- NGUYỄN ĐẠT NGHIÊN CỨU TUỔI THỌ VÀ ĐỘ TIN CÂY CỤM Ổ TRỤC ROTO CỦA BỘ SẤY KHÔNG KHÍ HỒI NHIỆT KIỂU QUAY TRONG LÒ HƠI ĐỐT THAN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ khí Hà Nội – Năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI. - NGUYỄN ĐẠT NGHIÊN CỨU TUỔI THỌ VÀ ĐỘ TIN CÂY CỤM Ổ TRỤC ROTO CỦA BỘ SẤY KHÔNG KHÍ HỒI NHIỆT KIỂU QUAY TRONG LÒ HƠI ĐỐT THAN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Chuyên ngành : Kỹ Thuật Cơ Khí LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. - ĐÀO DUY TRUNG Hà Nội – Năm 2016 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn này với đề tài “Nghiên cứu tuổi thọ và độ tin cậy cụm ổ trục roto của bộ sấy không khí hồi nhiệt kiểu quay trong lò hơi đốt than của nhà máy nhiệt điện” là do tôi tự thực hiện dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS-TS Phạm Văn Hùng. - Mục đích đối tượng và phạm vi nghiên cứu. - Phương pháp nghiên cứu. - 9 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN. - 11 1.1 Bộ sấy không khí trong lò hơi của nhà máy nhiệt điện. - Phân loại bộ sấy không khí dùng trong hơi của nhà máy nhiệt điện. - Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt (bộ sấy tĩnh. - Bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt (bộ sấy quay. - Tổng quan về tình hình nghiên cứu bộ sấy không khí hồi nhiệt kiểu quay ở trong nước và ngoài nước. - 25 1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước. - Tình hình nghiên cứu trong nước. - 42 2.2 Xác định tuổi thọ của ổ lăn. - 46 2.3.4 Tuổi thọ sửa đổi danh định. - 47 2.3.5 Tính toán hệ số tuổi thọ sửa đổi. - 62 CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH TUỔI THỌ CỤM Ỏ LĂN TRỤC ROTO THEO ĐỘ TIN CẬY VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC. - 63 3.1 Điều kiện làm việc của bộ sấy không khí kiểu quay. - 63 3.2 Tính toán tuổi thọ ổ đũa dỡ lòng cầu 2 dãy 23068RK. - 64 3.2.2 Tính toán tuổi thọ cơ bản danh định L10. - 65 3.2.3 Tính tuổi thọ sửa đổi danh định Lnm theo các điều kiện làm việc cụ thể và độ tin cậy. - 67 3.3 Tính tuổi thọ ổ đũa chăn 294/750 EF. - 70 3.3.2 Tính toán tuổi thọ cơ bản danh định L10. - 71 3.3.3 Tính tuổi thọ sửa đổi danh định Lnm theo các điều kiện làm việc cụ thể và độ tin cậy. - ec Hệ số nhiễm bẩn Fa Tải trọng chiều trục của ổ N Fr Tải trọng hướng kính của ổ N Lnm Tuổi thọ sửa đổi Triệu vòng L10 Tuổi thọ cơ bản danh định Triệu vòng k Tỷ số độ nhớt. - Độ nhớt động thực tế ở nhiệt độ làm việc mm2/s 1 Độ nhớt động chuẩn mm2/s aiso Hệ số tuổi thọ sửa đổi u Ứng suất mởi giới hạn N/mm2 Ứng suất thực N/mm2 5 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số bảng Nội dung Trang Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của roto chính trong bộ sấy không khí 29 Bảng 2.1 Hệ số tuổi thọ sửa đổi đối với độ tin cậy, a_1 48 Bảng 2.2 Hệ số nhiễm bẩn, e_C 53 Bảng 3.1 Thông số kỹ thật dầu bôi trơn LHHT 265 67 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hình Nội dung Trang Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của lò hơi 12 Hình 1.2 Sơ đồ bố trí các bề mặt truyền nhiệt phần đuôi lò 15 Hình 1.3 Sơ đồ bố trí bộ sấy không khí hồi nhiệt trong tổ hợp lò hơi của nhà máy nhiệt điện đốt than 17 Hình 1.4 Sơ đồ bố trí Bộ sấy không khí của nhà máy nhiệt Mông Dương 1. - 18 Hình 1.5 Sơ đồ bố trí Bộ sấy khói -không khí và bộ sấy khói – khói (trong lò hơi của nhà máy nhiệt điện đốt dầu) 19 Hình 1.6 Bộ sấy không khí dạng thu nhiệt (dạng tĩnh) 20 Hình 1.7 Bộ sấy không khí kiểu ống đặt nằm ngang 20 Hình 1.8 Bộ sấy không khí kiểu ống đặt đứng 21 Hình 1.9 Sơ đồ bộ sấy không khí kiểu ống 21 Hình 1.10 Sơ đồ bộ sấy không khí dùng trong Nhà máy nhiệt điện Uông Bí mở rộng 1. - 23 Hình 1.11 Bộ sấy không khí kiểu quay (loại hồi nhiệt) 24 Hình 1.12 Kết cấu Roto chính của bộ sấy không khí 28 Hình 2.1 Cấu tạo ổ lăn 34 Hình 2.2 Các dạng con lăn 35 Hình 2.3 Phân loại theo dạng con lăn 37 Hình 2.4 Phân loại theo khả năng chịu lực 37 Hình 2.5 Phân loại theo dãy con lăn 38 Hình 2.6 Ổ bi đỡ một dãy 39 Hình 2.7 Ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy 39 7 Hình 2.8 Ổ đũa ngắn đỡ một dãy 39 Hình 2.9 Ổ đũa đỡ lòng cầu hai dãy 39 Hình 2.10 Ổ Kim 40 Hình 2.11 Ổ bi đỡ chặn một dãy 40 Hình 2.12 Ổ đũa côn 41 Hình 2.13 Ổ chặn 41 Hình 2.14 Hệ số tuổi thọ sửa đổi a. - 50 Hình 2.15 Đồ thi xác định độ nhớt động học chuẩn 1 56 Hình 2.16 Hệ số tuổi thọ sửa đổi a. - đối với ổ bi đỡ 57 Hình 2.17 Hệ số tuổi thọ sửa đổi a. - đối với ổ đũa đỡ 58 Hình 2.18 Hệ số tuổi thọ sửa đổi a. - đối với ổ bi đỡ chặn 59 Hình 2.19 Hệ số tuổi thọ sửa đổi a. - đối với ổ đũa chặn 60 Hình 3.1 Kết cấu của ổ đũa đỡ lòng cầu 2 dãy 23068RK 64 Hình 3.2 Sơ đồ phân bố lực của gối ổ đỡ 65 Hình 3.3 Đồ thi xác định độ nhớt động học chuẩn 1 67 Hình 3.4 Kết cấu ổ đũa chặn 294/750 EF 70 Hình 3.5 Sơ đồ phân bố lực gối ổ chặn 71 8 MỞ ĐẦU 1. - Lý do chọn đề tài Trong các nhà máy nhiệt điện bao gồm cả nhà máy nhiệt điện đốt than và nhà máy nhiệt điện đốt dầu thì tổ hợp lò hơi là thiết bị chính có vai trò rất quan trọng của nhà máy. - Bộ sấy không khí (BSKK) là thiết bị trao đổi nhiệt được bố trí sau lò hơi để tận dụng nhiệt của khói thải, đốt nóng không khí cấp cho quá trình cháy nhiên liệu, nhằm nâng cao hiệu suất nhiệt của lò hơi nói riêng và của toàn bộ chu trình sản xuất điện năng trong các nhà máy nhiệt điện nói chung. - Chính vì vậy, mà bộ sấy không khí còn được gọi là “bộ tiết kiệm than” trong các nhà máy nhiệt điện đốt than. - Hiện nay, hầu hết lò hơi công suất lớn thường sử dụng bộ sấy không khí kiểu quay. - Tuy nhiên việc nghiên cứu, chế tạo BSKK ở nước ta chưa được tiến hành nghiên cứu đầy đủ do đó BSKK thường không đảm bảo kỹ thuật, độ chính xác chưa cao, tuổi thọ thấp. - Để