- Đo điện ỏp (u), đo cường độ dũngđiện (I), đo hệ số Cosφ, chỳng tụi sử dụng thiết bị đo diện vạn năng nhón hiệu Eco-monitor, thiết bị này kết nối với mỏy tớnh để ghi lại cỏc số liệu cần đo, thiết bị này cú thể đo được nhiều thụng số trong một quỏ trỡnhđo, thiết bị đo được thể hiện trờn hỡnh 4.2;
Hỡnh 4.2 Thiết bị Eco-monitordựng đo điện năng tiờu thụ của động cơ
- Đo số vũng quay của động cơ sử dụng đồng hồ đo số vũng quay hiện số (hỡnh 4.3);
Hỡnh 4.3 - Đo số vũng quay của động cơ quạt hỳt đẩy
- Đo thời gian bằng đồng hồ bấm giõy;
- Đo năng suất của thiết bị, sử dụng tỳi lưới thu gom, ống thộp hỡnh trụ và dụng cụ mẫu 1m3(thựng vuụng: 1m x 1m x 1m) cú vạch mức đo (hỡnh 4.4).
Hỡnh 4.4 - Chuẩn bị dụng cụ đo năng suất của thiết bị 4.3. Lựa chọn cỏc yếu tố ảnh hưởng và hàm mục tiờu
4.3.1. Lựa chọncỏc yếu tố ảnh hưởng
Ảnh hưởng đến năng suất và chi phớ năng lượng của quạt hỳt đẩy cú rất nhiều yếu tố:
- Cỏc thụng số thuộc về nguyờn liệu: Khối lượng riờng, độ ẩm, .v.v. - Cỏc thụng số thuộc về điều kiện tự nhiờn: Chiều cao thổi đẩy, cự ly vận chuyển trấu .v.v.
- Cỏc thụng số thuộc về cấu tạo: Kết cấu, số cỏnh dẫn, đường kớnh ống hỳt, ống đẩy, gúc đầu vào, đầu ra cỏnh quạt, đường kớnh bỏnh cụng tỏc, độ nhỏm của cỏc thànhống.v.v..
- Thụng số động học: Tốc độ quay của quạt.
Trong điều kiện thời gian và kinh phớ, chỳng tụi lựa chọn những thụng số điều khiển được và cú tỏc động mạnh đến chi phớ năng lượng và năng suất của hệ thống thiết bị vận chuyển trấu dạng khớ động, bao gồm:
1. Số vũng quay của trục quạt hỳt, đẩy: Khi thay đổi số vũng quay của quạt hỳt sẽ làm thay đổi vận tốc hỳt của dũng khớ trong ống hỳt và thay đổi vận tốc của hỗn hợp trong ống đẩy, sẽ ảnh hưởng đến chi phớ năng lượng và năng suất của hệ thống thiết bị.
2. Tiết diện của ống đẩy: Khi thay đổi tiết diện ngang của ống đẩy, thỡ vận tốc của hỗn hợp khớ và trấu thay đổi, sẽ ảnh hưởng đến chi phớ năng lượng và năng suất của hệ thống thiết bị.
3. Số lượng cỏnh dẫn: Khi thay đổi số lượng cỏnh sẽ thay đổi ỏp suất và lưu lượng của trong ống hỳt và thay đổi vận tốc của hỗn hợp trong ống đẩy, sẽ ảnh hưởng đến chi phớ năng lượng và năng suất của hệ thống thiết bị.
4.3.2. Cỏc hàm mục tiờu nghiờn cứu
-Chi phớ năng lượng chohệ thống thiết bịlàm việc (Y1) -Năng suất làm việccủa hệ thống thiết bị (Y2)
4.4. Phương phỏp thớ nghiệm, đo đạc và xử lý số liệu
4.4.1. Phương phỏp điều khiển cỏc yếu tố ảnh hưởng
- Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến hàm mục tiờu cần nghiờn cứu là tốc độ quay của trục quạt, số cỏnh quạt và tiết diện của ống đẩy, phương phỏp điều khiển cỏc yếu tố đú như sau:
+ Tốc độ quay của trục quạt được thay đổi bằng cỏch thay đổi cỏc bỏnh đai của bộ truyền dẫn động quạt cú đường kớnh khỏc nhau.
