Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của máy bơm ly tâm dùng để bơm cấp liệu tại công ty tuyển than cửa ông và phương pháp nâng cao hiệu quả làm việc của chúng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT VŨ VĂN THỊNH NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM LY TÂM DÙNG ĐỂ BƠM CẤP LIỆU TẠI CÔNG TY TUYỂN THAN CỬA ÔNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM VIỆC CỦA CHÚNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT VŨ VĂN THỊNH NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM LY TÂM DÙNG ĐỂ BƠM CẤP LIỆU TẠI CÔNG TY TUYỂN THAN CỬA ÔNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM VIỆC CỦA CHÚNG 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 Vũ Nam Ngạn HÀ NỘI – 2010 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2010 Tác giả luận văn Vũ Văn Thịnh MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY BƠM LY TÂM HỖN HỢP HAI PHA RẮN – LỎNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1 Tình hình sử dụng máy bơm ly tâm bơm dòng hỗn hợp chất rắn - lỏng Thế giới 1.2 Tình hình sử dụng máy bơm ly tâm bơm dòng hỗn hợp chất rắn - lỏng Việt Nam 10 1.2.1 Mỏ than Cọc Sáu - Quảng Ninh 10 1.2.2 Nhà máy tuyển quặng Apatít Lào Cai 13 1.2.3 Nhà máy tuyển than Vàng Danh 14 1.2.4 Nhà máy tuyển than Hòn Gai 14 1.3 Tình hình s d ng máy b m ly tâm b m c p li u Công ty n than C a Ông 15 1.3.1 Sơ lược Cơng ty tuyển than Cửa Ơng 15 1.3.2 Cơng nghệ sản xuất Cơng ty tuyển than Cửa Ơng 17 1.3.3 Tình hình s d ng máy b m ly tâm dùng li u n than b m c p Cơng ty n than C a Ơng 20 Ch ng 2: CÁC Y U T C A DÒNG H N H P PHA - R N L NG NH H NG N HI U QU LÀM VI C VÀ TU I TH C A MÁY B M C P LI U TUY N THAN CÔNG TY TUY N THAN C A ÔNG 25 2.1 Nghiên cứu loại vật liệu dòng hỗn hợp bơm cấp liệu tuyển than Công ty Tuyển than Cửa Ông 25 2.1.1 Đặc điểm: Các loại vật liệu dòng hỗn hợp bơm tuyển gồm thành phần hạt rắn phức tạp Fe304, than, đá, cát sỏi, bùn đất 25 2.1.2 Kích thước, khối lượng riêng nồng độ vận tải thành phầ25n chất rắn: 25 2.1.3 Nh n xét v tình tr ng mịn h ng máy b m dùng b m c p li u l m vi c Công ty n than C a Ông 25 2.2 Nguyên lý mài mòn thuỷ lực: 26 2.3 Đặc tính chuyển động dòng chảy mang hạt máy bơm ly tâm .30 2.4 nh h ng c a y u t n s làm vi c c a máy b m ly tâm 34 2.4.1 Khái quát yếu tố ảnh hưởng đến làm việc máy bơm ly tâm bơm dòng hỗn hợp hai pha rắn - lỏng 34 2.4.2 Ảnh hưởng kích thước hạt rắn 35 2.4.3 Ảnh hưởng nồng độ hạt rắn 37 2.4.4 Ảnh hưởng khối lượng riêng hạt rắn 37 2.4.5 Ảnh hưởng góc vào cánh dẫn BCT β1 .39 2.4.6 Ảnh hưởng góc chảy tới α 41 2.4.7 Ảnh hưởng hạt rắn đến áp suất làm việc máy bơm ly tâm 42 2.4.8 Ảnh hưởng hạt rắn đến hiệu suất làm việc máy bơm 47 Ch ng 3: PH NG PHÁP NÂNG CAO HI U QU LÀM VI C VÀ TU I TH C A MÁY B M C P LI U CÔNG TY TUY N THAN C A ÔNG 