42

B
.
H
V
v
s
=
=
2,4.9
5,20
= 0,542 ( m/s ) ( 1.11 )
3.4 Số lợng các điện cực
+ Điện cực lắng (dãy tấm):
Ta có:
1
2
+=
y
a
n
t
( 1.12 )
Trong đó:
n
t
: số lợng dãy điện cực lắng trong 1 trờng
a : chiều ngang của 1 trờng (khoảng cách giữa hai điện cực lắng ở hai cạnh
ngoài cùng của một trờng)

: số lợng điện cực phóng trong 1 trờng
n
t
: số lợng điện cực lắng trong 1 trờng

43
b: chiều dài của điện cực lắng cần bố trí điện cực phóng

3000500
3
10500
500
3
L
b === ( mm ) ( 1.15 )
z : khoảng cách giữa 2 điện cực phóng theo hớng của chiều dài thiết bị.
z = 250 mm
()
120
250
3000
.111n
f
==
điện cực ( 1.16 )
Số điện cực phóng trong toàn bộ thiết bị là: 120.3 = 360 điện cực.

+ Diện tích bề mặt lắng của loc bụi tĩnh điện đã chọn
= hoặc
v.a
L.
f

= tỷ số diện tích thu bụi trên một đơn vị khí.

: Hệ số tỷ lệ , hằng số đối với mọi mặt cắt bất kỳ
ta chọn = 1
L : Chiều dài trờng điện tổng
L = 10,5 m
a : Khoảng cách giữa hai điện cực khác tên trong một trờng
a = 0.2 m
v : Vận tốc trung bình của dòng khí đi giữa các tấm
v = 0,542 m/s

44
: vận tốc dịch chuyển của hạt bụi tới điện cực

m/s .
.3
2
2
r
E
o
à


=

+=


E: cờng độ điện trờng
E = 4kV/cm = 400.000 V/m
à : độ nhớt của khí, Ns/m
2

à = 1,83.10
-5
Ns/m
2
r : bán kính của hạt bụi, m
Thay vào ta có :
== .
.3
2
2
r
E
o
à



r.
10.83,1.3
10.16.14,2.10.85,8.2
5
1012

99,73 99,99 100 100 100 100 100 100 100

Hiệu suất của thiết bị lọc bụi tĩnh điện đối với bụi xi măng:
()
(%
)
995.994,92.1001,6.99,995,173,99
100
1
).(
100
1
=++==

x
ii


Với hiệu suất yêu cầu là 99,923% ta tính kiểm tra lại tổng diện tích bề mặt cực lắng
Ta có công thức :
= 1 -
V
S
e
.


(1.24)
Trong đó :
: Vận tốc lắng của hạt bụi tới điện cực


= 0,00077
- 0,00361 S = ln 0,00077
Tính toán ra tổng diện tích bề mặt điện cực lắng yêu cầu :
S = 1986 m
2
.
Ta có tổng số điện cực lắng trên 3 trờng n
t
= 33 tấm , nh vậy mỗi tấm có diện tích :
s = 1986/33 = 60,2 m
2
.

46
Nh vậy lọc bụi tĩnh điện ta đã chọn các kích thớc có diện tích 2079 m
2
phù hợp với
tính toán cần có : 1986 m
2
.
Các tấm điện cực lắng phù hợp với kích thớc mà ta đã chọn:
s = 2x9x3,5 = 63 m
2

3.6 Cờng độ dòng điện
Ta có:
I = i.L (1.25)
Trong đó:
I : cờng độ dòng điện cho qua điện cực dây (A)


z
R
Ln
z
y
1
2
.


(1.26)
Trong đó :
R
1
: Bán kính điện cực quầng sáng (m)
R
1
= 1cm = 1.10
-2
m
y : Khoảng cách giữa điện cực quầng sáng và điện cực lắng (m)
y = 200mm = 0,2 m.
z : Khoảng cách giữa các điện cực quầng trong một dãy .
z = 250mm = 0,25 m.

47
E
th
: Cờng độ từ trờng tới hạn .

273
20273
.
10.013,1
5
(1.28)
=
77,0
373
293
.
10.013,1
200010.013,1
5
5
=


E
th
= 3,04 +








+













02,025,0
10.14,3.2
02,025,0
)01,02,0.(14,3
2
Ln
(1.30)
U
th
= 159 (KV)
+ Điện áp làm việc tính toán của Lọc bụi tĩnh điện có điện cực phóng dạng gai:
U = U
th
x (0,46) (1.31)
U = 73 KV
3.8 Công suất tiêu hao
t
ttbbd