Cụng thức tớnh toỏn để xỏc định số vũng quay của quạt là: . 2 1 D D n i n n đc đ đc q (4.1) Trong đú:
nđc–tốc độ quay của trục động cơ (v/p) nq–tốc độ quay của trục quạt (v/p)
D1 -Đường kớnh bỏnh đai lắp trờn trục động cơ (mm) D2 -Đường kớnh bỏnh đai lắp trờn trục quạt (mm)
Hỡnh 4.5 - Cỏc bỏnh đai chế tạo với cỏc cấp đường kớnh khỏc nhau
+ Số cỏnh dẫn được thay đổi 5 mức theo yờu cầu của thớ nghiệm bằng cỏch chế tạo 05 bộ cỏnh quạt cú số cỏnh khỏc nhau, để lắp rỏp cho phự hợp với yờu cầu;
Hỡnh 4.6 - Chế tạo cỏc cỏnh quạt cú số cỏnh khỏc nhau
Chế tạo cỏc miệng ống đẩy cú kớch thước khỏc nhau phục vụ thớ nghiệm như hỡnh 4.7.
Hỡnh 4.7 - Chế tạo cỏc miệng đẩy cú tiết diện khỏc nhau
4.4.2. Phương phỏp đo đạca/. Xỏc định chi phớ năng lượng a/. Xỏc định chi phớ năng lượng
Để thu thập số liệu trong quỏ trỡnh thớ nghiệm chi phớ năng lượng được xỏc định thụng qua mức biến đổi năng lượng của quỏ trỡnh vận chuyển trấu trong hệ thống. Tiến hành đo đại lượng khụng điện bằng cỏc đại lượng điện (cường độ dũngđiện).
Cụng suất tiờu hao cho hệ thống vận chuyển trấu làm việc (chạy khụng hay chạy khụng tải) được xỏc định theo cụng thức:
N0i= 3.I0i.U0i.Cos0i. (4.2) Trong đú: N0i- Cụng suất khụng tải ở lần thớ nghiệm thứ i(W).
I0i- Dũng điện khụng tải ở lần thớ nghiệm thứ i (A). U0i- Hiệu điện thếkhụng tải ở lần thớ nghiệm thứ i (V). Cos0i Hệ số cụng suất khụng tải ở lần thớ nghiệm thứ i.
Cụng suất tiờu hao khi cho hệ thống vận chuyển trấu làm việc (chạy cú tải) được xỏc định theo cụng thức:
N1i= 3.I1i.U1i.Cos1i. (4.3) Trong đú:
I1i- Dũngđiện khi hệ thống làm việc cú tải ở lần thớ nghiệm thứ i U1i- Hiệu điệnthế khi hệ thống làm việc cú tải ở lần thớ nghiệm thứ i .
Trong quỏ trỡnh thớ nghiệm, chỉ tiến hành lấy số liệu khi điện ỏp ổn định. Từ (4.2), (4.3) ta cú chi phớ năng lượng trong quỏ trỡnh vận chuyển trấu là:
Ni= N1i- N0i= U. 3.(I1i- I0i).Cos (4.4)
b/. Xỏc định năng suất của hệ thống thiết bị
Năng suất của hệ thống được xỏc định theo cỏch như sau. Sau một khoảng thời gian cố định để đo năng suất là t (phỳt),lượng trấu được thu gom qua một ống thộp hỡnh trụ. Sau đú được chuyển vào một thựng vuụng 1m3 để đong thể tớch. Năng suất cú thể được tớnh bằng (tấn/h) qua cỏc biểu thức sau:
t Q W đ t hi . . 60 (tấn/h) (4.5) Trong đú:
Whi:Năng suất giờ, lần đo thứ i, tấn/h, i = 1- 3.
