B251 矿井提升机58万吨立井矿井提升机变频调速系统设计
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b251
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B251 矿井提升机58万吨立井矿井提升机变频调速系统设计,b251,矿井,提升,晋升,58,立井,机变,调速,系统,设计
- 内容简介：
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47- 前 言 毕业设计是培训学生综合运用本专业所学的理论知识和专业知识来分析 ,解决实际问题的能力的重要教学环节 ,是对三年所学知识的复习与巩固 ， 同样，也促使了同学们之间的互相探讨，互相学习。因此，我们必须认真、谨慎、塌实、一 步一步的完成设计 ， 给我们三年的学习生涯画上一个圆满的句号。 毕业设计是一个重要的教学环节，通过毕业实习使我们了解到一些实际与理 论之间的差异。通过毕业设计不仅可以巩固专业知识 ,为以后的工作打下坚实的基础 ,而且还可以培养和熟练使用资料 ,运用工具书的能力 员的 指导下锻炼自己独立思考、分析、解决的能力，把我们所学的课本知识与实 践结合起来，起到温故而知新的作用。在毕业设计过程中，我们要较系统的了解 矿运及提升的设计中的每一个环节，包括从总体设计原则，本次设计综合三年所 学的专业课程，以设计任务书的指导思想为中心，参照有关资料，有计划、 有头绪、有逻辑地把这次设计搞好！ 该设计力求内容精练，重点突出。在整个设计过程中，辅导老师员创治老师 给予我许多指导与帮助，在此，我们表示深深的感激。 由于时间仓促，再加上所学知识有限，设计中，难免出现错误或不当之处， 恳请各位 教师给予一定的批评建议，我们非常感激，并诚恳地接受，以便将来在 不断的商讨和探索中，有更好的改进！以便在今后的人生道路上，不断完 第一 章 矿井提升设备 一、提升方式 矿井七 2煤与 二 1煤采用分期开拓开采的方式，初期开采七 2煤，后期经技术改造后开采 二 1煤。七 2煤井设计生产能力为 a，采用立井开拓，二个提升井筒，其中主井井深 277m，担负七 2煤矿井提煤任务；副井井深 277m，担负七 2煤矿井辅助提升任务；二 1煤井47- 设计生产能力为 a，采用立井开拓，利用 七 2煤井 二个提升井筒延深至二 1煤 的开采水平，在 七 2煤井开采结束后进行 二 1煤的开采，二 1煤主井井深 577m，担负二 1煤矿井提煤任务；副井井深 577m，担负二 1煤矿井辅助提升任务。 二、主提升设备选型计算 （一）设计依据 初期开采七 2煤时 1、生产能力： a 2、工作制度：年工作日 330d，每天净提升时间 16h。 3、井深： H=277m 4、提升方式：双箕斗提升，采用定重装载。 后期开采二 1煤时 1、生产能力： a 2、工作制度：年工作日 330d，每天净提升时间 16h。 3、井深： H=577m 4、提升方式：双箕斗提升 ，采用定重装载。 （二）提升容器选择 该矿井初期开采七 2 煤时井深 277m，后期开采二 1 煤时井深577m，根据煤炭工业矿井设计规范规定，为避免提升系统的重复改扩建 ,同时考虑到矿井后期开采二 1 煤时井筒深度增加，所以初期开采七 2 煤和后期开采二 1 煤时主、副井提升设备统一按开采最终水平选择计算。计算过程以后期开采二 1 煤的提升设备选型计算为准。 47- 1、 确定经济提升速度 V=( 577 =s 取： m/s， 1=、计算一次提升循环时间 : 81 5778 10 8=、 根据矿井年产量和一次提升循环时间即可求出一次提升量。 4 5 0 0 0 0 1 . 2 1 . 2 9 8 . 13 6 0 0 3 3 0 1 6=据此提升容器选择 5 4Y 型标准多绳箕斗（钢丝绳罐道）， 箕斗自重 500连接装置） ,载重量 Q=4000升钢丝绳 4 根，平衡尾绳 2 根，钢丝绳间距 300 （三）钢丝绳选择 1、绳端荷重 Z+Q=6500+4000=10500、钢丝绳悬垂长度 h+g+e=5772+=中： h g+S= r e=5m 47- 2m 3、首绳单位长度重量计算 = 110()B d=105001 1 0 1 6 74 ( 5 9 3 . 1 )7=m 式中： B 钢丝绳计算抗拉强度，取 1670m 钢丝绳安全系数，取 7 根据以上计算，首绳选用 2230+技术参数如下：钢丝绳直径 2丝 破 断 拉 力 总 和 07200N ， 钢 丝 绳 单 位 长 度 质 量 为m。 4、尾绳单位长度重量计算 k= 42 m 式中： n 首绳钢丝绳根数 n=4 n 尾绳钢丝绳根数 n=2 根据以上计算，尾绳选用 88 154 7根，单重 q=m。 （四）提升机选择 1、主导轮直径 D 90d=90 22=1980（ 2、最大静拉力和最大静拉力差 最大静拉力： 47- +Qc+500+4000+4 5150大静张力差： =4000此主井提升装置选用 4（ I） 主要技术参数为：摩擦轮直径 D=2250轮直径 250大静张力 215大静张力差 65丝绳根数 4根，摩擦轮钢丝绳间距 300升速度 V=6.5 m/s，减速比 i=升机旋转部分变位质量 500轮变位质量 300垫摩擦系数 = （五）提升系统的确定（见图 6 1、井架高度 X+g+e=12+= 6m 2、提升机摩擦轮中心线距井筒中心线距离 =36+ 8m 3、钢丝绳弦长 下弦长2210( ) ( )22 L = 222 . 0 0 4 2 . 2 5( 3 1 0 . 8 ( 2 8 )22 =弦长47- 220( ) ( )22 L = 222 . 0 0 4 2 . 2 5( 3 6 0 . 8 ) ( 2 8 )22 =中： 4、钢丝绳的出绳角 下出绳角 47- 下 =022+ = 1 0 0 0 4 2 . 2 528 22+=52 399 上出绳角 图 6 0m 主井提升系统图 1、本图井口标高设为 + 0m。 2、首绳为 220， 4 根。 3、尾绳为 85*17*7 型， 2 根。 4、单位为 5、绳间距为 300 44900 39800 8000 800 31000 36000 52 37 16 51 37 28 提升中心线 装载平面 30000 卸载平面 12000 +31m +12m +36m 577000 47- 上 =51 3728 5、围包角的确定 经计算围包角 =181 14 （六）提升容器最小自重校核 1、按静防滑条件容器自重为 11(1 2 )( 1) jw 14000查表，当围包角 =181 14时 中： j=、按动防滑条件 1111( 1 2 ) ( )121 ( 1 )1 Q+11(1 )121 (1 )114000+2300查表，当围包角 =181 14，加速度 式中： 经计算满足防滑条件的箕斗最小自 重均小于所选箕斗自重，47- 防滑条件满足要求。 （七）钢丝绳安全系数与提升机的校验 1、首绳安全系数校验 m= Q Q + ) H g= 4 3 0 7 2 0 0( 6 5 0 0 4 0 0 0 4 1 . 9 6 5 9 3 . 1 ) 9 . 8 =足要求 2、最大静张力和最大静张力差 最大静拉力： 515048足要求。 47- 式中： （十一）电控设备 本提升机采用直流拖动，电控设备随主 机成套供货。电控设备型号选用 50 （十二）供电电源 提升机采用双回路供电，一回工作，一回备用。供电电源引自矿井地面变电所，详见地面供电系统图。 三、开采七 2煤时主提升能力计算 矿井在初期开采七 2 煤时设计生产能力为 a，井筒深度H=277m，主井提升装置选用以开采二 1煤计算为准的 4（ I） 升容器为 5 4丝绳罐道）。提升钢丝绳首绳选用 220+钢丝绳左右捻各两根。尾绳选用 88 154 7扁钢丝绳 2 根，该提升设备在初期开采七 2煤时一次安装到位，分期服务于七 2煤和二 1煤的开采。 （一）提升高度的确定 X+772+中： X 2m 0m 47- （二）提升运动学及提升能力计算 (提升速度图力图见图6经计算 得 初加速度 s，卸载曲轨行程加速度 升减速度 （提升速度及力图见图 6 1、初加速度阶段 卸载曲轨初加速时间： t0= 斗在卸载中曲轨内的行程： 、 正常 加速度阶段 加速时间： 1 =速阶段行程： 02t 1= 、 正常 减速阶段 减速阶段时间： 3 =7- 4508045080450802644022图 (6 )629754508063721F(N)t 03. 13 10 24 2 t 3t (s)16t 5t 4sv(m/s)V m= =42t 3= 、爬行阶段 爬行时间： 4 6s 爬行距离： m 5、抱闸停车时间 s 6、等速阶段 等速阶段行程：7- 式 中 ： 升 高 度 X+772+速阶段时间： 、一次提升循环时间 Tx=t0+t1+t2+t3+t4+=+1+12=中 : 休止时间取 12s 8、提升设备年实际提升量 3 6 0 0 4 3 3 0 1 61 . 2 7 0 . 