I
tb
= 356,4 mA = 0,3564 A
K
t
: Hệ số tính đến không hoàn toàn thẳng của dòng chỉnh lu.
K
t
= 1,1 1,3 = 1,2
Thay số vào ta có :
P =
57,507,15
85,0.4,1
98,0.2,1.3564,0.99
=+
kW (1.33)
3.9 Các thông số kỹ thuật của thiết bị
1. Lu lợng khí qua thiết bị : Q = 73800 m
3
/h.
2. Hiệu suất thu bụi yêu cầu : = 99,923%.
3. Hiệu suất thu bụi tính toán : = 99,995%.
4. Số trờng điện : 03
5. Vận tốc dòng khí trong thiết bị : = 0,542 m/s.
6. Kích thớc làm việc của thiết bị : B x H x L = 4
m
x 9
m
x10,5
m

12. Tổng cờng độ dòng điện : I = 1069,2 mA.
13. Cờng độ dòng điện một trờng : I = 0,3564 A
14. Điện áp làm việc : U
l
= 68 72 KV.
15. Điện áp thiết kế : U = 110 KV.
16. Biến thế chỉnh lu cao áp loại 44,0 KVA.
Trên cơ sở những tính toán về thông số kỹ thuật cần có của một thiết bị lọc bụi tĩnh
điện, nhóm đề tài đã xây dựng bộ các bản vẽ thiết kế kỹ thuật phần cơ khí của hệ
thống, bao gồm:
i. Thiết kế 3 trờng cơ, khung vỏ, Hệ thống dẫn bụi vào, ra và hệ thống sấy.
ii. Thiết kế hệ thống điện cực phóng và điện cực lắng
iii. Thiết kế hệ thống khung treo định vị, cách điện.
iv. Thiết kế hệ thống rung gõ bụi.
v. Thiết kế hệ thống thu tháo bụi.

49
chơng 4
Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển
4.1 Giới thiệu chung
Thiết bị hút lọc bụi tĩnh điện kiểu nằm ngang lu lợng 1.230 m
3
/phút đợc thiết kế
để hút lọc bụi khô, nhiệt độ không cao quá mức cho phép. Nếu nhiệt độ quá cao so
với mức cho phép, hệ thống điện cao áp sẽ báo động và tự động ngắt. Nếu khí bụi đầu
vào bị ớt, có độ ẩm cao thì phải có biện pháp sấy khô trớc khi hút khí vào bộ lọc
tĩnh điện. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện này gồm 3 trờng, mỗi trờng có một nguồn cao
áp và hệ thống điều khiển riêng.
4.1.1 Nguyên lý làm việc của thiết bị lọc bụi tĩnh điện
Dòng khí có bụi đi qua khe hở giữa các điện cực lắng có dạng hình tấm. Bố trí

3
,
hoặc hơi nớc có Sulfat có ảnh hởng rất lớn trong hệ thống lọc bụi tĩnh điện. Bụi
than cốc có điện trở nhỏ, khoảng 10
3
cm, và có số lợng tuỳ thuộc vào khói bụi,
nhng với một lợng nhất định nó làm cho quá trình thu hồi bụi tốt hơn, nhng nếu
nhiều sẽ làm giảm lực bám vào cực lắng, bụi sẽ tách ra và bay theo khí, vì bụi than
cốc phóng điện nhanh. Nhiệt độ trong khoảng từ 120
O
C đến 180
O
C tuỳ theo từng loại
bụi mà nó có điện trở. Nhiệt độ thấp sẽ làm cho độ ẩm cao, và ngợc lại, nhiệt độ cao
sẽ làm tăng chuyển động của các phân tử nhiệt, vì vậy khi nhiệt độ cao, cần phải giảm
điện áp và nh vậy sẽ làm giảm năng suất lọc bụi.
4.1.2.3 Độ liên kết giữa các hạt bụi
Độ liên kết giữa các hạt bụi đợc xác định do các yếu tố không phóng hết điện
tích, nhiễm điện lỡng cực, hoặc do xếp chèn giữa các hạt bụi. Lực hút điện tỷ lệ
nghịch với độ lớn của các hạt bụi. Kích thớc hạt bụi càng nhỏ, lực liên kết càng cao,
và càng khó tách nó ra.
4.1.2.4 Lợng bụi và hạt bụi
Lợng bụi thô càng cao thì hiệu suất thu hồi bụi càng cao, vì tốc độ dịch
chuyển của các hạt bụi tơng đối tỷ lệ thuận với hạt bụi, vì vậy việc làm sạch bụi của
các điện cực dễ dàng. Lợng bụi tinh nhiều sẽ cản trở lớn cho phóng điện. Trên bề
mặt rộng của các hạt bụi tinh sẽ tạo ra điện trờng cao, nó có tác dụng nh tấm ngăn
cách giữa các điện cực.
4.1.3 Phân chia các trờng thu hồi bụi
Trên quan điểm lợng bụi trong khí bẩn sẽ giảm dần do bị thu hồi cũng nh,
thí dụ không đồng đều về nhiệt độ, nên các hệ thống lọc bụi tĩnh điện thờng đợc

out
: Nồng độ bụi đầu ra
Hiệu suất thu hồi bụi, theo W. Deutsch phát triển theo quy luật hàm số mũ và
đợc gọi là công thức lọc bụi tĩnh điện, đợc xác định nh sau: f.
e1



