主井系统改造性方案Word下载.docx

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主井现备用低频柜型号：

KDG-250/460厂家：

天津电气控制设备厂，自93年使用自今，模拟信号输入，事故率高，另转换屏为自制加工，影响标准化检查，且使用不安全，建议增加一台低频电源柜：

JTDK-PC-DPY及一台电源转换柜，改造费用约为25万元。

方案对比，方案一技术较先进节能，是今后提升发展方向，故障率低，降低维护强度。

3、井上下信号控制系统

因装卸载方式及车间设备变化较多，原系统不能满足使用要求，建议更换为一个厂家生产的信号控制系统。

4、生产系统设备改造

为适应主井生产能力的提高，最大可能利用原有设备，生产系统设备考虑进行提速，将原运行速度2米/秒提至2.5米/秒，经校核，须对各部减速机进行更换，更换SEW50减速器四台，37KW电机一台，K4给煤机一台，新型落地式振动筛两台并加强原煤准备车间振动筛层下方楼层基础强度，设备传动部分及检修平台重新设计及加工安装。

　　5、各设备校验

　　⑴主轴装置校验

因多绳摩擦提升机，采用平衡尾绳，提升高度605.887米，提升绳每米4.786公斤每根，尾绳每米6.662公斤每根，箕斗改造后，装载重量为13000公斤，

提升机最小防滑重量：

根据有关规程和防滑条件选用加速度为α1＝0.7米/秒平方和提升系统有关数据求得钢丝绳与摩擦轮的围包角α＝193.86°

取μ＝0.25（摩擦衬垫摩擦系数）

计算有关参数如下：

Eμα-1＝E0.2*193.86*Π/180-1=E0.8485874-1=2.33-1=1.33

A1=[W+（1+2W+α1/G）δg/（Eμα-1）]/{1-α1/G[1+2*δg/（Eμα-1）]}=1.5392

C1=α1/G*[1+δg/（Eμα-1）]/{1-α1/G[1+2*δg/（Eμα-1）]}=0.174

D1=W+（1+2W）δct/（Eμα-1）=0.075+（1+2*0.075）1.75/1.33=1.58816

以每钩装载重量为13000公斤计算

动防滑重量：

Qgd=A1*QM+C1GШ]-4PKHC

=1.5392*13000+0.174*3060-4*4.786*652

=8060.152公斤

静防滑重量：

Qgj=D1*QM-4PKHC

=1.58816*13000-4*4.786*652

=8164.19公斤

均小于13670公斤，不需加配重

提升机实际最大静张力差为：

13000-（3×

6.662-4×

4.786）×

605.887＝12489.8公斤，小于主轴装置的额定静张力差14T

　　最大静张力为：

　　容器自重13.6吨

　　绳端荷重：

Qd=Qz+Qg+Qs=13000+13670+4×

4.786×

652.837=39167.9Kg小于主轴装置的额定静张力45t

　　因此，主轴装置能力够，可维持不变。

（2）提升机主绳轮上比压验算

　　Q=（13000+2×

13670+4×

652.837+3×

6.662×

652.837）/（4×

3.3×

325）=16.7495＜20公斤/厘米2

　　满足要求

　　（3）钢丝绳安全系数

　　安全规程规定：

　　专为升降物料：

M=7.2-0.0005×

652=6.874

　　钢丝绳安全系数校验：

以钢丝绳破断拉力规定不小于770KN计算

　　M=4×

770×

1000/9.81×

［（13000＋13670＋0.842×

605.887）＋4×

654.2］＝7.908＞6.874

　　符合要求

　　　（4）提升运动学计算：

按六阶段提升速度图考虑。

　　现有电机Vm＝370×

3.1416×

3.25/60×

7.35＝8.566米/秒

　　根据有关规程和规定要求采用如下数据：

初加速度：

a0＝0.4m/s2

主加速度：

a1＝0.7m/s2,减速度a3＝0.7m/s2，停车制动减速度a5＝0.7m/s2

爬行速度V4=0.5M/S,爬行距离:

h4=4M,曲轨长度：

h=2.8米，

箕斗出曲轨时速度：

v0=√2×

2.8×

0.4=1.497,取v0＝1.5米/秒

装卸载时间：

12秒

运动学计算结果如下：

顺序

项目

单位

公式

结果

1

初加速运行时间

秒

T0=V0÷

a0

3.75

2

初加速运行距离

米

H0=V0T0÷

2.81

3

主加速运行时间

T1=（Vm-V0）÷

a1

10.094

4

主加速运行距离

H1=（Vm+V0）×

T1/2

50.803

5

减速运行时间

T3=（Vm-V4）÷

a3

11.523

6

减速运行距离

H3=（Vm+V4）×

T3/2

52.23

7

爬行运行距离

H4

8

爬行运行时间

T4=H4/V4

9

停车制动时间

T5=V4//a5

0.71

10

停车制动距离

H5=V4×

T5÷

0.18

11

等速运行距离

H2=HT-（H1+H3+H4+H5）

495.864

12

等速运行时间

T2=H2/Vm

57.887

13

一次纯运行时间

TC=T0+T1+T3+T2+T4+T5

91.964

14

一次提升循环时间

Tg=Tc+θ

103.96

（5）提升能力校验：

提升不均衡系数C＝1.2

Ａ＝３６００×

b×

t×

PM×

K÷

（104×

k1×

k2×

T）

＝3600×

330×

18×

13.07×

1÷

1.2×

1.1×

103.96）

=203.669万吨

Ａ’＝３６００×

12.5×

=194.786万吨

　（6）减速机校验

　　矿井现使用ZHD2R-140K型双入轴、单级平行轴圆柱齿轮减速器，名义输出转矩为228KN·

M，最大输出转矩40T·

M

　　输出静扭矩为12489.8×

1.625=20295.925Kg.M＜228KN·

　　启动时拖动力：

F=KQ+ma=1.15×

12489.8+11829.07×

0.7=22643.619Kg

　　输出轴启动时最大力矩：

M=F×

1.625=26040.16Kg.m＜40T·

　　静力矩和启动最大力矩分别小于减速机额定静力矩和启动最大力矩，减速机能力满足要求。

（7）动力学计算：

箕斗自重为13670公斤；

箕斗中心距1950毫米

　　提升系统变位质量总和计算

　　提升机：

15260公斤；

导向轮：

3060公斤；

箕斗：

自重13670公斤。

　　载重：

13000公斤

　　钢丝绳：

12560＋3×

630.5＝25161.173公斤

　　电动机：

转动惯量为3150千克/平方米，传动比为7.35，转动直径为3.25米，双机托动，则计算变位质量为32222公斤

　　提升系统变位质量总和：

（15260＋3060＋13670*2＋13000＋25161.173＋32222）/9.81＝11829.07公斤*秒2/米

动力学计算结果：

序号

结果（公斤）

初加速运行阶段

F0=KQm+ΣMa0

19681.628

主加速运行阶段

F1=KQm+ΣMa1

23230.349

等速运行阶段

F2=KQm

14950

减速运行阶段

F3=KQm+ΣMa3

6669.651

低速运行阶段

F4=KQm

制动停车阶段

F5=KQm+ΣMa5

（8）电机校验

计算等效力

:

F=[（F02T0+F12T1+F22T2+F32T3+F42T4）/0.5（T0+T1+T3+T4）+T2+θ/3]1/2

=16785.83公斤

因平行轴减速器传动效率取值为0.85～0.9，以其为0.9计算，电动机等效功率为

Pd=Fd×

Vm/102η=16785.83×

8.566/102×

0.9=1566.312KW

　现电动机为2×

800KW，

功率备用系数为：

2×

800/1566.312＝1.022＜1.1，且小于1.05

改每勾装载量为12.5吨则

　提升系统变位质量总和：

（15260＋3060＋13670*2＋12500＋25161.173＋32222）/9.81＝11778.1公斤*秒2/米

19086.24

22619.67

14375

6130.33

=16183.725公斤

Vm/102η=16183.725×

0.9=1510KW

800/1510＝1.0596＜1.1，且大于1.05

　（9）紧急制动减速度的验算：

尤拉系数（取摩擦系数为0.25）Efα＝2.33

根据“煤矿安全规程”规定，提升重物的减速度不得大于5米/秒2，按防滑条件计算结果见下表：

制动减速度的计算：

制动减速度

米/秒2

A3’=[Ss（Efα-1）+δg（Ss-sx）]/[Ms（Efα-1）+δg（Ms+Mx）]

5.005

上升侧拉力

公斤

Ss=Qgd+Qm+4pkc+wQm

39589.388

下降侧拉力

sx=Qgd+（2Qk1+Qk2）Hc-wQm

25763.372

上升侧变位质量之和

公斤*米/秒2

Ms=（Qgd+Qm+4pkHc）/g

3944.07

下降侧变位质量之和

Mx=[Qgd+（2Qk1+Qk2）Hc+GШ]/g

3036.82

动防滑系数

δg

1.25

围包角系数

Efα-1

1.33

防滑校验

根据《煤矿安全规程》规定,提升重物时紧急制动减速度as不得超过5m/s2,下放重物时紧急制动减速度ax不得小于1.5m/s2,紧急制动减速度不得超过钢丝绳滑动极限减速度，并要求制动力距倍数满足:

k≥1.5Z+1=1.5×

0.942+1=2.413

k≤5Z-1=5×

0.942-1=3.71

其中提煤时提升系统质量模数Z=ΣM/Qg=0.942

采用二级制动,第一级制动力矩倍数k取2.5,即一级制动力为31.25吨，即306.5625KN

重载侧静张力S1＝Qgd+Qm+npkHc＝12.5＋13.67＋12.560＝38.23T＝375.036KN

轻载侧静张力S2=Qgd+npkHc=13.67+12.56=26.23T=257.316KN

空载静张力S10=S20=26.23T

各种运行状态下的滑动极限减速度与实际制动减速度的计算

提升状态

滑动极限减速度（m/s2）

实际制动减速度（m/s2）

公式

重载上提

g（eμαs1-s2）/[eμα（s1+GT）+S2]

5.035

（MZ＋MCT）/（ΣM*R）

3.715

空载运行

g（eμαs10-s20）/[eμα（s20+GT）+S10]

3.622

MZ/（ΣM0*R）

2.975

重载下放

g（eμαs2-s1）/[eμα（s2+GT）+S1]

2.109

1.592

实际第1级制动力矩MZ

MZ＝FZ*R=306.5625*1.625＝498.164KN*M

实际计算静载重力矩MCT

MCT＝F2*R＝12.5*9.81*1.625＝199.266KN*M

紧急制动力矩及制动力矩倍数K

采用二级制动

三倍静载力矩要求值

第1级制动

第二级制动

制动力

吨

31.25

46.449

37.5

制动力矩

吨*米

50.78125

75.48

60.9375

K=MZ/MCT

2.5＞2

3.72＞3

表中制动力矩倍数K=2.5,K=3.72均大于2，符合“安全规程”规定“对质量模数小的绞车，制动减速度超过规定限值时，可将K值适当降低，但不得小于2”的规定。

二、生产系统设备校核

生产系统设备现状：

现有TD75-B800皮带输送机四台，现运输能力为287.57t/h。

运行速度为2.0米/秒，减速器速比为23.34。

现需要保证年生产量按200万计算，提升能力按设计规范规定，主提升设备小时产量不均系数按1.2计算。

即：

Q=2000000×

1.2=454.55T/H

330*16

设计将1、2、3部及进仓带式输送机由2.0米/秒提至2.5米/秒，提速后减速箱速比的确立：

2.5/2＝23.34/X

X＝2×

23.34/2.5＝18.672

注：

X---新减速箱的速比

2.5—提速后的带式输送机的速度

2—现带式输送机的速度

23.34—现在用减速箱的速比

选用速比为18、轴功率与电机功率相配套的减速箱来更换现在用的减速箱。

则提速后带速为1480*3.14*0.63/18*60=2.71米/秒

核算提速后输送能力：

Q=3.6SVKP

取800皮带，托辊槽角30度，动煤堆积角为25度，运行速度2.71米/秒

取原煤密度为900KG/立方米，输送机上运倾角18度，根据表取K倾斜输送机面积折减系数为0.85

Q=3.6*0.0717*2.71*0.85*900＝535.12T/H＞454.55T/H，满足要求。

1、一部带式输送机

（1）、主要阻力FU

FU＝Fh﹢Fn﹢Fs1﹢Fs2﹢Fst

＝fLg[（2qB﹢qG）cos￠﹢qro﹢qru]

f—为模拟摩擦系数，多尘，潮湿，查表取0.03

L—为输送机长度，一部输送机长度为148

g—为重力加速度9.81m/s

qB—为每米长输送带的质量Kg/m

查表qB＝14.65Kg/m

qG—为每米长输送物料的质量Kg/m

qG＝Q/3.6V＝454.55/3.6×

2.71＝46.59Kg/m

cos￠--为输送机倾角为18度

qro—为承载分支托辊每米长旋转部分的质量Kg/m

qro＝14/1＝14Kg/m

qru--为回程分支托辊每米长旋转部分的质量Kg/m

qru＝12/3＝4Kg/m

Fh＝fLg[（2qB﹢qG）cos￠﹢qro﹢qru]

＝0.03×

148×

9.81×

[（2×

14.65﹢46.59）cos18﹢14﹢4]

＝3927.73N

（2）、主要特种阻力Fs1

托辊前倾1°

20'

Fs1＝FSa﹢FSb

Fs1＝FSa＝C1×

UO×

L×

（qB﹢qG）×

g×

cos￠×

sin￠

＝0.4×

0.3×

（14.65﹢46.59）×

cos18×

sin1°

＝226.06N

FSb＝0.7*（0.0717*0.85）²

*900*9.81*3/2.71²

*0.495²

＝38.27N

Fs1＝FSa﹢FSb=226.06+38.27=264.33N

附加特种阻力

Fs2＝FSc﹢FSd＝5APU3﹢BKa＝5×

0.008×

5000×

0.5﹢0.8×

1500

＝1300N

FSt—倾斜阻力

FSt＝qG×

H×

g＝46.59×

19.781×

9.81＝9040.86N

FU＝CFh﹢Fs1﹢Fs2﹢Fst

＝1.58×

3927.73﹢264.33﹢1300﹢9040.86

＝16811N＝16.811KN

（3）、传动功率计算：

传动滚筒轴功率为：

Na＝FUV/1000=16811*2.71/1000=45.558KW

电动机功率为：

N＝Na/ηm＝FUV/1000ηm＝45.558/0.85＝53.6KW

现在使用的电动机功率为55KW＞53.6KW，能满足要求。

（现用变频器为75KW）

（4）、张力计算：

1）、输送带不打滑条件校核

输送带不打滑条件为：

F2（s1）min≥Fumax/（eαa-1）

式中：

Fumax＝KA*FU=1.5*16811=25216.5N

根据已知条件，取传动滚筒与输送带间摩擦系数μ＝0.35，围包角取190度，

eαa＝3.18则

F2（s1）min≥Fumax/（eαa-1）＝11567N

2）、输送带下垂度校核

承载分支最小张力F承MIN为

F承min≥a0（qB﹢qG）g/8（h/a）adm

=1*（14.65﹢46.59）×

9.81/8×

0.01

＝7509.56N

回程分支最小张力FMIN为

F回MIN≥aU*qBg/8（h/a）adm=3*14.65*9.81/8*0.01=5389.37N

3）、传动滚筒合力

FN＝FUMAX﹢2S1=25216.5+2×

11567=48350.5N=48.35KN

根据FN查表初选传动滚筒直径D=630毫米，输送机代号8063.2，许用合力80KN,满足要求。

原输送机所用的传动滚筒直径D=630毫米，输送机代号8063.1需更换。

因滚筒尺寸不同，机头传动机构需改造。

传动滚筒扭矩M=FUMAXD/2000=25216.5*0.63/2000=7.943KN*M＜12KN*M.

4）、各特性点张力

根据不打滑条件，传动滚筒奔离点最小张力为11567N.

令S1=11567N＞F回MIN亦满足空载边垂度条件

S2=S1+2FT=11567+2*20=11607N

S3=S3+flIg[（qB﹢qru）+1.5*FT=11607+0.03*74*9.81*（14.65+4）+1.5*20=12043N

S4=1.02*S3=12284.03N

S5=S4+flI2g[（qB﹢qru）=12284.03+0.03*15*9.81*（14.65+4）=12366.36N

S6=1.03S5=12737.35N=S7

S8=1.04S7=13246.85N=S9

S10=1.03S9=13644.25N

S11=S10+flI3g[（qB﹢qru）+1.5*FT=13644.25+0.03*59*9.81*（14.65+4）+1.5*20

=13998.08n

S12=1.02*S11=14278.04N=S13

S14=1.04S13=14849.17N＞F承min＝7509.56N

满足承载边保证下垂度最小张力要求。

5）、输送带强度

FMAX=FU+S1=16811+11567=28378N

选用