Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, tổ hợp và đưa vào vận hành hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than cho nhà máy nhiệt điện đốt than có công suất tổ máy đến kh

BỘ CƠNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, tổ hợp đưa vào vận hành hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than cho nhà máy nhiệt điện đốt than có cơng suất tổ máy đến khoảng 600MW Tên chun đề: Tính tốn, thiết kế chi tiết hệ thống vận chuyển vật liệu máy đánh đống Người thực hiện: KS Đỗ Thành Trung Tổ chức chủ trì: Viện Nghiên cứu Cơ khí NỘI DUNG BÁO CÁO I Chương Tổng quan máy đánh đống kho than dự trữ II Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống Chương Tổng quan máy đánh đống kho than dự trữ 1.1 Quy mô suất thiết bị kho than dự trữ Hình 1.1 mô tả thiết bị hệ thống cung cấp than NMNĐ: Trên hình 1.1 cho thấy: than bốc dỡ cảng thiết bị bốc dỡ than liên tục đưa lên thiết bị vận chuyển than đến trạm trung chuyển Từ than vào nhà máy đường: cung cấp trực tiếp đến bunke chứa than băng tải vận chuyển đến kho than dự trữ Máy đánh đống đóng vai trò máy tập kết than thành đống kho than dự trữ từ băng tải vận chuyển đến từ cảng bốc dỡ Máy phá đống có vai trò thiết bị đầu nguồn dỡ than từ đống than kho cấp vào băng tải vận chuyển đến bunke chứa than để nghiền thành bột trước phun vào lò Năng suất máy phá đống: phải tương đương suất vận chuyển tối đa hệ thống băng tải vận chuyển từ cảng kho than Đối với hệ thống cung cấp than cho NMNĐ Sông Hậu có cấu hình lị tổ máy 2x600 MW, suất băng tải vận chuyển lớn 1700 tấn/h Chương Tổng quan máy đánh đống kho than dự trữ 1.2 Nguyên lý làm việc máy đánh đống 1.2.1 Nguyên lý cấu tạo thiết bị: Máy đánh đống (còn gọi máy rải liệu) sử dụng kho than dự trữ NMNĐ Việt Nam phổ biến thiết kế khung dạng cần Hình 1.2 mơ tả ngun lý cấu tạo máy đánh đống dạng cần: Cần rải liệu   Băng tải phân phối cần Băng tải nạp liệu Xi lanh thủy lực nâng hạ cần” Xe di chuyển máy đánh đống   Cụm cần đối trọng Ca bin điều khiển     Chương Tổng quan máy đánh đống kho than dự trữ 1.2.2 Nguyên lý làm việc máy đánh đống: Người vận hành điều khiển máy đánh đống ngồi ca bin vận hành băng tải nạp liệu hoạt động cấp than cho băng tải phân phối bố trí cần rải liệu Liệu rải thành lớp kiểu mái nhà tạo thành đống Phía đầu cần rải liệu, có dị đống lớn Khi máy đánh đống di chuyển dọc theo kho, máy rải thành đống cao lên Khi đống lớn cảm nhận sensor phát chiều cao đống phía đầu cần rải, gửi tín hiệu phản hồi phòng điều khiển Phòng điều khiển khởi động hệ thống thuỷ lực nâng cầu rải lên tới độ cao thích hợp Có khối đối trọng nằm phía cuối khung cầu rải, nhằm giữ cho cần rải thăng Khi đánh đống, dầm cần rải liệu nâng lên hạ xuống tới góc lớn ±15° Khi vận hành bình thường, cần rải liệu vị trí thăng (giữa) Ở chế độ điều khiển tay, vào đống tạo thành, người vận hành điều khiển xi lanh nâng hạ cần cho phù hợp để tạo thành chiều dày lớp rải liệu mái nhà đống hợp lý Căn vào vị trí cần rải liệu vị trí cao người vận hành điều khiển xe di chuyển máy đánh đống đến vị trí để tiếp tục rải liệu Quá trình rải liệu đánh đống tiếp diễn bốc dỡ xong khoang hàng tàu cấp than cảng Nhận xét: Dựa đánh giá tổng quan máy đánh đống kho than dự trữ cho NMNĐ trên, ta lựa chọn thiết bị tính tốn máy đánh đống dạng cần với suất đến 1700 T/h Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống 2.1 Giới thiệu chung Băng tải phân phối phận cơng tác Máy đánh đống, có nhiệm vụ vận chuyển vật liệu từ phễu dỡ liệu tạo thành đống kho dự trữ Băng tải phân phối có kết cấu băng tải đai cao su lắp kết cấu thép cần đỡ, cần nghiêng góc phạm vi -11o  +14,5o Các yêu cầu kỹ thuật băng tải phân phối - Năng suất vận chuyển: Q = 1700T/h - Vật liệu vận chuyển: Than - Tỷ trọng riêng vật liệu:  t = 0,85 T/m3 - Góc nghiêng băng tải: (-11o)  (+14,5o) - Chiều dài vận chuyển: 37000 mm - Vận tốc vận chuyển: v = 4m/s Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống 2.2 Tính tốn dây băng 2.2.1 Xác định bề rộng băng B Q 18 v. c B Q 1700   1,17 m 18 v. c 18 4.0,85.0,95 (2.1)[2] Ta chọn bề rộng băng B = 1,2 m = 1200 mm 2.2.2 Chọn kiểu băng Băng chọn loại băng cao su có lõi làm sợi vải bạc có lớp cao su bọc bên ngồi Băng cao su chọn có thơng số kỹ thuật sau: - Chiều dày lớp màng cốt: =2 - Số lớp lõi: Z=5 - Chiều dày lớp cao su tiếp xúc với vật liệu: 1 = mm - Chiều dày lớp cao su không tiếp xúc với vật liệu: 2 = mm Từ ta xác định chiều dày băng: b = i + 1 + 2 (2.2)[1] => b = 5.2 + + = 15 mm Vậy ta chọn sơ băng với kích thước sau: - Chiều rộng băng: B = 1200 mm - Chiều dày bày băng: b = 15 mm - Lõi băng cao su: i = Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống 2.3 Tính tốn lực cản băng 2.3.3 Tính xác Để tính xác lực căng băng, ta áp dụng phương pháp quanh vòng cách chia điểm toàn chiều dài băng Lực kéo băng tải tính theo cơng thức sau: Si + = Si + Wi + ; i (N) (2.12)[2] Trong đó: + Si + 1; Si: lực căng băng điểm thứ i+1 i; + Wi + ; I : lực cản chuyển động đoạn từ i đến i+1 Lực căng phận kéo điểm chu tuyến lực căng điểm trước cộng với tổng lực cản đoạn điểm Phép tính điểm có lực căng nhỏ phận kéo Thường điểm trùng với điểm phận kéo khỏi tang đĩa xích dẫn động Hình 2.3 Sơ đồ tính lực căng băng theo phương pháp quanh vịng Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống * Lực căng cho phép nhỏ cho phép phận kéo: Lực căng cần thiết nhỏ phận kéo Smin, tức lực căng ban đầu băng trước làm việc phụ thuộc vào độ võng cho phép nhánh tải nhánh không tải phận kéo, lực ma sát tang dẫn động độ ổn định công tác  S q.l 198  1180 .1,2  S1    7286 N 8f 8.0,03.1,2 S1 = 7286 (N) S2 = 9284 (N) S3 = 22951 (N) S4 = 25249,6 (N) S5 = 22984,2 (N) Lực cản tang dẫn động khơng tính đến lực cản ma sát ổ trục xác định theo công thức (2.44.)