6 = t/a 提升能力富裕系数为 升能力满足要求 （三）提升系统动力学计算 1、 提 升系统总变位质量 m=m+2mt+mj+4000+26500+410+22300+6500+4399 =37281中： 钢丝绳全长 10m（包括尾绳） 。 2、动力学计算（按平衡系统计算） 1、 提升开始 阶段 开始时： 00072812975N 终了时： 2975 0=62975N 式中： 衡系统 0。 2、主加速阶段 47- 开始时： 0+m（ =62975+37281（ 63721N 终了时： 3721N 3、等速阶段 开始时： 1-37215080N 终了时： 5080N 4、减速阶段 开始时： 2-50806440N 终了时： 6440N 5、爬行阶段 开始时： 3+6440+372815080N 终了时： 5080N 经计算所选主井提升设备在初期开采七 2煤时 ,可满足矿井七2煤井煤炭提升任务的要求。 四、副提升设备选型计算 （一）设计依据 初期开采七 2煤时 1、生产能力： a。 2、工作制度：年工作日 330d，每天最大班净提升时间 16h。 3、提升高度： H=277m(井筒深度 )。 4、最大班下井人数： 109人。 5、最大件重量： 3170主排水泵电机 ,不可拆卸件） 后期开采二 1煤时 1、生产能力： a。 47- 2、工作制度：年工作日 330d，每天最大班净提 升时间 16h。 3、提升高度： H=577m(井筒深度 )。 4、最大班下井人数： 125人。 5、最大件重量： 5350排水泵电机 ,不可拆卸件 )。 （二）提升容器选择 根据矿井后期开采二 1煤时的年产量及辅助提升量，经计算，副井提升容器选用一对 窄各一个），钢丝绳罐道，宽罐笼质量为 Q=5800次承载 38人，窄罐笼质量为 Q=4656次承载 23人。提矸选用 车自重 10矸量为 800次提升一辆矿车。 （三）钢丝绳及提升 机选择 1、绳端荷载计算 提升物料（按提矸计算）： Q+Z=5800+1800+610=8210升人员： Q+800+2850=8650升最大件设备： 5800+5350=11150中 :每次乘载人员重量 ,按最多 38人计算。 5350 卸载最大件水泵电机重量。 2、首绳单位长度重量 47- P 110() 大 件 = 111501 1 0 1 6 74 ( 6 1 1 )8=m P 110() 人 = 86501 1 0 1 6 74 ( 6 1 1 )9=m 式中 :钢丝绳悬垂长度 +h=577+24+10=611m n 首绳钢丝绳根数 尾绳环高度 根据以上计算，首绳选用 2230+技术参数如下：钢丝绳直径 2丝 破 断 拉 力 总 和 26030N ， 钢 丝 绳 单 位 长 度 质 量 为m。 3、尾绳单位长度重量 1k=2 m 式中 :尾绳钢丝绳根数 根据以上计算，尾绳选用 85 154 7主要技术参数为：钢丝绳尺寸宽厚 =855丝破断拉力总和 42000N，钢丝绳单位长度质量为m。 4、提升机选择 1）摩擦轮直径 D 90d=90 22=1980（ 2)最大静张力和最大静张力差 47- 最大静张力 ( 按 提 升 最 大 设 备 计 算 )+Q 大件+=5800+5350+4 24+2 (577+10)=15823大静张力差 r+（ 5800=3994此副井提升装置选用 4（ I） 主要技术参数为：摩擦轮直径 D=2250轮直径 250大静张力 215大静张力差 65擦轮钢丝绳间距 300升速度 V=5.0 m/s，减速比 i=升机旋转部分变位质量 500轮变位质量 300垫摩擦系数 = （四）提升系统的确定 (见提升系统图 61、井架高度 g+e=11+7+= 24m 式中 : 2、提升机摩擦轮与提升中心线距离 S=24+ 1m 3、钢丝绳弦长 47- 下 弦 长 2210( ) ( )22 L 221 . 9 0 4 2 . 2 5( 1 9 0 . 8 ) ( 2 1 )22 弦长 220( ) ( )22 L 221 . 9 0 4 2 . 2 5( 2 4 0 . 8 ) ( 2 1 )22 中： 4、钢丝绳的出绳角 下出绳角 下 =022+ = 9 0 9 0 4 2 21 22+=49 1726 上出绳角 下 = 48 217 47- 副井提升系统图+ 0 1 - 41900024000+ 1 9 m+ 2 4 本图井口标高设为 + 0 m 。2 、首绳为2 2 Z A B 6 V * 3 0 - 1 7 7 0 型，4 根。3 、尾绳为8 5 * 1 5 N A T - P 8 * 4 * 7 型，2 根。4 、单位为m m 。5 、绳间距为3 0 0 m m 。49172648217提升中心线2 . 2 5 2 5 2 5 0 0 026300312005770005、围包角的确定 经计算围包角 181 159 （五）提升容器最小自重校核 1、按静防滑条件容器自重为（按提升最大件计算） 22(1 2 )( 1) jw 27- =2850611=围包角 =181 159时查表得 、按动防滑条件 1221( 1 2 )121 ( 1 )1 Q+112(1 )121 (1 )1 1查表当加速度 2=1= 则 2850+2300402=计算满足防滑条件的罐笼最小自重均小于所选罐笼自重，防滑条件满足要求 ,但在卸载最大件水泵电机时应适当增加配重，已满足防滑条件下的提升容器最小自重的要求。 （六）钢丝绳和提升机校验 1、首绳安全系数 提升矸石时 m= ) g矸= 4 3 2 6 0 3 0( 8 2 1 0 4 1 . 9 6 6 1 1 ) 9 . 8 =005H=升人员 m= ) g人= 4 3 2 6 0 3 0( 8 6 5 0 4 1 . 9 6 6 1 1 ) 9 . 8 =005H=升大件设备 m= Q ) H g大 件= 4 3 2 6 0 3 0( 1 1 1 5 0 4 1 . 9 6 6 1 1 ) 9 . 8 =8. 9 满足要求。 2、最大静张力和最大静张力差 如前计算 最大静张力 582355070足要求。 式中： （十二）最大班作业时间计算 最大班作业时间见表 最大班作业时间为 大班下井人员时间为 符合 要求。 最大班作业时间平衡表 提升内容 单 位 数 量 每次提升量 每班提升次数 每次提升时间 （ S） 总需时间 （ S） 下放人员 人 95 30 4 提人员 人 48 30 2 升材料和设备 车 10 1 10 694 提升矸石 车 20 1 20 828 其它 次 10 10 894 合 计 7552.4(s)， 2.1(h) （十三）电控设备 本提升机采用直流拖动，电控设备随主机成套供货。电控设47- 备型号选用 50 （十四）供电电源 提升机采用双回路供电，一回工作，一回备用。供电电源引自矿井地面变电所，详见地面供电系统图。 五、开采七 2煤时副井提升能力校核 矿井在初期开采七 2煤时设计生产能力为 a，提升高度H=277m， 副井提升装置选用以开采二 1煤计算为准的 4（ I） 升容器为 丝绳罐道）。提升钢丝绳 首绳选用2230+绳选用88 154 7根， 该提升设备在初期开采七 2煤时一次安装到位，分期担负七 2煤和二 1煤 的开采期的辅助提升工作。 （一）提升运动学及提升能力计算 经计算 得 主加速度 升减速度 提升速度图力图见图 6 1、 正常 加速度阶段 加速时间： 速阶段行程： mVt 1=6m 2、 正常 减速阶段 减速阶段时间 ： 3 =7- 减速阶段行程： 42t 3= 、爬行阶段 爬行时间： 4 行距离： 、抱闸停车时间 s 5、等速阶段 等 速阶段行程： 速阶段时间： 35 163 35 161 62 443 35 163 35 165 07 9222V 4= 0. 4m /sV m= 5. 1m / 259 t 4t 3t 2 6 - 1 - 6 )F(N)v ( m /s)t ( s)5 07 921 62 446、一次提升循环时间 47- 提升人员时： Tx=t1+t2+t3+t4+=+60=升物料时： Tx=t1+t2+t3+t4+=+40=升矸石时： Tx=t1+t2+t3+t4+=+12=中 : 休止时间，提升人员时取 60s,提升物料时取 40s,提升矸石时取 12s。 （二）提升系统动力学计算 1、 提升系统总变位质量 m=m+2mt+mj+2850+（ 4656+5800） +402+22300+6500+5517 =34552中： 提升钢丝绳全长 02m（包括尾绳） 。 2、运动学计算（按平衡系统计算） （ 1） 、主加速阶段 开始时： F1=2850 4552 0792N 终了时： 0792N （ 2） 、等速阶段 开始时： 1-07923516N 终了时： 3516N （ 3） 、减速阶段 开始时： 2 35166240N 终了时： 6240N （ 4） 、爬行阶段 47- 开始时： 3+6240+345523516N 终了时： 3516N （三）最大班作业时间计算 最大班作业时间见表 最大班作业时间为 大班下井人员时间为 符合 要求。 最大班作业时间平衡表 提升内容 单 位 数 量 每次提升量 每班提升次数 每次提升时间 （ S） 总需时间 （ S） 下放人员 人 125 30 5 提人员 人 63 30 3 升材料和设备 车 20 1 20 210 提升矸石 车 40 1 40 300 其它 次 10 10 305 合 计 7859(s)， 2.2(h) 经计算所选副井提升设备在初期开采七 2煤时 ,可满足副井辅助提升任务的要求。 六、七 2煤井下主要运输设备选型 1、上仓斜巷设备选型 设计依据：上仓巷斜长 L=121m，倾角 11，a。 经计算，选用一部 距 L=121m，满足要求。主要技术参数：带宽 B=800量 Q=350t/h，带速47- V=s，运距 L=183m，配电机为矿用防爆电机 N=55带类型： 2、 +0 运输大巷设备选型 设计依据： +0运输大巷长 L=897m，其中东翼运距 L=293m,西翼运距 L=604m,生产能力 a。 经计算，西翼选用二部 每部运距L=302m,满足要求。主要技术参数：带宽 B=800量Q=300t/h，带速 V=s，配电机为矿用防爆电机 N=75带类型： 翼选用一部 每部运距 L=293m,满足要求。主要技术参数：带宽 B=800量 Q=300t/h，带速 V=s，配电机为矿用防爆电机 N=55带类型： 3、 +0 轨道大巷设备选型 设计依据： +0轨道大巷长 L=830m，主要用于运输物料、设备、矸石。 经计算，选用 台 ,该电机车主要技术参数为，黏着质量为 5t，轨距 600引电动机型号为 台电机车一次牵引 5辆矿车用于大巷物料、设备、矸石运输。 4、轨道上山设备选型 （ 1）设计依据：轨道上山斜长 L=582m，平均倾角 =,主要用于提升物料、设备、矸石等。物料量 10车 /班、矸石量 1047- 车 /班，其它 10次 /班，提升矸石一次串两辆矿车。 （ 2）、设备选型 、钢丝绳选择 钢丝绳单位质量 （按提升矸石） ： 2 12( ) ( s i n c o s )1 . 1 1 5 5 0 0 ( s i n c o s )an m m B f f = 2 ( 1 8 0 0 6 1 0 ) ( s i n 2 4 . 4 0 . 0 1 5 c o s 2 4 . 4 )1 . 1 1 5 7 0 0 5 8 2 ( s i n 2 4 . 4 0 . 2 5 c o s 2 4 . 4 )6 . 5 =m 式中： n 串矿车数； 矿车载重量和自重； 矿车运行摩擦阻力系数； 钢丝绳移动阻力系数。 据此选择 18钢丝绳，其主要技术参数为直径 d=18丝绳破断拉力总和 位质量m，钢丝绳公称抗拉强度为 1570 、钢丝绳安全系数校验 按提升矸石 1 k 2Q n ( m + m ) ( s i n B + f c o s B ) g + P L ( s i n B + f c o s B ) g =足要求 、提升机选择 最大静张力： m1+ +g=20584N 滚筒直径： D60d=6018=10807- 据此选择 矿用 防爆 提升绞车，其主要技术参数为最大静张力 45000N，传动比 i=30，滚筒直径 D=1600筒宽度 B=1200度 V=s，配 防爆 电机 ，额定电压660V， 额定功率 160 实际缠绳宽度 (三层缠绕 )： B= 所以，拉一车工字钢时，钢丝绳的安全系数满足要求。 3） 拉力的验算： 当钢丝绳满足 安全系数时的拉力为： F= 29220/ 所以，拉一车工字钢时，钢丝绳的安全系数满足要求。 3） 拉力的验算： 当钢丝绳满足 安全系数时的拉力为： F= 93950/ 所以，拉一车工字钢时，钢丝绳的安全系数满足要求。 3） 拉力的验算： 当钢丝绳满足 安全系数时的拉力为： F= 29220/4954300 最大拉力的计算： F 2( =(4300( =10199 输绞车 ，最大可提升 10199物 ， 满足运送物料的要求。 2、 31 采区皮带下山绞车选型验算： 47- 皮带巷全长： L=560 米； 坡度： =25； 车轮与轨道之间摩擦系数： 1= 钢丝绳摩擦系数： 2=字钢与矿车总重量： M=3000 根据以上条件，初步选择 绞车一部，最大拉力32000丝绳选用 6*19钢丝绳。 钢丝绳自重： P=m； 钢丝绳破断力： F 破 =29220 1）当拉一车 U 型钢时，初拉力验算： F=M*（ 1+ 2 =3000*(+560*(0.2* =3000*61 =1881)校
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