºС.С.

Hình 9

3 Ưu điểm chính:

• Giảm độ ẩm sản phẩm so với bộ lọc chân không 10-13%.• Giảm tiêu thụ điện năng so với bộ lọc chân không 3-5 lần;• Giảm chi phí vận hành và cải thiện khả năng bảo trì.

ЦфШнГ-06

Trọng lượng (không có bộ phụ tùng

Máy tách nước ly tâm của dòng ЦфШнГ là thiết bị để tách chất lỏng và chất rắn

hoạt động liên tục, trong đó roto quay Rô to dược thiết kết có dạng hình côn bề mặt cônlà các lưới lọc có kích thước lỗ từ 0,4 đến 0,1 mm để lọc vật liệu

Máy tách nước ly tâm của dòng ЦфШнГ xử lý tới 120 tấn nguyên liệu mỗi giờ

hoạt động Lượng nước trong chất đó từ 45 đến 500% khối lượng của khối đá rắn Đườngkính của các hạt rắn từ 0 đến 3 mm

Máy tách nước ly tâm trục ngang HCC Intelligence của hãng MES của TrungQuốc

Để đáp ứng với nhu cầu thị trường ngày càng tăng, khi thị trường than của Trung Quốcsôi động vào năm 2008, một trong những cổ đông của Công ty TNHH Công nghệ khaithác mỏ Bắc Kinh HOT - TECHGART (BEIJING) ENGINEERING LTD đã quyết địnhphát triển công nghệ tách nước bằng phương pháp tách nước ly tâm Kết hợp lợi thế củasản phẩm cùng loại trong và ngoài nước, với kinh nghiệm nhiều năm về thiết bị khai thácthan của công ty và nhu cầu của chủ dự án, sau gần ba năm nghiên cứu sản xuất, máy

tách nước ly tâm HCC Intelligence đã được sản xuất thành công vào tháng 12 năm 2011.

Thiết kế

Trong khoảng thời gian từ tháng 6 đến tháng 7 năm 2011, thông qua hợp tác kỹ thuậtvới các bên liên quan, sau nhiều lần tính toán và sửa đổi thiết kế cuối cùng đã được hoànthành trong hai tháng Các bản vẽ đã được các chuyên gia xem xét và hoàn thiện vào cuốitháng 7.

Sản xuất

Việc sản xuất máy ly tâm có sự hợp tác của Công ty TNHH Công nghệ Công nghiệpTechgart (Thiên Tân), một trong những cổ đông của HOT Mining Từ tháng 8 đến tháng12 năm 2011, họ cuối cùng đã đạt được bước đột phá trong việc tự sản xuất máy ly tâmhiệu suất cao từ “0 đến 1”, phá vỡ thế độc quyền trên thị trường của các sản phẩm máy lytâm cao cấp của nước ngoài Trong giai đoạn này, các kỹ thuật viên của công ty và nhânviên nhà máy đã làm việc chặt chẽ với nhau và đã nhiều lần phối hợp liên lạc tại chỗ.

Thử nghiệm chính trong nhà máy

Đầu tháng 12/2011, việc sản xuất và lắp ráp thiết bị đã hoàn thành Các nhân viên cóliên quan đã tiến hành nghiệm thu nhà máy và tiến hành thử nghiệm trực tiếp.

Tám năm sau, máy ly tâm thương hiệu TECHGART-HOT đã thay thế hàng trăm thiết bịnhập khẩu từ các nước khác.

Hình 10

Máy ly tâm than thô HCC Intelligence là máy ly tâm rung ngang Nó chủ yếu được sửdụng để tách các hạt rắn lơ lửng và chất lỏng, và được sử dụng rộng rãi trong chế biếnthan, chế biến khoáng sản, xử lý nước và các ngành công nghiệp khác Nguyên lý hoạtđộng là lực ly tâm và sự rung động của rổ được thực hiện bởi hai động cơ chính và độngcơ rung được lắp trên máy chủ Lực rung được truyền đến trục chính bởi bộ phận rung,dẫn đến rung động của rổ, đồng thời trục chính được điều khiển bởi một động cơ truyềnđộng để quay rổ thông qua một dây đai, và cuối cùng vật liệu được khử nước ly tâm trongrổ và thoát ra ngoài bằng rung động.

Hình 11

Tính năng của sản phẩm:

1 Hiệu suất làm việc cao, độ ẩm sản phẩm thấp, tỷ lệ hao hụt than thấp 2 Phạm vi kích thước hạt rộng và khả năng xử lý mạnh mẽ.

3 Tiêu thụ năng lượng thấp; giảm chi phí sản xuất của nhà máy tuyển than 4 Tỷ lệ nghiền than thô thấp hơn.

5 Cấu trúc đơn giản, linh hoạt, bền và dễ bảo trì 6 Giảm chiều cao thiết bị và chi phí đầu tư 7 Cân bằng độ rung và tiếng ồn thấp.

8 Thiết kế tối ưu cho nhu cầu thực tế của ngành than.

Thông số kỹ thuật:

Dungtíchbuồng vắt

Côngsuấtđộngcơ dẫnđộngrung(kW)

2586 *2743 *1877

2586 *2743 *1877

7324