矿井 提升设备选型计算

1、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=

2、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°）

3、=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

4、位重量（按提矸计算）：Pk=Qd/（1.1×B/m）- Lc×（sin11°+f2cos11°）=2312/(1.1×16700/7.5)-877×0.387=2312/2110=1.096kg/m故选用20NAT6×7+FC1670ZS222 138 GB8918-2006型钢丝绳，直径=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

5、15;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°） =2312847×1.38×0.387 =2780kg

6、<6000kg(符合要求)（4）钢丝绳的缠绕层数 Lt+Lm+7D gVc=（d+） ·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钢丝绳缠绕间隙，取2.5mmDp=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+7×3.14×2Vc=×（20+2.5） 3.14×2.02×1800=1.81层 （5）电动

7、机功率验算 K·Fz·V 1.1×2780×3.8 N=134kw 102· 102×0.85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=730r/min，V=6KV，=2.02，（GD²）d=16.5kg·m²减速器传动比计算： ·Dg·nd 3.14×2.0×730i= = = 20.1 60·Vmax 60×3.8 取i=20 （6）天轮直径的确定Dt=80d=80×20

8、=1600mm，取2000mm即天轮直径为2.0m。（7）过卷距离按下式计算： V²maxLg=1+0.5Vmax + ·K 2g(sin+f1cos)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： 3.8²Lg=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

9、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= Lsin-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.

10、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t152×1.25727586263.72矸石t34.1×1.258.5558648.83升降人员人5045279626.54坑木m³15869.85火 药194515.86设备及其它358629.3393.9min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

11、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、动力学计算电动机的变位重量 （GD²）di²Gd= 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+7D+Lm =847+44.19+7×3.14×2+30 =995（m）式中

12、： B 1.8LX =44.19m 2tg1°10 2tg1°10变位重量总计G=n（QZ+Qk）+LkPk+Gt+Gj+Gd =5×（600+1700）+995×1.38+363+2735+1650 =17621kg变位质量： G 17621M= = =1798kg G 9.8等效力 F²t 30.22×108 Fd= = =3609kg Td 232等效功率 FdVmax 3609×3.8×1.1Ndx=K=174kw< Ne=250kw 102 102×0.85满足要求。电动机的过载系数效验

13、Fmax 4079= = 102Pe/Vmax 102×0.85×250 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。

14、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-1000 3×240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

15、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

16、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：（4）井筒内减速阶段时间：距离：（5）井筒

17、内等速阶段距离：时间：（6）地面甩车场加减速阶段时间：距离：（7）地面甩车场等速阶段距离：时间：4、过卷距离过卷距离为10m（详9.1.1.2.（7）过卷距离计算）。5、提升能力验算Qh =Q×3600/Tg =7×3600/586=43t/h>28.4t/h（满足要求）9.1.3提升机安全制动1、制动装置及其主要功能提升机的制动装置有盘型制动器和电气制动装置，主要用于：（1）正常工作制动，即在减速阶段参与提升机的速度控制；（2）正常停车制动，即在提升终了或停车时闸住提升机；（3）安全制动，即当提升机工作不正常或发生紧急事故时，迅速而及时地闸住提升机。2、制动方式提升

18、机采用二级制动。正常减速制动时，根据设计的提升运行速度图，检测控制盘型制动器的制动油压力和提升机的供电方式实现恒减速制动；正常停车制动时，利用提升机的两组盘型制动器和电气制动装置实现，以保证提升终了时可靠地将提升机闸住；安全制动时，利用提升机的两组盘型制动器和电气制动装置，迅速而及时的闸住提升机。3、制动力矩与最大静荷重转矩的倍数根据煤矿安全规程第四百三十二条：“提升绞车的常用闸和保险闸制动时，所产生的力矩与实际提升最大静荷重旋转力矩之比K值不得小于3。对质量模数较小的绞车，上提重载保险闸的制动减速度超过本规程第四百三十三条所规定的限值时，可将保险闸的K值适当降低，但不得小于2。凿井时期，升降

19、物料用的绞车K值不得小于2。”计算制动力矩时，闸轮和闸瓦摩擦系数应根据实测确定，一般采用0.300.35；常用闸和保险闸的力矩应分别计算。4、安全制动减速度根据煤矿安全规程第四百三十三条之规定，立井和倾斜井巷中使用的提升绞车的保险闸发生作用时，全部机械的减速度必须符合下表的要求。 全部机械的减速度规定值倾角<15°15°30°30°上提重载Ac*Ac5下放重载0.750.3Ac1.5* Ac = g(sin+fcos)式中 Ac自然减速度，m/s²；g重力加速度，m/ s²；井巷倾角，(°)；f绳端载荷的运行阻力系数，

20、一般取0.0100.015。9.1.4提升机机电保护装置及电气保护根据煤矿安全规程（2011）相关规定，斜井内使用串车提升时，提升机控制系统中设有过卷、过电流、限速超速、失压等保护，发生事故时均能安全制动并紧急停车。1、防止过卷装置：当提升容器起过正常终端停止装置（或出平台）0.5m时，必须能自动断电，并能使保险闸发生制动作用，同时，为防止矿车过卷，主井上端有足够的过卷距离，其大小符合煤矿安全规程（2011）第三百七十一条、第三项规定。主井提升装置过卷距离见9.1.1.2.（7）过卷距离计算。2、防止过速装置：在提升机控制回路内设提升超速限速保护，当提升机速度超过最大速度15%或在减速段超速1

21、0%时，过速继电器动作，必须能自动断电，并能使保险闸发生制动作用，提升机紧急停车。3、过流失压保护：当提升机供电主回路发生过电流或失压时，控制回路内的过电流继电器或失压继电器动作使提升机紧急停车。4、限速装置：提升速度超过3m/s的提升绞车必须设限速装置，以保证提升容器到达终端位置时的速度不超过2m/s。5、深度指示器失效保护装置：当深度指示器失效时能自动断电并使保险闸发生制动作用。6、闸间隙保护装置：当闸间隙超过规定值时，能自动报警或自动断电。7、松绳保护装置：本矿选用缠绕式提升机，必须设置松绳保护装置并接入安全回路和报警回路，在钢丝绳松弛时能自动断电并报警。8、减速功能保护装置：当提升容器

22、到达设计减速位置，能示警并开始减速。9、闸瓦磨损装置：当闸瓦磨损超限时，能发出报警信号并停车。10、防止过卷装置、防止过速装置、限速装置和减速功能保护装置为相互独立的双线型式。11、主井设有人车，提升机必须安设动力制动装置和电气制动装置并加设定车装置。9.1.5斜井提升设备各类连接装置的安全系数校验1、各类连接装置主要受力部件以破断强度为准的安全系数必须符合下列规定：（1）专为升降物料的提升容器的连接装置，不小于10；（2）矿车的车梁、碰头和连接插销，不小于6；2、各种环链的安全系数，必须以曲梁理论计算的应力为准，并同时符合以下2项要求：（1）按材料屈服强度计算的安全系数，不小于2.5；（2）

23、以模拟使用状态拉断力计算的安全系数，不小于13。3、钢丝绳检验 （1）提升钢丝绳的检验应使用符合条件的设备和方法进行，检验周期应符合下列要求：升降人员或升降人员和物料用的钢丝绳，自悬挂时起12个月时进行第次检验，以后每隔个月检验次。（2）提升装置使用中的钢丝绳做定期检验时，安全系数有下列情况之一的，必须更换：升降物料时小于。专为升降物料用和悬挂吊盘用的小于5。（3）钢丝绳在1个捻距内断丝断面积与钢丝总断面积之比，达到下列数值时，必须更换：专为升降物料用的钢丝绳、平衡钢丝绳、防坠器的制动钢丝绳（包括缓冲绳）和兼作运人的钢丝绳牵引带式输送机的钢丝绳为10%。（4）以钢丝绳标称直径为准计算的直径减小

24、量达到下列数值时，必须更换：提升钢丝绳或制动钢丝绳为10%。（5）钢丝绳在运行中遭受到卡罐、突然停车等猛烈拉力时，必须立即停车检查，发现下列情况之一者，必须将受力段剁掉或更换全绳：钢丝绳产生严重扭曲或变形；断丝超过本规程第四百零五条的规定；直径减小量超过上条的规定；遭受猛烈拉力的一段的长度伸长0.5%以上；在钢丝绳使用期间，断丝数突然增加或伸长突然加快，必须立即更换。（6）钢丝绳锈蚀严重，或点蚀麻坑形成沟纹，或外层钢丝松动时，不论断丝数多少或绳径是否变化，必须立即更换。9.1.6立井井筒设置本矿井没有立井。9.1.7斜井轨道、跑车防护装置、车场信号、斜井人车及躲避硐室。1、斜巷轨道型号主井设有

