Qua nghiờn cứu về trạng thỏi, điều kiện giả lỏng của lớp hạt xi măng và quỏ trỡnh bơm, vận chuyển chất lỏng giả bằng bơm ly tõm cú thể rỳt ra cỏc đặc điểm kỹ thuật chớnh của xi măng ảnh hưởng đến năng suất mỏy đúng bao kiểu quay bơm liệu bằng cỏnh guồng là đặc tớnh bột xi măng (kớch thước, khối lượng riờng và thành phần húa học của hạt), dải vận tốc dũng khớ cung cấp để lớp hạt đạt trạng thỏi giả lũng (ωth,ωp), nhiệt độ, độẩm mụi trường chứa hạt
+ Nhiệt độ: khi nhiệt độ thay đổi, dẫn đến sự thay đổi cỏc thụng số độ nhớt và khối lượng riờng của khụng khớ, dẫn đến sự thay đổi vận tốc phụt và vận tốc tới hạn của khụng khớ dẫn độn thay đổi độ xốp của hỗn hợp xi măng-khớ, thay đổi khối lượng riờng của hỗn hợp dẫn đến thay đổi năng suất mỏy đúng bao.
+ Độ ẩm: khi thay đổi độ ẩm, dẫn đến cỏc hạt xi măng bị bết dớnh, thay đổi kớch thước và khối lượng riờng của hạt xi măng, dẫn đến thay đổi vựng tốc độ tới hạn, thay đổi khối lượng riờng của hỗn hợp ảnh hưởng đến khả năng bơm hỗn hợp xi măng_khớ vào bao và năng suất đúng bao.
45
Chương 3 - THỰC NHGIỆM KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THễNG SỐ KỸ THUẬT CỦA BỘT XI MĂNG ĐẾN NĂNG SUẤT CỦA MÁY ĐểNG BAO KIỂU QUAY
3.1. Mục đớch và mụ hỡnh thực nghiệm
Dựa trờn phõn tớch ở trờn (chương 2) đó xỏc định được cỏc thụng số kỹ thuật của bột xi măng ảnh hưởng đến năng suất mỏy đúng bao kiểu quay đú là đặc tớnh bột xi măng (kớch thước, khối lượng riờng và thành phần húa học của hạt), dải vận tốc dũng khớ cung cấp để lớp hạt đạt trạng thỏi giả lũng (ωth,ωp), nhiệt độ, độ ẩm mụi trường chứa hạt. Thực nghiệm nhằm xỏc định mối liờn hệ giữa trạng thỏi giả lỏng của xi măng, nhiệt độ, độ ẩm đến khả năng và năng suất đúng bao của mỏy đúng bao.
Dựa trờn điều kiện thực tế, tỏc giả đó xõy dựng hai mụ hỡnh thực nghiệm, một tiến hành tại nhà mỏy xi măng Sụng Thao – Thanh Ba-Phỳ Thọ, hai tại Viện nghiờn cứu Cơ khớ-Số 4-Phạm Văn Đồng-Cầu Giấy-Hà Nội
Mụ hỡnh thực nghiệm:
Mụ hỡnh thực nghiệm tại nhà mỏy xi măng Sụng Thao nhằm xỏc định liờn hệ giữa trạng thỏi giả lỏng, độẩm, nhiệt độ của xi măng và năng suất đúng bao.
Từ xi lụ chứa 1 xi măng được vận chuyển ra bằng mỏng khớ động 2 đến gầu nõng 3. Gầu nõng vận chuyển xi măng đến bun ke cõn 4. Tại đõy xi măng được lấy mẫu, xỏc định độẩm, khối lượng riờng, nhiệt độ và xỏc định độ xốp theo cụng thức (2.14), từ đú xỏc định lượng khớ và vận tốc khớ cần thiết ở buồng trộn 5. Từ bỡnh tớch ỏp 6 qua van tiết lưu và thiết bị đo lưu lượng 7 xỏc định lượng khớ ( lưu lượng, ỏp suất) cần thiết thổi vào buồng trộn 5. Can đo nhiệt tại buồng trộn 5 và bun ke cõn 4 sẽ cho biết nhiệt độ của xi măng. Cõn và đồng hồ hiển thị 8 sẽ hiển thị khối lượng đúng bao của cụm bơm liệu 9 trong thời gian thực. Từ đú xỏc định được năng suất đúng bao.
46
Hỡnh 3.1: Mụ hỡnh thực nghiệm tại nhà mỏy xi măng Sụng Thao
1. Si lụ; 2. Mỏng khớ động; 3. Gầu nõng; 4. Bun ke cõn; 5. Buồng trộn; 6. Bỡnh tớch ỏp; 7.Van tiết lưu và thiết bị đo lưu lượng; 8. Loadcell và đồng hồ hiển thị; 9. Cụm cỏnh guồng nạp liệu của mỏy đúng bao 08 vũi.
Mụ hỡnh thực nghiệm tại Viện nghiờn cứu Cơ khớ nhằm xỏc định liờn hệ giữa khả năng giả lỏng của xi măng bao, độẩm của xi măng và năng suất đúng bao
Hỡnh 3.2: Mụ hỡnh thực nghiệm tại Viện nghiờn cứu Cơ khớ
1. Thựng trung gian; 2.Loadcell và đồng hồ hiển thị; 3_Cụm cỏnh guồng nạp liệu; 5. Bỡnh tớch ỏp; 4. Van tiết lưu và thiết bịđo lưu lượng
47
Xi măng trong bao với độ ẩm khỏc nhau được xỏc định độẩm, nhiệt độ, khối lượng riờng, từ đú xỏc định được lượng khớ nộn cần thiết. Xi măng được đổ vào thựng trung gian 1, được trộn lượng khớ thớch hợp từ bỡnh tớch ỏp 5 qua van tiết lưu và thiết bị đo lưu lượng 4 sau được chuyển xuống buồng đúng bao 3 (giữa thựng trung gian và buồng đúng cú van một van chắn cú thể đúng mở theo chu kỳ). Load cell và đồng hồ hiển thị sẽ bỏo khối lượng được đúng trong thời gian thực, từđú xỏc định được năng suất mỏy đúng bao.
3.2. Trang thiết bị thực nghiệm 3.2.1. Nguyờn liệu phục vụ thớ nghiệm
Để tiến hành thớ nghiệm, vật tưđầu vào là xi măng tại hai địa điểm: nhà mỏy xi măng Sụng Thao và xi măng pooc lang bao
- Xi măng tại nhà mỏy xi măng Sụng Thao: Đặc tớnh kỹ thuật: + Cỡ hạt: 1- 50àm chiếm 90%, nhỏ hơn 50àm chiếm 10%; + Độẩm 0% + Tỉ trọng: 1100 kg/m3 - Xi măng bao (TCVN 2682-1999): + Cỡ hạt: 1- 50àm chiếm 85%, nhỏ hơn 50àm chiếm 10%; + Độẩm 0% + Tỉ trọng: 1200 kg/m3
48
3.2.2. Trang thiết bị thực nghiệm 3.2.2.1. Mụ đun cõn 3.2.2.1. Mụ đun cõn
Hỡnh 3.3: Mụ đun cõn
Cỏc thụng số chớnh cụm bơm nạp liệu: Năng suất thiết kế: 12 t/h
Động cơ bơm liệu: Kiểu: AO2-51-8
Công suất động cơ: 4kW Tốc độ: 730 vòng/phút Mô men định mức: 1302Nm Điện áp : 220/380V 50Hz
49
3.2.2.2. Mỏy đúng bao 08 vũi tựđộng tại nhà mỏy xi măng Sụng Thao
Hỡnh 3.4 : Mỏy đúng bao 08 vũi
Gồm 08 mụ đun độc lập ghộp lại, mỗi mụ đun cú cỏc thụng số chớnh như sau:
Năng suất thiết kế: 100 t/h Động cơ bơm liệu đ−ợc chọn :
Kiểu: AO2-51-8
Công suất động cơ: 4kW Tốc độ: 730 vòng/phút Mô men định mức: 1302Nm Điện áp : 220/380V 50Hz Trọng l−ợng: 85kg 3.2.3. Cỏc thiết bị cõn đo định lượng 3.2.3.1. Cõn đo độẩm Tớnh năng
- Xỏc định độ ẩm của cỏc mẫu test trong phũng thớ nghiệm như: xi măng,cà phờ, cao su, hạt nhựa, thức ăn gia sỳc . . . .
- Kết quảđạt được cú độ chớnh xỏc cao 0.1% - Sử dụng cụng nghệ đốn hồng ngoại (infrared) - Phạm vi cài đặt nhiệt độ sấy 500c đến 1600c
50
- Cổng truyền thụng RS232 kết nối mỏy in, mỏy tớnh sẽ in thụng tin của mẫu sau khi test xong.
