提升通风排水设备选型 2.docx
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提升通风排水设备选型 2.docx
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提升通风排水设备选型2
第一节提升设备
一、主斜井提升设备
(一)主斜井带式输送机
1.基本情况说明:
井口至井底煤仓斜长540m,井筒内安装一部带式输送机,倾角δ=25°,带宽B=1000mm。
井底来煤:
井底煤仓下设给煤机K-4一台,生产能力230t/h,电机功率N=18.5kW。
2.主提升设备
2005年批复的设计中,主提升带式输送机参数如下:
1)输送机:
DTL100/23/400型带式输送机,V=2.5m/s,机长L=585m,δ=25°,Q=230t/h。
Φ1000mm胶面滚筒驱动,尾部拉紧;
2)输送带:
钢绳芯阻燃橡胶带,强度St2000N/mm,带宽1000mm;
3)电动机:
YB560S1-4,400kW,转速1480r/min,1台;
4)液力偶合器:
YOTCS650,1台;
5)减速器:
H2SH14+逆止器+风扇,i=31.5,1台;
6)制动器:
NB500+TF80/60,N=0.5kW,1套;
7)输送机安全保护装置,1套。
8)工作环境:
温度、湿度适中,灰尘较多,机头部分处于室内。
9)张紧形式:
采用尾部重载小车张紧。
10)带式输送机布置形式及力学简图见下图
目前,主提升带式输送机已经安装,且运行良好,但电机功率偏大。
3.选型验算
1)基本参数设定:
输送带种类:
钢绳芯阻燃抗静电橡胶带,带宽B=1000mm,带强St=2000N/mm,带速V=2.5m/s,每自然米输送带重量qB=[qB′]×B=34kg/m。
承载托辊槽角λ=60°-25°,托辊直径φ=133mm,L=380mm,承载托辊形式:
两轴四辊,每8组槽型托辊加1组槽型调心托辊,ε=1.383°;上托辊间距a0=1.2m,每米上托辊转动部分承载重量qRO=18g/m。
下托辊直径φ=133mm,L=1150(V600)mm,托辊形式:
V型,头尾轮处各加4组平行托辊,回程分支托辊间距aU=3.0m,每米下托辊转动部分重量qRU=6.8kg/m。
每米带式输送机上物料重量qG=25.6kg/m;导料槽长度4500mm;模拟摩擦系数:
f=0.03;长度附加系数C=1.2。
2)圆周力及传动功率计算
⑴满载运行阻力
FQ=CfLg[qRO+qRU+(2qB+qG)Cosδ]
式中:
g=9.8m/s2L=585mδ=25°qRO=18kg/mqRU=6.8kg/mqG=25.6kg/mqB=34kg/m
代入式中得
FQ=22.7(kN)
⑵提升阻力
FH=qGgH=25.6×9.8×250=62.3(kN)
⑶主要特种阻力
FS1=Fε+Fgl
前倾托辊摩擦阻力,取Fε=6(kN)
物料与导料槽板间摩擦力:
Fgl=μ2I2VρgL/v2b12=1.068(kN)
FS1=Fε+Fgl=7.068(kN)
⑷附加特种阻力
FS2=Fa+n3Fr
Fa—犁式卸料器附加阻力,本设备没有犁式卸料器,故Fa=0
胶带与清扫器的摩擦阻力:
n3Fr=n3APμ3
式中:
n3=1μ3=0.7A弹=0.01(A空=0.015)P=10×104
代入式中得
FS2=0.7(弹)(kN)清扫器设置:
2个弹簧,1个空段。
⑸圆周驱动力
Fu=FQ+FH+FS1+FS2=22.7+62.3+7.068+0.7×3.5=94.52(kN)
⑹功率计算
传动滚筒轴功率
PA=(Fu×V)=236.3(kW)
电机轴功率:
PM=PA/ηη′η″=295.4(kW)
采用单电机驱动,
η-传动效率0.88
η′-电压降系数0.95
η″-多机驱动功率不平衡系数0.957
现有电机YKK450-4,N=400kW,功率偏大,且不防爆,改为YB450M1-4,N=315kW,10kV,满足要求。
3)张力计算
⑴按垂度条件
承载分支F承min≥[a0(qB+qG)g]/[8(h/a)adm]=8.8(kN)
回程分支F回min≥(aUqBg)/[8(h/a)adm]=12.5(kN)
⑵按不打滑条件
头部传动滚筒:
μ=0.35φ=190°eμφ=3.18
软起动系数取Ka=1.5
Fumax=1.5×FU=142.5(kN)
F2min=142.5/(eμφ-1)=65.4(kN)
⑶各特性点张力
根据不打滑条件,传动滚筒奔离点的张力为F2,令F2=66(kN),则各点张力如下:
F3=F2+CfLg(qRU+qBCosδ)-qBgH+Fr
=66+1.2×0.03×585×9.8×(6.8+34Cos25)/1000-34×9.8×250/1000+0.7×3.5=-7.22(kN)<F回min=12.5kN,不满足回程边保证下垂度最小张力要求。
令F3=13kN
则F2=86.22(kN)
F4=F3=13(kN)>F承min=8.8kN,满足承载边保证下垂度最小张力要求。
F1=FU+F2=94.52+86.22≈163(kN)
⑷确定传动滚筒合张力
单滚筒驱动,
Fumax=142.5≈143(kN)
滚筒合张力
Fn=143+2×66≈275(kN)
4)输送带安全系数验算
输送带安全系数:
n=2000×1.0/163=12.3>7~9。
输送带满足要求。
5)确定传动滚筒
现有滚筒直径Φ1000mm,则传动滚筒最大扭矩为M1max=FUmaxD/2=71.25kN·m。
取传动滚筒100100.5,许用合力330kN>275kN,满足;许用扭矩52kN·m<71.25kN·m,不满足,该滚筒需特殊制造。
6)逆止力计算
FL=FH-0.8fg[L(qRO+qRU+2qB)+H/sinδ·qG]=45.97kN
作用于传动滚筒轴上的逆止力矩:
ML′=FL×D/2=46×1.0/2=23kN·m。
逆止器所需的逆止力矩:
ML≥23kN·m。
安装位置:
低速轴上。
7)确定驱动装置
驱动方式:
电动机+液力偶合器+减速器。
8)拉紧装置选择
拉紧采用尾部重载小车张紧,最大张紧力18kN。
4.计算选型结果如下
经验算,主提升带式输送机要满足矿井0.90Mt/a的生产需求,具体参数如下:
1)输送机:
DTL100/23/400型带式输送机,V=2.5m/s,机长L=585m,δ=25°,Q=230t/h。
Φ1000mm胶面滚筒驱动,尾部拉紧;
2)输送带:
钢绳芯阻燃橡胶带,强度St2000N/mm,带宽1000mm;
3)电动机:
YB450M1-4,315kW,1台;
4)液力偶合器:
YOTCS650,1台;
5)减速器:
H2SH14+逆止器+风扇,i=31.5,1台;
6)制动器:
NB500+TF80/60,N=0.5kW,1套;
7)输送机安全保护装置,1套。
5.配电及控制:
主斜井井口房内设高压配电室,两回10kV电源分别引自矿井工业场地35kV变电所10kV不同母线段。
采用XGN2-12Z型高压配电柜对主斜井胶带输送机进行配电及控制。
胶带输送机监控选用KJ2002A胶带电控装置1套,设有防跑偏、打滑、断带、沿线急停开关等保护及信号装置。
主斜井带式输送机除采用PLC电气控制系统,集中监视和控制,还设置必须的保护、联锁和信号装置。
(二)主斜井检修道提升设备
主斜井检修道提升设备用于带式输送机检修时胶带机部件及检修材料的升降。
