小结:
对滚筒和天轮的计算直径均小于所选,故所选提升机
满足要求。
5、电动机选型
1)提升电动机估算
N
KmgV
1000
max
式中:
N——所需提升机电机功率,KW;
K——矿井提升的阻力系数,箕斗提升取1.15;
m——一次提煤重量,kg;
Vmax——提升机选定的最大速度,m/s;(6.65m/s)
η——减速器的传动效率,《煤炭工业矿井设计规范》规
定:
提升机与电动机连接装置传动效率的选择在无厂家规定值
时,行星齿轮减速器取0.92;
ρ——动负荷的影响系数,箕斗提升取1.2~1.3。
电机功率:
N
1.15
3200
1000
6.65
0.92
9.8
1.25
=325.85KW
电动机转速:
n
60V
max
'
dD
g
i
式中:
n'd——电动机的转速,r/min;
Vmax——提升机选定的最大速度,m/s;
i——减速机传动比,11.5;
Dg——滚筒直径,m;
Π取3.14。
n
d
606.6511.5
'730.65r
3.142
/min
小结:
由以上计算初选用YR500—8/355型电机,其相关技
术参数如下:
电机功率355KW,转速741r/min,Ve=10KV,λ=1.8,
η=93.37%,Jd=55kg·m2。
提升机的最大速度验算:
V
max
D
n
g
d
60i
式中:
Vmax——提升机的最大速度,m/s;
n'd——所选电动机的额定转速,r/min
i——减速机传动比,11.5;
Dg——滚筒直径,m;
3.142741
V6.74m/
max
6011.5
s
2)提升系统运动学计算
选定数据:
v0——进出曲轨时的最大速度;
h0——箕斗在曲轨中的行程,3m;
Vmax——最大提升速度,6.74m/s;
V4——低速爬行速度,0.75m/s;
h4——爬行阶段运行距离,12m(因我矿为钢丝绳罐
道,卸载高度6米,箕斗高度6米,故出井口速度受限制,爬行
距离设定为12米);
HT——提升距离,353.8m。
Vmax——减速器轴端输出允许的最大力矩69KN·m
①爬行速度和爬行距离的选定
h
4
爬行时间:
16
t
4
V
4
②初出加速度
2
V
0
a
0h
2
0
2
1.5
23
0.375
取0.38
③正常加速度(按减速器输出轴端允许的最大力矩计算)
a
1
M(
max
Km
M
q
k
M
d
H)
t
g
a
1
69000
(1.15
3200
.94
27084
2.34
7273
353.8)
.75
9.8
1.22
按电动机计算(充分利用电动机的过负荷能力计算)
a
1
Fq(KmqH)
kt
M
g
F
q
0.75
N
e
V
max
10
3
式中:
Fq——启动阶段电动机产生的平均力;
λ——电动机最大转矩与额定转矩之比(取1.8);
Fe——电动机额定量;
Ne——电动机额定功率,(355KW)。
a
1
0.751.8
355
0.92
6.74
3
10
(1.15
3200
27084.94
2.34
353.8)
9.8
0.78
取a1=0.75m/s
2。
④电动机运转方式的减速度
Kmq(H2h3
kt
a
3M
)g0.75
0.99
式中:
h3——减速段运行距离,可取30~40,因Vmax=6.74>6.7
故取40米。
提升系统运动学计算见表
序号名称计算公式计算结果
1初加速度阶段时间st0=v0/a05
2初加速度阶段运行距离mh0=v0t0/23.75
3加速时间st1=(vmax-v0)/a16.99
4加速距离mh1=(vmax+v0)t1/228.8
5减速时间st3=(vmax-v4)/a37.99
6减速距离mh3=(vmax-v4)t3/223.93
7爬行时间st4=h4/v416
8制动时间st5=v4/a51
9制动距离mh5=a5t5/20.38
10等速距离sh2=HT-h0—h1-h3-h4-h5284.94
11等速时间mt2=h2/vmax42.28
12一次运行时间stC=t0+t1+t2+t3+t4+t579.26
13休止时间sθ8
提升系统提升速度图;
Tg=tc+θ=87.26s
6、动力学计算
提升系统各部位变位质量:
ΣM=m+2mc+2LPPK+2Mt+Mj+Md
式中:
ΣM——提升系统的变位质量,kg;
m————一次提煤重量,3200kg;
mc————提升容器重量,1950kg;
LP————提升钢丝绳的全长,m;
PK————钢丝绳每米重量,2.34kg/m;
Mt————天轮的变位质量,查表得:
307kg;
Mj————提升机变位质量,查表得:
10010kg;
Md————电动机变位质量,kg
钢丝绳全长:
LP=HC+LX+30+3πDg+πDt/2
式中:
HC———钢丝绳最大悬垂长度,362m;
LX———钢丝绳弦长,32m;
Dg—滚筒直径,2m;
Dt—天轮直径,2m。
LP=362+32+30+3×3.14×2+3.14×2/2=445.98m
电动机转子变位质量:
M
i
4J(
dD
d
g
)
2
式中:
Jd————电动机最大力矩,查表取55kg·m2;
i————减速器速比,11.5;
Dg———滚筒直径,2m。
M455
d
11.5
()
2
2
7273.75
提升系统变位质量总和:
ΣM=m+2mc+2LPPK+2Mt+Mj+Md
=3200+2×1950+2×445.98×2.34+2×307+10010+
7273.75
=27084.94kg
动力学计算见表:
动力学计算表
序号名称计算公式计算结果(N)
1提升开始时F0=(Km+qkHt)g+ΣMa052303.28
2初加速终了时F0'=F0-2qkh0g52131.29
3加速开始时F1=F0'+ΣM(a1-a0)64319.51
4加速终了时F2=F1-2qkh1g62998.75
5等速开始时F3=F2-ΣMa142685.04
6等速终了时F4=F3-2qkh2g29617.69
7减速开始时F5=F4-ΣMa39303.99
8减速终了时F6=F5-2qkh3g8206.56
9爬行开始时F7=F6+ΣMa328520.27
10爬行终了时F8=F7-2qkh4g27969.95
11制动开始时
F9=F10=(Km+qkHt)g-ΣMa524599.61512制动终了时
表中:
K——一次提升重量,kg;
qk——每米钢丝绳重量,kg/m;
Ht——提升距离
7、提升机电动机校验:
2t=(F2+F
0
0'
ΣF
2)t
0/2+(F12+F2)t
2+F2)t
2
1/2+(F33F4+F42+F2)
2+F2)
t2/3
+(F52+F2)t
2+F2)t
6
3/2+(F72+F2)/2
2+F2)/2
8
=80803684410
等效时间计算:
T
d
ttttt
01345t
2
2
3
56.997.991618
Td42.2863.44s
23
等效力计算:
F
F
dT
d
2
t
80803684410
63.44
35688.97
等效容量计算:
FV
NdmaxK
d
1000
35688.97
6.74
10000.85
1.1311.29
式中;Nd——电动机等效容量,KW;
η——减速器的效率,二级取0.85;
K——电动机容量备用系数取1.05~1.1,
小结:
通过等效容量的计算可知,初选的电机容量大于等效
容量,故算选电机容量满足要求。
电动机过载系数校验:
F
'max
F
e
0.8~0.85
式中:
Fmax——在力图上的最大运动力,N;
λ——电动机过载能力,取1.8;
Fe——电动机额定力,N;
F
e
N
e
V
max
10
3
式中:
Ne——电动机额定功率,KW;
η——取0.85;
Vmax——最大速度,m/s。
'
F
max
F
e
0.74
0.8
λ<0.85转子变频功率下降10%。
特殊力的校核计算:
当跳绳时打开离合器作单钩提升时,产
生的特殊力为
F
t(mqH)
1ckt
g
特殊情况下电动机的过载能力校验:
F
t
tF
e
0.9
式中:
Ft——作用在卷筒上的特殊力,N。
t
F
t
F
e
1.1
(1950
2.34
0.85
355
6.74
353.8)
3
10
9.8
0.670.91.81.62
小结:
由以上校验可知所选用的电动机能够满足运转中的实
际需要。
8、提升设备的能力校核计算:
tbmg
(万ta
A3600/)
T
式中:
A——主井提升能力,(万t/a);
t——日提升时间,16h;
b——年工作日,300天;
m——一次提煤重量,t;
T——一次循环时间,s。
300163.2
A360063.37(万t/a)
87.26
小时最大提升量:
mg3.2
A'36003600132.02t/
T87.26
h
总结:
综上选型与校验可知:
提升设备选用2JK-2/11.5型
单绳缠绕式矿井提升机;提升电机选用YR500-8/355型,箕斗选
用:
钢铝轻型箕斗;箕斗自重:
Q=1950Kg一次提煤重量:
Q2=3200kg均能满足实际提升需要。
电控采用转子变频技术,实现自动控制,通过切换柜与原控
制系统互为备用避免因电控故障影响生产;需费用约48万元;
电动机由原YR500—8/315更换为YR500—8/355电动机,需费用
约为20万元,整流变压器:
电流密度≤1.7A/㎜2磁通≤10000
高斯,短路阻抗≥6%,容量500KVA10KV/690V干式变压器需费
用约为11万元;箕斗由原来的容积3m3自重2.2吨更换为容积
4m3自重1.95吨的钢铝轻型箕斗,需费用22万;经改造后可以
满足年产量63.37万吨;增加箕斗卸空检测装置,可实时监控,
箕斗卸载情况,避免重斗下放,提高提升自动化安全程度,需费
用35万元;安装费用10万元,其它材料费用4万元,共计150
万元。
主井改造可行性分析:
1、提升系统的基本情况
主井提升采用竖井提升。
主井使用2JK—2/11.5型号的提升
机,提升距离为353.8m,钢丝绳罐道,箕斗自重2.2T吨,采用
天津深蓝电控设备公司的TKSL型电控设备,一次提升时间为
110s,年提升量可达45万多吨。
2、改造后的主井生产工艺:
配备一对单绳1.95t提煤轻型
定量箕斗,一次提煤重量3.2t,井口设有FHT型过卷柔性缓冲
装置,防撞梁及托罐装置;井底设有缓冲装置及防撞梁。
改用变
频控制实现自动化控制提高系统安全性能,通过切换柜与原控制
系统互为备用避免因电控故障影响生产,提高设备运转率。
改造
后的年提升能力达到了63.37万t/a,小时提升能力达到了
132.02t/h,较现有的提升能力有了很大的提高。
3、提升系统的可行性分析:
提升钢丝绳选用:
6×16+FC通过对钢丝绳最大静张力和最
大静张力差的校验均小于算选的钢丝绳的最大静张力和最大静
张力差。
钢丝绳安全系数为6.83大于《规程》中专为提升降物
料用的安全系数不小于6.5的规定。
故所选钢丝绳合适。
提升设备选用2JK-2/11.5型单绳缠绕式矿井提升机,滚
筒、天轮的计算直径均能满足Dg>(60-80)d,故所选提升机满
足要求。
提升机电动机的选择:
选用YR500-8/355型电机。
提升电动
机估算初选355KW,电机转速nd`为730.65r/min,矿井地面提
升机的大容量电动机可选用YR系列电动机,随着我国近年来变
频技术的成熟和完善,更好地提高可靠性和实现自动化控制,综
合以上条件初选YR500-8/355型电机。
其相关技术参数如下:
电
机功率355KW,转速741r/min,Ve=10KV,λ=1.8,η
=93.37%,Jd=55kg·m2。
提升电动机的校验:
据提升系统运动学各计算公式,得出提
升系统各阶段的速度图,见以上方案。
据各个阶段的速度图并结
合动力学计算公式得出五、六阶段的运动力,见附表。
根据电动
机的发热条件计算等效力并由该力得出等效容量,代入相关数据
得出等效容量小于所初选的电机容量,故所选的电机容量能满足
要求。
通过对电动机过载能力的校验和特殊力下电机的过载能力
的校验可知所选用的电动机能够满足运转中的实际需要。
现有的
YR500-8/315可作为备用。
通过本次改造实现了以下目标:
提高系统的安全性和可靠
性,提高了劳动生产率和产量,实现了与原有系统的互为备用,
避免了因电控故障影响生产,并实现全自动化提升。