- Nguồn điện sử dụng 100 – 240 VAC.50/60 Hz
Hỡnh 3.5. Cõn đo độẩm
Cõn hoạt động dựa trờn nguyờn lý: Cho vật liệu mẫu cần xỏc định độẩm vào ngăn đựng. Thiết bị sẽ gia nhiệt để sất cho vật liệu đến khi vật liệu đạt độ ẩm 0%. Thiết bị sẽ tớnh toỏn khối lượng vật liệu lỳc cho vào và khối lượng sau khi đó được sấy khụ để tớnh lượng nước đó được bốc hơi. Từđú sẽ cho ra kết quả về độẩm của vật liệu.
3.2.3.4. Đồng hồ hiển thị cõn loadcell
Hỡnh 3.6: đồng hồ hiển thị
- Chức năng weight-backup. - Giao tiếp : RS-232C.
51 - 2 input & 4 output relay (CI-1560A).
- Ứng dụng : cõn bàn, cõn kiểm tra , cõn hệ thống.
3.2.3.5. Loadcell
Cảm biến đo trọng l−ợng (loadcell)
Hình 3.7: Cảm biến trọng l−ợng (loadcell) Z6FC3
Bảng 1. thông số kỹ thuật của Loadcell
Loại Z6FD1
Theo tiêu chuẩn OIMLR 60 D1
Giới hạn chịu lực (Emax) kG 200
Trọng l−ợng tối thiểu cân (Vmin) Độ nhạy (Cn)
Độ nhạy sai số
Nhiệt độ lý t−ởng đảm bảo độ nhạy(TKc)2 Nhiệt độ lý t−ởng đặt mức “ Zero” (TKo) Thời gian tác động trễ (dhy)
Sự co dãn (dcr) trong thời gian 30 phút Điện trở trong (Ro) (đen – xanh) Điện trở ngoài (Ro) (đỏ – trắng) Điện áp kích thích
Điện áp giới hạn Điện trở cách ly Nhiệt độ danh nghĩa Nhiệt độ hoạt động Nhiệt độ l−u giữ % của Emax mV/V % % của Cn/10K % của Cn/10K % của Cn % của Cn Ω Ω V V GΩ 0C 0C 0 C 0,036 2 <1; -0,1 < + 0,05 < + 0,05 < + 0,05 < + 0,049 350-480 356 + 0,2 5 0,5...12 >5 -10...+40 -30...+70 -50...+85 Điện áp giới hạn (El) Phạn vi ngắt % của Emax % của Emax 150 > 300 Tải trọng động an toàn
Giới hạn tải trọng an toàn tĩnh Tải trọng ngang
Độ chênh lệch dịch chuyển Emax Trọng l−ợng % của Emax % của Emax % của Emax mm kG 100 200 200 0,39 0,5 Kết cấu Kiểu cáp Thép không rỉ PVC
52 3.2.3.6. Thiết bịđo lưu lượng khớ Hỡnh 3.8: Thiết bịđo lưu lượng khớ Đặc điểm khĩ thuật: - Cắm trự tiếp vào đường ống - Nhiệt độ làm việc tối đa cú thể lờn tới -100° to +850°F [-73° to +454°C]; Trong khi ỏp suất hoạt động tối đa là [241 bar(g)] tại 70°F [21°C]; Thiết bị FCI với cỏc đầu ra rơle bỏo mức/ điều kiện lưu lượng cú thể là kộp (Dual SPDT) hoặc đơn (single DPDT) được cấu hỡnh tại 6 amp resistive với nguồn cấp 115Vac, 240 Vac hoặc 24 Vdc;
3.3.Tiến hành thực nghiệm
3.3.1. Thực nghiệm ảnh hưởng của tốc độ khớ nộn đến năng suất mỏy đúng bao kiểu quay
Thực hiện thí nghiệm này, ta cố định các thông số đầu vào khác nh−:
+ Tiến hành thớ nghiệm trờn mỏy đúng bao 08 vũi ở nhiệt độ trong mụi trường đúng bao xi măng (nhà mỏy xi măng Sụng Thao): 400C
+ Độẩm của xi măng: 0%
+ Khối l−ợng riêng của xi măng: 1100kg/m3
Cấp liệu ổn định xi măng bằng cấp liệu tang quay năng suất 100 t/h. Khối lượng xi măng vào mỗi khoang: 100/8 =12,5 t/h.
