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150万吨煤矿主斜井皮带输送机的选型及控制系统设计

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煤矿 斜井 皮带 输送 选型 控制系统 设计
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PLC外部接线图.dwg

供电系统图1.dwg

设备布置图.dwg

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 150万吨煤矿主斜井皮带输送机的选型及控制系统设计


摘要


    皮带输送机是由承载的输送带兼作牵引机构的连续运输设备,可输送矿石、煤炭等散 装物料和包装好的成件物品。由于它具有运输能力大、运输阻力小、耗电量低、运行平稳、在运输途中对物料的损伤小等优点,使得皮带输送机已成为煤矿高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。

本论文从皮带输送机的传动原理出发,利用逐点计算法,对皮带输送机的运行阻力及各段的张力进行计算,从而得知电机功率,进行了皮带输送机的选型设计;同时根据皮带输送机对供电的要求,采用双回路10KV进线,对主斜井配电室进行计算设计;以及根据皮带输送机对控制的要求,采用PLC为中心控制单元,进行主斜井控制系统结构与功能的设计。


    关键词:皮带输送机;配电室;控制



目  录

摘要 I

Abstract II

绪 论 1

第一节 研究背景和意义 1

第二节 带式输送机的分类及特点 1

第三节 矿用带式输送机发展方向 3

第一章 带式输送机 4

第一节  带式输送机的工作原理 4

第二节 带式输送机的结构和布置形式 5

一、 带式输送机的结构 5

二、 布置方式 6

第二章 胶带输送机的选型计算 7

第一节 输送带的带速与带宽 7

一、已知原始数据及工作条件 7

二、 带宽及带速的确定 7

第二节  输送机的运行阻力计算 8

一、 重段阻力 8

二、 空段阻力 9

第三节 输送带张力 10

一、 按照逐点计算法 10

第四节 输送带悬垂度和强度验算 11

一、悬垂度验算 11

二、 输送带强度验算 11

第五节 电动机的功率计算 12

第三章  胶带输送机的主要结构 13

第一节  胶带 13

第二节  托辊和机架 13

第三节  驱动装置 14

第四节  拉紧与制动装置 14

一、 拉紧装置 14

二、 制动装置 15

第四章  胶带输送机的安装步骤及安装要求 16

第一节  胶带的安装要求 16

第二节  胶带的安装方法 16

第五章  皮带机供电系统设计 18

第一节  设计原则 18

第二节  设计任务 19

第六章  外部供电方案设计 20

第一节  供电方案的主要内容 20

第二节 供电方案的基本原则 20

第三节  主斜井供用电情况分析 21

第四节 供电方案的选择 21

第五节  变压器的选择 22

第六节  短路电流计算 22

第七节 电缆截面的选择与校验 25

一、按经济电流密度选择导线截面: 25

二、 按长时允许电流校验所选截面 25

三、 按允许电压损失校验所选电缆截面 25

四、 按热稳定条件校验所选截面 26

第八节  主要电气设备选择与校验 26

一、 概述 26

二、 断路器的选择与校验 28

三、隔离开关的选择与校验 28

四、 负荷开关的选择与校验 29

五、 高压熔断器的选择与校验 30

六、高压开关柜的选择和校验 31

第七章 PLC的控制方式 35

第一节 总体要求 35

第二节 皮带保护系统要求 35

第三节 控制系统要求 35

结束语 40

参考文献 41

外文资料 42

中文译文 50

致  谢 54


Selection and design of control system of 1 million 500 thousand tons of coal mine main inclined belt conveyor


 Belt conveyor is by carrying the conveying belt used as traction mechanism of continuous conveying equipment, transporting ore, coal and other bulk material packing and packaging good items. Because it has a large transport capacity, transport resistance is small, low power consumption, smooth running, in transit damage to materials, etc., making belt conveyor has become the key equipment of coal mine, mining electromechanical integration technology and equipment.

This paper from the transmission principle of the belt conveyor of using point by point method, is used to calculate the tension of the belt conveyor running resistance and segments of, so that the power of the motor, the selection of the design of belt conveyor; and according to the requirement of the belt conveyor to the power supply, the two loop 10kV line, power distribution room of the main shaft of design calculation; and according to the requirement of the belt conveyor control, PLC as the central control unit, main shaft control system structure and function design.


    Key words: belt conveyor; distribution room; control


 参考文献                                                                                     参考文献


[1]刘介才.工厂供电 [M].北京:机械工业出版社,2009.12

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[3]刘介才.工厂供电设计指导 [M].北京:机械工业出版社,1999.12

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[12]蓝之达.供用电工程[M].北京:中国电力出版社,2006.07


内容简介:
目 录摘要 .IAbstract.II绪 论 .1第一节 研究背景和意义 .1第二节 带式输送机的分类及特点 .1第三节 矿用带式输送机发展方向 .3第一章 带式输送机 .4第一节 带式输送机的工作原理 .4第二节 带式输送机的结构和布置形式 .5一、 带式输送机的结构 .5二、 布置方式 .6第二章 胶带输送机的选型计算 .7第一节 输送带的带速与带宽 .7一、已知原始数据及工作条件 .7二、 带宽及带速的确定 .7第二节 输送机的运行阻力计算 .8一、 重段阻力 .8二、 空段阻力 .9第三节 输送带张力 .10一、 按照逐点计算法 .10第四节 输送带悬垂度和强度验算 .11一、悬垂度验算 .11二、 输送带强度验算 .11第五节 电动机的功率计算 .12第三章 胶带输送机的主要结构 .13第一节 胶带 .13第二节 托辊和机架 .13第三节 驱动装置 .14第四节 拉紧与制动装置 .14一、 拉紧装置 .14二、 制动装置 .15第四章 胶带输送机的安装步骤及安装要求 .16第一节 胶带的安装要求 .16第二节 胶带的安装方法 .16第五章 皮带机供电系统设计 .18第一节 设计原则 .18第二节 设计任务 .19第六章 外部供电方案设计 .20第一节 供电方案的主要内容 .20第二节 供电方案的基本原则 .20第三节 主斜井供用电情况分析 .21第四节 供电方案的选择 .21第五节 变压器的选择 .22第六节 短路电流计算 .22第七节 电缆截面的选择与校验 .25一、按经济电流密度选择导线截面: .25二、 按长时允许电流校验所选截面 .25三、 按允许电压损失校验所选电缆截面 .25四、 按热稳定条件校验所选截面 .26第八节 主要电气设备选择与校验 .26一、 概述 .26二、 断路器的选择与校验 .28三、隔离开关的选择与校验 .28四、 负荷开关的选择与校验 .29五、 高压熔断器的选择与校验 .30六、高压开关柜的选择和校验 .31第七章 PLC 的控制方式 .35第一节 总体要求 .35第二节 皮带保护系统要求 .35第三节 控制系统要求 .35结束语 .40参考文献 .41外文资料 .42中文译文 .50致 谢 .54150 万吨煤矿主斜井皮带输送机的选型及控制系统设计摘要皮带输送机是由承载的输送带兼作牵引机构的连续运输设备,可输送矿石、煤炭等散 装物料和包装好的成件物品。由于它具有运输能力大、运输阻力小、耗电量低、运行平稳、在运输途中对物料的损伤小等优点,使得皮带输送机已成为煤矿高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。本论文从皮带输送机的传动原理出发,利用逐点计算法,对皮带输送机的运行阻力及各段的张力进行计算,从而得知电机功率,进行了皮带输送机的选型设计;同时根据皮带输送机对供电的要求,采用双回路 10KV 进线,对主斜井配电室进行计算设计;以及根据皮带输送机对控制的要求,采用 PLC 为中心控制单元,进行主斜井控制系统结构与功能的设计。关键词:皮带输送机;配电室;控制Selection and design of control system of 1 million 500 thousand tons of coal mine main inclined belt conveyorAbstractBelt conveyor is by carrying the conveying belt used as traction mechanism of continuous conveying equipment, transporting ore, coal and other bulk material packing and packaging good items. Because it has a large transport capacity, transport resistance is small, low power consumption, smooth running, in transit damage to materials, etc., making belt conveyor has become the key equipment of coal mine, mining electromechanical integration technology and equipment.This paper from the transmission principle of the belt conveyor of using point by point method, is used to calculate the tension of the belt conveyor running resistance and segments of, so that the power of the motor, the selection of the design of belt conveyor; and according to the requirement of the belt conveyor to the power supply, the two loop 10kV line, power distribution room of the main shaft of design calculation; and according to the requirement of the belt conveyor control, PLC as the central control unit, main shaft control system structure and function design.Key words: belt conveyor; distribution room; control0绪 论第一节 研究背景和意义我国煤炭在能源消费结构中占 72%,煤炭资源与石油、天然气相比产量和储量为最大;在水电、风电、核电等新能源规模太小而无法满足国民生活生产的情况下,煤炭仍将是我国最主要的能源。在我国大多数煤矿井下,煤炭从采煤面到提升井的运输都是靠皮带机运输实现的。皮带运输系统运行情况的好坏将会影响到矿井的生产效率,所以对皮带运输系统的性能要求要逐渐地提高。皮带输送机是一种输送松散物料的主要设备,因其具有运输能力大、运输阻力小、耗电量低、运行平稳、在运输途井地面及选矿厂等。国内外的生产实践证明,皮带输送机无论是在运输能力方面,还是在经济指标方面,己成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。第二节 带式输送机的分类及特点带式输送机分类方法有多种,按运输物料的输送带结构可分成两类,一类是普通型带式输送机,这类带式输送机在输送带运输物料的过程中,上带呈槽形,下带呈平形,输送带有托辊托起,输送带外表几何形状均为平面;另外一类是特种结构的带式输送机,各有各的特点.其简介如下:180TDQXU型 固 定 式 带 式 输 送 机轻 型 固 定 式 带 式 输 送 机普 通 型 型 钢 绳 芯 带 式 输 送 机型 带 式 输 送 机管 形 带 式 输 送 机带 式 输 送 机 气 垫 带 式 输 送 机波 状 挡 边 带 式 输 送 机特 种 结 构 型 钢 绳 牵 引 带 式 输 送 机压 带 式 带 式 输 送 机其 他 类 型 QD80 轻型固定式带输送机 QD80 轻型固定式带输送机与 TD型相比,其带较薄、载荷也较轻,运距一般不超过 100m,电机容量不超过 22kw. 它属于高强度带式输送机 ,其输送带的带芯中有平行DX型 钢 绳 芯 带 式 输 送 机的细钢绳,一台运输机运距可达几公里到几十公里. U 形带式输送机 它又称为槽形带式输送机,其明显特点是将普通带式输送机的槽形托辊角由 提高到 使输送带成 U 形.这样一来输送带与物料间产生挤压,034509导致物料对胶带的摩擦力增大,从而输送机的运输倾角可达 25. 