NGUYỄN ANH TÙNG

BỘ CÔNG THƯƠNG
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ

NGUYỄN ANH TÙNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THƠNG SỐ
CHÍNH ĐẾN ĐỘ BỀN KHUNG CỰC PHĨNG
LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

2023
HÀ NỘI - 2023


BỘ CÔNG THƯƠNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ

NGUYỄN ANH TÙNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THƠNG SỐ CHÍNH
ĐẾN ĐỘ BỀN KHUNG CỰC PHĨNG
LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số: 9520103

Ngƣời hƣớng dẫn

Xác nhận của
Viện Nghiên cứu Cơ khí

Hồng Văn Gợt

HÀ NỘI - 2023


LỜI CẢM ƠN
Trong q trình học tập và hồn thành luận án, em luôn nhận được sự
qu n t m, hư ng

n tận t nh

n ộ vi n h

tập th

n ộ gi ng

y,

nh kho họ v


Trung t m Đ o t o s u Đ i họ , Vi n Nghi n

u C kh ,

ộ C ng Thư ng. Em xin c m n Kho C kh – trường Đ i học Công Nghi p
Hà Nội, PTN S c bền Vật li u – trường Đ i học Giao thông Vận t i, Công ty
TNHH HIKI đã hỗ trợ em về mặt

sở vật chất ũng như tư vấn kỹ thuật đ

thực hi n thành cơng các thí nghi m. Đặc bi t em xin chân thành c m người
hư ng d n kho họ l PGS.TS Hoàng Văn Gợt đã tận tình d y b o, hư ng
d n v giúp đỡ em thực nghi m v hư ng d n trong suốt khoá học. Em xin c m
n TS. Dư ng Văn Long, TS. Nguyễn Tiến Sỹ, và toàn th

th y đã hư ng

d n và chỉ d y cho em trong quá trình nghiên c u và học tập. Những lời khuyên,
hư ng d n bổ ích c
nội dung c

th y đã giúp em ó định hư ng và tiếp cận tốt h n v i

đề t i đ có th hồn thành luận án. Cuối cùng em xin c m n sự

giúp đỡ, động viên c

gi đ nh, người th n, đồng nghi p dành cho em trong


suốt thời gian làm luận án.
Nghiên cứu sinh

Nguyễn Anh Tùng

i


LỜI CAM ĐOAN
Em xin

m đo n đề tài luận n: “Nghiên c u nh hưởng c a một số

thông số h nh đến độ bền khung cực phóng lọc bụi tĩnh đi n” đều do em tự
thực hi n ư i sự hư ng d n c a người hư ng d n kho họ l PGS.TS Hoàng
Văn Gợt. Nội ung

luận án này là cơng trình nghiên c u khoa học c a b n

th n. Đ hoàn thành luận án này, em chỉ sử dụng những tài li u đã ghi trong mục
tài li u tham kh o mà không dùng bất c tài li u nào khác. Không hề có sự sao
chép, gian lận kết qu c a bất kỳ cơng trình nghiên c u nào khác.
Nghiên cứu sinh

Nguyễn Anh Tùng

ii


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................... vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................... ix
DANH MỤC HÌNH .................................................................................. xi
MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết ..................................................................................................... 1
2. Mục tiêu............................................................................................................. 2
3. Đối tượng nghiên c u........................................................................................ 2
4. Ph m vi nghiên c u ........................................................................................... 2
5. Phư ng ph p nghi n

u ................................................................................... 2

6. Ý nghĩ kho học và thực tiễn........................................................................... 3
6.1 Ý nghĩ kho học............................................................................................. 3
6.2 Ý nghĩ thực tiễn ............................................................................................. 3
7. Những đóng góp m i ........................................................................................ 3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ RŨ BỤI TRONG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN .... 5
1.1 Nguyên lý thu bụi bằng đi n ........................................................................... 5
1.2 Phân lo i lọc bụi tĩnh đi n............................................................................... 6
1.2.1 Phân lo i theo chiều dịng khí chuy n động ................................................ 6
1.2.2 Phân lo i theo tr ng thái bụi......................................................................... 6
1.3 Cấu t o chung c a thiết bị lọc bụi bằng đi n nằm ngang ............................... 7
1.3.1 S đồ nguyên lý cấu hình c a lọc bụi tĩnh đi n ........................................... 7
1.3.2 Cấu t o h thống lọc bụi tĩnh đi n nằm ngang............................................. 7
1.4 C

hế lắng bụi trong buồng lọc bụi tĩnh đi n .............................................. 11


1.4.1 Lự tĩnh đi n c a h t bụi ............................................................................ 11
1.4.2 T i trọng gây mỏi trên khung cực phóng ................................................... 12
iii


1.5 Gi i thi u về độ bền mỏi ............................................................................... 12
1.5.1 Những khái ni m

n về lý thuyết mỏi ................................................. 12

1.5.2 Những chỉ tiêu phá huỷ mỏi ....................................................................... 14
1.5.3 B n chất sự phá huỷ mỏi ............................................................................ 15
1.5.4 Độ bền vật li u c a kết cấu và các chỉ ti u đ nh gi ................................. 17
1.6 Cấu t o c a khung cực phóng ....................................................................... 20
1.7 Các yếu tố nh hưởng đến độ bền mỏi c a khung cực phóng và gia tố rũ ụi . 22
1.8. Tình hình nghiên c u độ bền mỏi trong nư c và trên thế gi i .................... 22
1.8.1 Tình hình nghiên c u trên thế gi i ............................................................. 22
1.8.2 Tình hình nghiên c u trong nư c ............................................................... 24
1.9 X

định nhi m vụ nghiên c u c a luận án .................................................. 26

1.9.1 Kết qu về nghiên c u thiết kế, chế t o và ng dụng ................................ 26
1.9.2 Kết qu về đ o t o ...................................................................................... 27
1.9.3 Những vấn đề tồn t i cần ph i được nghiên c u........................................ 28
1.9.4 Nhi m vụ c

đề tài luận án................................................................. 28


KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .................................................................................... 29
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VA CHẠM HAI VẬT RẮN VÀ ĐỘ
BỀN MỎI CHO KẾT CẤU MÁY ............................................................. 30
2.1 C sở lý thuyết va ch m c a hai vật rắn ....................................................... 30
2.2 Lý thuyết va ch m xuyên tâm c a hai vật chuy n động tịnh tiến ................ 32
2.2.1 C

phư ng tr nh v

h m ......................................................................... 33

2.2.2 Sóng ng suất và gia tố rũ ụi .................................................................. 34
2.2.3 Gi i h n gia tố rũ ụi ............................................................................... 35
2.3 Ứng dụng bài toán va ch m xây dựng mơ hình c a bộ gõ rũ ụi
2.3.1 Ngun lý ho t động c

kh ...... 35

ú gõ rũ ụi và khung cực phóng.................... 35

2.3.2 Mơ hình va ch m và lập cơng th c tính ..................................................... 36
2.4 C sở t nh to n độ bền khung cực phóng...................................................... 42
2.4.1 Cấu t o c a bộ gõ rũ ụi và nguyên lý ho t động ...................................... 42
2.4.2 C sở ho t nh to n độ bền khung cực phóng ............................................ 43
iv


2.5 C sở lý thuyết c a bền mỏi chi tiết d ng kết cấu khung ............................. 46
2.5.1 Các d ng bi u đồ c a khung d ng chữ П hịu mô men uốn...................... 46
2.5.2 C sở v phư ng ph p x y ựng đường cong mỏi cho chi tiết và bộ phận

máy ...................................................................................................................... 46
2.5.3 Phư ng ph p x y ựng đường cong mỏi cho khung cực phóng ............... 48
2.5.4 Chu kỳ v đập c a búa lên khung cực phóng ............................................ 48
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .................................................................................... 49
CHƢƠNG 3. MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .. 51
3.1 Mơ hình thực nghi m .................................................................................... 51
3.2 Mơ hình buồng lọc thực tiễn v phư ng ph p x định lượng bụi bám trên
khung cực phóng ............................................................................................. 54
3.3 M u thử ki m bền mỏi khung cực phóng ..................................................... 55
3.3.1 M u ki m bền kéo ..................................................................................... 55
3.3.2 M u thử bền mỏi ........................................................................................ 55
3.4 Trang thiết bị đo lường trong thí nghi m ...................................................... 57
3.4.1 Trang thiết bị đo gia tốc ............................................................................. 57
3.4.2 Thiết bị đo lực búa gõ ................................................................................ 65
3.5 Chu kỳ gõ và tuổi bền mỏi c a khung cực phóng......................................... 72
3.6 Phư ng ph p nghi n
3.6.1 Phư ng ph p nghi n

u ............................................................................... 73
u lý thuyết ............................................................ 73

3.6.2 Nghiên c u phư ng ph p thiết kế thực nghi m ......................................... 73
3.6.3 Phư ng ph p thực nghi m xây dựng đường cong mỏi thực nghi m ......... 75
3.6.4 X

định d ng hàm hồi quy lan truyền gia tốc .......................................... 75

3.6.5 Phư ng ph p tối ưu hó đ mục tiêu lực gõ (F) c a búa ........................... 76
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .................................................................................... 77
CHƢƠNG 4. LẬP PHƢƠNG TRÌNH HỒI QUY THỰC NGHIỆM GIỮA

GIA TỐC RŨ BỤI (A) VÀ LỰC GÕ BÚA (F) VỚI CÁC THÔNG SỐ
CÔNG NGHỆ, XÂY DỰNG ĐƢỜNG CONG MỎI THỰC NGHIỆM CHO
KHUNG CỰC PHÓNG ............................................................................ 79
v


4.1 X

định các tham số thực nghi m ............................................................... 79

4.1.1 Gi i h n gia tố rũ ụi trong chi tiết d ng trục .......................................... 79
4.1.2 Gi i h n c

h m lượng bụi đầu vào buồng lọ η (mg/Nm3) .................... 79

4.1.3 Lựa chọn các tham số thực nghi m............................................................ 80
4.2 Kết qu thực nghi m trên mơ hình buồng lọc ............................................... 80
4.2.1 Mụ đ h thực nghi m................................................................................ 80
4.2.2 Phư ng ph p đo

th ng số thực nghi m ............................................... 80

4.2.3 Kết qu thực nghi m .................................................................................. 81
4.3 Xây dựng đồ thị kết qu đo gi tố tr n 9 đi m khung cực phóng ............... 91
4.4 X

định hàm hồi quy thực nghi m .............................................................. 92

4.4.1 Tổng quan chung ........................................................................................ 92
4.4.2 Thực nghi m sàng lọc ................................................................................ 93

4.4.3 Thiết kế thí nghi m sàng lọc ...................................................................... 94
4.4.4 X

định các yếu tố nh hưởng h nh đến gia tố rũ ụi (a) ..................... 94

4.4.5 Phân tích thí nghi m các nhân tố nh hưởng đến lực gõ (F) ................... 103
4.5 Xây dựng đồ thị hàm hồi quy phân bố gia tốc (a) trên khung cực phóng .. 110
4.6 Thực nghi m x

định biến thiên gia tốc trên khung cực phóng ................ 112

4.7 Lập phư ng trình quan h giữa lực gõ (F) v i gia tố rũ ụi (a) ................ 114
4.8 T nh to n độ bền mỏi c a khung cực phóng ............................................... 114
4.8.1 Phư ng n t nh độ bền khung cực phóng ................................................. 115
4.8.2 Tính tuổi bền mỏi c a khung cực phóng làm vi

7 năm ........................ 115

4.9 Xây dựng đường cong mỏi cho khung cực phóng ...................................... 115
4.9.1 Thử bền m u kéo theo m u kéo phù hợp tiêu chuẩn TCVN 197-1:2014
“Vật li u kim lo i - Thử kéo - Phần 1: Phư ng pháp thử ở nhi t độ phòng” ... 115
4.9.2 C

ư c xây dựng đường cong mỏi thực nghi m cho khung cực phóng .. 117

KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 .................................................................................. 123
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 125
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ... 127
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................... 128
vi



DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu,

Ý nghĩa chữ viết tắt

viết tắt

Đơn vị

H

Chiều cao c a khung cực phóng

m

B

Bề rộng c a khung cực phóng

m

t

Chiều dày thành ống khung cực phóng

mm

W


Bề rộng c a buồng L TĐ



H m lượng bụi trư c và sau buồng lọc

m1

Khối lượng c a búa gõ

kg

m2

Khối lượng c a khung cực phóng

kg

h

Chiều

g

Gia tốc trọng trường

R

Bán kính quay c a búa gõ


m

Ftn

Giá trị thực nghi m lực gõ c a búa

kN

Ftt

Giá trị tính tốn lực gõ c a búa

kN

ρ

Khối lượng riêng

g/cm3

E

Mo ul đ n hồi

N/mm2

G

Mo ul đ n hồi trượt


N/mm2

υ

H số poisson

D

Độ c ng c a chi tiết

a

Gia tố rũ ụi

m/s2

a*

Gia tốc t i h n đ m b o kh năng rũ ụi

m/s2

Ứng suất l n nhất t i đi m nguy hi m c a khung cực phóng

MPa

max

or i


m

a búa

m
m/s2

N/mm2

ε

H số biến d ng

n

Số lần gõ c a búa trong 1 vòng quay c a trục

L TĐ

mg/Nm3

Lọc bụi tĩnh đi n

MODAL

Phần mềm ph n t h

o động


ANSYS

Phần mềm thiết kế và phân tích
vii

Lần/ph


CAE

Computer Aided Engineering (Mơ phỏng và phân tích)

FEM

Finite Element
element Method
method (Phư ng ph p phần tử hữu h n)

ANOVA

Analysis
of Variance
(Phư ng ph
p phần tử(Ph
hữunht n)h phư ng s i)
Electrostatic Precipitator System (H thống thiết ị lọ

ESP

ụi


σ-1

tĩnh đi n)
Or
ry Le
(H in
thống
lọ stụiSqu
tĩnhre
đi (Phư
n) ng ph p nh phư ng nhỏ
nhất)
Statistical Package for the Social Sciences
Geneti Algorithm (Gi i thuật i truyền)
(Phư ng pháp phân tích thống kê)
Ứng suất ền mỏi thự nghi m
khung ự phóng

F

Lự

P

Lự

σm

phóng tr n s đồ lự

[65]
Ứng suất mỏi
khung ự phóng

MPa

Mu

Mơmen uốn

Nm

Gxl

Xung lự

m

Ứng suất mỏi

N

Số hu kỳ ền mỏi

П

H số hỉ ti u đồng

No


Chu
thự kỳ
nghiềnmmỏi tư ng ng v i ng suất ền gi i h n ền
Tỷ
số gi trị gi tố t i 2 đi m liền kề
khung

OLS
SPSS
GA

Ki+1/Ki

ú gõ

MPa
N

o khối lượng

khung t

ụng l n khung ực

ú gõ

N

N.s


khung ự phóng
khung ự phóng tr n đường ong

MPa
Chu kỳ

ng ph h y mỏi

viii

Chu kỳ


DANH MỤC BẢNG BIỂU
STT

Ký hiệu

1

3.1

Nội dung
Th ng số kỹ thuật

m

Trang
iến lự


p đi n

66

ú gõ theo trường tĩnh

69

Kistler 9340A1
2

3.2

Thời gi n l m vi
đi n

3

3.3

Gi trị đối số kết qu th nghi m đo gi tố thự

73

nghi m
4

4.1

Kết qu t nh to n lự (F) theo lý thuyết


78

5

4.2

Kết qu đo lự v

79

h m (Ftn) v xung lự (Gxl)

thự nghi m
6

4.3

S i số lự v

h m thự nghi m - tính tốn

7

4.4

Kết qu đo xung lự Gxl (N.s)

79


8

4.5

Kết qu đo Fmax (N)

80

9

4.6

S đồ đo gi tố (theo h nh 4.1)

87

10

4.7

Gi trị đo ho th nghi m m= 6kg, h= 0,49m

87

11

4.8

Gi trị đo ho th nghi m m= 7kg, h= 0.49m


87

12

4.9

Gi trị đo ho th nghi m m= 8kg, h= 0.49m

87

13

4.10

M

90

14

4.11

Giá trị các thơng số đầu vào

91

15

4.12


Ma trận thí nghi m L9 (32 +3) và kết qu đo gi

92

th m số khối lượng kh o s t

79

tố rũ ụi
16

4.13

B ng ph n t h phư ng s i (Analysis of Variance)

95

17

4.14

Ma trận thí nghi m ư c 2 và kết qu đo gi tốc

97

rũ ụi (a)
18

4.15


B ng ph n t h phư ng s i (An lysis of V ri n e)
ix

98


19

4.16

H số mã hóa (Coded Coefficients)

99

20

4.17

Giá trị các thơng số đầu vào

100

21

4.18

Ma trận thí nghi m thăm ị v kết qu đo lự rũ

101


bụi
22

4.19

Kết qu ph n t h phư ng s i

102

23

4.20

M trận th nghi m ư

2 v kết qu đo lự gõ F

103

24

4.21

ng ph n t h phư ng s i (An lysis of V ri n e)

105

25

4.22


Kết qu đo

26

4.23

Gi trị tư ng qu n

9 đi m tr n ầm khung ự phóng
lự gõ (F) v i gi tố trung

107
110

bình (a)
27

4.24

Kết qu thử ền kéo tr n m u kéo đồng

ng

112

Th ng số th nghi m x y ựng đường ong mỏi

117


khung ự phóng
28

4.25

CT3
29

4.26

ộ th ng số ng suất mỏi ho khung ự phóng

x

117


DANH MỤC HÌNH
STT

Ký hiệu

Nội dung

1

1.1

S đồ nguy n lý thu ụi tĩnh đi n


2

1.2

S đồ nguy n lý ấu h nh
đi n nằm ng ng v i

3

1.3

Trang
5

thiết ị lọ

ụi tĩnh

7

ụi tĩnh đi n nằm

8

thiết ị li n qu n

S đồ kết ấu 3D uồng lọ
ngang

4


1.4

S đồ nguy n lý h thống đi n

L TĐ nằm

8

ngang
5

1.5

Khung th nh ự phóng tr n m h nh uồng lọ

9

L TĐ nằm ng ng
6

1.6

Mô hình treo khung ự phóng đồng ộ v i tấm

10

ự lắng
7


1.7

Mơ hình ngun lý lọ

ụi trong trường tĩnh đi n

8

1.8

H nh nh thiết ị L TĐ nằm ng ng, nh m y nhi t

10
11

đi n Vũng Áng
9

1.9

M h nh i huy n

phần tử ụi trong uồng

11

tĩnh đi n
10

1.10


S đồ nguy n lý huy n động

h t ụi trong

12

Hình nh bộ khung cực phóng lắp trong mơ hình

20

uồng lọ
11

1.11

buồng lọc
12

2.1

M h nh quy luật iến đổi lự trong v

h m theo

30

thời gi n
13


2.2

S đồ v

h m xuy n t m
xi

h i vật rắn

32


14

2.3

M h nh hó v

h m ú gõ v o ầm ư i

35

h m ph n tố

37

khung ự phóng
15

2.4


Mơ h nh lự v

vật rắn khi v

h m
16

2.5

M h nh v

h m ọ trụ

17

2.6

M h nh 3D kết ấu

ú v th nh

39

ộ gõ rũ ụi v i ầm

41

khung ự phóng
18


2.7

19

2.8

ú gõ ị gãy o mỏi
Rụng g i th nh ự phóng o rung động ởi lự
gõ (F)

20

2.9

ú

2.10

43

ó hu kỳ

H nh nh gãy khung ự phóng o rung động ởi
lự gõ (F)

21

43


ú

44

ó hu kỳ

Mòn đầu g i th nh đi n ự

o mịn

họ

ởi

44

phần tử ụi v nhi t từ phóng đi n
22

2.11

Tấm ự lắng ị r h o mỏi ởi xung lự (F) v

44

đập ó hu kỳ
23

2.12


S đồ lự tập trung t
khung

24

2.13

ụng l n đầu ầm tr n

45

ng hữ П

Đồ thị m phỏng đường ong thự nghi m qu n
h giữ

ng suất mỏi σmax v

hu kỳ lự t

46

ụng

N
25

2.14

S đồ nguy n lý ho t động


ú gõ trong lọ

48

ụi tĩnh đi n
26

3.1

M h nh tĩnh khung ự phóng trong uồng lọ t i
xưởng thự nghi m

27

3.2

Vi n Nghi n

n vẽ 2D khung ự phóng
xii

49

u C kh
50


28


3.3

29

3.4

n vẽ 3D Solidwork ụm khung ự phóng
Mơ hình hóa nguy n lý rũ

51

ụi ho khung ự

51

phóng
30

3.5

n vẽ m u ền kéo

53

31

3.6

n vẽ m u ền mỏi


54

32

3.7

H nh

ng 3 lo i

ú v h nh nh g đặt tr n

55

khung ự phóng
33

3.8

34

3.9

35

3.10

ố tr v lắp đặt ộ thiết ị đo gi tố
S đồ huy n đổi
ộ xử lý t n hi u


55

t n hi u đo

56

rüel & Kjær LAN-XI Type

56

3160-B-042
36

3.11

S đồ nguy n lý

m iến đo gi tố v rung

37

3.12

S đồ ấu t o gi tố kế p đi n

57

38


3.13

H nh nh

57

39

3.14

S đồ gắn

57

m iến gi tố kế sử ụng
m iến trong khung ự phóng tr n

58

H nh nh thiết ị hi u huẩn Calibration Exciter

58

thự đị
40

3.15

type 4294
41


3.16

S đồ lưu tr nh đo gi tố theo phần mềm

59

hãng Hottinger rüel & Kjær (Đ n M h)
42

3.17

Đ nh ấu

vị tr hiều

or i

43

3.18

Gi o i n phần mềm đo gi tố

60

44

3.19


Ảnh vị tr g lắp qu

61

45

3.20

Th o t

60

ú v đe

F5 tr n phần mềm trư

khi th qu

ú

61

đ sẵn s ng đo
46

3.21

Th o t

F2 tr n phần mềm s u v

xiii

h m đ lưu

62


kết qu t i đi m đo
47

3.22

Lưu tr nh th nghi m lự gõ ú

63

48

3.23

Đe ú trụ đặ

63

49

3.24

lắp


m iến h n th y thế vị tr đe ú ( nh s n

phẩm gi
50

3.25

64

ng)

H nh nh m t vị tr đo lự gõ ó kết nối v i ộ

64

thu t n hi u v m y t nh
51

3.26

H nh nh hi n thị kết qu trự tiếp tr n phần mềm

65

DEWESoft
52

3.27

53


3.28

ộ thu ữ li u DEWESoft 43A

65

M t nguy n lý p đi n (vật li u p đi n l th h

65

anh)
54

3.29

C m iến lự Piezo For e sensor Kistler 9340A1

66

55

3.30

H nh nh lập tr nh huẩn ị thự hi n th nghi m

67

56


3.31

Vị tr qu

68

57

3.32

S đồ đo lự v

ú v

h mv i
h m

m iến lự
ú v gi tố tr n

72

Đồ thị so s nh kết qu thự nghi m v t nh to n

80

khung ự phóng
58

4.1


lự v

h m

59

4.2

Đồ thị đo 9 đi m h nh tr n khung ự phóng

88

60

4.3

S đồ nguy n lý v

89

61

4.4

Đồ thị nh hưởng c a các nhân tố t i gia tốc (a)

93

62


4.5

Bi u đồ Pareto đ nh gi m

độ các yếu tố nh

94

c a các biến

95

h m c a búa gõ

hưởng t i gia tốc (a)
63

4.6

Đồ thị các nh hưởng tư ng t

64

4.7

Đồ thị nh hưởng

nh n tố t i F
xiv


101


65

4.8

i u đồ Pareto đ nh gi m

độ

yếu tố nh

102

độ nh hưởng

nh n tố

105

Đồ thị ph n ố gi tố ( ) tr n khung ự phóng theo

108

hưởng t i F
66

4.9


i u đồ P reto m
t iF

67

4.10

h m lũy thừ
68

4.11

Đồ thị ph n ố gi tố rũ ụi ( ) t i 9 vị tr lắp th nh
gi

109

khung ự phóng

69

4.12

Thiết ị ki m ền kéo t i trường ĐH GTVT

113

70


4.13

H nh nh đo

114

th m số t i hi n trường ó trợ giúp

m y t nh tr n khung ự phóng
71

4.14

Đường ong ền kéo m u thử tr n m y

hãng

115

thép CT3 – th nghi m tr n

116

United Calibration Corporation
72

4.15

Đường ong mỏi
m u thử ti u huẩn


73

4.16

Đường ong mỏi

khung ự phóng

xv

118


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Theo Bộ Xây dựng c nư c hi n có 29 nh m y đi n th n đ ng ho t động,
như vậy có 58 tổ m y
h i đốt th n th i kh

ng suất từ 200 MW đến 600 MW v i kho ng gần 120 lò
ụi r m i trường v i một khối lượng l n. H m lượng ụi

kh th i r khỏi lò h i kho ng 250 đến 350 mg/Nm3 v y u ầu h m lượng ụi
th i r m i trường (tùy theo đị
100 mg/Nm3 [3]. Lọ

n đặt nh m y) ph i đ t từ 50 mg/Nm3 đến

ụi ằng đi n òn gọi l lọ


ị ó kh năng đ p ng y u ầu trên. C
từ v i hụ
Dòng kh

ự đượ

ụi tĩnh đi n (L TĐ) l thiết
ấp đi n

o p một hiều ỡ

ho đến v i trăm (kV) đ t o th nh một đi n trường ó ường độ l n.
ụi đi qu

uồng lọ

ó lắp h

ụi (m ng đi n t h âm) v i k h thư

ự phóng đi n làm ion hoá
siêu nhỏ

phần tử

y l lửng ị hút v o ề mặt

tấm ự lắng (m ng đi n t h ư ng). Thiết bị quan trọng nhất trong L TĐ là
buồng lọc v i bộ cực phóng có kết cấu là bộ khung được lắp các thanh gai

phóng đi n làm ion hóa các phần tử bụi và tấm cực lắng (m ng đi n tích âm)
[3,29]. T i Vi t Nam trong hàng chụ năm qu

thiết bị L TĐ v n ph i nhập

ngo i đồng bộ từ nư c ngoài. Thời gian gần đ y Vi n Nghiên c u C kh – Bộ
C ng Thư ng đã thiết kế v đư v o ng dụng thành công t i các nhà máy nhi t
đi n Vũng Áng 1, Thái Bình 1 và Nghi S n 2.
Bộ cực phóng khi bị hư, hỏng d n đến ph i dừng ho t động nh m y đ
khắp phục, gây thi t h i rất l n ho ng nh đi n. Trong khi c nư

ó h ng trăm

thiết bị L TĐ đ ng ho t động. Đ y l vấn đề đ ng ph i quan tâm nghiên c u
c a các nhà khoa họ nư c ta. Do vậy, vi c nghiên c u đ có gi i pháp khoa học
x

định độ bền cho khung cực phóng chịu lự v đập (F) phù hợp có chu kỳ c a

búa gõ và gia tố rũ ụi (a) v n là vấn đề có tính cấp thiết t i Vi t Nam hi n nay.

1


2. Mục tiêu
- ằng thự nghi m tr n m h nh tĩnh kết hợp m h nh trong thự tiễn
uồng lọ

ùng


ng suất x

định nh hưởng

khối lượng ú (m), hiều

3 th ng số đượ tối ưu hó :

o r i (h) v h m lượng ụi (η) đầu v o uồng lọ

đ thỏ mãn gi tố rũ ụi ( ) v đ p ng lự gõ (F)

ú ;

- ằng thự nghi m tr n khung ự phóng trong mơ hình tĩnh
lọ

ụi kết hợp ng ụng ki m ền m u thử đồng

cong mỏi qu n h giữ

uồng

ng, x y ựng đượ đường

ng suất ền mỏi (σm) v tuổi ền (N)

khung ự

phóng.

3. Đối tƣợng nghiên cứu
Mơ hình tĩnh và mơ hình trong thục tiễn c a uồng lọ

ụi

L TĐ

nằm ng ng đ thự nghi m tối ưu hó 3 th ng số: khối lượng ú (m), hiều

o

r i (h) v h m lượng ụi (η) đầu v o uồng lọ đ p ng hỉ ti u đầu r l gi tố
rũ ụi ( ) v lự (F) gõ

ú .

4. Phạm vi nghiên cứu
- Thự nghi m tr n m h nh tĩnh kết hợp m h nh trong thự tiễn
uồng lọ trong L TĐ nằm ng ng đ tối ưu hó 3 th ng số: khối lượng ú (m),
hiều

o r i (h) v h m lượng ụi (η) đầu v o uồng lọ

- Trong nghi n
ú

ụi.

u xét trường hợp khung ự phóng hịu lự va h m (F)


ó hu kỳ kh ng đối x ng (nghĩ l h số đối x ng r = Pmin/ Pmax = 0) và

lự li n qu n: khối lượng tĩnh

khung ự phóng v khối lượng ụi

m

tr n ộ khung ự phóng, xung lự . Kh ng xét ền mỏi o nhi t độ, kh ng xét
mịn

họ

o ụi t

ụng v o h thống kim phóng đi n tr n th nh g i.

5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Ứng dụng thiết kế sàng lọ L9 đ x
dựng quy ho ch thực nghi m
or i

ú (h) v lượng ụi

định các biến đầu l m

sở xây

iến đầu v o gồm: khối lượng ú (m), hiều
m tr n khung ự phóng đặ trưng l h m


2


lượng ụi (η) đầu v o uồng lọ

nh hưởng đến hỉ ti u đầu r l gi tố rũ ụi

(a) cho khung ự phóng v lự gõ (F)

ú ;

- Ứng ụng phư ng ph p ki m ền m u đồng

ng v i khung ự phóng

theo ti u huẩn Vi t Nam TCVN 8185:2009 “Vật li u kim lo i – thử mỏi –
phư ng ph p đặt lực dọc trụ điều khi n đượ ” đ xây dựng đường cong ền
mỏi thự nghi m ho khung ự phóng.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
6.1 Ý nghĩa khoa học
ằng thự nghi m tr n m h nh tĩnh v m h nh trong thự tiễn

uồng lọ

thiết ị L TĐ nằm ng ng tối ưu hó 3 th ng số: khối lượng ú

(m), hiều

o r i (h) v h m lượng ụi (η) đầu v o uồng lọ đ p ng gi tố


rũ ụi ( )

khung ự phóng v lự v

h m (F)

ú ;

- ằng thự nghi m tr n m h nh ự phóng v i ng ụng ki m ền m u
đồng
gi

ng x y ựng đượ đường ong mỏi thự nghi m theo lý thuyết
. P. Kog iev [67] qu n h giữ

t

ng suất ền mỏi (σm) v tuổi ền t nh ằng

hu kỳ (N).
6.2 Ý nghĩa thực tiễn
- Kết qu nghi n
phóng ho uồng lọ
phóng t i

vị tr

u ó kh năng ng ụng đ thiết kế ho ộ khung ự
L TĐ nằm ng ng ó ph n ố lự tr n khung ự


ó lự đặt kh

nh u v

ho thiết ị L TĐ

ng suất kh

nhau.
- Kết qu nghi n
ng t

gi ng

u ũng ó th sử ụng l m t i li u th m kh o trong

y v nghi n

u.

7. Những đóng góp mới
-

ằng thự nghi m tr n m h nh tĩnh kết hợp m h nh

trong thự tiễn ó ùng

ng suất


uồng lọ

thiết ị L TĐ nằm ng ng tối ưu hó 3

th ng số: khối lượng ú (m), hiều

o r i (h) v h m lượng ụi (η) đầu vào

3


uồng lọ đ p ng hỉ ti u đầu r l gi tố rũ ụi ( ) v lự gõ

ú (F)

tư ng ng;
-

ằng thự nghi m trên mơ hình tĩnh v m h nh trong thự tiễn ùng

ng suất
lý thuyết
ền (N)

uồng lọ
các t

ụi, x y ựng đượ đường ong mỏi thự nghi m theo

gi [59,61] về qu n h giữ


ng suất ền mỏi (σ m) v tuổi

khung ự phóng.
Bố cục của luận án

Chư ng 1: Tổng qu n về rũ ụi trong lọ
Chư ng 2: C sở lý thuyết v

ụi tĩnh đi n.

h m 2 vật rắn v độ ền mỏi ho kết ấu m y.

Chư ng 3: Mơ hình thự nghi m v phư ng ph p nghi n

u.

Chư ng 4. Lập phư ng tr nh hồi quy thự nghi m giữ gi tố rũ ụi ( ) v lự
gõ ụi (F) v i

th ng số

ng ngh , x y ựng đường ong mỏi thự nghi m

ho khung ự phóng.

4


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ RŨ BỤI TRONG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN

1.1 Nguyên lý thu bụi bằng điện
Lọ

ụi ằng đi n òn gọi l lọ

h t ụi khỏi òng kh

ụi tĩnh đi n (L TĐ) l h thống thu lọ

ụi khi ho húng đi qu

ion ho v lự hút tĩnh đi n. H t ụi v i k h thư
trong òng kh đượ đư qu
lắng. C

tấm ự đượ

uồng lọ

ấp đi n

uồng lọ

ự trên nguyên lý

siêu nhỏ, nhẹ

y l lửng

ó đặt ộ ự phóng đi n v tấm ự


o p một hiều ỡ từ v i hụ

ho đến v i

trăm kV [11] đ t o th nh một đi n trường ó ường độ l n. Khi đi qu đi n
trường m nh, ụi sẽ ị ion ho ,

phần tử ụi m ng đi n t h âm s u đó ị hút

về tấm ự lắng m ng đi n t h ư ng v
t h khỏi

tấm ự

ằng nư

rử hoặ

m v o đó (h nh 1.1). ụi sẽ đượ
ằng vi

rung rũ tấm ự lắng.

Hình 1.1 S đồ nguy n lý thu ụi tĩnh đi n [11]
Thiết ị lọ

ụi tĩnh đi n ng y n y đượ sử ụng rộng rãi đ lọ

rắn v lỏng v t nh đ năng v hi u suất

t i h n 99,9% v lọ đượ

h t ụi si u nhỏ, k h thư

ụi đầu r thấp h n 50 mg/Nm3. Lọ
130oC t i 140o C, ư i t

o. Hi u suất lọ

ụng

ụi tĩnh đi n l m vi

hất

ụi tĩnh đi n ó th
đến 0.1 µm, nồng độ
trong vùng nhi t độ

m i trường ụi th n v i p suất ư ng hoặ

chân không.
Lọ

ụi tĩnh đi n ó ưu đi m l

hi ph vận h nh thấp, trở lự nhỏ kh ng

l n h n 250 P nên tiêu h o năng lượng lọ


5

ho 1.000 m3 kh hỉ ằng 0,1 – 0,5


(kWh). Tuy nhiên lọ
ộ lọ

ụi tĩnh đi n ũng ần ó vốn đầu tư l n, suất đầu tư ho

ụi tĩnh đi n v i năng suất

ng nhỏ l i

ng l n v ngượ l i.

1.2 Phân loại lọc bụi tĩnh điện
Thiết ị L TĐ rất đ
kh

ng v

húng đượ thiết kế đ lọ

nh u như sợi giấy, sợi t , ụi xi măng, ụi th n, ụi tro

ng ụi
y,... ph n lo i

húng như s u:

1.2.1 Phân loại theo chiều dịng khí chuyển động
Căn

hư ng ịng kh v o vùng t h ự

L TĐ theo hiều ng ng hoặ

lọ

ụi tĩnh đi n ó th

hi

hiều đ ng, ó 2 lo i:

- Thiết bị L TĐ ng ng: Lọc bụi tĩnh đi n ngang rất phổ biến vì những ưu
vi t c a nó. Có th thiết kế nhiều trường tĩnh đi n, L TĐ ng ng được sử
dụng ch yếu do dễ thiết kế chế t o và công suất lọc bụi l n;
- Thiết bị L TĐ đ ng: Lọc bụi tĩnh đi n đ ng thường chỉ có một trường vì
làm nhiều trường sẽ rất ph c t p và vì thế hi u suất lọc bụi đ ng thường
thấp.
1.2.2 Phân loại theo trạng thái bụi
Có hai lo i:
- Thiết bị lọc bụi khô:
Lọ

ụi tĩnh đi n khô thường dùng đ khử các ụi

ng rắn và ụi đượ


tách ra khỏi h thanh gai ự phóng và tấm lắng ằng cách rung gõ. Dịng khí
vào lọ

ụi tĩnh đi n khơ ph i có nhi t độ cao h n hẳn đi m đọng sư ng đ

tránh đọng nư

trên ề mặt h thanh gai ự phóng đi n và tấm lắng và tránh

ơxy hố cho các đi n ự .
- Lọc bụi tĩnh đi n ư t:
Lọ

ụi tĩnh đi n ư t ùng đ khử ụi

ề mặt lắng ằng nư . Nhi t độ

òng kh

nhi t độ đọng sư ng khi vào uồng lọ

6

ng vật li u rắn v đượ rử khỏi
h

ụi ần ằng hoặ xấp xỉ

ụi tĩnh đi n. Ngo i r lọ


ụi ư t đượ


sử ụng đ thu

h t lỏng

ng sư ng hoặ giọt ẩm từ ịng kh . Trong

trường hợp n y ó th kh ng ần đến vi
tự t h tụ v

rử

ề mặt lắng m

h t

ng lỏng

h y xuống ư i.

Nhận xét: Thiết ị L TĐ ng ng v i 3 uồng lọ đượ sử ụng phổ iến v
những ưu vi t như [11,59,61]:
- C ng suất lọ

ụi l n, hi u suất thu ụi

- Dễ vận h nh,


o ưỡng v th y thế thiết ị.

- Dễ

o t i 99.9%.

ng th y đổi thiết kế phù hợp v i

ng suất cho các L TĐ kh

nhau.
1.3 Cấu tạo chung của thiết bị lọc bụi bằng điện nằm ngang
1.3.1 Sơ đồ nguyên lý cấu hình của lọc bụi tĩnh điện
Thiết ị lọ
h

năng l m vi

ụi tĩnh đi n l một h thống
kh

nh u v

thiết ị đượ

ố tr theo

ấu h nh đượ m t như h nh 1.2.

Hình 1.2 S đồ nguy n lý ấu h nh


thiết ị lọ

ụi tĩnh đi n nằm ng ng v i

thiết ị li n qu n [2,3]
1.3.2 Cấu tạo hệ thống lọc bụi tĩnh điện nằm ngang
1.3.2.1 Nguyên lý cấu tạo buồng lọc LBTĐ

7


H nh

ng v

ộ phận chính

thiết ị lọ

ụi tĩnh đi n kh , ki u

ng ng đi n h nh đượ th hi n như h nh vẽ 1.3.

Hình 1.3 S đồ kết ấu 3D uồng lọ

ụi tĩnh đi n nằm ngang [2,50, 56]

1.3.2.2 Các bộ phận cơ bản của thiết bị LBTĐ
a) Hệ thống điện cao áp

H thống đi n
v

o p t o r v điều khi n đi n trường giữ h i ự phóng

ự lắng. Điều n y đượ thự hi n nhờ sử ụng iến p – hỉnh lưu v h

thống đo ki m so t m h đi n tự động. Đi n p đượ
kh ng g y phóng đi n giữ h i

uy tr ở m

o m

n ự . H thống đi n đượ kết nối v i

thiết

ị như trong s đồ h nh 1.4.

Hình 1.4 S đồ nguy n lý h thống đi n

L TĐ nằm ng ng [57,58]

Máy iến p n ng đi n p từ 400 V l n đi n p kho ng 20.000 - 70.000 V.
Đ y l đi n p

o đ đ gi tố

ho


8

h t i huy n t i ự lắng. ộ hỉnh