Thay đổi lưu lượng khớ nộn cấp cho buồng nạp liệu, với tiết diện mặt cắt ngang buồng lấy 255x100 mm.
53
Bảng 2. ảnh h−ởng của tốc độ xục khí nén đến năng suất đóng bao.
TTT Tốc độ khớ nộn (m/s) Năng suất nạp liệu trung bỡnh (kg/s) Ghi chỳ 11 0,000924532 3,530352 22 0,001613838 3,236646 33 0,002654628 2,94294 44 0,004161415 2,649234 55 0,006268744 2,355528 66 0,009131916 2,061822 77 0,012927505 1,768116 88 0,024130078 1,180704 09 0,041719972 0,593292 10 0,067877045 0,00588
54
máy đóng bao. Trong đó, trục tung là năng suất máy kg/s; trục hoành là tốc độ khí nạp trong khoang m/s
Nhận xét:
- Khi vận tốc khí nạp vào khoang nạp liệu nhỏ hơn ωth khoang nạp liệu không hoạt động, kẹt cánh guồng
-Trong khoảng vận tốc khí từ tốc độ tới hạn ωth= 9,2.10-4 m/s đến ωp= 0,067 m/s khi tăng l−ợng khí vào khoang nạp liệu thì năng suất nạp liệu giảm.
Nguyên nhân xảy ra hiện t−ợng này là do, khi l−u l−ợng khí xục vào khoang nạp liệu không đủ lớn, vận tốc khí nhỏ hơn ωth các hạt xi măng ở trạng thái tĩnh, độ bết cao, bết dính vào cánh guồng và vòi nạp liệu gây tắc cục bộ ở đầu vòi, quá trình nạp liệu không thể tiến hành. Khi tăng l−u l−ợng khí nạp vào cánh guồng, vận tốc khí tăng, tại giá trị vận tốc khí ωth= 9,2.10-4 m/s quá trình nạp liệu đ−ợc tiến hành, nếu càng tăng l−ợng khí nạp vào trong khi l−ợng cấp xi măng giữ nguyên sẽ làm giảm nồng độ hỗn hợp, tăng độ xốp dẫn đến khối l−ợng riêng của hỗn hợp giảm làm giảm năng suất của bơm nạp liệu. Khi tăng dần l−ợng khí, các hạt xi măng bắt đầu bị bắn ra khỏi hỗn hợp, năng suất giảm dần, khi vận tốc khí lớn hơn ωp= 0,067trong hỗn hợp chỉ còn không khí, độ xốp đạt max, năng suất bằng min.
3.2.2. Thớ nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ đến năng suất mỏy đúng bao kiểu quay quay
Cốđịnh cỏc điều kiện: cấp liệu đều đặn, ổn định tốc độ khớ nộn, tiến hành thớ nghiệm khi nhiệt độ thay đổi, được bảng kết quả sau
Bảng 3: Ảnh hưởng của nhiệt độđến năng suất mỏy đúng bao
TT Nhiệt độ (độ C) Độ xốp Năng xuất trung bỡnh (kg/s)
11 20 0,404586 3,503411565
22 25 0,403429 3,510211076
55 44 35 0,40117 3,523481584 55 40 0,400067 3,529958929 66 45 0,399089 3,535701877 77 50 0,399089 3,535701877 88 55 0,399089 3,535701877 99 60 0,396237 3,552459073 110 65 0,39603 3,553673187
Hỡnh 19: Sựảnh hưởng của nhiệt độđến năng suất mỏy đúng bao
Khi nhiệt độ thay đổi làm thay đổi độ nhớt khụng khớ, dẫn đến hàng loat thay đổi vận tốc lắng của hạt, vận tốc tới hạn, vận tốc phụt.
56
Khi nhiệt độ khụng khớ tăng, độ xốp giảm dần kộo theo tăng năng suất. Điều này cú thể lý giải như sau: khi nhiệt độ tăng, lực ma sỏt trong nội hàm chất khụng khớ tăng, làm tăng khả năng mang hạt rắn và khi khi tăng nhiệt độ, cỏc hạt rắn linh động hơn dẫn đến độ xốp giảm, khối lượng riờng của hỗn hợp tăng, dẫn đến năng suất đúng bao tăng.
Để tăng năng suất khụng thể tăng quỏ cao nhiệt độ vỡ cỏc lý do sau: Khụng thể cung chủ động cung cấp nguồn nhiệt cho mỏy (trừ trường hợp tại nhà mỏy xi măng, nhiệt độ luụn từ 35-400C) và khi tăng nhiệt độ quỏ cao sẽảnh hưởng đến khả năng làm việc của thiết bị nhưđộng cơ, bụi trơn ổ bi, hộp giảm tốc…
57
3.3.3. Thớ nghiệm ảnh hưởng của độẩm đến mỏy đúng bao kiểu quay
Cỏc điều kiện cốđịnh: chếđộ hoạt động của mỏy, nhiệt độ mụi trường. Tiến hành chạy th nghiệm mỏy đúng bao 08 vũi tại nhà mỏy xi măng Sụng Thao và mụ đun cõn tại Viện nghiờn cứu Cơ khớ, thu thập những mẫu hạt, kiểm tra độẩm, tiến hành thử mỏy được bảng kết quả sau:
Bảng 4: Ảnh hưởng giữa độẩm và năng suất đúng bao TT Độẩm Năng xuất trung bỡnh (kg/s) 1 0-1% 3,516900002 2 1-3% 3,085440119 3 3-5% 2,837027754 4 5-7% 2,36009851 5 7-9% 1,554483379 6 9-11% 1,346739296 7 11-13% 0,943219052 8 13-15% 0,811487097 9 15%-17% 0,135127232 10 >17% -
58
Hỡnh 20: Ảnh hưởng của độẩm đến năng suất máy đóng bao kiểu quay
Ta nhận thấy, khi độẩm tăng dẫn đến hiện tượng kết cỏc hạt với nhau thành hạt mới, đường kớnh lớn và khối lượng riờng nhỏ, làm tăng độ xốp, giảm độ linh động và giảm khối lượng riờng của khối, điều này dẫn đến giảm năng suất của mỏy. Hơn nữa, khi độẩm tăng, gõy bết dớnh làm tăng trở lực của bơm, dễ gõy tắc vũi, ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất, khi độẩm vượt quỏ 10% bơm ngừng hoạt động.
3.3. Kết luận chương 3
Đó thực hiện khảo nghiệm trờn trờn mụ đun cõn tại Viện nghiờn cứu Cơ khớ và trờn mỏy đúng bao 08 vũi tại nhà mỏy xi măng Sụng Thao một số đặc điểm kỹ thuật quan trọng của xi măng nhưđến mỏy đúng bao kiểu quay như: ảnh hưởng của tốc độ khớ nộn, ảnh hưởng của nhiệt độ, ảnh hưởng của độ ẩm đến năng suất mỏy đúng bao kiểu quay. Bằng thực nghiệm bước đầu đó xỏc định được bộ thụng số cụng nghệ thớch hợp để nõng cao năng suất mỏy đúng bao ỏp dụng cho xi măng.
Bộ thụng số:
+ Đường kớnh hat xi măng trung bỡnh d=4,5.105- + Khối lượng riờng 1100kg/m3
59 + Độẩm: 0% + Nhiệt độ khớ cấp: 200C + Tốc độ khớ nộn cấp: ωth= 9,2.10-4 m/s + Đường kớnh ngoài cỏnh guồng nạp liệu: D=250 mm + Đường kớnh trong cỏnh guồng nạp liệu: d=165 mm + Chiều rộng cỏnh: B =70mm + Khoảng cỏch giữa đỉnh cỏnh và lũng bơm: 2.5 mm + Công suất động cơ: 4kW ; Mô men định mức: 1302Nm + Tốc độ: 730 vòng/phút
+ Đường kớnh vũi bơm 50 mm
Bộ thụng số tỡm được sau quỏ trỡnh thớ nghiệm của luận văn đó ỏp dụng vào nhà mỏy Xi măng Sụng Thao – Phỳ Thọ và đó được hội đồng nghiệm thu thành cụng
60
Chương 4-KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
A. Kết luận chung
Từ cơ sở lý thuyết và thực nghiệm cú thểđi đến kết luận sau:
1. Quỏ trỡnh đúng bằng bơm cỏnh guồng ly tõm được thực hiện khi hạt xi măng ở trạng thỏi giả lỏng. Khi tăng tốc độ xục khớ vào khoang trộn khớ
từ 9,2.10-4 m/s đến 0,067 m/s năng suất đúng bao sẽ giảm từ 3,5 kg/s đến