主斜井井筒斜长555m,倾角25°,运送最重件重量1500kg(含运载车自重)。
提升钢丝绳选用10NAT6×7+FC1570ZS型(GB/T8918—1996)钢丝绳,绳径10㎜,绳自重0.344kg/m,抗拉强度1570MPa,钢丝绳中钢丝破断总和:
QS=56.3kN。
1.设计依据
1)矿井年产量:
0.90Mt/a;
2)工作制度:
330d,16h;
3)井筒斜长:
555m,倾角25°;
4)提升最重件:
1500kg。
2.选型计算
1)钢丝绳的选择计算
(1)绳端荷重
Qd=1500(sinα+f1cosα)=648kg
式中:
α──井筒最大倾角,α=25°;
f1──矿车与轨面的摩擦阻力系数,取0.01。
(2)钢丝绳单位长度重量
式中:
σB──钢丝绳公称抗拉强度,σb=1670MPa;
m──钢丝绳的安全系数,m=6.5;
Lc──钢丝绳的悬垂斜长,L0=600m;
f2──钢丝绳与地辊及部分底板的摩擦阻力系数,取0.2。
选用10NAT6×7+FC1570ZS型(GB/T8918—1996)钢丝绳,绳径10㎜,绳自重0.344kg/m,抗拉强度1570MPa,钢丝绳中钢丝破断总和:
QS=56.3kN。
(3)钢丝绳安全系数校验
钢丝绳安全系数符合《煤矿安全规程》的要求,所选钢丝绳合适。
3)提升机的选型
(1)滚筒直径
Dg≥80d=800mm
选用JT—1.2矿用提升绞车,主要技术参数为:
滚筒直径Dg=1200mm,滚筒宽度B=1000mm,最大静张力FZE=30kN,配套电机为YR225M—8,380V,55kW,提升绞车最大速度Vmax=1.84m/s。
(2)校验滚筒宽度
式中:
L──提升斜长,L=555m;
ε──绳间间隙,ε=1.0mm;
钢丝绳在滚筒上作三层缠绕,符合《煤矿安全规程》规定。
(3)最大静张力计算
Fj=Qd+LtPk(sinα+f2cosα)=15.9kN<30kN
由以上计算可知:
滚筒强度满足要求。
4)提升系统
选用TSG-1200/7型固定天轮。
天轮变位重量470kg。
5)验算电机
式中:
K──备用系数,取K=1.10;
ηc──减速机的传动效率,ηc=0.85。
选用YR500-8型电机可以满足要求。
电机技术参数:
功率Nd=55kW,电压U=380V,转速n=720rpm,λm=1.97,效率ηd=92.63%,转动惯量[GD]2=16.8kgm2。
核算提升机最大速度:
6)提升系统变位质量
变位重量:
∑G=(Qp+Q)+LkPk+Gt+Gj+Gd=8089kg
变位质量:
∑M=825kgs2/m
式中:
Lk──钢丝绳的总长度;Lt=Lt+Lx+Lm+7πDg=700m;
Lx──提升钢丝绳弦长,Lx=40m;
Lm──钢丝绳的试验长度,一般取Lm=30m;
Gj──提升机包括减速器在内的变位质量,Gj=98kN;
Gd──电动机转子的变位重量,
7)电动机容量校验
等效力计算:
ΣF2t=1/2t0(F02+F0'2)+1/2t01(F012+F01'2)+1/2t1(F12+F1'2)+1/3t2(F22+F2F2'+F2'2)+1/2t3(F32+F3'2)+1/2t4(F412+F4'2)+1/2t5(F52+F5'2)=7.56×109kg2s
等效时间:
Td=1/2(t0+t01+t1+t3+t4+t5)+t2+1/3θ=215s
等效力:
等效功率:
电动机过载系数校验:
所选电动机是合适的。
检修绞车选用JT—1.2矿用提升绞车,主要技术参数为:
滚筒直径Dg=1200mm,滚筒宽度B=1000mm,最大静张力FZE=30kN,配套电机为YR225M—8,380V,55kW,提升绞车最大速度Vmax=1.84m/s。
二、3号煤层副斜井提升设备
该副斜井采用双钩串车平车场提升方式,担负3号煤层除原煤以外的人员升降,矸石提升,设备、材料降送等提升任务。
现装备1部2JK-2.5×1.2/20E型双滚筒提升机,配用YR500-10型220kW、10kV电机。
经计算现有提升设备能力可以满足矿井0.90Mt/a生产能力后的辅助提升要求。
(一)设计依据
1.矿井年产量:
0.90Mt/a;3号煤层前期0.20Mt/a;
2.工作制度:
330d,16h;
3.井筒斜长:
605m,倾角22°06′;
4.最大班提升量:
按0.90Mt/a考虑。
后期下井人员142人,提升矸石60t,下放材料20车,设备10车,坑木10车,保健饭1次,雷管、炸药各1次,其它10次;
5.提升最重件液压支架14.5t。
(二)选型计算
1.提升容器
人车使用现有XRB15-6/6型(4203mm×1200mm×1538mm),2节头车组成1列,每节头车自重2200kg,满载30人。
提矸及下料时矿车采用1t固定箱式矿车(2000mm×880mm×1150mm),矿车自重592kg,名义载重1100kg,最大载重1800kg。
每钩挂4辆矿车;
下放设备时采用MPC1-6A型1t平板车(2000mm×880mm×410mm),矿车自重464kg,名义载重1.0t。
每钩挂4辆以下矿车。
下放坑木时采用MC1-6A型1t材料车(2000mm×880mm×1150mm),矿车自重494kg,名义载重1.0t。
每钩挂4辆以下矿车。
下放重件时采用MPC13.5-6型15t重型平板车(2500mm×1400mm×342mm),自重1050kg,名义载重15t。
2.钢丝绳的选择计算
1)绳端荷重
上提最重件:
Qd=(Qp+14500)(sinα+f1cosα)=5987kg
上提人员:
Qd=(Qr+2250)(sinα+f1cosα)=2556kg
提升矸石:
Qd=4(Qc+1800)(sinα+f1cosα)=3684kg
式中:
Qp──15t重型平板车自重,Qp=1050kg;
Qr──人车自重,Qc=4400kg;
Qc──1t矿车自重,Qc=592kg;
α──井筒最大倾角,α=22°06′;
f1──矿车与轨面的摩擦阻力系数,取0.01。
2)钢丝绳单位长度重量
式中:
σB──钢丝绳公称抗拉强度,σb=1670MPa;
m──钢丝绳的安全系数,m=7.5;
Lc──钢丝绳的悬垂斜长,L0=675m;
f2──钢丝绳与地辊及部分底板的摩擦阻力系数,取0.2。
选用30NAT6×7+IWS1670ZS型钢丝绳(GB/8918-1996),钢丝绳直径d=30mm,公称抗拉强度σB=1670MPa,单位重量Pk=3.48kg/m,全部钢丝破断力总和Qp=539kN。
3)钢丝绳安全系数校验
提升最重件时:
提人时:
钢丝绳安全系数符合《煤矿安全规程》的要求,所选钢丝绳合适。
3.提升机的选型
1)滚筒直径
Dg≥80d=2400mm
使用现有2JK-2.5×1.2/20E型双滚筒提升机。
滚筒直径Dg=2.5m,滚筒宽度B=1.2m,最大静张力Fje=90kN,最大静张力差Fce=55kN,减速比i=20,钢丝绳速度Vm=3.8m/s,电机转速n=580rpm,旋转部分变位质量[Gj]=148kN。
2)校验滚筒宽度
式中:
L──提升斜长,L=605m;
ε──绳间间隙,ε=3.0mm;
钢丝绳在滚筒上作三层缠绕,滚筒上装设有过渡绳楔,由于使用现有绞车,故符合《煤矿安全规程》第四百一十九条之规定。
3)最大静张力计算
按提升最重件:
Fj=Qd+LtPk(sinα+f2cosα)=71.6kN<90kN
4)最大静张力差计算
按提升矸石:
Fc=4×1800(sinα+f1cosα)+LtPk(sinα+f2cosα)=40.1kN<55kN
注:
提升大件时要加配重,使力差不大于40.1kN。
由以上计算可知:
滚筒强度满足要求。
4.提升系统
使用现有TSG-2500/17型固定天轮两个。
天轮变位重量550kg。
3号煤层副斜井双钩串车平车场提升系统见图7-1-1。
5.验算电机
式中:
K──备用系数,取K=1.10;
ηc──减速机的传动效率,ηc=0.85。
现有YR500-10型电机可以满足要求。
电机技术参数:
功率Nd=220kW,电压U=10kV,转速n=580rpm,λm=1.97,效率ηd=92.63%,转动惯量[GD]2=36.8kgm2。
核算提升机最大速度:
6.提升系统变位质量
变位重量:
∑G=(Qp+Q)+LkPk+Gt+Gj+Gd=38056kg
变位质量:
∑M=3883kgs2/m
式中:
Lk──每根钢丝绳的总长度;Lt=Lt+Lx+Lm+7πDg=780m;
Lx──提升钢丝绳弦长,Lx=40m;
Lm──钢丝绳的试验长度,一般取Lm=30m;
Gj──提升机包括减速器在内的变位质量,Gj=148kN;
Gd──电动机转子的变位重量,
7.提升系统运动学及动力学计算
3号煤层副斜井双钩串车平车场提升速度图、力图见图7-1-2。
8.电动机容量校验
等效力计算:
ΣF2t=1/2t0(F02+F0'2)+1/2t01(F012+F01'2)+1/2t1(F12+F1'2)+1/3t2(F22+F2F2'+F2'2)+1/2t3(F32+F3'2)+1/2t4(F412+F4'2)+1/2t5(F52+F5'2)=7.56×109kg2s
等效时间:
Td=1/2(t0+t01+t1+t3+t4+t5)+t2+1/3θ=196s
等效力:
等效功率:
电动机过载系数校验:
所选电动机是合适的。
9.电耗计算
1)一次提升的实际电耗
ΣFt=1/2t0(F02+F0')+1/2t01(F01+F01')+1/2t1(F1+F1')+1/2t2(F2+F2')+1/2t3(F32+F3')+1/2t4(F4+F4')+1/2t5(F5+F5')=1383109kgs
2)提升一次有效电耗
3)提升机效率
4)年电耗量
EN=2nE×330=195228kWh/a
10.最大班作业时间平衡表
见表7-1-1。
表7-1-1最大班作业时间平衡表
作业名称
单位
数量
每次
数量
每班
次数
每次时间(S)
每班时间(min)
备注
下放人员
人
142
30
5
209
17.3
<60min其中包括9名管理人员
上提人员
人
142
30
209
8.7
其中一半与下放人员同时进行
提升矸石
t
70
7.2
10
209
34.8
计入1.25不均衡系数
下放材料
车
20
4
5
209
17.4
下放设备
车
10
4
3
209
10.5
下放坑木
车
10
4
3
209
10.5
保健饭
次
2
209
6.9
雷管、炸药
次
2
840
28
下放速度为1m/s
其它
次
10
10
209
34.8
合计
40
169min
=2.8h<5h
11.配电及控制:
为了保证副井提升机房供电电源的可靠性,两回10kV电源分别引自矿井工业场地35kV变电所10kV不同母线段,两回380V电源分别引自矿井工业场35kV变电所0.4kV不同母线段。
选用TKD-NT-243486Ⅰ/D1(带低频制动)绞车成套电控装置,具有绞车所必须的各种电气保护及联锁装置。
提升信号选用KXT25型PLC可编程序控制提升信号系统,信号发送方式为转发式。
三、15号煤层进风斜井提升设备
