Nghiên cứu thiết kế hệ thống băng tải xích tự động cào tro xỉ của lò hơi chạy than trong nhà máy nhiệt điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------

TRẦN QUANG HÀ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG BĂNG TẢI XÍCH TỰ ĐỘNG
CÀO TRO XỈ CỦA LỊ HƠI CHẠY THAN TRONG
NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Hà Nội – 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------

TRẦN QUANG HÀ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG BĂNG TẢI XÍCH TỰ ĐỘNG
CÀO TRO XỈ CỦA LỊ HƠI CHẠY THAN TRONG
NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN THÙY DƯƠNG

Hà Nội - 2019


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn : Trần Quang Hà
Đề tài luận văn: Nghiên cứu thiết kế hệ thống băng tải xích tự động cào tro xỉ của
lò hơi chạy than trong nhà máy nhiệt điện.
Chuyên ngành: Cơ điện tử
Mã số SV: CB170074
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác
giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 23/09/2019 với
các nội dung sau:
-

Ý kiến hội đồng: Bổ sung đánh giá tổng quan
*Tác giả luận văn chỉnh sửa: đã bổ sung đánh giá tổng quan

-

Ý kiến hội đồng: Sửa chữa các lỗi chính tả, hình vẽ minh họa của luận văn
* Tác giả luận văn chỉnh sửa: học viên đã sửa chữa luận văn

- Ý kiến hội đồng: Bổ sung phần điều khiển một vài trang để tăng hàm lượng học
thuật điều khiển của hệ thống
Tác giả luận văn chỉnh sửa: học viên đã bổ sung phần điều khiển

- Ý kiến hội đồng: Bổ sung bản vẽ thiết kế hệ thống
Tác giả luận văn chỉnh sửa: học viên đã bổ sung bản vẽ thiết kế


Ngày 11 tháng 10 năm 2019
Giáo viên hướng dẫn

Tác giả luận văn

TS. NGUYỄN THÙY DƯƠNG

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS. TS PHẠM VĂN HÙNG

TRẦN QUANG HÀ


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các nội dung được trình bày trong luận văn này là kết quả
nghiên cứu của bản thân tơi, khơng có sự sao chép của bất cứ tác giả nào. Tôi xin
tự chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình.
Tác giả

TRẦN QUANG HÀ

i

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN..............................................................................................................................i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT....................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ.................................................................................. viii
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................................... x
I.

ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................................................... 1

II.

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN................................................................ 1

III.

PHẠM VI NGHIÊN CỨU.............................................................................................. 2

IV.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN ...................................... 2

V.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN ..................................................... 2

VI.

NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN ...................................................................................... 2

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI XÍCH TỰ ĐỘNG CÀO TRO XỈ CỦA

LỊ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHẠY THAN ........................................................................ 4
1.1

Mô tả hệ thống thuyền xỉ trong nhà máy nhiệt điện đốt than ......................... 4

1.2

Các loại xích kéo trong hệ thống xích tải cào..................................................... 5

1.3

Các loại băng tải cào ............................................................................................... 12

1.4

Các loại bánh xích .................................................................................................... 17

1.5

Con lăn điều hướng ................................................................................................. 20

1.6

Bộ thống số cho trước............................................................................................ 22

Kết luận chương một .......................................................................................................... 23
Chương 2.................................................................................................................................... 24
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XÍCH TẢI ............................................................................................. 24
2.1

Tải trọng tác dụng lên xích và phương pháp tính xích .................................. 24

2.2

Tính tốn xích kéo .................................................................................................... 25

2.3

Lực căng xích tối thiểu trên nhánh có tải .......................................................... 26

2.4

Tính tốn lực căng theo chu tuyến ...................................................................... 28

2.5

Lựa chọn loại xích kéo ............................................................................................ 33

2.6

Tính chiều dài và số mắt xích yêu cầu................................................................ 35

2.7

Các chi tiết nối xích.................................................................................................. 37

Kết luận chương hai ............................................................................................................ 39
Chương 3 ..................................................................................................................................... 40
TÍNH TỐN BÁNH XÍCH DẪN ĐỘNG VÀ CỤM CON LĂN ĐỔI HƯỚNG........................ 40

ii


3.1

Các thơng số của bánh xích .................................................................................. 40

3.1.1

Số răng bánh xích ............................................................................................ 40

3.1.2

Đường kính vịng chia của bánh xích ......................................................... 41

3.1.3

Chiều dày vành răng ........................................................................................ 42

3.1.4

Biên dạng răng và các thông số khác......................................................... 42

3.2

Tải trọng tác dụng và ứng suất trên răng bánh xích ...................................... 44

3.3

Các thơng số của cụm con lăn đổi hướng ........................................................ 46

3.3.1

Đường kính vịng chia của bánh xích ......................................................... 46

3.3.2

Kích thước rãnh con lăn đổi hướng............................................................ 47

3.4

Kết cấu phần may ơ lắp con lăn đổi hướng ...................................................... 48

Kết luận chương ba ............................................................................................................. 50
Chương 4 ..................................................................................................................................... 52
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRỤC, BĂNG CÀO VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG
TỰ ĐỘNG .................................................................................................................................... 52
4.1

Sơ đồ kết cấu trục dẫn động ................................................................................. 52

4.2

Tính phản lực và biểu đồ mơ men ....................................................................... 57

4.3

Thiết kế trục dẫn động ............................................................................................ 60

4.3.1

Tính chọn đường kính và chiều dài các đoạn trục................................................. 60

4.3.2

Tính mối ghép trục với chi tiết đĩa xích và khớp nối ............................................. 61

4.4

Tính tốn kiểm nghiệm............................................................................................ 62

4.4.1

Tính kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi ............................................................... 62

4.4.2

Tính kiểm nghiệm trục theo độ bền tĩnh............................................................... 64

4.4.3

Tính kiểm nghiệm trục về độ cứng ........................................................................ 64

4.5

Tính tốn thiết kế băng cào ................................................................................... 66

4.5.1

Tính tốn thơng số để thiết kế ...................................................................... 66

4.5.2

Tính kiểm nghiệm độ bền của băng cào .................................................... 68

4.6

Tính tốn thiết kế các chi tiết liên kết giữa băng cào và xích ...................... 75

4.6.1

Tải trọng tác dụng và sơ đồ tính .................................................................. 75

4.6.2

Kích thước của tai liên kết và tính kiểm nghiệm độ bền ....................... 77

4.6.3

Tính kiểm nghiệm tai liên kết bằng phương pháp phần tử hữu hạn .. 78

4.7

Hệ thống điều khiển tự động................................................................................ 80

4.7.1

Nguyên lý làm việc.............................................................................................. 80

4.7.2

Thiết kế hệ thống điều khiển ............................................................................. 81

iii


4.7.3

Sơ đồ thuật toán điều khiển hệ thống ............................................................. 84

Kết luận chương bốn ................................................................................................................ 86
KẾT LUẬN CỦA LUẬN VĂN ..................................................................................................... 88

iv


Ký hiệu
t
b1
B
d1
pt
d
S
p
Ψ
ρ
bbc
hbc
qvl

q0
qvl1
qo1
W
Sđ
Smax
β
fxtu
fstk
ftt
ftlu
ftlk
H
X
Ls
ΣD
L
Δ
D
dt
r

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Nội dung ý nghĩa
: Bước xích
: Độ rộng lịng trong
: Độ rộng mắt xích
: Đường kính con lăn
: Khoảng cách tâm hai dãy xích kép
: Tiết diện thép làm xích

: Lực căng xích
: Lực cản chuyển động lớn nhất của một tấm cào ở
nhánh làm việc
: Hệ số điền đầy
: Tỉ trọng vật liệu vận chuyển
: Chiều rộng băng cào
: Chiều cao băng cào
: Trọng lượng phân bố của vật liệu vận chuyển
: Trọng lượng mỗi mét băng cào không tải
: Trọng lượng vật liệu tác động lên một tấm cào
: Trọng lượng bản thân băng cào/ xích tác động lên
một tấm cào
: Lực cản trên các đoạn
: Lực kéo đứt xích
: Lực căng xích lớn nhất
: Góc nghiêng phần dốc
: Hệ số cản của xỉ - thép (ướt)
: Hệ số cản của xỉ - thép (khô)
: Hệ số cản của thép – thép
: Hệ số cản của thép – tấm lót (ướt)
: Hệ số cản của thép – tấm lót (khô)
: Chiều cao trạm căng
: Khoảng cách theo chiều ngang giữa hai con lăn đổi
hướng
: Sai số tổng khi tính tốn xích, lấy bằng 0.5m
: Phần xích vịng qua đĩa xích dẫn (Ddx) và các con lăn
đổi hướng (Dcl)
: Chiều dài của đoạn xích
:
: Đường kính vịng chia của bánh xích

: Đường kính trục lắp bánh xích
: Bán kính đáy
v


r1, r2
ƒq
B
Da
Dƒ
Ft
kr
dt1
b2
h2
δ
Dm
Lm
Do
Bo
k1
k2
Dx
Tt
Dk
Fr
kx
Dbr
α
di

[σ]
Mtđ,i
d
l
b
h
t1
Ψ
[τc]
[σd]
dtb
z
s

: Bán kính profin răng
: Chiều dài đoạn profin thẳng
: Chiều dày vành răng đĩa
: Đường kính vịng đỉnh
: Đường kính vịng đáy
: Lực vịng
: Hệ số tải trọng
: Đường kính lớn nhất phần giữa của trục lắp con lăn
đổi hướng
: Chiều rộng rãnh trên con lăn đổi hướng
: Chiều sâu rãnh trên con lăn đổi hướng
: Lượng dư đề phịng con lăn bị mịn
: Đường kính mayơ
: Chiều dài mayơ
: Đường kính vịng ngồi ổ lăn
: Chiều rộng ổ lăn

: Khoảng cách từ mép ổ đến mép bên của con lăn đổi
hướng
: Khoảng cách giữa hai ổ lăn
: Đường kính lăn của đĩa xích dãn động xích kéo
: Mơmen xoắn truyền qua khớp
: Đường kính qua tâm chốt đàn hồi hoặc đường kính
chia của khớp rang
:
:
: Đường kính lăn của bánh răng bị động lắp trên trục
dẫn động xích kéo
: Góc ăn khớp của bộ truyền bánh rang
: Đường kính tính tốn của đoạn trục
: Ứng suất cho phép khi tính trục
: Mơmen uốn tương đương
: Đường kính trục tại vị trí lắp then (Tính mối ghép
trục vs chi tiết đĩa xích)
: Chiều dài then
: Chiều rộng then
: Chiều cao then
: Chiều sâu rãnh then trên trục
: Hệ số (Tính mối ghép trục vs chi tiết đĩa xích)
: Ứng suất cắt cho phép
: Ứng suất dập cho phép
: Đường kính trung bình của mối ghép
: Số răng then hoa
: Hệ số an toàn tại tiết diện kiểm nghiệm
vi

[s]
sσ
sτ
σ-1
τ-1
σa
τa
σm
τm
kσ, kτ
ψσ, ψτ
Mi
Ti
Wu
Wx
df
ξ
σF
σ
τ
[σF]
σch
F
v
γ
k
ψ
c
mbc
mx

Qt

: Hệ số an toàn cho phép
: Hệ số an tồn tính riêng với ứng suất uốn tại tiết diện
: Hệ số an tồn tính riêng với ứng suất xoăn tại tiết
diện
: Giới hạn mỏi uốn với chu trình đối xứng
: Giới hạn mỏi xoắn ứng với chu trình đối xứng
: Biên độ ứng suất uốn
: Biên độ ứng suất xoắn
: Giá trị trung bình ứng suất uốn
: Giá trị trung bình ứng suất xoắn
: Hệ số tập trung ứng suất thực tế tại tiết diện
: Hệ số tính đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình lên
độ bền mỏi
: Ứng suất uốn chung tại tiết diện trục
: Ứng suất xoắn chung tại tiết diện trục
: Mômen chống uốn
: Mơmen chống xoắn
: Đường kính chân then hoa
: Hệ số tùy theo loại then hoa
: Ứng suất tương đương
: Ứng suất uốn
: Ứng suất xoắn
: Ứng suất tương đương cho phép
: Giới hạn chảy của vật liệu trục
: Diện tích mặt cắt trung bình của vật liệu trên máng
: Vận tốc di chuyển băng cào khi làm việc
: Tỉ trọng của vật liệu vận chuyển
: Tỉ lệ giữa chiều rộng và chiều cao máng

: Hệ số điền đầy
: Hệ số tính đến ảnh hưởng của góc nghiêng đường vận
chuyển
: Khối lượng mỗi băng cào
: Khối lượng xỉ trong mỗi khoang
: Lực cản của tải lên băng

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Nội dung
Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống xích tải cào
Hình 1.2 Hình ảnh mơ phỏng hệ thống xích tải cào
Hình 1.3 Các loại xích dùng trong xích tải cào
Hình 1.4 Cấu tạo chung của xích con lăn
Hình 1.5 Các loại xích con lăn
Hình 1.6 Xích hàn
Hình 1.7 Một số loại xích chun dùng
Hình 1.8 Liên kết băng cào với xích
Hình 1.9 Các kết cấu gắn tấm cào với xích
Hình 1.10 Các kết câu liên kết xích với máng cào
Hình 1.11 Thép hộp chữ nhật dùng chế tạo thân băng cào
Hình 1.12 Bộ phận liên kết băng cào với xích
Hình 1.13 Bánh xích dùng cho xích ống/xích con lăn
Hình 1.14 Bánh xích dùng cho xích mắt ơ van, bước nhỏ
Hình 1.15 Bánh xích dùng cho xích mắt ơ van, bước lớn
Hình 1.16 Bánh xích với răng lắp rời
Hình 1.17 Con lăn đổi hướng dùng cho xích ống và xích con lăn
Hình 1.18 Con lăn đổi hướng dùng cho xích hàn mắt ơ van bước lớn

Hình 2.1 Các loại ứng suất trong mắt xích hàn
Hình 2.2 Sơ đồ tính lực căng theo chu tuyến
Hình 2.3 Phân bố lực căng theo chu tuyến
Hình 2.4 Sơ đồ tính tốn chiều dài xích
Hình 2.5 Chi tiết nối xích (mắt nối)
Hình 3.1 Đường kính vịng chia tối thiểu của bánh xích
Hình 3.2 Tính dường kính vịng chia xích có bước ln chuyển
Hình 3.3 Biên dạng răng bánh xích con lăn thơng dụng
Hình 3.4 Tải trọng tác dụng lên bánh xích
Hình 3.5 Đường kính tối thiểu của con lăn đổi hướng
Hình 3.6 Kích thước rãnh trên bề mặt con lăn đổi hướng
Hình 3.7 Kết cấu mayơ con lăn đổi hướng lắp cố định với trục
Hình 3.8 Kết cấu mayơ con lăn đổi hướng lắp lồng khơng trên trục
Hình 4.1 Lắp con lăn đổi hướng ở máng khô và kết cấu trục
Hình 4.2 Lắp con lăn đổi hướng ở máng ướt và kết cấu bán trục
Hình 4.3 Sơ đồ các chi tiết trên trục dẫn động xích kéo
Hình 4.4 Truyền cơng suất từ hộp giảm tốc đến trục dẫn động xích kéo
Hình 4.5 Lực tác dụng từ đĩa xích kéo lên trục
Hình 4.6 Phương pháp truyền cơng suất và lực tác dụng lên đầu trục
Hình 4.7 Sơ đồ tính trục dẫn động xích kéo
viii

Trang
14
15
16
17
18
20
22

23
23
24
25
26
27
28
28
29
30
31
35
39
41
45
48
51
51
53
55
57
58
59
60
62
63
63
64
65
66

67


Hình 4.8 Biểu đồ mơmen và kết cấu dẫn động xích tải cào loại một xích
Hình 4.9 Biểu đồ mơmen và kết cấu trục dẫn động xích tải cào loại hai
xích
Hình 4.10 Kết cấu chung của băng cào thiết kế
Hình 4.11 Kích thước chính của tấm cào
Hình 4.12 Lực tác dụng lên băng cào ở đoạn máng ngang
Hình 4.13 Lực tác dụng lên băng cào ở đoạn máng nghiêng
Hình 4.14 Mơ hình tính tốn băng cào
Hình 4.15 Biểu đồ lực cắt và mơmen
Hình 4.16 Trường ứng suất trên tấm cào
Hình 4.17 Trường chuyển vị trên tấm cào
Hình 4.18 Sơ đồ lắp băng cào với xích và tải trọng tác dụng lên tai kéo
Hình 4.19 Mơ tả tính tốn tai kéo
Hình 4.20 Biểu đồ lực cắt và mơmen uốn
Hình 4.21 Lắp tai liên kết với xích
Hình 4.22 Trường ứng suất trên tai liên kết
Hình 4.23 Trường chuyển vị trên tai liên kết
Hình 4.24 Sơ đồ ngun lý hệ thống căng xích tự động
Hình 4.25 Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát tự động
Hình 4.26 Sơ đồ khối hệ thống tự động
Hình 4.276 Bộ điều khiển PLC S7-200
Hình 4.28 Cảm biến Piezo
Hình 4.29: Bơm piston thủy lực Yuken A10
Hình 4.30: Cảm biến nhiệt độ điện trở Pt100
Hình 4.31: Lưu đồ thuật tốn hệ thống tự động
Hình 4.32: Sơ đồ đấu nối của hệ thống

ix

68
69
76
76
79
80
81
82
84
84
85
86
86
87
89
89
92
93
93
94
95
95
96
97


DANH MỤC CÁC BẢNG
Nội dung

Bảng 1.1 Thơng số xích con lăn theo ISO 606
Bảng 1.2 Xích hàn bước dài G80 E10
Bảng 2.1 Tổng hợp kết quả tính lực căng với hệ số điền đầy 0.8
Bảng 2.2 Tổng hợp kết quả tính lực căng với hệ số điền đầy 0.5
Bảng 2.3 Hệ số an tồn xích hàn
Bảng 2.4 Các thơng số chi tiết của xích đã chọn
Bảng 2.5 Thống số và kết quả tính chiều dài xích
Bảng 3.1 Thơng số biên dạng răng bánh xích đối với xích hàn

x

Trang
18
21
42
43
44
45
46
53


xi


LỜI MỞ ĐẦU
I.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Thực trạng tiêu thụ năng lượng ở Việt Nam theo thống kê của chương trình

mục tiêu quốc gia về tiết kiệm và hiệu quả năng lượng, tiêu thụ năng lượng
sơ cấp của Việt Nam năm 2012 là 56.7 triệu TOE (Ton of Oil Equivalent –
tần dầu tương đương), trong đó than chiếm 25.6% phục vụ chủ yếu cho các
nhà máy nhiệt điện. Với nhu cầu tiêu thụ ngày càng cao, theo quy hoạch
phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến 2030, tổng
cơng suất các nhà máy nhiệt điện vào năm 2030 là khoảng 75.000MW.
Nhưng loại than được cung cấp cho các nhà máy tiêu thụ thường có độ tro
lớn từ 31-32% nên lượng tro xỉ thải ra chiếm 20-30% lượng than sử dụng.
Do đó, hệ thống lấy tro xỉ khơng chỉ có vai trò thu gom xỉ đáy lò để vận
chuyển mà cịn có góp phần giảm thiểu ảnh hưởng tới mơi trường. Từ đầu
thế kỷ trước nhiều nước như Pháp, Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Ấn Độ,… đã tận
dụng tro, xỉ nhiệt điện để đắp nền cải tạo/ gia cố đất, gia cố móng đường,
làm phụ gia cho bê tơng xi măng, thay thế bộ đá trong bê tông asphalt,…
Nhận thấy điều này, căn cứ Quyết định số 452/QĐ-TTg ngày 12 tháng 4
năm 2017 của thủ tướng chính phủ Phê duyệt Đề án đẩy mạnh xử lý, sử
dụng phụ phẩm của nhà máy nhiệt điện được Bộ Xây dựng biên soạn phối
hợp với Bộ Khoa học và Công nghệ thẩm định và ban hành theo quy định.
Hiện nay hệ thống thu gom và vận chuyển tro xỉ vẫn chủ yếu được nhập
đồng bộ từ nước ngoài, đặc biệt là với các nhà máy nhiệt điện than công
suất lớn như nhà máy nhiêt điện Formosa (Đồng Nai), Nghi Sơn (Thanh
Hóa), Mơng Dương (Quảng Ninh),…
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn, nghiên cứu về hệ thống thải tro xỉ được xây
dựng để tiến tới làm chủ công nghệ . Với sự định hướng của giáo viên
hướng dẫn TS. Nguyễn Thùy Dương, luận văn được thực hiện với đề tài:
“Nghiên cứu thiết kế hệ thống băng tải xích tự động cào tro xỉ của lị
hơi chạy than trong nhà máy nhiệt điện”.

II.

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN

Thiết kế hệ thống xích tải chịu được yêu cầu khắc nghiệt của hệ thống thải
tro, xỉ tự động trong các nhà máy nhiệt điện chạy than công suất từ 300MW
trở lên.

1


III.

PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Tính tốn, thiết kế hệ thống trục và hệ thống băng cào tro, xỉ chịu được
nhiệt độ 1000 o C khi xỉ vừa ra khỏi lò và chịu được môi trường phức tạp
(muối, axit, v.v..) của nước làm mát.
- Tính tốn bánh xích dẫn động và cụm con lăn đổi hướng.
- Tính tốn thiết kế hệ thống xích tải.

IV.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN

Ý nghĩa khoa học

- Kết quả nghiên cứu khoa học của luận văn góp phần giải mã cơng nghệ khi
mà Việt Nam vẫn đang phải nhập khẩu thiết kế và thiết bị đồng bộ.
- Trên cơ sở kết quả nghiên cứu của luận văn cịn có thể ứng dụng sang các
hệ thống xử lý chất thải bằng các lò đốt

Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu của luận văn góp phần làm chủ thiết kế để tiến tới có

thể chế tạo ở Việt Nam, các hệ thống thuyền xỉ trong nhà máy nhiệt điện
đốt than nhằm nội địa hóa và thay thế nhập khẩu. Hiện nay các nhà máy
nhiệt điện xây dựng mới hoặc bảo dưỡng hầu như phải nhập khẩu đồng bộ
hệ thống này hoặc nhập toàn bộ thiết kế cùng những bộ phận quan trọng
chế tạo trong nước chỉ là phần vỏ kết cấu. Do đó luận văn này có ý nghĩa
thực tiễn.
V.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN
Luận văn được nghiên cứu dựa trên cơ sở áp dụng lý thuyết về tính tốn
thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí kết hợp với ý kiến chuyên gia cũng như
đi tìm hiểu thực tế tại các nhà máy nhiệt điện của Việt Nam đang vận hành
như: nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh; nhà máy nhiệt điện Uông Bí; nhà
máy nhiệt điện Thái Bình 1 và 2; nhà máy nhiệt điện Cẩm Phả. Do đặc
điểm tài liệu về thiết kế thiết bị siêu trường, siêu trọng và làm việc trong
điều kiện khắc nghiệt ở Việt Nam hầu như khơng có, cịn trên thế giới chỉ
phân tích chung chung và các nghiên cứu chun sâu thì là bí quyết phát
triển của các hãng không được công bố.

VI.

NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN
Luận văn được trình bày trong 97 trang và 1 trang phụ lục cụ thể như sau:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống băng tải xích tự động cào tro xỉ của lò
hơi nhà máy nhiệt điện chạy than
Chương một của luận văn trình bày tổng quan về hệ thống băng tải xích cào
tro xỉ tự động. Ngồi ra, chương này cũng phân tích đánh giá nhược điểm
2

cửa các loại xích, bánh xích và đặc điểm làm việc của hệ thống băng tải
trong môi trường làm việc khắc nghiệt: nhiệt độ thay đổi từ 45° đến 1000°;
bụi bặm.
Chương 2: Thiết kế hệ thống xích tải
Chương này trình bày về việc phân tích điều kiện làm việc và thiết lập biểu
thức tính tốn thiết kế và lựa chọn hệ thống xích kéo , đầu nối xích của hệ
thống thuyền xỉ.
Chương 3: Tính tốn bánh xích dẫn động và cụm con lăn đổi hướng
Chương này trình bày về tính tốn, thiết kế kết cấu bánh xích và cụm con
lăn đổi hướng trên hệ thống thuyền xỉ.
Chương 4: Tính tốn thiết kế hệ thống trục và hệ thống băng cào
Trình bày và tính tốn thiết kế, kiểm nghiệm hê thống trục dẫn động và các
băng cào với hệ thống xích dẫn động thuyền xỉ.

3


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI XÍCH TỰ ĐỘNG CÀO TRO XỈ
CỦA LÒ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHẠY THAN
1.1 Mô tả hệ thống thuyền xỉ trong nhà máy nhiệt điện đốt than
Xích tải cào dùng để vận chuyển liên tục vật liệu rời dọc theo các máng cào, có
cấu tạo chung như thể hiện trên hình 1.1. Hệ thống xích tải cào gồm xích kéo 1
(gọi là bộ phận kéo), được dẫn động bằng đĩa xích dẫn (hoặc tang) 4. Trên xích
kéo được gắn các băng cào 2 để gạt vật liệu và làm dòng vật liệu di chuyển theo
phương ngang, dọc máng 6 và qua các con lăn đổi hướng 3 để vận chuyển theo
phương nghiêng lên chiều cao H và đưa vật liệu ra ngoài. Sau đó, các băng cào
theo xích chuyển động khơng tải theo chiều ngược lại dọc máng 7. Để các băng
cào khơng bị nghiêng làm giảm năng suất vận chuyển thì xích cần được căng với
lực cần thiết thơng qua trạm căng 5 ở phía đi hệ thống xích tải.

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống xích tải cào

4


Vách máng

Băng tải cảo

Nước làm mát
Hệ thống căng xích
Hệ thống bể tràn

Máng khơ
Con lăn chuyển hướng

Hình 1.2 Hình ảnh mơ phỏng hệ thống xích tải cào

Trên hình 1.1 (hình chiếu bằng A) cũng giới thiệu một sơ đồ hệ dẫn động xích tải.
Năng lượng từ động cơ được truyền qua hộp giảm tốc để giảm tốc độ quay và tăng
mômen xoắn để phù hợp với yêu cầu trên xích kéo. Trục ra của hộp giảm tốc liên
kết với trục dẫn động xích kéo thơng qua khớp nối và qua đó truyền mơmen đến
đĩa xích 4 lắp trên trục. Trục được cố định vị trí trong khơng gian qua các ổ lăn lắp
tại các gối đỡ. Khi trục quay, đĩa xích quay theo và xích kéo ăn khớp với răng trên
đĩa xích sẽ chuyển động theo và các băng cào lắp với xích sẽ đưa vật liệu vận
chuyển theo chiều mong muốn.
Nói chung trong máy vận chuyển liên tục dịng vật liệu được vận chuyển theo một
chiều xác định, do đó trục dẫn động xích tải sẽ ln quay một chiều. Với hệ thống
xích tải thuyền xỉ thì xỉ đáy được vận chuyển trước tiên dọc máng ngập nước

(máng ướt) để xỉ nóng nguội dần, sau đó theo chiều nghiêng lên độ cao nhất định
để tách nước và cuối cùng đưa vào máy nghiền xỉ. Nhánh xích khơng tải quay trở
lại dọc theo máng khơ.
1.2 Các loại xích kéo trong hệ thống xích tải cào
Hình 1.3 giới thiệu một số loại xích kéo thường được sử dụng trong hệ thống xích
tải cào.

5


a) Xích con lăn

b) Xích ống

c) Xích hàn

t
d
b
d) Xích ơ van bước lớn và các kích thước chính
Hình 1.3 Các loại xích dùng trong xích tải cào

Xích con lăn được dùng rất phổ biến trong truyền động cơ khí [3, 4]. Cấu tạo
chung của xích con lăn gồm các má xích trong, ống, chốt và con lăn (Hình 1.4).
Các chốt lắp cố định với má ngoài, ống lắp cố định với má trong, cịn con lăn được
lắp phía bên ngồi ống để tăng bán kính cong khi ăn khớp với răng đĩa xích nhằm
giảm mịn cho răng đĩa và ống. Khi vào ăn khớp với các răng đĩa ống và chốt xoay
tương đối với nhau, hoạt động như một bản lề nên cịn được gọi là bản lề xích.
Việc xoay tương đối giữa các chi tiết này làm bản lề xích bị mịn, bước xích sẽ
tăng làm xích ăn khớp trên vịng chia có đường kính tăng nên đấy là nguyên nhân

chính gây tuột xích khỏi răng đĩa. Để giảm mịn bản lề xích, loại xích này cần phải
được bơi trơn tốt.

6


Xích con lăn có thể gồm loại một dãy xích hoặc nhiều dãy xích; các má xích có
thể có dạng phẳng hoặc khơng phẳng. Các má xích khơng phẳng khi chịu kéo sẽ
phát sinh thêm ứng suất uốn phụ làm giảm khả năng chịu tải của xích (hình 1.5).
Xích ống có cấu tạo tương tự xích con lăn, chỉ khác là khơng có con lăn, cịn làm
việc tương tự xích con lăn nên để giảm mịn bản lề xích cũng địi hỏi được bơi trơn
tốt.
Thơng số cơ bản của xích ống và xích con lăn là các bước xích t, chiều rộng xích
B và b1. Các thơng số này được tiêu chuẩn hóa. Lực kéo đứt xích được xác định
bằng thực nghiệm (kéo thử) và được các nhà sản xuất công bố trong các bảng tra.
Bảng 1.1 giới thiệu ký hiệu xích con lăn và bước xích tiêu chuẩn theo ISO 606.

Hình 1.4 Cấu tạo chung của xích con lăn

7


a) Xích một dãy

b) Xích hai dãy

c) Xích má cong
Hình 1.5 Các loại xích con lăn

Bảng 1.1 Thơng số xích con lăn theo ISO 606 [6]

Ký
hiệu

Bước
xích t,
mm

Kích thước chính, mm
pt

d1

b1

Lực kéo đứt tối thiểu, kN

b4

b5

b6

(1 dãy)

(2
dãy)

(3 dãy)

1 dãy

2 dãy

3 dãy

Kiểu A (A-series Chains)
04C

6,35

6,40

3,30

3,10

9,1

15,5

21,8

3,5

7,0

10,5

06C

9,525

10,13

5,08

4,68

13,2

23,4

33,5

7,9

15,8

23,7

85

12,70

-

7,77

6,25

14,0

-

-

6,7

-

-

08A

12,70

14,38

7,92

7,85

17,8

32,3

46,7

13,9

27,8

41,7

10A

15,875

18,11

10,16

9,40

21,8

39,9

57,9

21,8

43,6

65,4

12A

19,05

22,78

11,91

12,57

26,9

49,8

72,6

31,3

62,6

93,9

16A

25,40

29,29

15,88

15,75

33,5

62,7

91,9

55,6

111,2

166,8

20A

31,75

35,76

19,05

18,90

41,1

77,0

113,0

87,0

174,0

261,0

24A

38,10

45,44

22,23

25,22

50,8

96,3

141,7

125,0

250,0

375,0

8


28A

44,45

48,87

25,40

25,22

54,9

103,6

152,4

170,0

340,0

510,0

32A

50,80

58,55

28,58

31,55

65,5

124,2

182,9

223,0

446,0

669,0

36A

57,15

65,84

35,71

35,48

73,9

140,0

206,0

281,0

562,0

843,0

40A

63,50

71,55

39,68

37,85

80,3

151,9

223,5

347,0

694,0

1041

48A

76,20

87,83

47,63

47,35

95,5

183,4

271,3

500,0

1000

1500

Kiểu B (B-series Chains)
05B

8,00

5,64

5,00

3,00

8,6

14,3

19,9

4,4

7,8

11,1

06B

9,525

10,24

6,35

5,72

13,5

23,8

34,0

8,9

16,9

24,9

08B

12,70

13,92

8,51

7,75

17,0

31,0

44,9

17,8

31,1

44,5

10B

15,875

16,59

10,16

9,65

19,6

36,2

52,8

22,2

44,5

66,7

12B

19,05

19,46

12,07

11,68

22,7

42,2

61,7

28,9

57,8

86,7

16B

25,40

31,88

15,88

17,02

36,1

68,0

99,9

60,0

106,0

160,0

20B

31,75

36,45

19,05

19,56

43,2

79,7

116,1

95,0

170,0

250,0

24B

38,10

48,36

25,40

25,40

53,4

101,8

150,2

160,0

280,0

425,0

28B

44,45

59,56

27,94

30,99

65,1

124,7

184,3

200,0

360,0

530,0

32B

50,80

58,55

29,21

30,99

67,4

126,0

184,5

250,0

450,0

670,0

40B

63,50

72,29

39,37

38,10

82,6

154,9

227,2

355,0

630,0

950,0

48B

76,20

91,21

48,26

45,72

99,1

190,4

281,6

560,0

1000

1500

Kiểu H (Heavy-series Chains)
60H

19,05

26,11

11,91

12,57

30,2

56,3

82,4

31,3

62,6

93,9

80H
100H

25,40
31,75

35,59
39,09

15,88
19,05

15,75
18,90

37,4
44,5

70,0
83,6

102,6
122,7

55,6

87,0

112,2
174,0

166,8
261,0

120H

38,10

48,87

22,23

25,22

55,0

103,9

152,8

125,0

250,0

375,0

140H

44,45

52,20

25,40

25,22

59,0

111,2

163,4

170,0

340,0

510,0

160H

50,80

61,90

28,58

31,55

69,4

131,3

193,2

223,0

446,0

669,0

180H

57,15

69,16

35,71

35,48

77,3

146,5

215,7

281,0

562,0

843,0

200H
240H

63,50
76,20

78,31
101,22

39,68
47,63

37,85
47,35

87,1
111,4

165,4
212,6

243,7
313,8

347,0
500,0

694,0
1000

1041
1500

9


Xích hàn được làm từ thép tiết diện trịn (hình 1.6a) hoặc phối hợp từ các mắt xích
thép tiết diện trịn và các mắt xích tiết diện hình chữ nhật (hình 1.6b).
Thơng số chính của xích hàn là bước xích t, tiết diện thép làm xích (đường kính
thép d), chiều rộng mắt xích B và lực kéo đứt xích.
Tùy theo giá trị của tỉ số
-

Xích bước ngắn:

-

Xích bước dài:

t
xích hàn được phân ra thành:
d
t
<3

d

t
≥3
d

Tùy theo dung sai chế tạo của bước xích, xích hàn lại được phân thành hai loại:
xích chính xác và xích thường. Xích thường có dung sai bước xích đến ± 10%
thường chỉ dùng để buộc hàng hoặc sử dụng trong cơ cấu dẫn động bằng tang trơn,
khơng thể sử dụng để ăn khớp cùng đĩa xích. Xích chính xác có dung sai bước
xích dưới ± 3%.
Các thơng số của xích hàn cũng được tiêu chuẩn hóa. Bảng 1.2 giới thiệu một số
kích thước thơng dụng của xích hàn bước dài [6].

a) Xích hàn làm từ thép tròn

10