Phan tich cong suat may tron than hai truc nam ngang voi mo hinh TERZAGHI

ÐỀ ÁN ÐỔI MỚI
VÀ HIỆN ÐẠI HĨA CƠNG NGHỆ
TRONG NGÀNH CƠNG NGHIỆP
KHAI KHỐNG ÐẾN NĂM 2015,
TẦM NHÌN 2025:

TIẾN NHỮNG BƯỚC DÀI
TRONG CÔNG NGHỆ

ISSN: 0866 - 7756 SỐ 43 - THÁNG 11/2020


Trong Số Này
ISSN: 0866-7756 Số 43 tháng 10 năm 2020

Chịu tráCh NhIệm NộI duNg
trần Việt hòa
Vụ trưởng Vụ Khoa học & Công nghệ
hộI đồNg bIêN tập
1. pgS.tS. trịnh trọng Chưởng
2. tS. đào trọng Cường
3. thS. Lê Việt Cường
4. tS. dương Xuân diêu
5. tS. Nguyễn mạnh dũng
6. tS. Chu Văn giáp
7. pgS.tS. hoàng Văn gợt
8. tS. Nguyễn huy hoàn
9. pgS.tS. Chu Kỳ Sơn
10. tS. đặng tất thành
11. tS. Nguyễn thế truyện
tổNg bIêN tập

Nhà báo đặng thị Ngọc thu
ĐT: 024.02694445 - 0968939668
phÓ tổNg bIêN tập
Nhà báo Ngô thị diệu thúy
ĐT: 024.22218228 - 0903223096
Nhà báo phạm thị Lệ Nhung
ĐT: 0912.093 191
phụ tráCh ấN phẩm
Nhà báo hồ Nga
Trưởng ban Thư ký - Xuất bản
ĐT: 024.22218230 - 0912 186889
tÒA SOẠN
Tầng 8, số 655 Phạm Văn Đồng,
Bắc Từ Liêm, Hà nội.
Email:
Website: www.tapchicongthuong.vn
VĂN phÒNg đẠI dIệN phÍA NAm
Số 12 nguyễn Thị Minh Khai, Phường Đa Kao,
Quận 1, TP. Hồ Chí Minh
ĐT: (08) 38213488 - Fax: (08) 38213478
Email:
giấy phép hoạt động báo chí số:
60/gP-BTTTT cấp ngày 05/3/2013
In tại: Công ty CP Đầu tư và Hợp tác quốc tế

Tin tức & Sự kiện
4. Đề án đổi mới và hiện đại hóa cơng nghệ trong ngành cơng nghiệp khai khống

đến năm 2015, tầm nhìn 2025: Tiến những bước dài trong công nghệ
8. Một số kết quả bước đầu về nghiên cứu hiệu suất của nguồn điện mặt trời nổi

Nghiên cứu & Triển khai
12. Ảnh hưởng của xử lý lạnh đến khả năng chịu mài mòn của mũi búa thủy lực
15. Phương pháp xác định biên giới kết thúc khai trường hợp lý cho các mỏ than

lộ thiên của Tập đồn Cơng nghiệp Than - Khống sản Việt Nam
19. Phân tích cơng suất máy trộn than hai trục nằm ngang với mơ hình TERZAGHI
22. Kẹt cần khoan và các biện pháp phịng ngừa trong q trình thi cơng giếng

khoan dầu khí
26. Khả năng sử dụng xỉ thải của cơng nghiệp luyện kim trong sản xuất vật liệu

xây dựng
30. Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ- Vinacomin với nhiệm vụ đổi mới, hiện đại hóa

cơng nghệ khai thác và chế biến than - khoáng sản
34. Đánh giá khả năng áp dụng cơng nghệ cơ giới hóa khấu than bằng máy, chống giữ

lò chợ bằng giàn tự hành hạng nhẹ, giá khung, giá xích tại các mỏ hầm lị thuộc TKV
40. Nghiên cứu sản xuất vật liệu xây dựng từ đất đá thải các mỏ than vùng

Quảng Ninh
43. Tời cáp treo chở người trên đường lò của TKV - Từ nghiên cứu đến sản xuất
47. Một số vấn đề lựa chọn dây chuyền thiết bị cơ giới hóa khai thác phù hợp cho điều

kiện vỉa than dày trung bình, độ dốc đến 450 ở vùng Quảng Ninh
50. Giải pháp khai thác đảm bảo an tồn cho lị chợ vỉa 11 dưới moong lộ thiên tại Công
ty cổ phần Than Hà Lầm - VINACOMIN
54. Kết quả áp dụng công nghệ khai thác vỉa dốc sử dụng giàn chống mềm loại ZRY và
đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả khai thác trong các mỏ hầm lị của Tập