该进风斜井采用单钩串车甩车场提升方式,担负15号煤层除原煤以外的人员升降,设备、材料降送等提升任务。
15号煤层矸石不出井。
现装备1部JK-2×1.5型单滚筒提升机,配用YR4503—6型280kW、10kV电机。
经计算现有提升设备能力可以满足15号煤层进风斜井0.70Mt/a生产能力后的辅助提升要求,但扩建后必须经有资质的检测机构对现有提升设备进行检测,提升机主轴、滚筒等强度不够时不得使用。
(一)设计依据
1.矿井年产量:
0.70Mt/a;
2.工作制度:
330d,16h;
3.井筒斜长:
550m,倾角20°30′;
4.最大班提升量:
下井人员79人,下放材料20车,设备10车,坑木10车,保健饭1次,雷管、炸药各1次,其它10次;
5.提升最重件液压支架14.5t。
(二)选型计算
1.提升容器
人车选用XRB15-6/6型(4203mm×1200mm×1538mm),2节头车组成1列,每节头车自重2200kg,满载30人。
下放材料时矿车采用1t固定箱式矿车(2000mm×880mm×1150mm),矿车自重592kg,名义载重1100kg,最大载重1800kg。
每钩挂4辆矿车;
下放设备时采用MPC1-6A型1t平板车(2000mm×880mm×410mm),矿车自重464kg,名义载重1.0t。
每钩挂4辆以下矿车。
下放坑木时采用MC1-6A型1t材料车(2000mm×880mm×1150mm),矿车自重494kg,名义载重1.0t。
每钩挂4辆以下矿车。
下放重件时采用MPC13.5-6型15t重型平板车(2500mm×1400mm×342mm),自重1050kg,名义载重15t。
2.钢丝绳的选择计算
1)绳端荷重
上提最重件:
Qd=(Qp+14500)(sinα+f1cosα)=5590kg
上提人员:
Qd=(Qr+2250)(sinα+f1cosα)=2556kg
提升材料:
Qd=4(Qc+1800)(sinα+f1cosα)=3379kg
式中:
Qp──15t重型平板车自重,Qp=1050kg;
Qr──人车自重,Qc=4400kg;
Qc──1t矿车自重,Qc=592kg;
α──井筒最大倾角,α=20°30′;
f1──矿车与轨面的摩擦阻力系数,取0.01。
2)钢丝绳单位长度重量
式中:
σB──钢丝绳公称抗拉强度,σb=1670MPa;
m──钢丝绳的安全系数,m=7.5;
Lc──钢丝绳的悬垂斜长,L0=675m;
f2──钢丝绳与地辊及部分底板的摩擦阻力系数,取0.2。
选用24NAT6V×18+IWS1870ZS型钢丝绳(GB/8918-1996),钢丝绳直径d=24mm,公称抗拉强度σB=1870MPa,单位重量Pk=2.52kg/m,全部钢丝破断力总和Qp=428kN。
3)钢丝绳安全系数校验
提升最重件时:
但
<7.5
由于提升最大件为特殊状态。
鉴于矿方已经安装了上述提升机,设计决定在日常提升时使用24NAT6×7+IWS1670ZS型钢丝绳(GB/8918-1996),钢丝绳直径d=24mm,公称抗拉强度σB=1670MPa,单位重量Pk=2.23kg/m,全部钢丝破断力总和Qp=345kN。
此时钢丝绳安全系数:
提升材料时:
提人时:
提升最大件时临时使用上述24NAT6V×18+IWS1870ZS型钢丝绳。
完成大件提升工作后,立即更换没有提升过大件的24NAT6×7+IWS1670ZS型钢丝绳。
3.提升机的选型
1)滚筒直径
Dg≥80d=2400mm
使用现有JK-2×1.5型单滚筒提升机。
滚筒直径Dg=2m,滚筒宽度B=1.5m,最大静张力Fje=62
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