Qđ:Lượng trấu vận chuyển được sau mỗi lần đo, (m3). ρ: Khối lượng riờng của trấu, tấn/ m3.
t: Khoảng thời gian vận chuyển sau mỗi lần đo (t = 5 phỳt)
4.4.3. Xỏc định số lần lặp cho mỗi thớ nghiệm
Việc xỏc định số lần lặp cho cỏc thớ nghiệm cú ý nghĩa rất quan trọng, nú phải đủ lớn để đảm bảo độ chớnh xỏc của luật phõn bố chuẩn, nhưng lại phải tối thiểu để giảm bớt khối lượng thớ nghiệm. Số lần lặp cho mỗi thớ nghiệm được tớnh theo kết quả của thớ nghiệm thăm dũ và theo cụng thức:
Y S n . % . 2 2 2 (4.6) Trong đú:
n: Số lần lặp cho mỗi thớ nghiệm;
%
: Sai số tương đối, trong kỹ thuật thường lấy %5%
Y: Giỏ trị trung bỡnh của đại lượng nghiờn cứu;
Sau một số thớ nghiệm thăm dũ, thay kết quả vào cụng thức (4.5) ta xỏc định được số lần lặp cho mỗithớ nghiệm là n = 3.
Sau khi đo đạc có số liệu thực nghiệm chúng tôi tiến hành xử lý số liệu thí nghiệm nhờ phần mềm Quy hoạch thực nghiệm OPT của viện Cơ điện - Công nghệ sau thu hoạch, kết quả thu được như sau:
4.5. Kết quả nghiờn cứu thực nghiệm đơn yếu tố
4.5.1. Quy luật và mức độ ảnh hưởng độc lập của tốc độ quay, số lượng
cỏnh của quạt và tiết diện miệng đẩy đến chi phớ năng lượng vận chuyển
trấu từ thuyền lờn kho chứa
a/. Ảnh hưởng độc lập của tốc độ quay của trục quạt hỳt đẩy đến chi phớ năng lượng vận chuyển trấu từ thuyền lờn kho chứa
-Đỏnh giỏ đồng nhất phương sai
Tiờu chuẩn Kohren G = 0.3647
Hệ số tự do m = 5
Hệ số tự do n-1= 2
Tiờu chuẩn tra bảng K (5%) G = 0.7885
- Mụ hỡnh toỏn học
Y1= 61.092-0.37X1+ 0.0054X1X1+ ξ (4.7)
Trong đú ξ: Sai số khi tớnh toỏn so với thực tế Cỏc hệ số trong phương trỡnh:
b0,0 = 61.0920
b1,0 = -0.0374
b1,1 = 0.0054
Tiờu chuẩn T student cho cỏc hệ số là: T0,0= 0.4229
T1,0 = -0.2319 T1,1 = 0.2473
Phương sai đo lường (lap) Sb= 2.80531
Số bậc tự do kb = 10
Phương sai tương thớch Sa= 0.01474
Số bậc tự do ka = 2
Tiờu chuẩn Fisher F = 0.0053
Tõm của mặt qui hoạch: X = (1688.452,) Ytam= 29.52881
Cỏc hệ số chớnh tắc 0.0000
vộc tơ riờng U ( A=UWUt) -1.0000
Dựa vào kết quả thớ nghiệm chỳng tụi tiến hành xõy dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ quay của quạt với chi phớ năng lượng của quạt như hỡnh 4.8.
b/. Ảnh hưởng độc lập của tiết diện ống đẩy đến chi phớ năng lượng vận
chuyển trấu từ thuyền lờn kho chứa
-Đỏnh giỏ đồng nhất phương sai
Tiờu chuẩn Kohren G = 0.6179
Hệ số tự do m = 5
Hệ số tự do n-1= 2
Tiờu chuẩn tra bảng K (5%) G = 0.7885
- Mụ hỡnh toỏn học Y1= 33.782-0.018X1+ 0.0026X1X1+ξ (4.8) Cỏc hệ số trong phương trỡnh: b0,0 = 33.7825 b1,0 = -0.0180 b1,1 = 0.0026
Tiờu chuẩn T student cho cỏc hệ số là: T0,0= 1.6029
T1,0= -0.1754
T1,1= 0.1597
Phương sai đo lường (lap) Sb= 1.29503
Số bậc tự do kb = 10
Phương sai tương thớch Sa= 0.01080
Số bậc tự do ka = 2
Tiờu chuẩn Fisher F = 0.0083
Tõm của mặt qui hoạch: X = (462.549,) Ytam= 29.62568
Cỏc hệ số chớnh tắc 0.0000
-1.0000
Dựa vào kết quả thớ nghiệm chỳng tụi tiến hành xõy dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tiết diện miệng ống đẩy với chi phớ năng lượng của quạt như hỡnh 4.9