25、人车，根据煤矿工业小型矿井设计规范第6.4.3条规定：主井筒内铺设30kg/m轨道，木轨枕。轨道铺设必须达到质量标准要求，符合煤矿安全规程第353条的规定：对道床应经常清理，应无杂物、无浮煤、无积水。轨道运行使用期间应加强维护，定期检修。2、串车提升的联接装置和保险装置（1）倾斜井巷运输时，矿车之间的连接、矿车与钢丝绳之间的连接，必须使用不能自行脱落的连接装置，并加装保险绳。（2）倾斜井巷运输用的钢丝绳连接装置，在每次换钢丝绳时，必须用倍于其最大静荷重的拉力进行试验。（3）倾斜井巷运输用的矿车连接装置，必须至少每年进行次倍于其最大静荷重的拉力试验。（4）各种连接装置主要受力件的冲击功必须符合下

26、列规定：常温（15）下大于或等于100J；低温（30）下大于或等于70J。（5）各种保险链以及矿车的连接环、链和插销等，必须执行下列规定：批量生产的，必须做抽样拉断试验，不符合要求时不得使用；初次使用前和使用后每隔2年，必须逐个以2倍于其最大静荷重的拉力进行试验，发现裂纹或永久伸长量超过0.2%时，不得使用。（6）串车提升的保险装置详见提升机装设的保险装置及要求条款。3、托绳轮和立滚的设置及间距在主井筒设托绳轮，托绳轮间距为20m；在各片盘车场转弯处设置立滚。（1）跑车防护装置的安装位置根据煤矿安全规程第三百七十条的规定，矿井跑车防护装置的安装位置如下：在倾斜井巷内安设能够将运行中断绳、脱钩的

27、车辆阻止住的跑车防护装置。在各车场安设能够防止带绳车辆误入非运行车场或区段的阻车器。在上部甩车场入口安设能够控制车辆进入摘挂钩地点的阻车器。在上部甩车场接近变坡点处，安设能够阻止未连挂的车辆滑入斜巷的阻车器。在变坡点下方略大于1列车长度的地点，设置能够防止未连挂的车辆继续往下跑车的挡车栏。上述挡车装置必须经常关闭，放车时方准打开。兼作行驶人车的倾斜井巷，在提升人员时，倾斜井巷中的挡车装置和跑车防护装置必须是常开状态，并可靠地锁住。 （2）防跑车安全装置型号 本矿采用ZDC30-2.0型常闭式防跑车防护装置，基本技术参数如下：额定电压：AC127V（+10%-20%）制动减速度：<50m/

28、s2电源频率：50Hz车辆轴距：550mm门限速度：9m/s传感器安装间距：200mm最大控制速度：22m/s（1t×7辆矿车）适应倾角：<30°系统动作时间：<1.5s制动器阻力：600KN（可调）本矿采用1阻-00阻车器，基本技术参数如下：轨距：600mm线路坡度：0.02单车冲击阻车器最大速度：1.2m/s允许承受的矿车数：矸石车1辆，煤车2辆阻车器前允许停靠的矿车数：矸石车3辆，煤车4辆，空车10辆3、车场信号（1）在各车场安设甩车时能发出警号的信号装置。（2）每一提升装置，必须装有从井底信号工发给井口信号工和从井口信号工发给绞车司机的信号装置。井口信号装置必须与绞车的控制回路相闭锁，只有在井口信号工发出信号后，绞车才能启动。除常用信号装置外，还必须有备用信号装置。井底车场与井口之间，井口与绞车司机之间，除有上述信号装置外，还必须装设直通电话。1套提升装置服务几个水平使用时，从各个水平发出的信号必须有区别。（3）串车提升的各车场设有信号硐室。（4）井底车场的信号必须经由井口信号工转发，不得越过井口信号工直接向绞车司机发信号；但有下列情况之一时，不受此限：发送紧急停车信号；单容器提升；井上下信号联锁的自动化提升系统。4、斜井人车（1）人车选择选用