=
( 4.2 )
Trong đó:
- w là tốc độ di chuyển của hạt bụi về phía điện cực lắng
- f là tỷ lệ giữa diện tích của điện cực thu A (m
2
) và lu lợng của dòng khí
Q (m
3
/s).
Nh vậy hiệu suất thu hồi bụi phụ thuộc vào lu lợng dòng khí mang bụi,
diện tích thu hồi bụi, và tốc độ di chuyển của hạt bụi về phía điện cực lắng dới tác
dụng của điện trờng. Tốc độ di chuyển của hạt bụi là một hàm số của nhiều thông số
khác nhau của từng hệ thống lọc bụi tĩnh điện. Một trong những thông số có ảnh
hởng lớn là kích thớc của hạt bụi, vì vậy, công thức trên chỉ sử dụng cho các hạt bụi
nhất định và đều nhau. Song trong nghành công nghiệp, các hạt bụi có kích thớc
khác nhau, nên phải xây dựng công thức khác phù hợp hơn. Sau rất nhiều lần thí
nghiệm, ngời ta đã xác định đợc sự ảnh hởng của kích thớc hạt bụi vào công thức
bằng hệ số mũ k. Hệ số này thay đổi trong khoảng từ 0,4 đến 0,6. Công thức đợc thể

P
: điện tích hạt ( Cu )
E
C
: cờng độ điện trờng của vùng thu ( V/m )
Lực điện trờng tác động chống lại lực liên kết của điện tích hạt của chất khí.
Khi lực liên kết điện tích hạt của chất khí cân bằng với lực điện trờng thì các hạt bụi
chuyển động với vận tốc ban đầu là . Giả thiết hạt tuân theo định luật Stock, thì vận
tốc của hạt đợc tính: Trong đó:
C
C
= Hệ số điều chỉnh Cunningham
D
P
= Đờng kính của hạt
4.1.6 Nguyên lý điều khiển tự động LBTĐ
1. Điều khiển tự động điện áp trờng LBTĐ thấp hơn điện áp phóng một giá trị
đặt trớc: Tự động nâng dần điện áp tới khi xuất hiện phóng điện trong trờng rồi khi
đó hạ khẩn cấp điện áp tới giá trị an toàn. Quá trình cứ nh vậy lặp đi lặp lại.(
Aktiubrengen- Nga, hãng Simon- Karvs đã nghiên cứu thiết kế)
2. Điều khiển tự động điện áp theo tần suất phóng tia điện trong LBTĐ
(Valter).
3. Điều khiển tự động điện áp bằng cách áp đặt và giữ trên các điện cực 1 điện
áp trung bình cực đại.( Loge- Cottrell).
4.2 Tính toán thiết kế bộ nguồn chỉnh lu cao áp
4.2.1 Tính chọn công suất bộ nguồn chỉnh lu cao áp
Tính toán thiết kế bộ nguồn chỉnh lu cao thế nhằm tạo ra nguồn điện một

Biến áp chỉnh lu.
Bộ chỉnh lu cao áp.
Điện trở phân áp, Shunt dòng điện để đo lờng và làm tín hiệu phản hồi cho quá
trình điều khiển.
Bộ điều khiển điện trờng.
Biến áp xung
Bộ điều khiển
cao áp
Bộ
nguồn
BT Lực
L1
mA
kV
Shunt Phân áp Bản cực
KA
X

54
Một số yêu cầu cần chú ý khi thiết kế máy biến áp chỉnh lu cao thế:
1) Tuỳ theo sơ đồ chỉnh lu cụ thể ta có thể chọn các thông số sao cho phù hợp.
Đồng thời trong quá trình tính toán thiết kế điện áp thứ cấp phải chú ý đến điện
áp rơi trên cuộn thứ cấp và trên điốt chỉnh lu.
2) Chú ý đến sóng hài bậc cao trong quá trình điều khiển, bởi vì điện áp chỉnh lu
đợc thay đổi bằng cách thay đổi góc mở của thyristor lắp trên đầu vào của
biến áp. Thông thờng ta có thể cho độ tổn hao sóng hài bậc cao từ 10-12%.
3) Phải bảo đảm khoảng cách cách điện chính, đó là khoảng cách giữa bối dây
cao thế và vỏ, giữa bối dây cao thế và hạ thế.
4) Các bối dây phải chịu đợc cách điện khi thử vợt điện áp đó là cách điện giữa
vòng dây với nhau, cách điện giữa các lớp dây quấn và cách điện giữa các đầu