管形带式输送机 U 形带式输送带进一步的成槽,最后形成一个圆管状,即为管形带式输送机,因为输送带被卷成一个圆管,故可以实现闭密输送物料,可明显减轻粉状物料对环境的污染,并且可以实现弯曲运行. 气垫式带输送机 其输送带不是运行在托辊上的,而是在空气膜(气垫)上运行,省去了托辊,用不动的带有气孔的气室盘形槽和气室取代了运行的托辊,运动部件的减少,总的等效质量减少,阻力减小,效率提高,并且运行平稳,可提高带速.但一般其运送物料的块度不超过 300mm.增大物流断面的方法除了用托辊把输送带强压成槽形外,也可以改变输送带本身,把输送带的运载面做成垂直边的,并且带有横隔板,一般把垂直侧挡边作成波状,故称为波状带式输送机,这种机型适用于大倾角,倾角在 30以上,最大可达 90.(6)压带式带输送机 它是用一条辅助带对物料施加压力.这种输送机的主要优点是:输送物料的最大倾角可达 90,运行速度可达 6m/s,输送能力不随倾角的变化而变化,可实现松散物料和有毒物料的密闭输送.其主要缺点是结构复杂、输送带的磨损增大和能耗较大。2 钢绳牵引带式输送机 它是无际绳运输与带式运输相结合的产物,既具有钢绳的高强度、牵引灵活的特点,又具有带式运输的连续、柔性的优点。第三节 矿用带式输送机发展方向(1)大型化、提高运输能力为了适应高产高效集约化生产的需要,带式输送机的输送能力要加大,长距离、高带速、大运量、大功率是将来发展的必要。在今后10 年内输送能力要提高到3000 10000 t/h,带速提高至58m / s,输送长度对于可伸缩带式输送机输送距离要达到6000m以上,对于钢绳芯强力带式输送机须达到14000m以上,单台电机功率要达到10002500kW 以上,输送带抗拉强度大于6000N /mm(钢绳芯)和3150N /mm (整芯) 。(2) 提高元部件性能和可靠性整体设备的性能和可靠性主要取决于元部件的性能和可靠性,我国现在的矿用带式输送机的元部件基本上都是各自厂家生产,还没有出现专业化、大规模的元部件生产厂家。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性,还要不断研究新的技术和开发新的元部件。(3) 扩大功能,一机多用带式输送机是一种理想的连续运输设备,并且目前还不能完全发挥其全部作用。可以将带式输送机结构作适当修改,采取一定的安全措施,就可拓展运人、运料或双向运输等功能,做到一机多用,使其发挥最大经济效益。(4) 开发专用机型我国煤矿的地质条件差异很大,在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求,为了满足特殊要求,比如水平拐弯、大倾角(25)直至垂直提升等,这些场合常规的带式输送机是无法胜任的。为了满足煤矿的某些特殊要求,应开发特殊型带式输送机,如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。3第一章 带式输送机第一节 带式输送机的工作原理带式输送机又称胶带运输机,其主要部件是输送带,亦称为胶带,输送带兼作牵引机构和承载机构.带式输送机组成及工作原理如图 1-1 所示 ,它主要包括一下几个部分:输送带(通常称为胶带) 、托辊及中间架、滚筒、拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置等.图 1-1 带式输送机简图1张紧装置 2装料装置 3犁形卸料器 4槽形托辊5输送带 6机架 7传动滚筒 8卸料器9清扫装置 10平行托辊 11空段清扫器 12减速器输送带 5 绕经传动滚筒 7 和机尾换向滚筒 1 形成一个无极的环形带.输送带的上、下两部分都支承在托辊上.拉紧装置给输送带以正常运转所需要的拉紧力.工作时,传动滚筒通过它和输送带之间的摩擦力带动输送带运行.物料从装载点装到输送带上,形成连续运动的物流,在卸载点卸载.一般物料是装载到上带(承载段)的上面,在机头滚筒(在此,即是传动滚筒)卸载,利用专门的卸载装置也可在中间卸载。普通型带式输送机的机身的上带是用槽形托辊支撑,以增加物流断面积,下带为返回段(不承载的空带)一般下托辊为平托辊.带式输送机可用于水平、倾斜和垂直运输.对于普通型带式输送机倾斜向上运输,其倾斜角不超过 18,向下运输不超过 15。输送带是带式输送机部件中最昂贵和最易磨损的部件.当输送磨损性强的物料时,如4铁矿石等,输送带的耐久性要显著降低。提高传动装置的牵引力可以从以下三个方面考虑:(1)增大拉紧力。增加初张力可使输送带在传动滚筒分离点的张力 增加,此法提1S高牵引力虽然是可行的。但因增大 必须相应地增大输送带断面,这样导致传动装置的1S结构尺寸加大,是不经济的。故设计时不宜采用。但在运转中由于运输带伸长,张力减小,造成牵引力下降,可以利用拉紧装置适当地增大初张力,从而增大 ,以提高牵引1S力。(2)增加围包角 对需要牵引力较大的场合,可采用双滚筒传动,以增大围包角。0(3)增大摩擦系数 其具体措施可在传动滚筒上覆盖摩擦系数
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