đồn Cơng nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam
60. Nghiên cứu ứng dụng phân hữu cơ từ xử lý vi sinh rơm rạ và phân hữu cơ sinh học
cho cây thuốc lá vàng sấy ở Cao Bằng
63. Nghiên cứu phương pháp lọc và sấy tạo chế phẩm Chondroitin Sulfate từ sụn
chân gà

Doanh nghiệp với

Khoa học Công nghệ

66. RIAM đưa công nghệ sấy, chế biến ngô giống hiện đại vào sản xuất, hướng đến

nền “nông nghiệp xanh”
68. Thủy điện Thác Mơ : đẩy mạnh ứng dụng CMCN 4.0 vào hoạt động sản xuất kinh

doanh
69. Tổ hợp cơ khí Thaco Chu Lai: Trung tâm cơ khí đa dụng đầu tiên tại miền Trung
70. BSR làm sạch đường ống dẫn dầu bằng cơng nghệ phóng PIG

Văn bản mới


Nghiên cứu & Triển khai

PHÂN TÍCH CƠNG SUẤT

mÁY TRỘn Than hai TRỤc nẰm ngang
VỚi mƠ hÌnh TERZaghi
nguyễn Quốc tính - lê thùy Dương
nguyễn ngọc linh - bùi Đức tiến - nguyễn văn Kựu

Tóm TắT:
Máy trộn than loại hai trục nằm ngang được sử dụng rộng rãi trong sản xuất than vì chúng có thể giúp ổn định tỉ
lệ của hỗn hợp trong một giới hạn xác định, đồng thời giảm chi phí sản xuất mà khơng làm giảm hiệu suất của thiết
bị. Bài báo này tập trung phân tích mối quan hệ giữa áp lực và công suất của máy trộn than hai trục nằm ngang. Mơ
hình tính tốn áp lực tác dụng lên cánh trộn được xây dựng dựa trên mơ hình sức chịu tải của nền, được đề xuất bởi
Terzaghi. Lực cản trên mỗi trục trộn được xác định có kể đến sự lệch pha giữa các cánh trộn. Các kết quả cho thấy, công
suất của máy trộn than thay đổi lên tới ~30% trong một chu kỳ.
Từ khóa: Máy trộn hai trục nằm ngang, mơ hình Terzaghi, pha trộn than.

1 đặT vấn đề

trong hỗn hợp [4]. Các nghiên cứu khác tập trung vào mơ
hình pha trộn để phân tích ảnh hưởng của các thơng số thiết

Máy trộn than loại hai trục nằm ngang được sử dụng rộng
rãi trong q trình sản xuất than để giảm chi phí sản xuất [1],
nâng cao năng suất nhờ nguyên lý trộn liên tục. Để mơ tả các
đặc trưng của q trình trộn, trong các nghiên cứu gần đây,
các tác giả đã sử dụng lý thuyết xác suất thống kê để xây
dựng chỉ tiêu chất lượng trộn [3], hay phương trình Fokker Planck để mô tả chuyển động ngẫu nhiên của các hạt vật liệu

kế và sản xuất đến quá trình trộn và tìm ra giải pháp để nâng
cao chất lượng trộn, giảm tiêu thụ năng lượng [5-7].
Bài báo này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của
áp lực tác dụng lên cánh trộn đến công suất của máy trộn
than hai trục nằm ngang do Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ Vinacomin thiết kế. (Bảng 1)

bảng 1 – thông số kỹ thuật của máy trộn than hai trục
TT

Thông số

Ký hiệu

Giá trị

Đơn vị

1

Số vịng quay

n

53

v/ph

2

Góc nghiêng cánh

α

Có thế điều chỉnh

độ

3

Chiều dài cánh trộn

L

0,355

m

4

Bề rộng cánh trộn

B

0,264

m

5

Chiều dày cánh trộn

W

0,0952

m

6

Chiều dài buồng trộn

Lm

3

m

7

Bán kính nửa máng trộn

R

0,5

m

8

Góc nội ma sát của than

ϕ

30

độ

9

Trọng lượng riêng của than

γ

13.46

N/m3

10

Hệ số dính bám của than

c

2,5

N/m3

11

Năng suất của máy trộn

Q

300

T/h

(Số 43 - 10/2020) t khoa học & cônG nGhệ 19

Nghiên cứu & Triển khai
2 Tính Tốn, kếT quả và Thảo luận
2.1 Xác định lực cản trên cánh trộn bằng mơ
hình terzaghi
Máy trộn hai trục nằm ngang gồm hai trục lắp các cánh
trộn song song đặt trong buồng trộn có dạng Omega, quay
cùng tốc độ nhưng ngược chiều nhau. Vùng nằm giữa hai
trục trộn được gọi là vùng trộn (Hình 1a). Cánh trộn liên kết
với trục trộn bằng tay trộn, được đặt nghiêng một góc a so
với mặt phẳng vng góc với trục trộn để tạo hiệu ứng vừa
trộn vừa vận chuyển.
a)

trên mỗi cánh trộn (Hình 1b). Do đó, bài báo này áp dụng mơ
hình chịu tải của nền, đề xuất bởi Terzaghi [9] để xác định lực
cản trên cánh trộn. Tổng áp lực cản trên mỗi cánh trộn được
xác định theo công thức:
q +q
, j = [0, j1]
(4)
qd,i = l,i 2,i
0
, j = [ j1, 2p]
Trong đó
1
ql,i = cNc + DfNq + BsinaN (5)
2
1

q2,i = cNc + DfNq + WN
2
Với: c, , Nc, Nq, N được cho trong tài liệu [9].
Trong công thức (5), ba số hạng lần lượt đại diện cho sự
dính bám, áp lực gây ra bởi khối lượng vật liệu và do ma sát
trong của vật liệu. Vì Df = Df(φ), qd,i = qd,i(φ) nên lực cản của
một cánh trộn cũng là một hàm phụ thuộc góc quay:
(6)
Fi(φ) = qd,i (φ)[B + W]L
Trong đó: L – chiều dài cánh trộn.
Gọi q là góc lệch pha giữa hai cánh trộn liên tiếp, j là tổng
số cánh trộn trên một trục trộn, xác định được tổng lực cản
tác dụng lên
một trục: j
j
i=1Fi[j + (i-1)q] i=1 = qd,i [j + (i-1)q] (B + W)L (7)



2.2 tính tốn cơng suất
Tổng công suất cần thiết của máy trộn than hai trục nằm
ngang được tính bằng:

b)
Trong đó: P1 - cơng suất để trộn; P2 - công suất để vận
chuyển; c0 - hệ số cản của vật liệu, c0 = 2,5 [10]; Q - năng suất
của máy trộn; Lm - cự ly vận chuyển.
Hình 1. Hình chiếu (a) và mặt cắt vng góc
(b) với trục của máy trộn than

Đại lượng không thứ nguyên Froude được sử dụng để
đánh giá hiệu quả của quá trình trộn [8]. Từ đó, xác định được
tốc độ góc tối ưu:
gFr
(1)
w=
R
Trong đó: g - gia tốc trọng trường; Fr - hệ số Froude;
R - bán kính nửa máng trộn.
Trong một chu kỳ quay của trục trộn, cánh trộn tiếp xúc
với vật liệu trong góc quay φ = [0,φ1] (từ θ1 đến θ2), khơng
tiếp xúc vật liệu trong góc quay φ = [φ1,2p] (từ θ2 đến θ1).
Chiều sâu phần nhận chìm của cánh trộn trong vật liệu tính
từ trọng tâm của cánh đến bề mặt vật liệu tiếp xúc với khơng
khí (mặt thống) xác định được là:
j = [0, j1]: Df(j) = H -R + rccos j(2)
(3)
j = [ j1, 2p]: Df(j) = 0
Trong đó: H - chiều cao vật liệu trong thùng trộn; rc - nửa
chiều dài cánh trộn.
Trong thực tế, tương tác giữa cánh trộn và hỗn hợp trộn là
cắt-trượt, lực cản xuất hiện ở cả mặt trước (F1) và mặt bên (F2)
20 khoa học & cônG nGhệ u (Số 43 - 10/2020)

2.3 Khảo sát áp lực và cơng suất cho một máy
trộn than điển hình
Trong bài báo này, nhóm tác giả sử dụng mơ hình máy
trộn than hai trục quay ngược chiều nhau với bốn cánh trộn
trong một bước trộn của mỗi trục, hai cánh trộn liên tiếp
trong cùng một bước trộn đặt lệch nhau một góc 90°. Các

thông số kỹ thuật của máy trộn than dùng để khảo sát áp lực
và tính cơng suất được cho trong Bảng 1.
Nhóm tác giả đã khảo sát áp lực trên một cánh trộn và
một bước trộn ở điều kiện làm việc ổn định trong một chu
kỳ làm việc với góc quay φ = 0÷2π [rad] và số vịng quay
của trục 53 v/ph. Các kết quả khảo sát được thể hiện trên
Hình 2 và 3. Hình 2 thể hiện áp lực trên một cánh trộn và áp
lực trên một bước trộn trong một chu kỳ khi góc φ thay đổi
trong khoảng 0 ÷ 2π. Như thể hiện ở Hình 2a, áp lực trên
một cánh trộn giảm dần từ 189,2 về 0 N/m2, tương ứng với
góc quay từ vị trí 0 đến θ1. Sau đó, áp lực vẫn bằng 0 khi
góc quay cánh trộn nằm trong khoảng θ1 ÷ θ2, kết thúc
một chu kỳ. Áp lực trên một bước trộn giảm dần từ 397,3
N/m2 đến điểm có áp lực nhỏ nhất là 209,2 N/m2, được biểu
diễn ở Hình 2b.
Cơng suất của máy trộn than hai trục được thể hiện trên


Nghiên cứu & Triển khai

Hình 2. Áp lực trên một cánh trộn và một bước trộn

Hình 3. Tại vị trí góc φ = 0, cơng suất là 30,09 kW. Sau đó, giá trị
cơng suất giảm dần, rồi tăng lên giá trị cực đại 33,19 kW trước
khi giảm mạnh đến vị tri thấp nhất 25,54 kW. Như vậy, giá trị
công suất của máy trộn than thay đổi ~30% từ thời điểm
công suất cực đại tới công suất cực tiểu.

3. kếT luận
Trong bài báo này, nhóm tác giả đã phân tích mối quan

hệ giữa áp lực của máy trộn than hai trục với cơng suất tiêu

Hình 3. Cơng suất của máy trộn than

thụ năng lượng ở điều kiện làm việc ổn định trong một chu
kỳ làm việc với góc φ = 0÷2π [rad] và số vòng quay của trục
là 53 v/ph. Các phương trình được áp dụng cho một máy
trộn than hai trục điển hình. Kết quả chỉ ra rằng, giá trị công
suất của máy trộn than thay đổi ~30% trong một chu kỳ
làm việc.
Nghiên cứu này có thể được áp dụng trong tính tốn,
thiết kế các chi tiết cho máy trộn than hai trục để tối ưu
hóa cơng suất, đồng thời đảm bảo khả năng trộn đều của
máy trộn n

Tài liệu Tham khảo
1. Guo Xi-jin, Chen Ming, Wu Jia-wei. Coal Blending Optimization of Coal Preparation Production Process based on Improved GA.
The 6th International Conference on Mining Science & Technology. 2009.
2. Ralf Weinekötter, Hermann Gericke. Mixing of Solids. Springer. 2000.
3. Minshu Zhan, Shuxian Liu, Yuming Zhang, Guogang Sun, Li Weng. Markov Chain Modeling the Mixing of Coal and Solid Heat
Carriers in a Continuous Colliding Static Mixer. Industrial & Engineering Chemistry Research, 53(16). 2014. PP. 6830-6839.
4. Kehlenbeck V. Continuous Dynamic Mixing of Cohesive Powders. PhD.Thesis, Technical University of Munich. 2006
5. Braccesi C., Landi L. An Analytical Model for Force Estimation on Arms of Concrete Mixers. In Proceedings of the ASME Design
Engineering Technical Conference, San Diego, CA, USA. 30 August - 2 September 2009.
6. Zechen Yao. Mechanical Analysis and Optimal Design of Mixing Paddlesforcsam Mixers. Academic Journal Of Manufacturing
Engineering, Vol. 17. 2019.
7. Braccesi C. An Analytical Model for Force Estimation on Arms of Concrete Mixers. 2009.
8. Equipment Handbook. />9. Terzaghi K., Peck R.B. Soil Mechanics in Engineering Practice, 3rd ed. John Wiley and Sons Inc., New York, USA. 1996.
10. Conveyor Equipment Manufacturers Association. Screw Conveyors for Bulk Materials. ANSI/CEMA Standard No. 350 Fifth
Edition.

Ngày nhận bài: 20/9/2020; Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 30/9/2020; Ngày chấp nhận đăng bài: 10/10/2020
Người phản biện:
KS. Cao Ngọc Đẩu - Chuyên gia độc lập
Thông tin tác giả:
NGuyễN QuốC TíNH - lê THùy DươNG
Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ - Vinacomin
NGuyễN NGọC lINH - BùI ĐứC TIếN - NGuyễN VăN Kựu
Đại học Thủy lợi

(Số 43 - 10/2020) t khoa học & cônG nGhệ 21