/ U
2
= 0,9.
U
ngợc max
/ U
d
= 1,57.
I
a
/ I
d
= 0,5.
I
amax
/ I
d
= 0,785.
I
2
/ I
d
= 1,11.
I
1
*W
1
/ I
d
* W

I
d
= P
d
/U
d
=35.77 KW/99 KV = 0,36A.
Dòng điện thứ cấp:
I
2
= 1,11.I
d
= 1,11.0,36 A = 0,4 A.
Dòng điện hiệu dụng trên một nhánh chỉnh lu:
I
a
= 0,5.I
d
= 0,5.0,36 A = 0,18 A.
Dòng điện sơ cấp:

56
I
1
= 103.S
1
/U
1
=103 x 44 KW/380 V = 11,93 A.
4.3 Thiết kế bộ điều khiển điện trờng

đợc tăng từ một giá trị đặt ban đầu, dĩ nhiên có thể bắt đầu từ không, trong thực tế
giá trị điện áp mở máy ban đầu đợc bắt đầu từ giá trị nhỏ hơn điện áp cực tiểu (có

57
thể bắt đầu từ 5kV hoặc cao hơn một chút). Khối mở máy đợc tham gia vào quá trình
điều khiển tự động
Giới hạn mức điện áp cao và thấp cung cấp cho điện cực. Mức điện áp thấp nhất là
mức điện áp để tạo nên vầng quang (corona), bới vì khi xuất hiện vầng quang là xảy
ra quá trình ion hóa chất khí, từ đó tạo ra số lợng rất lớn các điện tích tự do. Các điện
tích này bám vào các hạt bụi, làm cho các hạt bụi bị nhiễm điện. Dới tác dụng của
lực điện trờng, các hạt bụi sẽ bị hút về các bản cực mang điện trái dấu.
Mức điện áp thấp nhất làm xuất hiện hiện tợng vầng quang khoảng 20 kV, do
vậy nếu điện áp làm việc xuống dới mức điện áp này (thông thờng cỡ 16 đến 18
kV) trong khoảng thời gian nào đó (khoảng 20 giây) sẽ báo hiệu và không cho hệ
thống làm việc. Mức điện áp cao tuỳ theo yêu cầu cụ thể của từng hệ thống LBTĐ mà
đặt giá trị nhằm bảo vệ bộ nguồn cùng các bản cực. Thông thờng ngời ta đặt cao
hơn điện áp làm việc định mức khoảng 10%. Khi điện áp làm việc vợt quá giá trị đặt
cực đại hệ thống sẽ báo sự cố và đôi khi theo yêu cầu cụ thể có thể dừng làm việc.
Phản ứng nhanh dập tia lửa phóng điện giữa hai điện cực theo tần số phóng điện.
Khi tần số phóng điện cấp tập lớn hơn 3 lần trong 5 bán kỳ làm việc sẽ báo sự cố,
đồng thời đôi khi theo yêu cầu cụ thể có thể ngắt hệ thống làm việc. Ngoài ra theo yêu
cầu cụ thể cần phải biến đổi tín hiệu dòng và áp chỉnh lu sang nguồn dòng tiêu
chuẩn cho hệ thống điều khiển ngoài.
Phản ứng nhanh khi có hiện tợng phóng điện giữa hai bản cực là một trong
những vấn đề quan trọng nhất mà bộ điều khiển điện trờng phải đáp ứng đợc. Để
bảo đảm hiệu suất thu hồi bụi cao nhất, bộ điều khiển phải tăng điện áp đến giai đoạn
cận phóng điện. Nếu lợng bụi bám vào bản cực dày lên và khoảng cách phóng điện
ngắn lại, cờng độ điện trờng sẽ tăng lên làm đẩy nhanh hiện tợng phóng điện. Khi
có hiện tợng phóng điện dòng điện một chiều sẽ tăng lên một cách đột biến, vợt
quá mức đặt phóng điện đặt trớc. Nếu không có phản ứng nhanh giảm điện áp giữa

máy tính thông minh.

Nút ấn, Công
tắc, rơle
CPU S7
Màn hình
công nghiệp
Module vào, ra
Analog
Bộ biến đổi,
hiển thị
mA - kV
Biến thế chỉnh lu cao áp
Phản hồi
dòng, áp
4 - 20mA:Báo động
Động cơ
rung gõ
điện cực
Hệ thống
đèn,
báo động
Bộ
điều khiển
Thyristor
Máy tính
PC/ PPI
0-10VDC

59

tính.