掘进工作面设备选型计算-采矿专业毕业设计.doc

目录专题一 掘进工作面设备选型计算11原始参数12巷道掘进工艺1 2.1炮掘施工工艺1 2.2综掘施工工艺23掘进设备选型计算5 3.1确定掘进机的主要技术参数5 3.2叙述掘进机截割部，装载部，行走部，运输部的总体结构和传动系统10 3.3叙述掘进机液压系统，喷雾系统，供电与照明系统等组成与原理124巷道支护方式及支护设备选型14 4.1巷道支护方式14 4.2支护设备选型155 配套设备选型18 5.1掘进工作面设备选型原则18 5.2物料运输方式与设备选型18 5.3供电设备配置19 5.4巷道局部通风方式及设备选型19专题二 输送带速度检测与保护系统设计206 设计的目的与意义207 打滑的原因及分析218 传感器适用范围及条件21 8.1主要用途及适用范围22 8.2执行标准22 8.3使用环境条件与工作条件229传感器.结构特征与工作原理23 9.1结构特征23 9.2工作原理23 9. 3传感器主要技术参数2510.带式输送机保护装置的选型与安装29 10.1跑偏开关的选型与安装29 10.2打滑开关的选型与安装30专题三螺杆式空压机3211 螺杆式空压机的工作原理、组成、特性32 11.1螺杆式空压机的工作原理32 11.2空气压缩机结构组成33 11.3螺杆式空压机的特性3612 螺杆式空压机的选型37 12.1原始参数37 12.2确定压缩空气站位置及输气管道系统39 12.3压缩空气站总的供气量39 12.4计算空压机必须的出口压力41 12.5选择空压机型号和台数4113 管路计算42 13.1管段直径的选择42 13.2计算管段的压力损失4214经济概算442 专题一 掘进工作面设备选型计算1原始参数掘进断面（）截割高度（m）截割宽度（m）截割硬度（）183.7556.060掘进坡度（）接地比压（）卧底深度（mm）供电电源（V）0.132301140/660 根据已知参数选择的掘进机型号为：EBZ132。 生产厂家为：内蒙古北方重工业集团有限公司。2巷道掘进工艺2.1炮掘施工工艺2.1.1破岩方式 1) 采用钻爆法施工。采用风钻配直径22mm中空六角钢钎及直径32mm柱齿钻头。全部采用湿式打眼，按照定人、定钻、定眼、定位、定责的原则打眼。打眼前，首先根据中腰线及设计要求，画出巷道轮廓线，然后按光爆原理及炮眼布置要求布置眼，炮眼掏槽方式采用楔形掏槽或复式掏槽。 2) 采用光面爆破。用27150mm100g煤矿许用乳化炸药，段毫秒延期电雷管，总延期时间不超过130毫秒，MFB-200、MFB-100型矿用安全网路闭锁发爆器引爆。 掏槽方式：分直眼掏槽和斜眼掏槽，目前主要采用斜眼掏槽。2.1.2主要工艺流程 岩巷：交接班敲帮问顶打设上部炮眼(出后部矸石)装药、爆破(上部)洒水、安全检查初喷临时支护出上部煤矸上部锚网索喷支护(打设下部炮眼)装药、爆破(下部)洒水、安全检查出下部煤矸下部锚网喷支护检查清理。 煤巷：交接班敲帮问顶打设炮眼(出后部矸石)装药、爆破洒水、安全检查临时支护顶板锚网带支护两帮支护检查清理。2.1.3出矸方式 炮掘迎头采用耙装机扒装，耙装机距迎头的大于6米小于30m，耙装机接矿车、皮带或溜子。也有的矿井采用装岩机装矸。2.1.4炮掘巷道使用的主要设备 主要设备有P-60B扒装机（全套或机身）、转六喷浆机、7655型风钻、MQT-120型锚杆机、MQS-50/1.9型风煤钻、风动锚索张拉器MQ17-200型、SGB-40T型刮板运输机。2.2综掘施工工艺2.2.1 矿井综掘机状况 现有EBZ-200TY、S200M、EBZ-200A、EBH-300A、EBZ-315H、AHM105等型号综掘机，其中EBH-300A、EBZ-315H、AHM105用于岩巷掘进，其余用于煤巷及半煤岩。