54 3.1 V t li u c u t o máy b m 54 3.1.1 Bọc cao su 55 3.1.2 Vật liệu chống mòn phi kim loại 56 3.1.3 Hợp kim chống mòn 56 3.2 Hoàn thi n h p lý k t c u m t s chi ti t c a b m 56 3.2.1 Tính tốn thiết kế BCT máy bơm ly tâm bơm dịng hai pha rắn -lỏng 57 3.2.2 Tính tốn lựa chọn số thơng số khác BCT 59 K T LU N 63 TÀI LI U THAM KH O 65 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ch m CV t q ρh vh dh,tb f Ad BCT VXO Q H n N ηtl Hlt Hlt,hh β1 β2 r1 r2 Wh Ehh α µ e Diễn giải Tốc độ chuyển động hạt Khối lượng hạt Nồng độ thể tích hạt rắn Thời gian làm việc máy Thể tích hạt Khối lượng riêng hạt Tốc độ va đập hạt mài vào chi tiết Đường kính trung bình hạt rắn Hệ số hình dáng hạt rắn Động Bánh cơng tác Vỏ xoắn ốc Lưu lượng bơm Cột áp bơm Tốc độ bơm Công suất bơm Hiệu suất thủy lực bơm Cột áp lý thuyết bơm nước Cột áp bơm dịng hỗn hợp Góc vào cánh dẫn Góc cánh dẫn Bán kính bánh cơng tác Bán kính ngồi bánh cơng tác Tốc độ tương đối dòng hỗn hợp Năng lượng riêng dòng hỗn hợp Hệ số hấp thụ Hệ số ma sát Độ mịn Đơn vị tính m/s kg % h, ph dm3 Kg/ dm3 m/s mm MPa M3/h mH20 Vg/ph Kw % mH20 mH20 Độ Độ mm mm m/s DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 1.1 Thông số kỹ thuật số máy bơm ly tâm dùng bơm cấp 23 liệu hoạt động Cơng ty tuyển than Cửa Ơng 2.1 Thơng số kỹ thuật máy bơm thực nghiệm 39 2.2 Thông số kỹ thuật máy bơm dùng bơm cấp liệu hoạt 46 động Công ty tuyển than Cửa Ơng tính tốn áp suất 2.3 Kết tính tốn λH máy bơm 46 2.4 Thông số kỹ thuật máy bơm dùng bơm cấp liệu hoạt 52 động Cơng ty tuyển than Cửa Ơng tính tốn hiệu suất 2.5 Kết tính tốn hiệu suất bơm  52  DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình Tên hình đồ thị Trang 1.1 MIUGIOG Slurry Max 10x8 mỏ than Hoa Kỳ 1.2 1.5  Bơm MillMAX 16x14 mỏ đồng (Zambia), Bơm MillMAX 20x18-46 mỏ vàng (Australia) Bơm ly tâm Metso trục ngang nhà máy lọc dầu Vedanta, Orissa, Ấn Độ Bơm ly tâm Metso trục ngang nhà máy lọc dầu Vedanta, Orissa, Ấn Độ Sự mịn hỏng Bánh cơng tác máy bơm ly tâm 12 1.6  Truyền tải than cho tàu hàng cảng Cửa Ông 16 1.7  Hệ thống chứa bùn nước tuyển than xử lý theo công nghệ Nhật Bản Công ty tuyển than Cửa Ông Máy bơm hỗn hợp bùn than Nhà máy tuyển than 2, Công ty tuyển than Cửa Ơng Hình ảnh mịn hỏng BCT bơm cấp liệu 150/100F-CSA 17 1.3 1.4  1.8  1.9  20 21 1.10  Hình ảnh mịn hỏng BCT bơm cấp liệu 200/150F-CSA 21 1.11  Hình ảnh mịn hỏng BCT bơm bùn than Metso HM200 EHC-SC5 22 2.1 31 Đặc tính chuyển động hạt rắn miệng hút máy bơm bùn ly tâm Đặc tính chuyển động hạt rắn tiết diện kinh tuyến vĩ tuyến Quỹ đạo chuyển động hạt rắn máng xoắn vỏ máy bơm ly tâm Ảnh hưởng đường kính hạt rắn đến mài mịn Bánh công tác máy bơm ly tâm Sơ đồ kết cấu Bánh công tác máy bơm ly tâm 38 2.6 Các vị trí mịn bề mặt cánh dẫn Bánh cơng tác 38 Sự mịn bề mặt cánh dẫn ảnh hưởng góc vào β1 