[2]: Wdđ = 0,03(Sv + Sr) (2.27)[2] = 0,03(22984,2 + 7286) = 908,1 (N) Lực cản băng tổng cộng tính theo (2.53)[2]: Wc = S5 – S1 + Wdđ (2.28)[2] = 22984 – 7286 + 908,1 = 16606,3 (N) Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống 2.4 Tính cơng suất động lựa chọn hộp giảm tốc Công suất cần thiết động tính theo cơng thức (2.54)[2]: N  N  Wc v 102 (kW) (2.29)[2] 1660,63.4 102.0,97  67,14kW Đường kính tang dẫn động xác định theo công thức (3.8)[2]:  k.i (2.30)[2] D => D  k.i = 125.5 = 625 (mm) Chọn đường kính tang dẫn động theo tiêu chuẩn: D = 630mm Số vòng quay tang dẫn động phút tính theo cơng thức (3.10)[2]: 60v K  D 60v 60.4 => nt  = 122,6  K  D 0,99.3,14.0,63 nt  (2.31)[2] (v/p) Chọn động loại động không đồng pha rôto dây quấn có số vịng quay phút 1500 v/p Khi tỉ số truyền phận dẫn động là: i 1500 ndc = = 12,23 nt 122,6 (2.32)[2] Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống 2.6 Tính tốn kiểm tra bền lăn 2.6.1 Sơ đồ bố trí lăn Hình 2.6 Sơ đồ bố trí lăn đỡ giá băng tải Tang chủ động; Phễu dỡ liệu; Con lăn đỡ nhánh có tải; Tang bị động; Con lăn đỡ nhánh không tải 2.6.2 Tính tốn lăn đỡ nhánh có tải Trên nhánh có tải ta bố trí lăn đỡ hình lịng máng gồm lăn nằm ngang hai lăn nằm nghiêng so với phương ngang góc 35o để tạo thành hình lịng máng Con lăn chịu tải có tác dụng đỡ dẫn hướng băng tải vận chuyển hướng, liên tục ổn định Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống Chọn vật liệu chế tạo lăn thép CT3 có ứng suất uốn cho phép là:  u   18000( N / cm ) Các thơng số kích thước lăn nhánh có tải: Dcl = 133 mm : đường kính lăn lcl = 465 mm : chiều dài lăn Lcl = 1200 mm : khoảng cách hai dãy lăn Ld = 26 : số dãy lăn dcl = 25 mm : đường kính trục lăn L = 497 mm : chiều dài trục lăn 2.6.4 Tính tốn lăn đỡ nhánh không tải Con lăn đỡ nhánh không tải ta sử dụng lăn thẳng Chọn vật liệu chế tạo lăn thép CT3 có ứng suất uốn cho phép là:  u   18000( N / cm ) Các thông số lăn đỡ nhánh không tải là: dcl = 133 mm : đường kính lăn lcl = 1400 mm : chiều dài lăn Lcl = 4000 mm : khoảng cách hai dãy lăn Ld =8 : số dãy lăn dcl = 20mm : đường kính trục lăn L = 1432mm : chiều dài trục lăn Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống Hình 2.15 Kết cấu lăn đỡ nhánh có tải Hình 2.16 Kết cấu lăn đỡ nhánh không tải Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống 2.6.6 Tính tốn chọn ổ bi đỡ Số vòng quay ổ bi xác định theo công thức (3.10)[2] n = 60.v K  D (2.55)[2] Trong đó: + v: vận tốc di chuyển dây băng, m/s + K: hệ số trượt Chọn K = 0,98 + D: đường kính lăn, m n = 60.3,98 0,98.3,14.0,133 = 583,48 (v/p) Chọn ổ bi đỡ lòng cầu dãy theo tiêu chuẩn GOST 5720 – 51 có số hiệu 1205 cho lăn nhánh có tải 1304 cho lăn nhánh khơng tải Hình 2.14 Ổ đỡ trục lăn Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống 2.7 Tính tốn thiết kế tang dẫn động 2.7.1 Giới thiệu Tang dẫn động có nhiệm vụ làm cho băng di chuyển, định hướng băng làm căng băng Tang dẫn bao gồm tang chủ động tang bị động: + Tang chủ động: tang nhận chuyển động quay từ động qua hộp giảm tốc đến tang tang sinh lực chủ động để kéo băng + Tang bị động: quay theo dây băng, có tác dụng dẫn hướng cho dây băng, đồng thời làm căng dây băng, gọi tang căng băng Tang dẫn động thường đúc gang hàn thép Để tăng hệ số ma sát bề mặt tăng dây băng, người ta phủ lên bề mặt làm việc tang lớp cao su khía có rãnh, hệ số ma sát tăng 50% so với tang thép trơn Việc tính tốn tang dẫn bao gồm: tính kiểm tra bền vỏ tang, trục tang, tính chọn ổ bi vỏ lắp ổ bi Chương Tính toán, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống 2.7.2 Tính tốn tang chủ động 2.7.2.1 Các thơng số tang Đường kính tang xác định theo công thức (3.8)[2]: Dn (2.58)[2]  k.i Trong đó: + k: hệ số tỉ lệ Chọn k = 125 + i: số lớp đệm băng tẩm cao su, i = => Dn  125 = 625mm Chọn Dn = 650mm Chiều rộng tang thường lấy lớn chiều rộng băng từ 100  300mm Chọn chiều rộng tang Lt = 1500mm Các thông số tang chủ động: Dn = 650 mm : đường kính ngồi tang Dt = 630 mm : đường kính tang Lt = 1500mm : chiều dài tang  = 10 mm : bề dày tang 2.7.3 Tính tốn thiết kế trục tang chủ động Trong trình băng tải hoạt động trục tang vừa có nhiệm vụ đỡ tang vừa truyền mơmen xoắn Do trục tang chủ động vừa chịu uốn vừa chịu xoắn Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống 2.7.3.1 Tính gần trục tang Sơ đồ tính trục hình vẽ: Hình 2.18 Biểu đồ mơmen trục tang dẫn động Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống Đường kính trục tiết diện nguy hiểm xác định theo công thức: M td (2.69)[4] d 3  0,1.1       Trong đó: + Mtd: momen tương đương tiết diện nguy hiểm, Nmm +  : hệ số rỗng trục +   : ứng suất cho phép trục, phụ thuộc vào vật liệu chế tạo trục Theo bảng 7-2[4], ta chọn vật liệu chế tạo trục thép 45 có ứng suất bền uốn  b  600 N / mm2 , ứng suất uốn cho phép   = 48 N/mm2 d 3 4097356  94,86mm 0,1.48 Vậy chọn đường kính trục tiết diện nguy hiểm 125mm 2.7.3.2 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn Hệ số an tồn tính theo cơng thức (7.5)[5]: n n n n2  n2   n (2.74)[4] 2.7.3.3 Kiểm nghiệm then Theo TCVN 150-64, tưng ứng với đường kính trục tang d=125mm, ta chọn then có kích thước: b=32mm; h= 18mm; t= 9mm; t1=9,2mm; k= 11,2 Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống 2.7.4 Tính tốn chọn ổ bi đỡ trục tang dẫn động Hệ số khả làm việc: C = Q(n.h)0,3 =>C = 1114,63.(122,6.10000)0,3 = 74761,5 Dựa vào hệ số khả làm việc, tra bảng chọn ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy theo tiêu chuẩn GOST 5721-75 kí hiệu 300-3122 Hình 2.19 Con lăn đỡ trục tang chủ động Hình 2.20 Kết cấu tang chủ động Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống 2.7.5 Tính tốn tang bị động Nhằm tạo điều kiện dễ dàng cho việc chế tạo lắp đặt, an tồn vận hành, ta chọn tang chủ động có thông số tang chủ động Cụ thể là: Dn = 650 mm : đường kính ngồi tang bị động Dt = 630 mm : đường kính tang bị động  = 10 mm : bề dày tang bị động Lt = 1500 mm : chiều dài tang Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống 2.8 Tính tốn trạm kéo căng Thiết bị kéo căng tạo lực căng sơ lắp đặt cho băng Theo phương pháp tác dụng, người ta phân thiết bị kéo căng kiểu vít, kiểu đối trọng kiểu vít – lị xo Ta chọn thiết bị căng băng kiểu vít chắn, đơn giản sử dụng rộng rãi, phù hợp với loại băng tải co chiều dài