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120万吨煤矿主竖井提升机的选型及控制系统设计

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煤矿 竖井 提升 晋升 选型 控制系统 设计
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120万吨煤矿主竖井提升机选型设计及控制系统设计

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摘要(中文):

    本文对多绳磨擦式矿井提升机发展及应用、种类及结构进行了综合阐述,对多绳摩擦式矿井提升的优缺点进行了分类和研究;论证了多绳摩擦提升的工作原理;介绍了多绳摩擦式矿井提升机的各种型号;在制动工作原理进行说明的基础上,对制动器进行了选型。结合特定的矿井的采煤及地质情况,对多绳摩擦式矿井提升机进行设备选型,形成一整套完备的矿井提升系统,整个系统的电控系统非常重要,所以最后对所设计的系统进行了电控系统设计。

    多绳摩擦式矿井提升机系统的各系统的型号选型计算,及对各系统的统一布置,确定各系统的工作位置和尺寸,这些对多绳摩擦式矿井提升机在实际应用中提供了必要参数。


关键词(中文):多绳摩擦式矿井提升机;选型;供电;控制系统;PLC


目  录


摘  要

Abstract

第一章  提升机的概述 1

第一节  提升机的简介 1

第二节  提升机的用途和发展概况 2

第三节  提升机的工作原理 4

第二章 提升机的组成 6

第一节  工作机构 6

第二节  制动系统 7

第三节  机械传动系统 7

第四节  润滑系统 8

第五节  观测和操纵系统 8

第六节  拖动,控制和自动保护系统 8

第三章  提升机的选型计算 9

第一节  设计依据 10

第二节  提升容器选择 10

第三节 钢丝绳选择 12

第四节  提升机选择 13

第五节  提升系统的确定 14

第六节  提升容器最小自重校核 14

第七节  钢丝绳安全系数 15

第八节  预选电动机 15

第十节  提升系统动力学计算 18

第四章  提升机的制动系统 20

第五章  提升机的液压站 21

第一节  液压站的功用 21

第二节  提升机液压站的工作要求 21


第三节  液压站的维护及注意事项 21

第六章   主竖井供电系统 23

第一节   供电系统的拟定 23

第二节   供电系统设备的选择和校验 23

一、短路电流计算 23

二、高压电缆的选择和校验 25

三、高压开关柜的选择和校验 29

第七章  基于PLC的提升机电控系统 33

第一节  PLC硬件设计 33

第二节 PLC软件设计 35

结束语 40

参考文献 41

外文资料 42

中文翻译 48

致  谢 56


摘要(英文):

    In this paper, rope and more friction-mine hoist the development and application, type and structure of a comprehensive elaboration of multi-rope friction-mine the advantages and disadvantages of upgrading the classification and study of multi-rope friction demonstration enhance the work of principle; introduced a multi - - Rope friction-mine hoist the various models in principle that brake work on the basis of a selection of the brake. With a specific mine coal mining and geological conditions, the multi-rope friction-mine hoist a selection of equipment, a set of comprehensive mine hoist system, the whole system of electronic control is very important, so the final design of the system The control design. Multi-rope friction-mine hoist system of the Selection System Model, and the layout of the unified system, the system determine the location and size of these multi-rope friction-mine hoist in practical application to provide the necessary Parameters.


关键词(英文):Multi rope friction mine hoist; type selection; power supply; control system; PLC


参考文献:

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[2] 庄严.矿山运输与提升.徐州:中国矿业大学出版社,2009.2

[3] 许谬.电气控制与PLC应用(第四版):机械工业出版社,2012.1

[4] 方慎权.煤矿机械.徐州:中国矿业大学出版社,1986.11

[5] 成远葛.煤矿提升设备的改造.煤矿工业出版社,1988.8

[6] 肖兴明.摩擦提升重大故障分析及预防.北京:中国矿业大学出版社,1994

[7] 张复德.矿井提升设备.北京:北京煤炭工业出版社,1980

[8] 夏荣海,郝玉琛.矿井提升机械设备.徐州:中国矿业大学出版社,1997

[9] 濮良贵 纪名刚主编,机械设计(第七版),高等教育出版社,2002.7

[10] 赖昌干,矿山电工学.北京:煤炭工业出版社,2006.9

[11] 原艳红,煤矿电工.北京:机械工业出版社,2013.11

[12] 王栋,煤矿设备电气控制与PLC应用技术.北京:机械工业出版社,2014.1

[13] 成大先,姬奎生.机械设计手册.北京:化学工业出版社,2002


内容简介:
目 录摘 要 .ABSTRACT.第一章 提升机的概述 .1第一节 提升机的简介 .1第二节 提升机的用途和发展概况 .2第三节 提升机的工作原理 .4第二章 提升机的组成 .6第一节 工作机构 .6第二节 制动系统 .7第三节 机械传动系统 .7第四节 润滑系统 .8第五节 观测和操纵系统 .8第六节 拖动,控制和自动保护系统 .8第三章 提升机的选型计算 .9第一节 设计依据 .10第 二 节 提 升 容 器 选 择 .10第三节 钢丝绳选择 .12第四节 提升机选择 .13第五节 提升系统的确定 .14第六节 提升容器最小自重校核 .14第七节 钢丝绳安全系数 .15第八节 预选电动机 .15第十节 提升系统动力学计算 .18第四章 提升机的制动系统 .20第五章 提升机的液压站 .21第一节 液压站的功用 .21第二节 提升机液压站的工作要求 .21第三节 液压站的维护及注意事项 .21第六章 主竖井供电系统 .23第一节 供电系统的拟定 .23第二节 供电系统设备的选择和校验 .23一、短路电流计算 .23二、高压电缆的选择和校验 .25三、高压开关柜的选择和校验 .29第七章 基于 PLC 的提升机电控系统 .33第一节 PLC 硬件设计 .33第二节 PLC 软件设计 .35结束语 .40参考文献 .41外文资料 .42中文翻译 .48致 谢 .56摘 要本文对多绳磨擦式矿井提升机发展及应用、种类及结构进行了综合阐述,对多绳摩擦式矿井提升的优缺点进行了分类和研究;论证了多绳摩擦提升的工作原理;介绍了多绳摩擦式矿井提升机的各种型号;在制动工作原理进行说明的基础上,对制动器进行了选型。结合特定的矿井的采煤及地质情况,对多绳摩擦式矿井提升机进行设备选型,形成一整套完备的矿井提升系统,整个系统的电控系统非常重要,所以最后对所设计的系统进行了电控系统设计。多绳摩擦式矿井提升机系统的各系统的型号选型计算,及对各系统的统一布置,确定各系统的工作位置和尺寸,这些对多绳摩擦式矿井提升机在实际应用中提供了必要参数。关键词:多绳摩擦式矿井提升机;选型;供电;控制系统;PLCIAbstractIn this paper, rope and more friction-mine hoist the development and application, type and structure of a comprehensive elaboration of multi-rope friction-mine the advantages and disadvantages of upgrading the classification and study of multi-rope friction demonstration enhance the work of principle; introduced a multi - - Rope friction-mine hoist the various models in principle that brake work on the basis of a selection of the brake. With a specific mine coal mining and geological conditions, the multi-rope friction-mine hoist a selection of equipment, a set of comprehensive mine hoist system, the whole system of electronic control is very important, so the final design of the system The control design. Multi-rope friction-mine hoist system of the Selection System Model, and the layout of the unified system, the system determine the location and size of these multi-rope friction-mine hoist in practical application to provide the necessary Parameters.Keywords: Multi rope friction mine hoist; type selection; power supply; control system; PLC0第一章 提升机的概述第一节 提升机的简介矿井提升机是一种大型提升机械设备。由电机带动机械设备,以带动钢丝绳从而带动容器在井筒中升降,完成输送任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大,速度高,安全性高,已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒(或摩擦轮)、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成,采用交流或直流电机驱动。按提升钢丝绳的工作原理分缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机。缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种,钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。单筒大多只有一根钢丝绳,连接一个容器。双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳,连接两个容器,运转时一个容器上升,另一个容器下降。缠绕式矿井提升机大多用于年产量在120万吨以下、井深小于400米的矿井中。摩擦式矿井提升机的提升绳搭挂在摩擦轮上,利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连接一个容器,或一端连接容器,另一端连接平衡重。摩擦式矿井提升机根据布置方式分为塔式摩擦式矿井提升机(机房设在井筒顶部塔架上)和落地摩擦式矿井提升机(机房直接设在地面上)两种。按提升绳的数量又分为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。后者的优点是:可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦轮,从而机组尺寸小,便于制造;速度高、提升能力大、安全性好。年产120万吨以上、井深小于2100米的竖井大多采用这种提升机矿井提升机具有以下特点:(1)安全性所谓安全性,就是不能发生突然事故。由于矿井提升设备在矿山生产中所占的地位十分重要,其运转的安全性不仅直接影响整个矿井的生产,而且还涉及人员的生命安全。因此各国都对矿井提升设备提出了极严格的要求。在我国这些规定包括在煤矿安1全规程只中。(2)可靠性所谓可靠性,是指能够可靠地连续长期运转而不需在短期内检修。矿井提升设备所担负的任务十分艰巨,不仅每年要把数十万吨到数百万吨的煤炭和矿石从井下提升到地面,而且还要完成其他辅助工作。一个年产 150 万吨的矿井,停产一天就要损失大约 20万元。因此矿井提升机至少要服务二十年以上而不需大修。(3)经济性矿井提升设备是矿山大型设备之一,功率大,耗电多,大型矿井提升机的功率超过1000KW。因此矿井提升设备的造价以及运转费用,也就成为影响矿井生产技术经济指标的重要因素之一。第二节 提升机的用途和发展概况矿井提升设备是矿山运输中的咽喉设备,又是矿山最大的耗电设备。西德、瑞典等国是当今世界上制造矿井提升机较先进的国家,特别是多绳摩擦式提升机更为突出。在这些国家的竖井中几乎全部采用较先进的多绳摩擦式提升机,不仅广泛采用庞大井塔的塔式多绳摩擦提升机,而且越来越多地使用较低的井架的落地式多绳提升机。它们的发展特点是体积小,重量轻,终端提升量大,提升速度高,衬垫材料摩擦系数大又耐磨,液压制动,运转安全可靠,自动化程度高,多机集中控制等。生产的产品供世界上二十多个国家使用。我国矿井提升设备在上述技术方面与发达国家相比有一定的差距,自动化和多机集中控制技术方面差距大,产品在国际市场上缺乏竞争能力。内装式提升机在我国已有多台运行,作为高度机电一体化的,节能新产品应重点发展。同时开展斜井提摩擦提升和布雷尔提升机的研制。1.目前国外矿井提升机总的发展趋向是:(1)向大型化发展 矿井大型化和要求提升机大型化之目的主要在于获得更大的矿产量。1O年前,年产90120万t的矿为大型矿。目前,就世界范围而言, 年产200300万t的矿山也不算大,仅仅算中、小型矿 瑞典最大地下矿将达1000 2500万ra。大型化主要体现在大容量的提升容器。目前,世界上一次提升最大重量已达63t。国外大型提2升机都采用多绳摩擦式提升机。 (2)向自动化、遥控方向发展 自动化不仅仅是为了节省人力,更重要的是适应大生产、集中控制、集中管理、系统联动的需要,也是保证产量和提高劳动生产率的有效手段 ,同时也包含减轻劳动强度、节省人力、电力和提高运行安全性。国外大型矿井提升机都广泛采用以多种保护为基础的自动化运行,并能记录和处理各种生产数据、运行等资料。英国完善了包括有全功能维护设计的可控硅供电,直接连接直流电动机驱动系统和在井简中的提升机控制系统 目前国外主井几乎都是自动化运行,主竖井由于机动性大,一般都是采用按钮控制和在罐笼内遥控。(3)继续发展多绳提升机 一般浅井、提升重量不大时,可采用常规缠绕式提升机;但当深井、提升重量大时,须采用多绳摩擦式提升机。有相当一部分提升任务既可采用缠绕式提升机也可采用多绳提升机,如果现场条件允许,则多绳摩擦式提升机更为经济。目前多绳缠绕式提升机继续向更先进方向投展。有些国家生产的多绳提升机,塔式和落地式多绳提升机大致各占5O%。(4)发展各种新型和专用提升设备除目前已出现的落地式提升机、布雷尔提升机和采用钢芯胶带牵引的摩擦式提升机外,国外还研制了起重式提升机、各种不同包围角的多绳摩擦式提升机(用于浅井)。另外,还研制了不同形式的无绳提升设备,现已知的有机械式、电磁式、水力式和风动式。 (5)采用“四新”(新技术、新结构、新材料和新工艺),采用“四新” 后,提升机主轴装置、制动系统、液压系统、操纵系统和驱动系统等各部分不断改进提高,使整个多绳摩擦式提升机结构朝着体积小、重量轻、效率高的方向发展。2.国内矿井提升机的发展趋向是:(1)发展多绳摩擦轮提升机,特别是大型落地式多绳提升机,以及斜井、斜坡道用的多绳提升机;(2)不断改进研制新型单绳及多绳缠绕式矿井提升机;(3)可控硅供电及徽电子技术在提升机上应用,以及可编程序控制器,遥控技术交交变频调速等先进技术;(4)研制应用高性能摩擦衬垫,高比压闸瓦等新技术、新材料;(5)不断引进、消化、吸收国外先进技术,并用于制造国产矿井提升机。淘汰落后技3术,如块式闸及角移式闸,气动制动器,铸造结构并限制减速器和控制继电器的使用。第三节 提升机的工作原理按工作原理不同,矿井提升=可分为两类:单绳缠绕式和多绳缠绕式提升机。单绳缠绕式又可分为单卷筒提升机和双卷筒提升机。单绳缠绕式提升机的工作原地如图 l1 所示,简单地说,就是用一根较粗的钢丝绳在卷筒上缠上和缠下来实现容器的提升和下放运动。图1-1 单绳缠绕式提升机 图1-2 多绳摩擦式提升机1-滚筒;2-钢丝绳;3-天轮; 1-主导轮;2-导向轮;3-钢丝绳;4-天轮;5-平衡尾绳 4-容器;5-平衡尾绳提升机安装在地面提升机房里,钢丝绳一端固定在卷筒上,另一端绕过天轮后悬挂提升容器。图11所承为单绳缠绕式单卷筒提升
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