Hỡnh 4.9 - Đồ thị ảnh hưởng của tiết diện ống đến chi phớ năng lượng
c./ Ảnh hưởng của số lượng cỏnh đến chi phớ năng lượng vận chuyển trấu
từ thuyền lờn kho chứa
-Đỏnh giỏ đồng nhất phương sai
Tiờu chuẩn Kohren G = 0.5005
Hệ số tự do m = 5
Hệ số tự do n-1= 2
Tiờu chuẩn tra bảng K (5%) G = 0.7885
- Mụ hỡnh toỏn học Y1= 40.953-1.854X1+0.76X1X1+ξ (4.9) Cỏc hệ số trong phương trỡnh: b0,0 = 40.9528 b1,0 = -1.8545 b1,1 = 0.0757
Tiờu chuẩn T student cho cỏc hệ số là: T0,0= 0.849
T1,0= -0.2284 T1,1= 0.2240
Phương sai đo lường (lap)Sb= 1.59911
Số bậc tự do kb= 10
Phương sai tương thớch Sa= 0.00074
Số bậc tựdo ka= 2
Tiờu chuẩn Fisher F = 0.0005
Tõm của mặt qui hoạch:X = ( 12.247,) Ytam= 29.59730
Cỏc hệ số chớnh tắc 0.0757
vộc tơ riờng U ( A=UWUt) -1.0000
Dựa vào kết quả thớ nghiệm chỳng tụi tiến hành xõy dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa số cỏnh với chi phớ năng lượng của quạt như hỡnh 4.10.
4.5.2. Xỏc định quy luật và mức độ ảnh hưởng độc lập của tốc độ quay, sốlượng cỏnh của quạt và tiết diện miệng đẩy đến năng suất vận chuyển trấu lượng cỏnh của quạt và tiết diện miệng đẩy đến năng suất vận chuyển trấu
từ thuyền lờn kho chứa
a/. Ảnh hưởng độc lập của tốc độ quay của trục quạt hỳt đẩy đến năng suất vận chuyển trấu từ thuyền lờn kho chứa
-Đỏnh giỏ đồng nhất phương sai
Tiờu chuẩn Kohren G = 0.4121
Hệ số tự do m = 5
Hệ số tự do n-1= 2
Tiờu chuẩn tra bảng K (5%) G = 0.7885
- Mụ hỡnh toỏn học Y2= -22.005+ 0.032X1- 0.002X21+ ξ (4.10) Cỏc hệ số trong phương trỡnh: b0,0 = -22.0047 b1,0 = 0.0322 b1,1 = -0.002
Tiờu chuẩn T student cho cỏc hệ số là: T0,0= -1.0296
T1,0= 1.3481
T1,1= -1.2367
Phương sai đo lường (lap)Sb= 0.06141
Số bậc tự do kb= 10
Phương sai tương thớch Sa= 0.07503
Số bậc tự do ka= 2
Tiờu chuẩn Fisher F = 1.2219
Dựa vào kết quả thớ nghiệm chỳng tụi tiến hành xõy dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ quạt với năng suất vận chuyển của thiết bị như hỡnh 4.11
Hỡnh 4.11 - Đồ thị ảnh hưởng của tốc độ quạt đến năng suất
b/. Xỏc định quy luật và mức độ ảnh hưởng độc lập của tiết diện ống đẩy đến năng suất vận chuyển trấu từ thuyền lờn kho chứa
-Đỏnh giỏ đồng nhất phương sai
Tiờu chuẩn Kohren G = 0.3955
Hệ số tự do m = 5
Hệ số tự do n-1= 2
Tiờu chuẩn tra bảng K (5%) G = 0.7885
- Mụ hỡnh toỏn học Y2= -5.990+ 0.064X1- 0.018X21+ξ (4.11) Cỏc hệ số trong phương trỡnh: B0,0 = -5.9901 B1,0 = 0.0637 B1,0 = -0.018
T0,0= -1.4648 T1,0= 3.2064
T1,1= -2.7840
Phương sai đo lường (lap)Sb= 0.04875
Số bậc tự do kb= 10
Phương sai tương thớch Sa= 0.35633
Số bậc tự do ka= 2
Tiờu chuẩn Fisher F = 7.3088
Tõm của mặt qui hoạch : Ytam= 9.46293 Cỏc hệ số chớnh tắc
-0.0001
Vộc tơ riờng U (A=UWUt) -1.0000
Dựa vào kết quả thớ nghiệm chỳng tụi tiến hành xõy dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tiết diện ống đẩy với năng suất vận chuyển của thiết bị như hỡnh 4.12.