đáp ứng nhu cầu cung cấp trọn bộ sấy không khí kiểu quay có chất lượng cao cho nhà máy Nhiệt điện công suất lớn tiến tới nội địa hóa, nhà nước đã triển khai Đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo bộ sấy không khí hồi nhiệt kiểu quay trong lò hơi đốt than nhà máy nhiệt điện” trong chương trình khoa học công nghệ cấp nhà nước. - Đề tài đã tiến hành nghiên cứu, tính toán thiết kế, chế tạo, chạy thử trong nhà máy nhiệt điện công suất 300MW đến 600MW. - Chính vì vậy tác giả lựa chọn đề tài” Nghiên cứu tuổi thọ và độ tin cậy cụm ổ trục roto của bộ sấy không khí hồi nhiệt kiểu quay trong lò hơi đốt than của nhà máy nhiệt điện” đề nghiên cứu 9 2. - Mục đích đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu tuổi thọ và độ tin cậy cụm ổ trục roto của bộ sấy không khí hồi nhiệt kiểu quay trong lò hơi đốt than của nhà máy nhiệt điện. - Đối tượng Cụm ổ trục roto của bộ sấy không khí hồi nhiệt kiểu quay trong lò hơi đốt than nhà máy nhiệt điện. - Phạm vi Cụm ổ trục roto của bộ sấy không khí hồi nhiệt kiểu quay đạng vận hành trong thực tiễn Luận văn tập trung vào nghiên cứu tuổi thọ và độ tin cậy của cụm ổ trục dung trong các điều kiện đặc thù khác nhau: bôi trơn, môi trường, nhiễm bẩn… 3. - Ý nghĩa khoa học của đề tài - Xác định được tuổi thọ và độ tin cậy của cụm ổ trục rô to bộ sấy không khí hồi nhiệt kiểu quay đang vận hành trong thực tiễn. - Xác định được tuổi thọ và độ tin cậy của cụm ổ trục dùng trong các điều kiện đặc thù khác nhau. - Nội dung luận văn Nội dung luận văn gồm 3 chương Chương I: Tổng quan về bộ sấy không khí trong nhà máy nhiệt điện Chương II: Hệ thống tiêu chuẩn ISO và TCVN về các loại ổ lăn Chương III: Xác định tuổi thọ cụm ổ lăn trục roto theo đọ tin cậy và điều kiện làm viêc. - Phương pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết, ứng dụng lý thuyết vào triển khai tính toán trong 10 thực tiễn Trên cơ sở nghiên cứu, phân tích hệ thống tiêu chuẩn ISO 281: 2007và TCVN 4713:2008 về tải trọng động và tuổi thọ sửa đổi của ổ lăn. - Ứng dụng lý thuyết tính toán trong TCVN 4713:2008 để tính tuổi thọ sửa đổi cho cụm ổtrục roto của bộ sấy không khí kiểu quay trong nhà máy nhiệt điện. - 11 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1.1 Bộ sấy không khí trong lò hơi của nhà máy nhiệt điện [1] Trong các lò hơi nhà máy điện, hơi được sản xuất ra là hơi bảo hòa hoặc là hơi quá nhiệt. - Hơi quá nhiệt nhận được nhờ các quá trình: Đun nóng nước đến sôi, sôi để biến nước thành hơi bão hòa và quá nhiệt hơi để biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao trong các bộ phận của lò. - Công suất của lò hơi phụ thuộc vào lưu lượng, nhiệt độ và áp suất hơi. - Các giá trị này càng cao thì công suất lò hơi càng lớn. - Hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt giữa ngọn lửa và khói với môi chất trong lò hơi phụ thuộc vào tính chất vật lý của môi trường (sản phẩm cháy) và của môi chất tham gia qúa trình (nước hoặc hơi) và phụ thuộc vào hình dáng, cấu tạo, đặc tính của các phần tử lò hơi. - Trên hình 1.1 trình bày nguyên lý cấu tạo của lò hơi tuần hoàn tự nhiên, đốt than bột (than phun) hiện đại trong nhà máy điện. - Nhiên liệu và gió được phun qua vòi phun (1) đưa vào buồng lửa (2), tạo thành hỗn hợp cháy và được đốt cháy trong buồng lửa, nhiệt độ ngọn lửa tại trung tâm cháy có thể đạt tới 1.900o C. - Nhiệt sinh ra khi nhiên liệu cháy sẽ truyền cho nước đi trong dàn ống sinh hơi (5), nhiệt độ nước tăng dần đến sôi, và biến thành hơi bão hòa. - ở bộ quá nhiệt nửa bức xạ (7), hơi bão hòa chuyển động trong các ống xoắn sẽ nhận nhiệt từ khói nóng chuyển động phía ngoài ống để biến thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao hơn và đi vào ống góp để sang tua bin hơi và biến đổi nhiệt năng thành cơ năng làm quay tua bin. - Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của lò hơi Trong đó: 1.vòi phun nhiên liệu + không khí. - bộ hâm nước. - 11.bộ sấy không khí. - Khối lượng riêng của hỗn hợp hơi và nước trong ống (5) nhỏ hơn khối lượng riêng của nước trong ống xuống (16) nên hỗn hợp trong ống (5) đi lên, còn nước trong ống (16) đi xuống liên tục tạo nên quá trình tuần hoàn tự nhiên, bởi vậy lò hơi loại này được gọi là lò hơi tuần hoàntự nhiên. - Buồng lửa trình bày trên hình 1.1 là buồng lửa đốt bột than (than phun), nhiên liệu được phun vào và cháy lơ lửng trong buồng lửa. - Quá trình cháy nhiên liệu xẩy 13 ra trong buồng lửa và nhiệt độ tại trung tâm cháy có thể đạt đến nhiệt độ rất cao, từ 1300oC đến 1900oC, chính vì vậy hiệu quả trao đổi nhiệt bức xạ giữa ngọn lửa và dàn ống sinh hơi rất cao và lượng nhiệt dàn ống sinh hơi thu được từ ngọn lửa chủ yếu là do trao đổi nhiệt bức xạ. - Để hấp thu có hiệu quả nhiệt lượng bức xạ của ngọn lửa đồng thời bảo vệ tường lò khỏi tác dụng của nhiệt độ cao và những ảnh hưởng xấu của tro nóng chảy, người ta bố trí các dàn ống sinh hơi (5) xung quanh tường buồng lửa. - Khói ra khỏi bộ quá nhiệt có nhiệt độ còn cao, để tận dụng phần nhiệt thừa của khói khi ra khỏi bộ quá nhiệt, ở phần đuôi lò người ta đặt thêm bộ hâm nước và bộ sấy không khí. - Bộ hâm nước có nhiệm vụ gia nhiệt cho nước để nâng nhiệt độ của nước từ nhiệt độ ra khỏi bình gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi và cấp vào bao hơi (5). - Sự có mặt của bộ hâm nước sẽ làm giảm tổng diện tích bề mặt đốt của lò hơi và sử dụng triệt để hơn nhiệt lượng tỏa ra khi cháy nhiên liệu, làm cho nhiệt độ khói thoát khỏi lò giảm xuống, làm tăng hiệu suất của lò. - Không khí lạnh từ ngoài trời được quạt gió (14) hút vào và thổi qua bộ sấy không khí (11). - Ở bộ sấy, không khí nhận nhiệt của khói, nhiệt độ được nâng từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ yêu cầu và được đưa vào vòi phun (1) để cung cấp cho quá trình đốt cháy nhiên liệu. - Như vậy bộ hâm nước và bộ sấy không khí đã hoàn trả lại buồng lửa một phần nhiệt đáng lẽ bị thải ra ngoài. - Chính vì vậy người ta còn gọi bộ hâm nước và bộ sấy không khí là bộ tiết kiệm nhiệt. - Trong các nhà máy nhiệt điện hiện đại thì người ta thường sử dụng gia nhiệt hồi nhiệt nước cấp để nâng cao hiệu suất của lò hơi, thông thường nước cấp gia nhiệt đến 1720C đối với lò hơi áp suất trung bình và thấp áp, còn đối với lò hơi cao áp nước cấp cần gia nhiệt đến 2150C. - Bởi vậy nếu chỉ dựa vào nâng cao nhiệt độ 14 nước cấp để giảm thấp nhiệt độ khói thải để nâng cao hiệu suất lò hơi là rất khó khăn, nếu không nói là bất khả thi. - Trong lúc đó nhiệt độ không khí lạnh (gió) chỉ khoảng là 200C như vậy nếu dùng không khí lạnh để hạ thấp nhiệt độ khói thải sẽ dễ dàng hơn nhiều và có thể làm cho hiệu suất của lò hơi lên tới hơn 90%. - Trong các nhà máy nhiệt đốt than bột thì hệ thống nghiền than đòi hỏi phải dùng gió nóng để sấy khô than thô và bột than. - Ngoài ra như trên đã nói, trong quá trình cháy yêu cầu phải gia nhiệt gió cháy để làm cho cháy ổn định và cháy kiệt, bởi vậy trong các nhà máy nhiệt điện hiện đại công suất lớn thông số cao thì bộ sấy không khí là bề mặt hấp thụ nhiệt không thể thiếu được của lò hơi. - Bộ hâm nước và bộ sấy không khí là những bề mặt truyền nhiệt đặt ở phía sau lò để tận dụng nhiệt của khói sau khi đi ra khỏi bộ quá nhiệt, có tác dụng nâng cao hiệu suất của lò hơi. - Ở đầu vào bộ hâm nước nhiệt độ kim loại có trị số nhỏ nhất so với các bề mặt truyền nhiệt chịu áp suất của lò. - Còn ở đầu vào bộ sấy không khí nhiệt độ kim loại có trị số nhỏ nhất so với các bề mặt truyền nhiệt của lò. - Về mặt cấu tạo bộ hâm nước và bộ sấy không khí khác hẳn nhau nhưng do chúng có nhiều điểm giống nhau về điều kiện làm việc (bị bám bẩn, mài mòn và bị ăn mòn kim loại ở nhiệt độ thấp), có liên quan với nhau khi bố trí chúng trong đường khói nên cần khảo sát đồng thời hai bộ phận này. - Khi bố trí các bề mặt truyền nhiệt phần đuôi cần biết trước nhiệt độ nước cấp và nhiệt độ không khí nóng ra khỏi bộ sấy không khí. - Nhiệt độ nước cấp được xác định trên cơ sở kinh tế và kĩ thuật vì ta biết rằng khi tăng nhiệt độ nước cấp lượng nhiệt hấp thu của bộ hâm nước giảm đi làm cho nhiệt độ của khói thải ra khỏi lò và tương ứng tổn thất nhiệt do khói thải (q2) sẽ tăng lên, nghĩa là hiệu suất của lò giảm đi. - Trong thực tế tuỳ theo thông số của chu trình nhiệt (đồng thời cũng là thông số của lò) người ta đã xác định được thông số nhiệt độ của nước cấp có lợi nhất trên cơ sở kinh tế và kĩ thuật. - Nhiệt độ không khí nóng được xác định theo yêu cầu đảm bảo tốt sự bốc cháy của nhiên liệu nghĩa là càng cao càng tốt
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt