矿井 提升设备选型计算解读.docx

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矿井提升设备选型计算解读

9、提升、运输、空气压缩设备

9.1主井提升设备

9.1.1提升装置

矿井设计生产能力15万t/a，主井为混合提升井，担负矿井煤炭、矸石、材料、人员等的提升任务。

1、设计依据

（1）井筒参数：

倾角α＝11°，井筒斜长L=797m（+658.1m~+506m）。

（2）车场形式：

上、下部均为甩车场。

（3）提升斜长：

Lt=L+上、下车场=797+50=847m。

（4）工作制度：

每年工作330d，每天工作16h/d，三班提升。

（5）最大班提升量：

提煤量152t/班，矸石34.1t/班，升降人员50人，坑木1次，火药1次，设备及其他3次。

（6）最大件重量考虑：

8t。

（7）提升容量：

U型1t矿车，自重Qc=600kg、人车：

选择XRC-15型人车3辆，一头二尾，头车自重：

1767kg，尾车自重：

1908kg。

（8）提升方式：

单钩串车提升。

2、选型计算

主井现实际安装了1台JK-2×1.8/20型提升机，滚筒直径Dg=2000mm，滚筒宽B=1800mm（加宽型）。

该绞车最大静拉力Fz=6000kg，提升速度V=3.8m/s，最大容绳量为1280m。

本设计按15万t/a对该提升机进行选型验算。

（1）选择钢丝绳

每次可提煤车7个,、矸石车5个、人车3辆，则绳端荷载：

提煤时：

（式中f=0.01、f=0.2）

Qd=n（Qc+Qk）×（sin11°+f1cos11°）

=7（600+1000）×0.201

=2251kg

提矸时：

Qd=n（Qc+Qk）×（sin11°+f1cos11°）

=5（600+1700）×0.201

=2312kg

提人时：

Qd=（Qc+Qw+Qk）×（sin11°+f1cos11°）

=（1767+1908×2+75×45）×0.201

=1801kg

提升最大件时：

由于每次可提5个矸石车，5×1700=8500kg大于最大件重量8000kg，满足要求，不予计算。

钢丝绳的悬重长度：

Lc=Lt+30=847+30=877m

钢丝绳单位重量（按提矸计算）：

Pk=Qd/[（1.1×δB/m）-Lc×（sin11°+f2cos11°）]

=2312/[（1.1×16700/7.5）-877×0.387]

=2312/2110=1.096kg/m

故选用20NAT6×7+FC1670ZS222138GB8918-2006型钢丝绳，直径φ=20mm，单位重量Pk=1.38kg/m，全部钢丝绳破断力QS=25175kg。

（2）验算安全系数

提煤时：

m煤=QS/[Q煤+Lc×Pk（sin11°+f2cos11°）]

