黄玉川 第6章提升通风排水压缩空气和制氮设备Word文档下载推荐.docx

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1。

第一传动滚筒的围包角α1＝170°

，第二传动滚筒围包角α2＝200°

。

设FA1、FA2分别为第一和第二传动滚筒圆周力，F1、F1-2和F2分别为第一和第二传动滚筒处的输送带绕入点和绕出点的张力，F3、F4分别为尾轮处的输送带张力，FA为起动状态传动滚筒圆周力。

其中FA=FU×

KA，其中KA为启动系数，取值KA=1.25，得：

第一传动滚筒上圆周力FA1=（2/3）FA＝499758.68N

第二传动滚筒上圆周力FA2=（1/3）FA＝249879.34N

设第二传动滚筒eμα2值用足时，则：

F2＝FA2/（eμα2－1）＝104510.34N

F1＝FA＋F2＝854148.37N

F1-2＝F2＋FA2＝354389.68N

F1/F1-2≤eμα1

F1-2/F2≤eμα2

故按不打滑条件验算，张力满足要求。

再按垂度条件验算上、下分支最小张力：

F上min=g（qG+qB）×

aU/（8×

0.01）=36750.44N

F下min=g（qG+qB）×

aO/（8×

0.01）=37376.10N

由F下min=37376.10N计算F1=1130356.63N

最后计算输送带的安全系数：

nA=B×

St/F1=7.087<

nA<

9胶带安全系数满足要求。

4．制动力矩计算

倾斜阻力Fst=HgqG=574834.38N

主要阻力FH=CfLg（qRO+qRU+（2qB+qG））COSδ=157815.40N

制动力矩Mnz=（Fst-FH）D/2=333615.18N.m

制动器额定制动力矩M=1.5Mnz=570042.78N.m

5．驱动装置设备选型

由于主斜井是整个矿井运输的主要环节，其设备运行是否正常、可靠、安全将直接影响矿井的生产和经济效益，在设备选型上坚持技术先进、安全可靠的原则。

设计中对主斜井带式输送机的驱动方式进行了多方案比较，其中主要是CST可控起/停驱动装置与变频调速驱动装置的比较，最后确定采用电动机+减速器＋变频调速的驱动方案。

CST可控起/停装置是美国Dodge公司开发的专用于带式输送机的驱动装置，实现了机—电—液一体化，是集减速、离合、调速于一体的传动装置。

该装置软起/停性能好，控制精度高，电机可空载起动，缩短起动时间，提高电机寿命；

能实现同一条胶带机多台电机的分时空载起动，减小起动电流对电网的冲击，降低对电源系统的技术要求；

起动完成后，以正常带速运行时，无滑差消耗，整个系统的效率高；

具有设定起动速度曲线自动跟踪控制、过载保护、多机平衡等功能，可以控制带式输送机按设定的“S”形曲线起动，起动加速度≤0.2m/s2，使胶带的张力控制在允许范围，以满足整机动态稳定性及可靠性的要求；

多机功率平衡＜2%，控制精度高、动态响应快、结构紧凑、占地面积小、布置简单，是长距离、大运量、线路复杂的带式输送机较理想的驱动装置。

使用效果好、经验成熟、维护较方便。

我国自九十年代初期开始使用CST可控起/停驱动装置。

据资料统计，到目前为止，在大型带式输送机上已经或准备使用的CST已有450多套，在神东、兖州、晋城等地煤矿都有多年的使用经验。

其缺点是系统复杂，对液压元器件的维护技术要求高，专用润滑油的费用较贵，不宜长时间在低速下运行。

交—直—交变频驱动系统由变频电动机＋减速器＋交—直—交变频电控系统组成。

技术先进、设备成熟、控制可靠、调速范围宽、控制精度高、响应速度快、保护完善、抗干扰能力强、人机界面友好、开机率高，易于实现起/制动速度的自动跟踪，能够提供可控的、理想的起/制动性能，起动加速度可以控制在0～0.05m/S2，适用于长距离、大功率、线路复杂的带式输送机，可以控制输送机按设定的“S”形曲线起动和制动，控制起/制动时间；

能实现多机功率平衡，功率平衡度＜2%；

可长时间稳定地在低于额定速度下运行，从而满足长距离带式输送机的低速验带要求。

其缺点是电机制造技术要求高、电控设备多、系统较复杂。

CST可控起/停驱动装置和变频调速驱动装置相比：

从功能方面看，在带速和运输量调节性能上，变频调速方式适应能力较好，当负载经常变化时，变频调速驱动节能效果明显；

从价格方面看，二者的初期投资基本在同一价位，但如计入土建工程投资和由于变频产品更新换代快所带来的额外投资，CST在总体价格方面可相对降低。

另外，用户有使用变频调速驱动装置方面的经验。

经综合考虑，确定采用变频调速的驱动方式。

根据《煤矿安全规程》的规定，倾斜井巷中使用的带式输送机，上运时，必须同时装设防逆转装置和制动装置。

因此对主斜井带式输送机，在安装了盘形闸制动装置的同时还安装了逆止器，实现了双重保险。

6．拉紧装置选型

由于主斜井只有一个角度，带式输送机的尾部张力最小，故拉紧装置放在尾部。

采用尾部重载车式张紧，并设有限位开关，这种张紧方式结构简单、紧凑、可靠，并且成本低。

7．带式输送机的保护与供电

在主斜井选用一套集监测、控制、信号、通信为一体的带式输送机监控系统，为分级分布式结构，具有较高的运行可靠性和使用灵活性，显示功能强，联网方便，设有驱动滚筒打滑、堆煤、跑偏、温度、烟雾、撕裂、胶带张力下降、电动机过载、电机超温等项保护功能，以及沿线拉线开关和起动预告信号装置，满足《煤矿安全规程》2004年版的有关规定，并能与井上下的其他胶带输送机实现闭锁集中控制。

8．输送带选型

本设计采用阻燃型输送带，带强St=5000。

考虑到国产胶带难于满足高带强的要求，设计拟选用进口胶带，虽然价格较高一些，但进口胶带使用寿命长，接头效率也高。

主斜井带式输送机的主要技术参数为：

B=1600mm、Q=2400t/h、V=4.5m/s、δ=16°

、L=1455m、St5000（阻燃）、电动机1LA4502-4N=3×

1500kW、减速器ML3PSF140-1565（共3台），头部双滚筒3电机驱动，功率配比2：

采用尾部重载车式拉紧方式。

带式输送机技术特征见表6.1-1。

根据矿井开拓计划，大约40～50年后，一水平停止生产，将全部转入二水平开采。

由于井底煤仓容量减少后调节煤流能力相应变小，届时主斜井带式输送机运输能力可能需要提高到3200t/h左右。

可在带宽不变的基础上，通过采取适当提高功率、带速及带强等措施实现这一目的。

二水平的大巷带式输送机运输能力也可照此办法予以提高。

表6.1-1主斜井带式输送机技术特征表

序号

名称

单位

数值

备注

1

运输量

t/h

2400

2

运输物料

原煤

3

运输物料容重

t/m3

4

速度

m/s

4.5

5

输送机长度

m

1455

6

输送机倾角

16°

7

电动机

型号

1LA4502-4

功率

kW

1500

数量

台

8

减速器

ML3PSF140-1565

9

胶带

宽度

mm

1600

阻燃、抗撕裂

带强

N/mm

St5000

6.1.2.3主斜井架空乘人器

在主斜井井筒内，设置架空乘人器1台，作为运送检修人员及器材之用（只限单边乘载）。

架空乘人器的驱动部分设在井口房内，在井底设机尾拉紧装置。

架空乘人器主要技术参数见表6.1-2。

表6.1-2架空乘人器主要技术参数表

项目

规格及数值

绳轮直径（mm）

φ1250

钢丝绳

型号、直径（mm）

6×

7-φ20.5-147-特-光-右交

抗拉强度（MPa）

1470

运行速度（m/s）

1.0～1.5

Y225M－6

功率（kW）

30

转速（rpm）

980

上下行绳间距（mm）

500（只限单边乘载）

6.1.3副立井提升设备

副立井担负全矿所需人员、材料、设备的提升任务。

整体提升液压支架、连续采煤机的最大不可拆件33t（考虑无轨胶轮车的质量12t，设计取45t）。

提升矸石、材料和小型设备采用WCQ-3BI型无轨胶轮车辆（载重量5t，自重6.5t），这样井上、下主要辅助运输实现了无轨化，“一条龙”直达运输，有效地减少了物料、设备在井下的换装时间和换装量，提高了运送速度，有利于矿井向更大规模的集约化生产发展。

井口锁口标高+1166m，一水平井底大巷标高+880m，二水平井底大巷标高+800m，提升高度366m。

井筒直径Φ9.2m，装备1个特制双层罐笼+1个平衡重罐笼和1个特制交通罐笼+1个平衡锤。

特制双层罐笼尺寸7600×

3700mm2，自重46348kg（包括首、尾绳悬挂装置等），本体高10m，每层载150人。

特制交通罐笼尺寸2500×

1200mm2，自重7000kg（包括首、尾绳悬挂装置等），本体高3.9m，载16人。

副立井最大班作业量：

矸石50t/班，最大班下井人数97人，坑木1车/班、支护材料20车/班、风墙砌筑材料3车/班、铺底材料4车/班、设备及其它10车/班、保健车1次/班、火药及雷管1趟/天。

在副立井提升设计中，设计曾参考了新丹麦矿的大罐笼提升方案，其罐笼尺寸11000×

4700mm2，最大提升量50t，井筒直径Φ11m，在罐笼及平衡锤顶部安装动滑轮，有效地减小了钢丝绳张力和摩擦轮直径。

但由于动滑轮的直径在我国的《煤矿安全规程》没有规定，若按《煤矿安全规程》规定的天轮或导向轮直径，动滑轮无法没法在罐笼和平衡锤上安装，并且提升容器中心矩也不合适，将加大井筒断面，故设计放弃此方案。

在设计中我们也考虑了采用双罐笼的方案，但由于井筒直径太大，矿建施工难度大，井筒费用高等不利因素，故放弃此方案。

对于副井提升设备，根据提升机布置形式设计考虑了2个方案，方案比较见表6.1-3。

方案一装备一套特制双层大罐笼+平衡重罐笼和一套特制交通罐笼+平衡锤的塔式提升，两台提升机均为摩擦轮，并且呈90度布置。

大罐笼提升为1台JKM-4.6×

6型塔式摩擦轮提升机，配悬挂式2000kW双绕组同步电动机，交-交变频控制。

交通罐提升为1台JKM-2.4×

2型塔式摩擦轮提升机，配悬挂式247kW高速直流电动机。

具有可整体下放液压支架和大型设备的功能，在国际上有很多使用实例，由于井下辅助运输采用无轨胶轮车，为实现井上下“一条龙”连续运输，对支架进出罐笼的方式，采用支架搬运车放入

罐笼，或将设备放到无轨胶轮车上，用拖车拖进罐内，可大大节省换装和拆卸时间，提高系统的运行效率，系统可靠性较高，运行灵活。

由于配置了交通罐笼，零散人员运送方便，电耗较低，综合投资较低。

可减少大提升机的提升次数，降低运行费用，并且在大罐笼提升机故障的情况下，可以较快地将井下工人提升到地面，增加了副井提升系统的安全性和可靠性。

塔式提升方案，具有占地面积小，设备尺寸和质量较小，便于安装、运输、维护、检修和管理，尤其是钢丝绳设在塔内，可提高钢丝绳使用寿命，安装、更换钢丝绳较为有利，钢丝绳防冻和防滑性能好的优点。

缺点是井塔基础及结构形式复杂，施工困难，施工工期长，占用井口的时间较长，设备起吊安装困难需设吊装孔和电动超卷扬起重机，增加客货两用电梯等。

方案二的大罐笼+平衡重罐笼提升为1台JKMD-5.5×

4型落地式摩擦轮提升机，配悬挂式2000kW双绕组同步电动机，交-交变频控制。

交通罐提升为1台JK-3.5/28型缠绕式提升机，配悬挂式325kW高速直流电动机。

除具有方案一上述优点外，缠绕式单钩提升在井筒中还可节省出平衡锤的位置，用于布置其它设施。

落地式提升方案，具有井架基础简单，施工工期短，井筒装备施工，提升机房施工及设备安装调试可以平行交叉作业，占用井口时间短，受气候影响小，能最大限度地缩短占用井口时间，适合矿井建井周期短的要求。

缺点是井架和提升机房占地面积大，钢丝绳裸露在外冬天易结冰，需对钢丝绳采用特殊的保温措施，天轮每日的例行检查需爬井架，气候条件较差、风沙大时劳动条件较差，井架的日常防腐费用较高。

经综合经济技术比较，设计推荐方案一。

1．大罐笼提升设计计算

（1）设计依据

年矸石量:

50000t

年工作日:

330d

井口标高:

1166m

一水平大巷底板标高:

880m

二水平大巷底板标高:

800m

一水平井筒垂深:

286m

二水平井筒垂深:

366m

（2）选型计算结果

1）提升容器

大罐笼:

型号:

GDG

质量（包括首、尾绳悬挂装置）:

46348kg

本体高度:

10m

每次提升胶轮车数:

2

载人数:

150

胶轮车:

WCQ-3BI

载荷:

5000kg

质量:

6500kg

最大件质量:

45000kg

大罐笼与平衡锤提升中心线距离:

3.8m

平衡重罐笼最大质量:

68848kg

休止时间（s）

物料:

88

人员:

167

大件:

90

2）钢丝绳

所选钢丝绳主要技术参数见下表：

内容

单位

提升绳

平衡绳

48ZBB6×

36WS+FC

187×

29ZBBP8×

4×

19

直径/宽×

厚

48

29

根数

根

每米质量

Kg/m

8.52

16.8

抗拉强度

MPa

1770

1370

钢丝破断拉力总和

kN

1650

2360

单根长度

m/根

450

420

主导轮直径/钢丝绳直径：

95.8＞90

3）提升机

JKM-4.6×

直径:

4.6m

最大静张力:

1450kN

最大静张力差:

400kN

变位质量:

33000kg

传动效率:

0.98

衬垫摩擦系数:

0.25

4）导向轮

11850kg

5）双绕组同步电动机

TDBS2000-12

功率:

2000kW

转速:

34r/min

电压:

1500V

转动惯量:

20000kgm2

3780.718kg

过载能力:

冷却方式:

强迫风冷

6）提升机及钢丝绳校验

允许的钢丝绳安全系数

提升人员9

提升物料8

物料

计算的绳衬比压1.341＜2MPa

钢丝绳的最大静张力891.713＜1350kN

钢丝绳的最大静张力差7.45＜400kN

计算的钢丝绳安全系数11.1＞8

人员

计算的绳衬比压1.337＜2MPa

钢丝绳的最大静张力886.84＜1350kN

钢丝绳的最大静张力差2.58＜400kN

计算的钢丝绳安全系数11.16＞9

大件

计算的绳衬比压1.503＜2MPa

钢丝绳的最大静张力1107.49＜1350kN

钢丝绳的最大静张力差223.231＜400kN

计算的钢丝绳安全系数8.94＞8

7）提升系统计算

过卷高度10m

防撞梁距导向轮中心的垂高6.8m

导向轮距摩擦轮中心的垂高10.7m

摩擦轮轴中心距井口轨面的垂高37.5m

钢丝绳的悬垂高度424.5m

钢丝绳在滚筒上的围包角184.35°

副立井大罐笼提升系统见图6.1-1。

8）提升运动学计算

为了减小提升机在正常起动和制动过程中，钢丝绳的弹性振动所引起箕斗的剧烈震荡，防止钢丝绳的滑动，设计采用冲击限制理论，以有效限制或消除钢丝绳的弹性振动，提高摩擦提升的可靠性。

实际提升速度8.189m/s

爬行速度0.4m/s

加速度;

0.6m/s2

减速度;

加、减速度变化率;

0.42m/s3

提升过程中各阶段的行程和时间

运行阶段

加速度（m/s2）

速度（m/s）

时间（s）

行程（m）

主加速段

变加速

0～0.6

0.43

1.43

0.41

等加速

0.60

7.76

12.22

50.03

0.6～0

8.19

15.08

50.85

等速段

等速

31.83

260.64

减速段

变减速

等减速

0.83

11.55

49.62

0.40

14.41

50.43

爬行段

爬行

10.00

4.00

停车段

0.00

0.08

71.71

366.00

9）提升动力学计算

物料:

提升过程中各阶段电动机出力计算

提升系统的变位质量总和

220361.79kg

开始

终了

3.30

135.52

135.87

3.66

5.50

-126.72

-126.36

5.86

5.88

-214.48

提升过程中的最大力

人员:

206861.79kg

-2.58

121.54

121.89

-2.23

-0.38

-124.50

-124.15

-0.03

-206.86

121.889

229361.79kg

262.20

399.82

400.17

262.55

264.39

126.78

127.13

264.75

264.78

35.42

400.169

副立井大罐笼提升速度图和力图见图6.1-2。

10）电动机校验

物料

等效力54.746kN

等效时间159.715s

等效功率457.5＜2000kW

电动机额定出力239kN

计算的电动机过载系数0.5687＜2×

0.85

人员

等效力41.95kN

等效时间238.72s

等效功率350.5＜2000kW

计算的电动机过载系数0.509＜2×

0.85

等效力184.46kN

等效时间161.72s

等效功率1541.4＜2000kW

计算的电动机过载系数1.672＜2×

11）防滑计算

《煤矿安全规程》规定的摩擦提升安全制动减速度为：

提升重载≤5m/s2，下放重载≥1.5m/s2。

并且要求在各种载荷及提升状态下，保险闸发生作用时，钢丝绳都不出现滑动。

设计的提升机最大制动力矩为1800kNm＞3Mj（静力矩）=1540.3kNm。

设计采用恒减速液压站，在安全制动过程中制动力矩是自动调节的，在不同工况下，制动力矩不同，但可保证安全制动减速