40 Cường độ mòn chi tiết mẫu thép cao su thay đổi góc chảy tới α 41 2 2.3 32 33 36 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nước ta có 5.000 mỏ điểm khống sản 48 loại khoáng sản khác Thứ nhất, khống sản có tài ngun, trữ lượng lớn có đủ điều kiện để tổ chức khai thác, chế biến quy mô công nghiệp với thời gian lâu dài gồm có: bơxit, titan-zircon, đất hiếm, than, apatit, đá hoa trắng, đá vơi làm ngun liệu xi măng… Thứ hai, khống sản có quy mơ trung bình, cần khai thác, chế biến theo quy hoạch như: sắt, đồng, chì kẽm, mangan, cromit, thiếc, volfram, caolanh, felspat, diatomit, bentonit Thứ ba, khoáng sản có quy mơ nhỏ, có ý nghĩa cho lĩnh vực khác cần phải đầu tư nghiên cứu, điều tra phát hiện, thăm dị để có quy hoạch khai thác, sử dụng hợp lý: molypden, antimon, kim loại hiếm, talc, graphit sericit Trong loại khoáng sản khai thác than phát triển mạnh nhu cầu lớn xã hội Nó loại khoáng sản khai thác nhiều với quy mô lớn Theo chiến lược phát triển Tập đồn cơng nghiệp Than - Khống sản Việt Nam giai đoạn 2006-2010, có xét triển vọng đến 2025 cần phải đẩy mạnh cơng nghiệp khai khống quy mô sản lượng đến năm 2015-2020 đảm bảo cung cấp đủ nguyên nhiên liệu cho ngành công nghiệp chủ yếu điện, xi măng, luyện thép, giấy nhằm đưa nước ta thành nước công nghiệp vào năm 2020 Cụ thể đến năm 2010 phải đạt sản lượng gần 50 triệu than/năm; đến năm 2015 đạt 55 triệu tấn/năm; đến năm 2020 đạt xấp xỉ 64 triệu tấn/năm Có đáp ứng nhu cầu nước xuất than ngày gia tăng Để có sản lượng thương phẩm than cho xã hội, cơng nghệ sàng tuyển than đóng góp vai trị quan trọng việc nâng cao chất lượng, làm gia tăng giá trị sản phẩm than cho đất nước 52 Sử dụng công thức (2- 49) để tính tốn cho máy bơm sử dụng để bơm dịng hỗn hợp cấp liệu Cơng ty tuyển than Cửa Ơng có thơng số kỹ thuật sau (Bảng 2.4): Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật máy bơm tính tốn hiệu suất Loại bơm Q, H, m3/h m 200/150F- 365 15 CA 150/100F- 190 15 CSA η N, n, D1, D2, mm mm kW vg/ph 90 695 0,67 125 400 Z s, b1, b2, mm mm mm 24 62 62 37 20 1050 0,62 96 365 140 140 Khi tính tốn theo cơng thức (2-49), theo [6] lấy K’hh/K’ = 1,05, nghĩa là: K’hh = 1,05.1,31.10-3 Ta coi chất lỏng nước sạch, có khối lượng riêng bằng: ρ n = 1000 kg / m3 , độ nhớt động học ν = 1,13.10-6 m2 / s hiệu suất bơm nưóc sạch, cịn dịng hỗn hợp chất rắn-lỏng có tham số Bảng 2.4 Bảng 2.5 Kết tính tốn hiệu suất bơm Máy bơm Khối lượng riêng hỗn hợp ρ hh , kg / m3 200/150F1280 CA 200/150F1350 CA 150/100F2650 CSA 150/100F2880 CSA Độ nhớt ν,m /s Kết tính tốn , Đường kính trung bình hạt rắn dh, mm 42 Nồng đồ thể tích hạt rắn CV, % 38 1,35.10-6 0, 34 38 45 1,48.10-6 0, 38 0,08 32 1,26.10-6 0,29 0,1 36 1,32.10-6 0,32 ∆η / η Kết tính tốn bảng 2.5 cho hai máy bơm hai trường hợp dịng hỗn hợp có tính chất khác nhau, cho ta thấy hiệu suất bơm bơm dòng hỗn hợp chất rắn-lỏng bị giảm so với bơm nước (do giảm η hh làm cho ∆η = η − η hh tăng theo) 53 Nhận xét: - So với máy bơm làm việc môi trường nước sạch, làm việc với mơi trường hỗn hợp chất rắn lỏng, hiệu suất cột áp giảm Giá trị giảm phụ thuộc vào thông số : Cv, dh, ρ h - Kết nghiên cứu từ phương trình thể giảm hiệu suất máy bơm bơm dòng hỗn hợp hai pha rắn lỏng tăng tổn thất ma sát đĩa bơm tổn thất thuỷ lực dòng chảy hai pha rắn lỏng qua máy bơm Như vậy, để làm tăng hiệu suất máy bơm bơm dòng hỗn hợp hai pha rắn lỏng, cần thiết phải làm tăng độ nhẵn bóng đĩa chi tiết máy bơm có dịng chảy qua; Đồng thời thay đổi thông số kết cấu máy bơm phù hợp với mơi trường làm việc * Một vài yếu tố khác ảnh hưởng đến độ mài mòn - Khi máy bơm làm việc mơi trường hoạt tính, nước mỏ có tính axit kim loại bị ăn mòn tạo thành vết nứt tế vi, phát triển thành vảy gỉ Dưới tác động học hạt mài, vết gỉ bị phá huỷ tạo điều kiện mài mòn chi tiết kim loại nhanh - Nếu máy bơm làm việc chế độ không tối ưu dễ bị xâm thực kết hợp với động hạt mài bị ăn mịn nhanh chóng - Vật liệu chế tạo chi tiết, chất lượng đúc gia công chi tiết có ảnh hưởng nhiều đến q trình mài mịn máy bơm 54 Chương PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM VIỆC VÀ TUỔI THỌ CỦA MÁY BƠM CẤP LIỆU Ở CÔNG TY TUYỂN THAN CỬA ÔNG Để có biện pháp phương hướng tốt khắc phục mòn hỏng máy bơm bùn sử dụng mỏ nhà máy tuyển than, tuyển quặng Việt Nam, cần phải vào điều kiện cụ thể loại bơm làm việc môi trường định nó, đồng thời phải vào yếu tố gây ảnh hưởng đến mòn hỏng Nói chung loại bơm bùn sử dụng Việt Nam bơm ly tâm có cánh cong sau (β2 < 900), chúng làm việc đạt hiệu suất cột áp cao loại bơm khác công suất Khi nghiên cứu tượng mòn hỏng máy bơm ly tâm dùng bơm cấp liệu Cơng ty tuyển than Cửa Ơng ta thấy chi tiết (cánh dẫn, đĩa sau, đĩa trước, vỏ bơm…) mịn hỏng khơng đều, mà nhiều bơm tập trung số vùng định Mặt khác, số vị trí sản xuất chưa sử dụng thật hợp lý máy bơm môi trường công tác chúng, nên mòn hỏng máy bơm nhanh Dựa vào tình trạng mịn hỏng máy bơm sử dụng Cơng ty tuyển than Cửa Ơng, mỏ nhà máy tuyển than, tuyển quặng Việt Nam, kết hợp với việc nghiên cứu lí thuyết thực nghiệm, tác giả đưa số biện pháp phương hướng nhằm nâng cao hiệu làm việc tuổi thọ máy bơm nói 3.1 Vật liệu cấu tạo máy bơm Một số yếu tố quan trọng ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ máy bơm bùn làm việc mỏ nhà máy tuyển than, quặng vật liệu cấu tạo chúng Hiện Thế giới Việt Nam quan tâm nhiều đến vật liệu có tính chống mịn cao để chế tạo máy bơm bùn Dưới số loại vật liệu áp dụng để chế tạo chi tiết máy bơm bùn ly tâm: 55 3.1.1 Bọc cao su Cao su loại vật liệu chịu ăn mịn hố học nước mỏ chịu mài mòn hạt rắn Ở nước ta nay, nguồn cao su thiên nhiên sẵn rẻ tiền Mặt khác số nhà máy có khả bọc cao su vào lõi kim loại Vì áp dụng vật liệu cao su để bọc cho BCT VXO làm tăng thời gian phục vụ máy bơm bơm tuyển than Công ty tuyển than Cửa Ông Các nơi sử dụng loại máy bơm là: Mỏ sắt Trại Cau Thái Nguyên, mỏ thiếc Tĩnh Túc Cao Bằng… Tuy nhiên, cịn có số điểm yếu công nghệ bọc cao su Việt Nam nên hiệu làm việc máy bơm chưa thật cao, là: - Cơng nghệ chế biến cao su Việt Nam chưa đạt đặc tính kỹ thuật chống mịn cao - Cơng nghệ bọc, ép cao su chưa đạt độ bóng bề mặt theo mức độ yêu cầu, nên ma sát lớn, làm tăng tổn thất ma sát dòng chảy qua máy bơm, đồng thời tạo điều kiện cho hạt rắn cắt xén bề mặt chi tiết dễ dàng, chúng bị xước hỏng nhanh chóng - Lớp keo dán cao su với lõi kim loại chưa đạt yêu cầu cao nên độ bền dính kết khơng lâu, sau thời gian làm việc không lâu (không 300 giờ), nhiều vị trí bọc cao su BCT VXO bị bóc tác rời khỏi Theo kết thí nghiệm Karêlin số tác giả khác, vật liệu cao su chịu mài mòn hạt rắn đến va đập góc lớn 30 độ, cịn góc độ khác chúng bị mịn nhanh vật liệu kim loại Vì lý nói nên việc áp dụng máy bơm bọc cao su để bơm cấp liệu Cơng ty tuyển than Cửa Ơng bị hạn chế sở sản xuất thường ý nhiều đến việc dùng máy bơm vật liệu kim loại chống mòn cao 56 3.1.2 Vật liệu chống mòn phi kim loại Ở nước công nghiệp phát triển như: Mỹ, Nhật, Trung Quốc… áp dụng vật liệu phi kim loại gốm, nhựa, nilon… để sản xuất BCT VXO máy bơm ly tâm nhằm nâng cao tuổi thọ làm việc chúng Loại vật liệu có nhiều ưu điểm, là: - Chịu ăn mịn hố học nước có tính axit; - Đạt độ bóng bề mặt cao nên ma sát nhỏ; - Chịu mài mòn hạt rắn chuyển động trượt bề mặt chi tiết máy; - Các chi tiết cấu tạo có trọng lượng nhỏ, có độ bền cao Tuy nhiên, có tác nhược điểm: dễ bị gãy, vỡ va đập học mạnh Ví dụ, Trung Quốc áp dụng phủ lên bề mặt cánh dẫn BCT lớp nilon chống mòn loại MT-70 có chiều dày 2,5mm, đạt tuổi thọ cao số loại máy bơm vật liệu kim loại 3.1.3 Hợp kim chống mòn Hiện nay, Việt Nam nhiều nước giới dùng rộng rãi vật liệu hợp kim để chế tạo chi tiết máy bơm bùn, có nhiều ưu điểm: - Chịu va đập học tốt từ xung ngoại lực; - Dễ tạo độ bóng bề mặt chi tiết máy, nên làm giảm đáng kể ma sát cho dòng chảy qua máy bơm; Tuổi thọ chi tiết máy cao; - Dễ tạo phơi dễ gia cơng chi tiết; - Có thể chế tạo độ cứng, độ bền mòn chi tiết máy khác theo yêu cầu kỹ thuật yêu cầu sản xuất 3.2 Hoàn thiện hợp lý kết cấu số chi tiết bơm Việc hoàn thiện hợp lý kết cấu máy bơm ly tâm bơm dòng hỗn hợp rắn- lỏng vấn đề lớn cần giải dẫn dần, phức tạp dọ 57 đặc thù môi trường làm việc chúng Ở nêu số phương pháp áp dụng cho máy bơm ly tâm bơm dòng cấp liệu tuyển than cơng ty tyển than Cửa Ơng khảo sát nói 3.2.1 Tính tốn thiết kế BCT máy bơm ly tâm bơm dòng hai pha rắn -lỏng Nguyên tắc thiết kế bánh công tác máy bơm ly tâm dung để bơm dòng hỗn hợp hai pha rắn - lỏng cho tổn thất thuỷ lực dòng chảy nhỏ Sử dụng mơ hình hai dịng chảy đồng nghĩa với nguyên lý tốc độ tương đổi chất lỏng lối vào bánh công tác nhỏ Sau giới thiệu phương pháp tính tốn thiết kế số thơng số xác BCT máy bơm bùn ly tâm Theo Xu Hongyuan, đường kính miệng hút D0 bánh công tác máy bơm bùn ly tâm xác định theo cơng thức sau: ⎛ CQ D0 = k ⎜1 − ⎜ k Q ⎝ Trong đó: 1 ⎞6 ⎛ Q ⎞3 ⎟ ⎜ ⎟ ⎟ ⎝n⎠ ⎠ (3-1) k0: hệ số tốc độ dòng chảy cửa hút; n : Tốc độ quay trục máy bơm Đường kính D1 lối vào cánh dẫn tính theo công thức: D1 = (1 − C )k Q Q k Q − CQ 4Q π V1n (3-2) Ở đây: V1n tốc độ pha nước lối vào bánh cơng tác Cịn đường kính D2 lối cánh dẫn tính sau: D2 = 60 ⎡ BC r ,n + nπ ⎢⎣ (BC ) r ,n + gH lt ,hh ⎤ ⎥⎦ (3-3) Với: B= (1 − C ) − (1 − k )C 2(1 − C )tgβ Q Q Q Q ; C r ,n = (k k Q (1 − CQ )Q Q − CQ )µ QπD2 b2ψ 58 Trong đó: ηQ hiệu suất thể tích máy bơm; ψ2 hệ số cản lối bánh công tác; b2 chiều rộng cánh dẫn lối Biên dạng cánh dẫn quan trọng với mơ hình dịng chảy bánh cơng tác Mặt khác, để có hiệu suất cao mài mịn bánh cơng tác pha rắn tạo nên nhau, Xu Hongyuang đề nghị thiết kế biên dạng cánh dẫn mặt vĩ tuyến bánh công tác máy bơm bùn ly tâm theo phương trình sau: ⎧⎪ ⎡ tgβ − tgβ ⎛ θ ⎞ k ⎤ ⎫⎪ ⎜⎜ ⎟⎟ + tgβ1 ⎥ ⎬ r = r1 exp⎨θ ⎢ ⎥⎦ ⎪⎭ ⎪⎩ ⎢⎣ k + ⎝ ϕ ⎠ (3-4) Ở đây: k =ϕ tgβ − tgβ1 −1 r2 1n − ϕtgβ1 r1 Với ϕ góc bao cánh dẫn; r θ bán kính góc cực điểm tính biên dạng cánh dẫn; β1 β2 góc vào cánh dẫn; r1 r2 tương ứng bán kính lối vào lối cánh dẫn Từ kết nghiên cứu này, Nhà máy chế tạo bơm Trung Quốc chế tạo máy bơm ly tâm theo nguyên lý hệ số tốc độ, dùng bơm để dòng hỗn hợp chứa chất thảu quặng sắt, loại 300GZ-M, có thơng số kỹ thuật sau: lưu lượng Q= 1600m3/h; cột áp H = 58m; tốc độ quay n = 580vg/ph; công suất mô tơ dẫn động N = 520kW Kết làm việc cho thấy hiệu suất cao 14,3% tuổi thọ tăng gấp 2-3 lần so với máy bơm thiết kế thông thường Để giảm độ mài mòn mép vào cánh dẫn BCT, không nên cấu tạo mép vào song song với trục bơm, nên làm nghiêng góc với trục Cánh dẫn có chiều cong khơng gian để việc tạo áp suất phân tố chiều dài cánh Bề mặt trịn phía đĩa sau chỗ giáp cánh cần làm thoải dần phía trước để thay đổi dịng chảy từ hướng 59 trục sang hướng kính khơng bị đột ngột làm giảm cường độ mài mòn cho mép đĩa sau Chiều dài mép vào đủ dày bán kính lượn trịn mép vào làm đủ lớn để giảm tổn thất lượng dòng chảy làm giảm va đập hạt rắn mép vào cánh dẫn Ta xác định số kích thước máy bơm bùn ly tâm theo Xupơun sau: - Đường kính đặt mép vào cánh dẫn đĩa trước: Dtr = (1 ÷ 1,06)Doh (3-5) Trong đó: Doh = Q đường kính ống hút 3,6 + 0,28Q Q: Lưu lượng định mức bơm - Đường kính kính đặt mép vào cánh dẫn đĩa sau: Ds = Dtr /1,4 (3-6) Hoặc xác định theo công thức: Dtr = K0 Q n (3-7) đây: K0 = 4,2 hệ số; Q - Lưu lượng định mức bơm, m3/s; n - tốc độ quay bơm, vịng/ph Cơng thức tính đến khả xẩy xâm thực máy bơm Qua kinh nghiệm chứng tỏ giảm đường kính đặt mép vào cánh dẫn đĩa trước tương ứng không làm giảm cột áp bơm Như vậy, làm tăng khả hút bơm Mép vào bơm nên làm nghiêng với trục góc nhỏ 100 3.2.2 Tính tốn lựa chọn số thơng số khác BCT * Góc vào góc cánh dẫn BCT Mép vào mép cánh dẫn BCT đặc trưng góc β1 β tuỳ theo độ lớn hạt rắn có dịng hỗn hợp mà cần phải lựa 60 chọn góc cho phù hợp Theo kết nghiên cứu đặc trưng quỹ đạo hạt rắn MBLT nhìn chung góc hạt rắn nhỏ góc vào Ngun nhân hạt rắn có khối lượng riêng kích thước lớn so với khối lượng riêng kích thước phân tử nước, nên phía ngồi cánh dẫn BCT tác dụng lực ly tâm, quỹ đạo chúng cong hơn, tức góc bao quỹ đạo hạt ( ϕh ) lớn Điều chứng minh việc cần lựa chọn góc cánh dẫn β nhỏ góc vào β1 Với hạt có kích thước (dh) lớn, khối lượng riêng (ph), nồng độ hạt (CT) lớn góc nhỏ Vì việc lựa chọn góc cánh dẫn nhỏ góc làm giảm đáng kể va chạm hạt rắn lên bề mặt làm việc cánh dẫn BCT, làm giảm mịn hỏng máy bơm bơm dòng hỗn hợp rắn- lỏng - Đối với góc vào cánh dẫn β1 : MBLT, dòng chảy trước vào máng dẫn BCT phải chuyển từ hướng trục sang hướng kính, nên góc vào cánh dẫn β1 có ảnh hưởng lớn đến phương, chiều đặc tính quỹ đạo chuyển động nó, đặc biệt quỹ đạo hạt rắn Theo kinh nghiệm tính tốn thiết kế với máy bơm nước sạch, góc β1 thường nằm khoảng 18-22 độ, có ý tới ảnh hưởng xâm thực Nhưng máy bơm cấp liệu Cơng ty tuyển than Cửa Ơng ngồi yếu tố cịn phải ý tới việc giảm thiểu mòn hỏng máy bơm chúng bơm dịng hỗn hợp rắn- lỏng có số thông số Theo kết nghiên cứu quỹ đạo chuyển động hạt rắn, ta thấy rõ góc vào cánh dẫn β1 nhỏ góc bao quỹ đạo hạt ( ϕh ) tăng, tốc độ tương đối hạt rắn (w2h) cửa BCT tăng Điều nói lên làm tăng khả đập hạt rắn lên bề mặt công tác cánh dẫn, làm mịn hỏng cánh dẫn nhanh Mặt khác theo kết thực nghiệm phần 2.4.5 cho máy bơm có góc cánh dẫn β1 = 23o khác góc vào cánh dẫn β1 , máy bơm có góc 61 0 β1 = 25 , cánh dẫn mòn nhanh so với máy bơm có góc β1 = 39 Như vậy, máy bơm bùn ly tâm có góc vào β1 lớn có lợi cho việc chống mòn BCT Vĩ quỹ đạo hạt rắn vượt ngồi cánh dẫn lối BCT, khơng va chạm vào mặt công tác cánh dẫn Tuy nhiên , β1 lớn quỹ đạo hạt lại có xu hướng đập vào mặt sau (bề mặt khơng làm việc cánh dẫn – gây mịn hỏng BCT từ phía sau) Nhưng β1 lớn ảnh hưởng xấu đến xâm thực máy bơm Tuy nhiên, máy bơm bùn thường đặt chiều cao hút nhỏ (có thể âm), nên lựa chọn góc β1 lớn khơng ảnh hưởng nhiều đến xâm thực Từ kết nghiên cứu kết thực nghiệm kinh nghiệm nhiều cơng trình nghiên cứu khác, đề nghị lựa chọn góc vào cánh dẫn β1 máy bơm cấp liệu tuyển than Cơng ty tuyển than Cửa Ơng sau: + Đối với máy bơm cỡ trung bình (50kw ≤ N ≤ 100kw) dùng để bơm dịng hỗn hợp có chứa hạt rắn : dh = 5-10mm ; ρ h = 2000 ÷ 3500kg/m3 ; Cv% ≥ 20 , nên chọn góc β1 = 30 ÷ 48 + Đối với máy bơm cỡ nhỏ (N