ngắn có nhược điểm như: cần phải xiết tay cách có chu kì, khơng giảm nhẹ va đập Chọn trạm kéo căng kiểu vít với ren vít hệ mét M30 có đường kính chân ren dc = 25,5mm Số vòng ren z cần thiết đai ốc xác định từ điều kiện áp suất đơn vị cho phép [p] vòng ren: z = P  (d  d c2 )[ p ]dv 25096 => z = 3,14 (3  2,55 ) 400 (2.83)[2] = 32 Chọn z = 35 Chiều cao cần thiết đai ốc: H = z.s Trong đó: s: bước ren, chọn s = => H = 35.2 = 70 mm (2.84)[2] Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống 2.9 Tổng hợp kết tính tốn Dựa kết tính tốn trên, ta có bảng tổng hợp thơng số kỹ thuật hệ thống băng tải phân phối vận chuyển vật liệu máy đánh đống: Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật hệ thống băng tải phân phối vận chuyển vật liệu máy đánh đống: Vật liệu đánh đống Năng suất đánh đống Phạm vi nâng hạ cần Băng tải Kích thước băng Chiều dài băng Tốc độ băng Động truyền động cho băng tải Cơng suất Số vịng quay động Tỉ số truyền Tang chủ động Đường kính ngồi Đường kính Chiều dày tang Chiều dài tang   T/h độ   mm.mm m m/s   Than 1700 - 11 đến +14,5   1200x15 37 3,98   kW v/p 75 1500     mm mm mm mm 12,31   650 630 10 1500 Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống Tang bị động Đường kính ngồi Đường kính Bề dày tang Chiều dài tang Con lăn đỡ nhánh có tải Đường kính lăn Chiều dài lăn Góc nghiêng lăn đỡ Số dãy lăn Khoảng cách hai dãy lăn Đường kính trục lăn Chiều dài trục lăn Con lăn đỡ nhánh khơng tải Đường kính lăn Chiều dài lăn Số dãy lăn Khoảng cách hai dãy lăn Đường kính trục lăn Chiều dài trục lăn   mm mm mm mm   mm mm độ dãy mm   650 630 10 1500   133 465 35 26 1200 mm mm   mm mm dãy mm 25 497   133 1400 4000 mm mm 20 1432 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nội dung chuyển đề giải vấn đề sau: - Hoàn thành việc nghiên cứu tổng quan máy đánh đống sử dụng nhà máy nhiệt điện đốt than với công suất tổ máy khoảng 600MW - Hồn thiện việc tính tốn, thiết kế chi tiết hệ thống băng tải vận chuyển vật liệu cho máy đánh đống với thông số sau: + Năng suất vận chuyển: Q = 1700T/h + Vật liệu vận chuyển: Than + Góc nghiêng băng tải: (-11o)  (+14,5o) + Chiều dài vận chuyển: 37000 mm + Vận tốc vận chuyển: v = 4m/s Từ lập bảng tổng hợp thơng số kỹ thuật phục vụ cho việc lập quy trình cơng nghệ chế tạo chi tiết cho hệ thống - Kết chuyên đề áp dụng cho máy đánh đống công suất đến 1700 T/h thuộc dự án nhà máy nhiệt điện Sông Hậu ... máy đánh đống kho than dự trữ II Chương Tính tốn, thiết kế hệ thống băng tải phân phối máy đánh đống Chương Tổng quan máy đánh đống kho than dự trữ 1.1 Quy mô suất thiết bị kho than dự trữ Hình... thiết bị hệ thống cung cấp than NMNĐ: Trên hình 1.1 cho thấy: than bốc dỡ cảng thiết bị bốc dỡ than liên tục đưa lên thiết bị vận chuyển than đến trạm trung chuyển Từ than vào nhà máy đường: cung... máy đường: cung cấp trực tiếp đến bunke chứa than băng tải vận chuyển đến kho than dự trữ Máy đánh đống đóng vai trị máy tập kết than thành đống kho than dự trữ từ băng tải vận chuyển đến từ cảng