=25175/（2251+877×1.38×0.387）

=25175/2719=9.3>7.5

提矸时：

m矸=25175/（2312+877×1.38×0.387）

=25175/2780=9.1>7.5

提人时：

m人=25175/（1801+877×1.38×0.387）

=25175/2269=11.2>9.0

通过上述验算，安全系数均满足《煤矿安全规程》要求。

（3）最大静张力验算（按提矸时计算）：

Fz=Qd+Lt×Pk（sin11°+f2cos11°）

=2312＋847×1.38×0.387

=2780kg<6000kg（符合要求）

（4）钢丝绳的缠绕层数

Lt+Lm+7πDg

Vc=————————（d+ε）

π·Dp·B

式中：

Lm—定期实验用钢丝绳长度，一般取30m

Dg—绞车滚筒直径m

Dp—钢丝绳在滚筒上缠绕的平均直径m

B—绞车滚筒宽度mm

d—钢丝绳直径mm

ε—钢丝绳缠绕间隙，取2.5mm

Dp=Dg+（Kc-1）d

式中：

Kc—提人时绞车允许的缠绕层数2层

Dp=2000+（2-1）×20=2020mm

将上述参数代入公式，则

847+30+7×3.14×2

Vc=——————————×（20+2.5）

3.14×2.02×1800

=1.81层

（5）电动机功率验算

K·Fz·V1.1×2780×3.8

N=——————=————————=134kw

102·η102×0.85

根据上述计算结果，现提升机实际配套电动机为YR400-54-8型，Ne=250kw，满足要求。

电动机η=730r/min，V=6KV，λ=2.02，（GD²）d=16.5kg·m²

减速器传动比计算：

π·Dg·nd3.14×2.0×730

i=——————=————————=20.1

60·Vmax60×3.8

取i=20

（6）天轮直径的确定

Dt=80d=80×φ20=1600mm，取2000mm

即天轮直径为φ2.0m。

（7）过卷距离

按下式计算：

V²max

Lg=1+0.5Vmax+—————————·K

2g（sinα+f1cosα）

式中：

Vmax——提升机最大速度3.8m/s

g——重力加速度9.8m/s²

K——备用系数取1.5

则：

3.8²

Lg=1+0.5×3.8+——————————————×1.5

2×9.8（sin11°+0.01×cos11°）

=1+1.90+5.5

=8.4m（取10m）

即过卷距离为10m。

（8）井口至天轮中心长度（栈桥长度）

L′=L1+L2+Lg+0.75R

式中：

L′——栈桥长度m

L1——井口至甩车道岔尖长度取15m

L2——道岔尖至串车组的钩头停车点处的距离（即过卷开关位置），矿车长取Lc=2.2m，本设计每次提7个车，则

L2=1.5nLc=1.5×7×2.2=23.1m。

提人时：

L2=1.5×3×4.97=22.4m。

取25m。

Lg——过卷距离取10m

则：

L′=L1+L2+Lg+0.75R=15+25+10+0.75×1=50.75m

（9）井筒高度：

H高=L′sinα-R=50.75×sin11°-1=8.684m。

附主井提升系统简图。

（10）混合提升作业时间

一次提升时间估算：

提升速度V=3.8m/s，查表得：

T=（0.263Lt+70）×2=（0.263×847+70）×2=586（S），

则提升平衡时间见下表

主井最大班作业时间平衡表

序号

项目

单位

班提

升量

每次提升量

班提升次数

每次循环时间（s）

班提升时

间（min）

1

煤

t

152×1.25

7

27

586

263.7

2

矸石

t

34.1×1.25

8.5

5

586

48.8

3

升降人员

人

50

45

2

796

26.5

4

坑木

m³

1

586

9.8

5

火药

1

945

15.8

6

设备及其它

3

586

29.3

393.9min

合计

6.6h

注：

矸石提升量每班按日提升量的50%计算，提煤、提矸不均衡系数为1.25。

根据上述计算结果，现有JK-2×1.8/20型绞车满足需要。

（11）提升系统运动学、动力学计算

①电动机的变位重量

（GD²）di²

Gd=——————

Dg²

16.5×20²

=—————=1650（kg）

2²

天轮的变位重量

Gt=363kg

提升机的变位重量

Gj=（200+200B）·Dg²+0.3Gd

=（200+200×1.8）2²+0.3×1650

=2735kg

提升钢丝绳的总长度

Lk=Lc+Lx+7πD+Lm

=847+44.19+7×3.14×2+30

=995（m）

式中：

B1.8

LX=—————=—————=44.19m

2tg1°10′2tg1°10′

变位重量总计

ΣG=n（QZ+Qk）+LkPk+Gt+Gj+Gd

=5×（600+1700）+995×1.38+363+2735+1650

=17621kg

变位质量：

ΣG17621

ΣM=——=————=1798kg

G9.8

②等效力

ΣF²t30.22×108

Fd=———=——————=3609kg

Td232

③等效功率

FdVmax3609×3.8×1.1

Ndx=————K=————————=174kw

102η102×0.85

满足要求。

④电动机的过载系数效验

Fmax4079

λ′=———————=————————

102ηPe/Vmax102×0.85×250

————————

3.8

=0.72<2.02×0.85=1.72

根据上述计算结果，电动机等效功率和过载系数均满足要求，所选电动机满足要求。

附提升系统速度和力图。

3、提升机房照明

提升机房照明电源与工业场地共用一个照明电源，照明灯具采用普通150w白炽灯，主机房安装白炽灯6盏，电控室安装白炽灯6盏。

4、防护隔离

提升机滚筒装置深度指示器，电动机及传动装置总体设置一个围护栏。

5、消防设施

地面消防系统设一趟专用消防管路至提升机房，在提升机房内门前处设DN100消防栓一个，设1m3沙箱一个，设二氧化碳灭火器4个。

6、设备选型的合理性及运行安全性分析

主井提升设备选用单滚筒JK-2×1.8/20型提升机，该设备具有安全性较好，运行连续，转载环节少，管理方便，系统简单等优点。

为保证提升装置安全运行，设置了机电保护、电气保护、防跑车装置和安全制动等各种安全保护装置（详见提升机机电保护、电气保护、防跑车和安全制动装置条款。

）能可靠保证提升机运行安全。

7、提升机电源及线路、电气主接线、传动方式及设备

主井提升机主接线为双电源，两回路电源分别取自地面变电所不同的低压母线段，电压等级为380v，电源线路为2回MVV-10003×240型聚氯乙烯铠装电缆。

提升机电控设备为KBP-PLC-2型变频调速电控装置，并设有HS11-600/38型双向刀闸开关，当一回路电源故障时，能通过转向开关及时不间断的向提升机供电。

提升机的传动方式为中心驱动的圆弧齿轮减速器，减速器型号为ZHLR-115型，速比为1:

20.

8、谐波抑制和无功补偿

所谓谐波就是系统频率倍数的电压或电流存在于系统中，会给供电系统中的电气设备造成危害，或因电能质量差而影响生产。

矿井供电系统中的大型设备如提升机、通风机、排水泵是谐波的主要产生源，本矿井唯主井提升机属较大型变量设备（250kw），其它设备均为小容量设备。

所以提升机是本矿井谐波的主要产生源。

主井提升机电控为变频调速装置，该装置内设有谐波滤装置。

本矿井供电系统中采用的是集中无功补偿方式，在变电所高压母线上设有并联电容器组和电抗器，进行集中无功补偿和滤波，能有效的进行滤波和保证矿井平均功率因数大于0.9。

9.1.2运行参数

1、提升机最大提升速度：

Vmax=3.8m/s。

2、最大加、减速度

根据《煤矿安全规程》要求，斜井最大加、减速度（主加速度）取0.5m/s2，初加速度取0.3m/s2。

3、爬行速度：

V0=1.5m/s。

4、速度参数计算

根据车场形式及主井筒的参数，确定提升速度为五阶段运行速度，各阶段运行速度、时间、距离计算如下：

（1）井底车场初加速阶段

时间：

距离：

（2）井底车场等速阶段

距离：

时间：

（3）井筒内加速阶段

时间：

距离：