c./ Ảnh hưởng độc lập của số lượng cỏnh đến năng suất vận chuyển trấu từ
thuyền lờn kho chứa
-Đỏnh giỏ đồng nhất phương sai
Tiờu chuẩn Kohren G = 0.4401
Hệ số tự do m = 5
Hệ số tự do n-1= 2
Tiờu chuẩn tra bảng K (5%) G = 0.7885
- Mụ hỡnh toỏn học Y2= -2.427+ 1.747X1- 0.064X21+ξ (4.12) Cỏc hệ số trong phương trỡnh: b0,0 = -2.4270 b1,0 = 1.7468 b1,1 = -0.0638
Tiờu chuẩn T student cho cỏc hệ số là:
T0,0= -0.2272
T1,0 = 0.9711
T1,1 = -0.8524
Phương sai đo lường (lap)Sb= 0.07845
Số bậc tự do kb= 10
Phương sai tương thớch Sa= 0.07626
Sốbậc tự do ka= 2
Tiờu chuẩn Fisher F = 0.9721
Tõm của mặt qui hoạch : Ytam= 9.52729
Dựa vào kết quả thớ nghiệm chỳng tụi tiến hành xõy dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa số cỏnh với năng suất vận chuyển của thiết bị như hỡnh 4.13.
Hỡnh 4.13 - Đồ thị ảnh hưởng của số cỏnh quạt đến năng suất Nhận xột:
- Cỏc phương trỡnh hồi quy (4.7),(4.8),(4.9),(4.10),(4.11) và (4.12) cho ta biết mức độ ảnh hưởng độc lập của cỏc yếu tố như tốc độ quạt, tiết diện miệng ống đẩy và số cỏnh quạt đến chi phớ năng lượng và năng suất giờ của thiết bị vận chuyển trấu từ thuyền lờn kho chứa. Cỏc phương trỡnh cú dạng bậc hai, chứng tỏ quy luật và mối quan hệ giữa hàm mục tiờu và cỏc yếu tố ảnh hưởng là hàm phi tuyến.
- Sau khi kiểm tra mức ý nghĩa của cỏc hệ số trong cỏc phương trỡnh hồi quy (4.7),(4.8),(4.9),(4.10),(4.11) và (4.12) cho thấy sự ảnh hưởng của cỏc yếu tố đến cỏc hàm mục tiờu là đỏng kể.
- Dựa vào kết quả xử lý số liệu, tiến hành kiểm tra về tớnh đồng nhất của cỏc phương sai theo tiờu chuẩn Kokren theo cụng thức (Gtt Gbang), kiểm tra tớnh tương thớch của mụ hỡnh theo tiờu chuẩn Fisher (Ftt Fbang) đều thỏa món, điều đú chứng tỏ phương sai giữa cỏc lần thớ nghiệm là đồng nhất và mụ hỡnh toàn học là tương thớch, đú là cơ sở quan trọng cho tiến hành quy hoạch thực nghiệm bậc 2.
4.6. Kết quả nghiờn cứu thực nghiệm đa yếu tố
4.6.1. Chọn vựng nghiờn cứu và cỏc mức của cỏc yếu tố ảnh hưởng
Qua tỡm hiểu tài liệu, quan sỏt hệ thống làm việc trong quỏ trỡnh thử nghiệm, phõn tớch cỏc quỏ trỡnh làm việc chủ yếu của hệ thống thiết bị nghiờn cứu qua cỏc cụng đoạn hỳt, đẩy của quạt, quỏ trỡnh ỏp suất của luồng khớ tỏc động lờn cỏc vỏ trấu và kết quả thực nghiệm đơn yếu tố, chỳng tụi đó chọn cỏc thụng số đưa vào nghiờn cứu thực nghiệm đa yếu tố như sau: