Nghiên cứu chế độ làm việc của bơm ly tâm dưới ảnh hưởng của hạt rắn trong dòng hỗn hợp hai pha rắn lỏng tại nhà máy tuyển than hòn gai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT VŨ NGỌC TRÀ NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM LY TÂM DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA HẠT RẮN TRONG DÒNG HỖN HỢP HAI PHA RẮN-LỎNG TẠI NHÀ MÁY TUYỂN THAN HÒN GAI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT VŨ NGỌC TRÀ NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM LY TÂM DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA HẠT RẮN TRONG DÒNG HỖN HỢP HAI PHA RẮN-LỎNG TẠI NHÀ MÁY TUYỂN THAN HÒN GAI Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị mỏ - dầu khí Mã số: 60.52.12 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC SƯỚNG Hà Nội - 2010 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cao học cơng trình nghiên cứu riêng cá nhân Các tài liệu, số liệu nêu luận văn trung thực Các luận điểm kết nghiên cứu chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, tháng 10 năm 2011 Tác giả Vũ Ngọc Trà MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Mục Lục Các kí hiệu dùng thuyết minh đề tài Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở Đầu CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ MÁY BƠM LY TÂM TRONG NHÀ MÁY TUYỂN THAN 10 1.1 Nhiệm vụ máy bơm ly tâm dây chuyền công nghệ tuyển 10 1.2 Các máy bơm ly tâm nhà máy tuyển than Hòn Gai 15 1.3 Hiện trạng máy bơm ly tâm dây chuyền sản xuất nhà máy tuyển than Hòn Gai 22 1.4 Những giải pháp kỹ thuật nhà máy sử dụng kết 25 1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu luận văn 30 CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA BƠM LY TÂM DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA HẠT RẮN TRONG DÒNG HỖN HỢP HAI PHA RẮN-LỎNG 31 2.1 Những thơng số đặc trưng dịng mang hạt rắn 31 2.2 Đường đặc tính bơm ly tâm bơm nước bơm hỗn hợp rắn-lỏng 32 2.3 Đường đặc tính mạng ống dẫn bơm nước bơm dòng hỗn hợp rắn-lỏng 34 2.4 Điểm xác định chế độ làm việc bơm ảnh hưởng hạt rắn dòng hỗn hợp đến chế độ làm việc bơm 38 2.4.1 Điểm xác định chế độ làm việc bơm 38 2.4.2 Ảnh hưởng hạt rắn đến dịch chuyển điểm làm việc bơm 44 CHƯƠNG : ẢNH HƯỞNG CỦA HẠT RẮN TRONG DÒNG HỖN HỢP ĐẾN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA BƠM LY TÂM TẠI NHÀ MÁY TUYỂN THAN HÒN GAI 50 3.1 Tính chất thơng số dịng hỗn hợp rắn lỏng số dây chuyền nhà máy mà máy bơm làm việc 50 3.2 Tính tốn xác định điểm làm việc số máy bơm hai trạm bơm 520 522 Cơng ty tuyển than Hịn Gai 55 3.3 Đánh giá ảnh hưởng thơng số hạt rắn dịng hỗn hợp đến chế độ làm việc bơm hai trạm bơm 520 522 64 3.4 Phương pháp lựa chọn máy bơm phù hợp cho dây chuyền tuyển nhà máy nâng cao hiệu sử dụng bơm 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 MỞ ĐẦU 1- Tính cấp thiết đề tài Các máy bơm ly tâm sử dụng rộng rãi cơng nghiệp mỏ, ngồi nhiệm vụ bơm nước mỏ lộ thiên hầm lò, máy bơm ly tâm sử dụng nhiều nhà máy tuyển than, tuyển quặng để bơm cấp dung dịch huyền phù bơm cấp liệu khâu dây chuyền công nghệ tuyển Khi bơm cấp liệu bơm huyền phù, dòng chảy qua máy bơm dòng hỗn hợp chất lỏng chất rắn Dòng hỗn hợp qua máy bơm qua hệ thống ống dẫn có chế khác hẳn so với dòng nước quỹ đạo chuyển động phần tử chất lỏng hạt rắn, biến đổi truyền lượng Thực chất có tăng sức cản tăng tổn thất lượng, dẫn đến việc hạ thấp đường đặc tính máy bơm, tăng cao đường đặc tính mạng ống dẫn máy bơm làm việc với dòng hỗn hợp Hậu làm dịch chuyển điểm làm việc máy bơm phía có lưu lượng nhỏ hơn, cột áp nhỏ hiệu suất thấp so với bơm nước Ngoài ma sát va đập dòng mang hạt rắn vào phần tử máy bơm mà làm giảm tuổi thọ máy bơm bị mịn hỏng mau chóng Trong thực tế nhà máy tuyển, chưa có sở lý thuyết thực nghiệm việc tính tốn lựa chọn máy bơm phù hợp với điều kiện cụ thể dây chuyền công nghệ tuyển nhằm nâng cao hiệu làm việc máy bơm Xuất phát từ lý nêu nên đề tài “Nghiên cứu chế độ làm việc bơm ly tâm ảnh hưởng hạt rắn dòng hỗn hợp hai pha rắn-lỏng nhà máy tuyển than Hòn Gai” đặt yêu cầu cần thiết 2- Mục đích nghiên cứu Trên sở phân tích, đánh giá kết nghiên cứu tác giả tổn thất lượng dòng hỗn hợp rắn-lỏng qua máy bơm hệ thống ống dẫn để lý giải tính tốn dịch chuyển điểm làm việc máy bơm ảnh hưởng yếu tố khác hạt rắn Ứng dụng lý thuyết tính tốn cho vài trạm bơm cụ thể nhà máy tuyển than Hịn Gai Từ đưa số biện pháp lựa chọn máy bơm, việc nâng cao độ bền mòn, lắp đặt vận hành máy nhằm nâng cao hiệu làm việc máy bơm nhà máy tuyển than Hịn Gai nói riêng nhà máy tuyển nói chung 3- Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận văn máy bơm ly tâm sử dụng để bơm dung dịch huyền phù bơm cấp liệu số nhà máy tuyển than vùng Quảng Ninh nói chung nhà máy tuyển than Hịn Gai nói riêng 4- Nội dung nghiên cứu Phân tích trạng làm việc máy bơm ly tâm số nhà máy tuyển than vùng Quảng Ninh nói chung nhà máy tuyển than Hịn Gai nói riêng Lý giải dịch chuyển điểm làm việc máy bơm, giảm lưu lượng, giảm cột áp giảm hiệu suất máy bơm bơm dòng hỗn hợp rắn-lỏng so với bơm nước Tính tốn xác định đường đặc tính bơm mạng ống dẫn vài trạm bơm nhà máy tuyển than Hòn Gai bơm hạt rắn, ảnh hưởng thông số hạt rắn đến đường đặc tính Từ đưa số biện pháp nhằm nâng cao hiệu làm việc bơm 5- Phương pháp nghiên cứu Khảo sát thực tế, kết hợp phân tích lý thuyết với phương pháp tính tốn cụ thể để lý giải dịch chuyển điểm làm việc bơm ảnh hưởng hạt rắn dòng hỗn hợp Đưa phương hướng tính tốn lựa chọn máy bơm phù hợp nhằm nâng cao hiệu làm việc máy bơm nhà máy tuyển than 6- Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa khoa học luận văn phân tích yếu tố dịng mang hạt rắn làm giảm lưu lượng, giảm cột áp giảm hiệu suất máy bơm bơm huyền phù bơm cấp liệu mà máy tuyển Từ đưa phương pháp tính chuyển đổi lựa chọn máy bơm phù bợp cơng nghệ tuyển Tính toán cụ thể cho vài trạm bơm nhà máy tuyển than Hòn Gai để đánh giá ảnh hưởng hạt rắn đến chế độ làm việc má bơm bơm dòng hỗn hợp Trên sở đưa biện pháp lựa chọn bơm, lắp đặt vận hành bơm nằm nâng ca hiệu làm việc máy bơm Điều có giá trị thực tiễn sản xuất 7- Kết cấu luận văn Luận văn gồm phần sau: - Lời cam đoan - Mục lục - Mở đầu - Các kí hiệu dùng thuyết minh đề tài - Chương 1: Tổng qua máy bơm ly tâm nhà máy tuyển than - Chương 2: Nghiên cứu chế độ làm việc bơm ly tâm ảnh hưởng hạt rắn dòng hỗn hợp hai pha rắn-lỏng - Chương 3: Ảnh hưởng hạt rắn dòng hỗn hợp đến chế độ làm việc bơm ly tâm nhà máy tuyển than Hòn Gai - Kết luận kiến nghị - Các tài liệu tham khảo DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình Tên hình vẽ Trang 1-1 Sơ đồ công nghệ phân xưởng tuyển than II thuộc Cơng ty tuyển than Cửa Ơng 11 1-2 Sơ đồ công nghệ tuyển than Nhà máy tuyển than Hòn Gai 16 1-3 Máy bơm DENVER-ORION HM-200 19 1-4 Máy bơm DENVER-ORION HR-200 21 1-5 Máy bơm DENVER-ORION HM-100 21 1-6 Hình ảnh mịn hỏng BCT Bơm DENVER-ORION HM-200 23 1-7 Hình ảnh mịn hỏng BCT Bơm DENVER-ORION HM-250 23 1-8 Hình ảnh mịn hỏng BCT Bơm DENVER-ORION HR-200 23 1-9 Hiện trạng trạm bơm làm việc nhà máy 24 1-10 Máy bơm DENVER-ORION HR-200 trạm bơm 522 25 1-11 Đường ống đẩy trạm bơm 522 25 1-12 Máy bơm DENVER-ORION HM-200 trạm bơm 520 26 1-13 Góc nhìn tổng quan tổ vận hành rửa 26 1-14 Hình ảnh bánh cơng tác bọc cao su 29 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 Điểm làm việc bơm làm việc với nước Sự thay đổi đường đặc tính bơm ống dẫn bơm dịng hỗn hợp hai pha rắn-lỏng Các đường đặc tính bơm ống dẫn hệ thống vận tải thẳng đứng Hệ số áp suất hiệu suất bơm máy bơm KRSK 100250 nồng độ cT khác Độ giảm tương đối áp suất phụ thuộc vào nồng độ vận tải cT Độ giảm tương đối áp suất phụ thuộc vào đường kính hạt rắn ds Độ giảm tương đối áp suất phụ thuộc vào khối lượng riêng hạt rắn ρS 39 40 42 45 46 46 47 3-1 Hai trạm bơm 520 522 theo sơ đồ công nghệ 56 3-2 Sơ đồ thủy lực chung bơm hai trạm 520 522 57 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8 3-9 Đường đặc tính bơm DENVER-ORION HM-200 làm việc với nước làm việc với hỗn hợp Đường đặc tính bơm DENVER-ORION HR-200 làm việc với nước làm việc với hỗn hợp Đường đặc tính bơm DENVER-ORION HM-250 làm việc với nước làm việc với hỗn hợp Độ giảm tương đối áp suất bơm HM-200; HR-200 HM-250 phụ thuộc nồng độ vận tải cT Độ giảm tương đối áp suất bơm HM-200; HR-200 HM-250 phụ thuộc vào đường kính hạt rắn dS Độ giảm tương đối áp suất bơm HM-200; HR-200 HM-250 phụ thuộc vào khối lượng riêng hạt rắn ρS Kết cấu máy bơm có bánh cơng tác vỏ máy bọc cao su 61 62 63 65 67 69 75 67 dS = 10mm M1(QM1 , HM1) = M1(224,3 ; 18,57) Qth1 = 48,1m3/h; cth1 = 0,425m/s; 1 = 0,182 ; Q1 = 0,290 dS = 20mm M2(QM2 , HM2) = M2(196 ; 17,69) Qth2 = 48,49m3/h; cth2 = 0,429m/s; 2 = 0,244 ; Q2 = 0,380 dS = 30mm M3(QM3 , HM3) = M3(169,3 ; 16,99) Qth3 = 48,73m3/h; cth3 = 0,431m/s; 3 = 0,292 ; Q3 = 0,464 * Bơm DENVER-ORION HM-250 F(QF , HF) dS = 10mm dS = 20mm dS = 30mm = F(476,1 ; 28,97) M1(QM1 , HM1) = M1(387,5 ; 26,39) Qth1 = 48,1m3/h; cth1 = 0,425m/s; 1 = 0,155 ; Q1 = 0,205 M2(QM2 , HM2) = M2(367,1 ; 25,2) Qth2 = 48,49m3/h; cth2 = 0,429m/s; 2 = 0,205 ; Q2 = 0,229 M3(QM3 , HM3) = M3(349,9 ; 24,24) Qth3 = 48,73m3/h; cth3 = 0,431m/s; 3 = 0,244 ; Q3 = 0,265 Khi cho đường kính hạt rắn dS thay đổi qua máy bơm hai trạm bơm ta nhận hệ số giảm áp suất tương ứng, từ ta xây dựng đồ thị đánh giá độ giảm tương đối áp suất bơm HM-150; HR-200 HM-250 phụ thuộc vào đường kính hạt rắn dS (hình 3-7) 68  HR-200  HM-200 HM-250   z = 3;   c T = 30% ;  S = 1650 kg/m   d S in mm Hình 3-7 Độ giảm tương đối áp suất bơm HM-200; HR-200 HM-250 phụ thuộc vào đường kính hạt rắn dS - Ảnh hưởng thông số ρS đến chế độ làm việc bơm : * Bơm DENVER-ORION HM-200 F(QF , HF) ρS = 1300kg/m3 = F(438,47 ; 26,47) M1(QM1 , HM1) = M1(404,2 ; 26,15) Qth1 = 37,9m3/h; cth1 = 0,335m/s; 1 = 0,056 ; Q1 = 0,096 ρS = 1650kg/m3 M2(QM2 , HM2) = M2(356,8 ; 24,59) Qth2 = 48,1m3/h; cth2 = 0,425m/s; 2 = 0,163 ; Q2 = 0,246 ρS = 2000kg/m3 M3(QM3 , HM3) = M3(287,2 ; 21,8) Qth3 = 53,49m3/h; cth3 = 0,473m/s; 3 = 0,298 ; Q3 = 0,519 * Bơm DENVER-ORION HR-200 69 F(QF , HF) ρS = 1300kg/m3 = F(316,1 ; 19,76) M1(QM1 , HM1) = M1(280,8 ; 19,71) Qth1 = 37,9m3/h; cth1 = 0,335m/s; 1 = 0,063 ; Q1 = 0,112 ρS = 1650kg/m3 M2(QM2 , HM2) = M2(224,3 ; 18,57) Qth2 = 48,1m3/h; cth2 = 0,425m/s; 2 = 0,182 ; Q2 = 0,290 ρS = 2000kg/m3 M3(QM3 , HM3) = M3(117,3 ; 16,52) Qth3 = 53,49m3/h; cth3 = 0,473m/s; 3 = 0,336 ; Q3 = 0,629 * Bơm DENVER-ORION HM-250 F(QF , HF) ρS = 1300kg/m3 = F(476,1 ; 28,97) M1(QM1 , HM1) = M1(439,1 ; 28,4) Qth1 = 37,9m3/h; cth1 = 0,335m/s; 1 = 0,053 ; Q1 = 0,078 ρS = 1650kg/m3 M2(QM2 , HM2) = M2(387,5 ; 26,39) Qth2 = 48,1m3/h; cth2 = 0,425m/s; 2 = 0,155 ; Q2 = 0,205 ρS = 2000kg/m3 M3(QM3 , HM3) = M3(320,6 ; 23,42) Qth3 = 53,49m3/h; cth3 = 0,473m/s; 3 = 0,283 ; Q3 = 0,327 Khi cho khối lượng riêng hạt rắn ρS thay đổi qua máy bơm hai trạm bơm ta nhận hệ số giảm áp suất tương ứng, từ ta xây dựng đồ thị đánh giá độ giảm tương đối áp suất bơm HM-150; HR-200 HM-250 phụ thuộc vào khối lượng riêng hạt rắn ρS (hình 3-8) 70  HR-200  HM-200 HM-250   c T = 30% ; z = 3; dS = 10 mm        S / 0 Hình 3-8 Độ giảm tương đối áp suất bơm HM-200; HR-200 HM-250 phụ thuộc vào khối lượng riêng hạt rắn ρS Nếu cho nồng độ hạt rắn cT tăng dẫn đến hệ số độ giảm áp suất bơm HM-200; HR-200 HM-200  tăng lên (hình 3-6) Điều làm cho điểm làm việc bơm bị dịch chuyển phía có lưu lượng nhỏ Khi hạt lớn với nồng độ cT đủ lớn phát sinh tượng lắng đọng hạt bơm đường ống dẫn đến việc máy bơm khơng làm việc bình thường Các hình 3-6 đến hình 3-8 rõ phụ thuộc độ giảm tương đối áp suất  vào nồng độ hạt rắn, đường kính hạt rắn khối lượng riêng hạt rắn máy bơm HM-200; HR-200 HM-250 Từ khảo sát thực nghiệm cho ta thấy nồng độ hạt rắn tăng lên, đường kính hạt rắn lớn lên khối lượng hạt rắn tăng lên khiến cho hệ số giảm áp suất  tăng nghĩa làm cho áp suất bơm HM-200; HR-200 HM-250 giảm nhiều Như yếu tố nồng độ vận tải, đường kính hạt rắn khối lượng riêng hạt rắn ảnh hưởng tới dịch chuyển đường đặc tính máy bơm HM-200; HR200 HM-250 rõ ràng 71 Do đường đặc tính máy bơm dịch chuyển xuống phía cịn đường đặc tính mạng dẫn dịch chuyển lên có điểm cực tiểu Ứng với điểm cực tiểu đường đặc tính mạng dẫn (hình 3-3, 3-4, 3-5) ta có lưu lượng tới hạn Qth vận tốc tới hạn cth máy bơm HM-200; HR-200 HM-250 Với giá trị lưu lượng Qth hạt chất rắn bắt đầu rời khỏi đáy ống dịch chuyển trạng thái lơ lửng không lắng đọng trở lại Nhánh bên trái điểm cực tiểu đường đặc tính mạng dẫn tương ứng với lưu lượng nhỏ giá trị tới hạn, lúc hạt rắn bắt đầu lắng đọng Lưu lượng nhỏ hạt rắn bị lắng đọng nhiều, lắng đọng làm tăng sức cản làm giảm tiết diện ống dẫn từ bắt đầu gây dịng chảy khơng ổn định Như có giao điểm đặc tính bơm với nhánh trái đặc tính mạng dẫn khơng phải điểm làm việc bơm hệ thống Nhánh bên phải điểm cực tiểu đường đặc tính mạng dẫn tương ứng với lưu lượng lớn giá trị tới hạn Do giao điểm đặc tính bơm với nhánh phải đặc tính mạng dẫn cho ta điểm làm việc bơm hệ thống 3.4 Phương pháp lựa chọn máy bơm phù hợp cho dây chuyền tuyển nhà máy nâng cao hiệu sử dụng bơm Như tính tốn khảo sát trên, bơm làm việc để bơm hỗn hợp rắn lỏng (bùn than, quặng, cát sỏi ) thơng số làm việc máy bơm lưu lượng cột áp, hiệu suất bị giảm đi, nghĩa đường đặc tính bơm bị dịch chuyển xuống phía Ngược lại, bơm làm việc để bơm hỗn hợp rắn lỏng sức cản mạng ống dẫn tăng lên, đường đặc tính mạng dẫn bơm hỗn hợp rắn lỏng dịch chuyển lên phía so với đường đặc tính mạng dẫn bơm nước Do điểm xác định chế độ làm việc hệ thống bơm dòng hỗn hợp rắn lỏng bị dịch chuyển phía cột áp nhỏ, lưu lượng nhỏ nên thông số làm việc hệ thống bị giảm Sự dịch 72 chuyển nhiều nồng độ hạt rắn hỗn hợp cT đường kính hạt rắn dS hay khối lượng riêng ủS hạt rắn tăng Để đạt thông số lưu lượng làm việc cột áp bơm dòng hỗn hợp bơm nước ta cần phải chọn máy bơm lớn để làm việc với hạt rắn thành phần lưu lượng cột áp bị giảm đáp ứng yêu cầu làm việc đề Muốn làm ta cần phải dựa vào hệ số giảm áp suất  hệ số giảm lưu lượng Q để xác định, theo công thức thực nhiệm sau [1]: theo [22] : HF = HM ; 1-λψ  (3-4) QF = QM 1-λ Q (3-5)   Q = - (1-)m với m=0,5 (3-6) Q : hệ số giảm lưu lượng bơm bơm hỗn hợp  : hệ số giảm áp suất bơm bơm hỗn hợp HF : cột áp bơm cần lựa chọn QF : lưu lượng bơm cần lựa chọn HM : cột áp yêu cầu bơm bơm dòng hỗn hợp QM : lưu lượng yêu cầu bơm bơm dòng hỗn hợp Một điều cần lưu ý chọn bơm để bơm hỗn hợp rắn-lỏng phải dựa thông số yêu cầu lưu lượng hỗn hợp QM , cột áp bơm hỗn hợp HM mà nơi sản xuất địi hỏi, ta tính quy đổi thơng số làm việc với nước bơm QF HF Với thông số QF, HF ta chọn mua bơm Nhà sản xuất bơm không cho đường đạc tính bơm làm việc với hỗn hợp mà thí nghiệm đưa đường đặc tính bơm nước 73 Việc lựa chọn xác hợp lý xác định sơ thông số làm việc bơm mạng ống dẫn cụ thể lựa chọn máy bơm có thơng số định mức Qn, Hn gần với thông số yêu cầu mạng dẫn Trên hình (3-3), (3-4), (3-5) hình (3-5) việc chọn máy bơm bơm nước có thơng số định mức Qn Hn xa so với điểm F điểm làm việc với nước nên xác định để chọn bơm khơng xác khơng kinh tế Hợp lý dựa thông số yêu cầu QM, HM với thông số cT, dS, ρS hạt hỗn hợp cần bơm, xác định sơ đường đặc tính mạng dẫn bơm nước rùi ta xác định thông số QF HF theo công thức (3-4) (3-5) Trên sở QF HF ta chọn máy bơm có thông số Hn Qn gần với giá trị Để định có nhận mua bơm để đưa vào sử dụng hay khơng, tính chọn bơm đạt yếu tố cột áp HM lưu lượng QM yêu cầu với dòng hỗn hợp rắn lỏng, ta cần phải đối chiếu thơng số làm việc có nằm vùng kinh tế vùng hiệu suất cho phép máy bơm chọn (bơm có cột áp HF lưu lượng QF) hay khơng Ngồi ta cần chọn máy bơm có kết cấu phù hợp để thích ứng sử dụng với dòng mang hạt rắn Dưới tác động va đập cọ xát hạt rắn vào thành bánh công tác, vỏ xoắn chi tiết bơm làm cho chi tiết máy bơm bị mòn hỏng cách nhanh chóng giới thiệu phần trạng máy bơm tâm sử dụng Cơng ty tuyển than Hịn Gai Vị trí bị bào mòn khác nhau, tùy thuộc vào yếu tố thành phần hạt rắn nång ®é hạt rắn cT đường kính hạt rắn dS hay khối lượng riêng S hạt rắn 74 Khi bơm dòng hỗn hợp rắn lỏng để nâng cao tuổi thọ hiệu làm việc bơm, khả chịu tải lớn, làm việc êm, không bị kẹt vật rắn, khả chịu mài mòn, va đập ta lựa chọn bơm theo số yêu cầu sau [6]: - Lựa chọn thơng số hình học kết cấu bánh công tác, vỏ xoắn biên dạng chúng phù hợp với quỹ đạo hạt rắn, xem tài liệu[6], trang 90 - Chiều dày mép vào cánh vừa đủ để hệ số thu hẹp dòng chảy cừa vào k1 khoảng 1,3 Mép vào nên nghiêng so với trục, thiết kế cánh cong khơng gian để điều hòa áp suất dòng chảy bánh cơng tác - Góc ơm cánh khơng nên lấy nhỏ, lấy nhỏ hạt rắn va đập vào bề mặt phía lưng cánh gây mịn nhiều - Góc vào 1 khơng nên lấy q nhỏ, làm tăng va đập hạt vào mép cánh dẫn làm mịn nhanh Có thể lấy 1 từ 300 đến 400, nhiên góc vào lớn gây nguy hiểm xâm thực nên cần phải ý khâu lắp đặt vận hành bơm - Số cánh dẫn z nên ít, tùy thuộc vào cột áp bơm độ lớn hạt, thường chọn z = 2÷6 - Chiều rộng bánh công tác với máy bơm cột áp lớn, làm việc với dịng mạng hạt rắn có đường kính lớn lấy chiều rộng bánh công tác không đổi từ cửa vào đến cửa ra: b1 = b2 - Sử dụng vật liệu chế tạo bơm có khả chống va đập chịu mài mịn học hóa học, nhiều cơng trình nghiên cứu mịn hỏng máy bơm dòng hỗn hợp chất rắn lỏng kết luận hợp kim cao có độ bền mịn lớn, thí dụ theo [5] hợp kim có 15%Cr, 3%Mo 1%Mn có độ bền mịn cao W16 W25 Thép hợp kim 13Cr-4Ni-Cu-Mo chịu mài mịn tốt Trong cơng trình nghiên cứu chế tạo máy bơm cấp vỏ xoắn chịu bào mịn ăn mịn hóa học cho mỏ than Việt Nam, tác giả [7] dùng gang hợp kim chống mài mòn X12M chế tạo thân bơm, trục bơm chế tạo 75 thép 40XA nhiệt luyện đạt độ cứng HRC50-55, bánh công tác chế tạo thép không dỉ SUS-304 SUS-316 Theo tác giả cơng trình nhiên cứu [22] hợp kim có thành phần kim loại cứng Titan, Crơm, Von fram có độ bền mịn cao Thí dụ Carbid Titan thiêu kết có độ cứng tới 71 HRC làm việc 9000 với mơi trường bào mịn hạt rắn Đặc biệt dùng vật liệu phi kim loại Polime, Epoxid gốm sứ có khả làm việc 16000 mà mài mịn Tuy nhiên tác giả khẳng định vật liệu chế tạo có độ cứng cao độ cứng hạt rắn va đập vào bề mặt chi tiết có khả chống mịn tốt, ngược lại mịn hỏng khơng thể tránh khỏi Nhược điểm hợp kim có độ cứng cao khó gia cơng chế tạo đắt Cũng dùng biện pháp bọc cao su số chi tiết bánh cơng tác, vỏ bơm cao su loại vật liệu có khả chịu ăn mịn hóa học mài mịn hạt rắn (hình 3-9) 76 Hình 3-9 Kết cấu máy bơm có bánh cơng tác vỏ máy bọc cao su Theo [23], hàng loạt máy bơm Trung Quốc CHLB Đức chế tạo với chi tiết bánh công tác vỏ xoắn ốc bọc cao su bền mòn mang lại hiệu cao khả chịu bào mòn bơm hỗn hợp có hạt rắn - Các chi tiết trực tiếp làm việc với dịng hỗn hợp rắn lỏng cần có độ bóng bề mặt cao để giảm thiểu tối đa ma sát với dịng chảy có mang hạt rắn Cũng theo [6], để tránh kẹt hạt rắn chất xơ mạt bánh công tác bơm, bánh cơng tác chế tạo dạng hai hay ba máng cánh, khơng có đĩa trước, dạng bơm dòng tự cánh xiên bảng (3-1) 77 Dạng bánh cơng tác Đường đặc tính Phạm vi sử dụng máng cánh chất lỏng có xơ không bị kẹt, bơm hạ rắn cỡ lớn hai máng cánh đặc tính thoải phù hợp ghép bơm song song ba máng cánh chịu tải lớn làm việc êm không đĩa trước cho chất lỏng chứa khí, khơng bị kẹt vật rắn dịng tự cho chất lỏng chứa khí, không kẹt vật rắn, hạt lớn Bơm xiên cho chất lỏng chứa khí, lưu lượng lớn Bảng 3-1 Một số dạng cánh bánh cơng tác máy bơm cho dịng hỗn hợp-rắn lỏng (theo tài liệu [1], trang 66) Để nâng cao hiệu sử dụng bơm ta cần có hệ thống lắp đặt bơm mạng ống dẫn phù hợp với bơm chọn theo tính toán ban đầu, đồng hạn chế tối đa yếu tố gây tổn thất cho bơm Để làm việc cần lắp đặt hệ thống bơm có hệ thống ống dẫn riêng rẽ Nếu bơm mức tuyển bơm nên giống có hệ thống mạng 78 dẫn lựa chọn tính tốn ban đầu, đường ống dẫn nên tránh góc thay đổi, tránh van khóa khơng cần thiết ngắn để giảm thiểu tổn thất gây Cũng cần phải tuân thủ sát quy định vận hành bơm đề Công ty Trước vận hành cần phải lựa chọn tỷ lệ thành phần hạt rắn (Fe3O4, than, đá, cát sỏi ) với chất lỏng tính tốn cần phải trộn thành phần trước đưa vào bơm tuyển để bơm làm việc tốt Không cho phép tăng cT tăng dS, ρS lên mức dẫn đến điểm làm việc bơm tiến lại gần với điểm lắng đọng hạt, có lắng đọng hạt phải giải dừng bơm háo hạt rắn, không cho bơm làm việc tiếp 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN : Đề tài: “Nghiên cứu chế độ làm việc bơm ly tâm ảnh hưởng hạt rắn dòng hỗn hợp hai pha rắn-lỏng nhà máy tuyển than Hòn Gai” hoàn thành theo nhiệm vụ luận văn đề Luận văn giải vấn đề cụ thể sau: - Nêu nhiệm vụ máy bơm ly tâm dây chuyền công nghệ tuyển Cho thấy trạng máy bơm ly tâm dây chuyền sản xuất nhà máy tuyển than Hòn Gai - Đưa luận điểm, nghiên cứu, phân tích thực nghiệm tác giả chế độ làm việc máy bơm ly tâm ảnh hưởng hạt rắn dòng hỗn hợp hai pha rắn-lỏng - Tính tốn xác định điểm làm việc số máy bơm hai trạm bơm 520 522 nhà máy tuyển than Hịn Gai Đánh giá ảnh hưởng thông số hạt rắn dòng hỗn hợp đến chế độ làm việc bơm hai trạm bơm 520 522 nhà máy tuyển than Hòn Gai - Đưa phương pháp lựa chọn máy bơm tuyển phù hợp cho nhà máy số biện pháp nâng cao hiệu sử dụng bơm KIẾN NGHỊ : - Ở số trạm bơm tuyển nhà máy tuyển than Hòn Gai thiết bị điều khiển, thiết bị điện, mạng ống dẫn máy bơm số thiết bị khác có dấu hiệu hư hại, hoen ố lắp đặt chưa quy chuẩn Điều gây ảnh hưởng tới đến hiệu làm việc an toàn sản xuất - Nghiên cứu thông số làm việc biện pháp cụ thể để nâng cao độ bền, tuổi thọ hiệu suất làm việc bơm cấp liệu làm việc khu vực tuyển 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Nguyễn Đức Sướng, Vũ Nam Ngạn (2009) Máy thuỷ khí Trường ĐH Mỏ - Địa chất Nguyễn Đức Sướng (2000) Nghiên cứu nâng cao hiệu làm việc máy bơm ly tâm việc sử dụng để khai thác, nạo vét lòng moong mỏ lộ thiên vận tải bùn xa bờ mỏ Đề tài cấp Bộ mã số B98-36 – 30 Nguyễn Đức Sướng, Vũ Nam Ngạn (1996) Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính máy bơm ly tâm dùng mỏ Tạp chí than Việt Nam Hà Nội, tháng 10-1996 Tr 11-12 Nguyễn Đức Sướng (1996) Nghiên cứu thực nghiệm với máy bơm ly tâm bơm dòng hỗn hợp rắn - lỏng Hội nghị khoa học lần thứ 12, ĐH Mỏ-Địa chất tháng 10/1996, Q1, tr 98-105 Nguyễn Đức Sướng (1997) Đặc tính làm việc máy bơm ly tâm bơm dòng hỗn hợp bùn than quăng Tuyển tập cơng trình khoa học ĐH Mỏ - Địa chất, tập 24, tr 1-5 Nguyễn Đức Sướng, Nguyễn văn Kháng, Đinh Văn Chiến (2007) Giáo trình Nguyên lý thiết kế máy thiết bị mỏ Trường ĐH Mỏ - Địa chất Hoàng Văn Lại (2005) Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo bơm ly tâm vỏ xoắn cấp chịu mài mịn ăn mịn hóa hoạc phục vụ cho khai thác than ngành khác” Mã số KC.05.24 Trần Văn Triều (1998) Bài giảng Bơm - ép - quạt Vũ Nam Ngạn (2009) Tổn thất cột áp máy bơm ly tâm bơm dòng hỗn hợp hai pha rắn-lỏng Tạp chí cơng nghiệp mỏ, ISSN 0868-7052, số – 2009 Tr 18-20 10 Vũ Nam Ngạn (2009) Nghiên cứu tổn thất áp suất dịng chảy hỗn hợp chất rắn-lỏng qua góc rẽ nhánh ống dẫn Tạp chí cơng nghiệp mỏ, ISSN 0868-7052, số – 2009, tháng 12/2009 Tr 34-36 11 Vũ Nam Ngạn, Vũ Ngọc Trà (2011) Nghiên cứu ảnh hưởng pha rắn dòng hỗn hợp hai pha rắn - lỏng đến hiệu làm việc tuổi thọ máy bơm dùng nhà máy tuyển than vùng Quảng Ninh Tuyển tập báo cáo - Hội nghị khoa học kĩ thuật mỏ toàn quốc lần thứ 22 8/2011, tr 557563 12 Vũ Nam Ngạn, Nguyễn Thị Ngân, Vũ Ngọc Trà (2011) Nghiên cứu nâng cao hiệu làm việc tuổi thọ máy bơm chuyên dùng cấp liệu nhà máy tuyển than quảng Ninh Tạp chí than Việt Nam số 37, Tr 36 80 13 Cave, I (1976) Effects of suspended solids on the performance of centrifugal pumps Fourth in ternational conference on the hydraulic transport of solids in pipes, 18th-21st May, 1976 Hydrotransport 4, Paper H3 14 Vocadlo,J.J and Koo, J.K; Prang, A.J.(1974) Performance of centrifugal pumps in slurry service Third International conference on the hydraulic transport of solids in pipes, May, 1974, J2, p.17-32 15 Vocadlo,J.J and Sagoo, M.S (1973) Slury flow in pipes and pumps Journal of Engineering for industry, 1973, p.65-71 16 Sellgren, A (1979) Performance of a centrifugal Pump when pumping ores and industrial minerals, hydrotransport 6, paper G1 17 Gahlot, V.K et al (1992) Effects of density, size distribution and concentration of solid on the characteristics of centrifugal pumps Transaction of the ASME, Jounal of fluids engineering, September 1992 Vol 114/386-389 18 G.Grabow, G.Gneipel, N.D.Suong, P.N.Tuong.(1993) Betrachtugen zur Fluessigkeit-Feststoffstroemungen im Laufrad von radialkreiselpumpen Energie-anwendung/Energie + Umwelttechnik, heft 9, 1993, s.470 – 475 19 Wiedenroth, W (1967) Untersuchungen uber die Forderung von sandWasser gemmischen durch Rohrleitungen und Kreiselpumpen Diss T.H hannover 20 Holzenberger K (1998) The Energy loss when centrifugal pumps solidliquid-mixes fluid Irrigation and drainage machinery 21 Bischof F (1983) Experimentelle Untersuchungen an einer keriselpumpe zur Feststoff-Forderung Siss TU Carola-Wihelmina zu Braunschweig 22 W Prechtl, G Vetter (2004) Verschleissverhalten Carbiddhaltiger Wekstoffe bei hydroabrasiven Bedingungen im Pumpenbau Industriepumpen + Komperssoren Zeitschirift fuer Praxis der Pumpen und Kompessorentechnik Heft 3/2004, S.128-135 Vulkan-Verlag Essen 23 Industriepumpen + Komperssoren (2006) Zeitschirift fuer Praxis der Pumpen und Kompessorentechnik Heft 4/2006, S.199-200 Vulkan-Verlag Essen 24 G.Grabow, G.Gneipel, N.D.Suong, P.N.Tuong (1994) Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben D185 Gemischfoerderung B (fluessig/fest) Freibeng, TV Bergakademie 3/1994 ... máy bơm ly tâm nhà máy tuyển than - Chương 2: Nghiên cứu chế độ làm việc bơm ly tâm ảnh hưởng hạt rắn dòng hỗn hợp hai pha rắn- lỏng - Chương 3: Ảnh hưởng hạt rắn dòng hỗn hợp đến chế độ làm việc. .. CHẤT VŨ NGỌC TRÀ NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM LY TÂM DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA HẠT RẮN TRONG DÒNG HỖN HỢP HAI PHA RẮN-LỎNG TẠI NHÀ MÁY TUYỂN THAN HÒN GAI Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị mỏ... NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA BƠM LY TÂM DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA HẠT RẮN TRONG DÒNG HỖN HỢP HAI PHA RẮN-LỎNG 2.1 Những thơng số đặc trưng dịng mang hạt rắn Các loại vật liêu dòng hỗn hợp hai pha rắn- lỏng