2.2.2 施工方式 采用综掘机截割破岩 切割方式：煤巷一般由上帮底部左侧进刀，沿底板从左至右扫地掏槽，至右帮后向上移动截割头， 再自右至左螺旋上升截割，接近顶板时，截割头要离开顶板100-300mm，防止截割头破坏顶板。岩巷一般由巷道拱基线的中部进刀自左至右，再自右至左螺旋向上截割，截割至巷道顶部时，对顶板进行临时支护和一次支护，然后由上而下左右往复截割扫地，至设计底板高度。2.2.3 工艺流程 岩巷：交接班安全检查校对中线后画出巷道轮廓线切割迎头安全检查初喷临时支护出矸锚网索喷支护检修综掘机、验收质量复喷检查。 煤巷：交接班安全检查校对中线后画出巷道轮廓线洒水、综掘机割煤(岩)临时支护(手镐刷帮)永久支护(打注水孔注水)检修综掘机、皮带机，延转载机，检查。2.2.4 掘进机的选型 掘进机应按煤岩特征、巷道断面大小、煤岩硬度系数等进行选择。只要巷道断面允许，应以大型掘进机为主，以确保设备可靠运行。 2.3掘锚施工工艺2.3.1 截割操作程序 1) 向前行走，掘锚机进入工作位置。截割开始前，放下尾部液压稳定架。 2) 抬起前探梁，抬起截割臂，截割臂将停在设定的顶板位置。 3) 掏槽：自顶板下200-300mm处进刀掏槽。 4) 向下截割：自上而下截割，截割头达到设定的底板位置时，停止向下截割。 5) 截割臂退回：平整和清理底板。 6) 停机，重新启动，选择打锚杆模式，打安锚杆。 7) 选择行走：当打锚杆工作完成，按下OK按钮并且放下顶板液压支撑架。 8) 向前行走：确定前铲板已放下并且副板已打开清理底板。2.3.2支护方式 1) 临时支护： 使用MB670掘锚机自配的液压支撑顶棚做临时支护。迎头割煤后由掘锚机司机将液压支撑顶棚升起，然后依次铺设钢带、钢筋网至迎头，看好中线，找好扭距，缓慢上升使顶棚接实顶板。 2) 永久支护：采用锚网带加锚索作为永久支护，采用锚索加强支护，锚索布置在巷道两排钢带之间的顶板处，使用MB670掘锚机机载液压钻机打设，按照由外向里、先顶后帮的顺序进行，每打完一个锚杆眼及时安装锚杆。2.3.3装岩方式 利用掘锚机的铲板和副板及卡爪扒矸，利用掘锚机一运溜子和二运皮带出矸。3掘进设备选型计算3.1确定掘进机的主要技术参数3.1.1总体参数序号名称技术参数（标配）总体1外形尺寸（m）8.872.21.482定位最大可掘高度/宽度（m）4.03/5.23经济截割岩石单向抗压强度（MPa）90/704截割卧底深度（mm）2005地隙（mm）2506适应巷道坡度（）187接地比亚（MPa）0.138整机重量（t）38.8(不含二运和除尘)9总额定功率（kW）207(不含二运和除尘)10机器供电电压（V）1140/660截割部11截割电机功率（kW）13212截割头转速（r/min）4413平均单刀力（N）4950装运部14装载形式弧形三齿星轮式15运输形式中双链刮板式16铲板宽度（m）2.8517星轮转速（r/min）3118运输机链速（m/s）0.8519装运能力（）204行走部20行走形式履带式21行走速度（m/min）06.322制动形式圆盘制动器液压系统23系统形式定量型/开式回路24额定压力（MPa）1825总流量（L/min）50326泵站电机功率（kW）7527油箱有效容积（L）50028锚杆泵站电机功率（kW）15喷雾及冷却系统29灭尘形式内喷雾及加强型外喷雾30供水压力（MPa）3831流量（L/min）100电控系统32电控箱隔爆兼本质安全型33控制箱隔爆兼本质安全型34电气控制进口专用控制器3.1.2截割范围高度：（mm） 5590 宽度：（mm） 7000 面积：（m2） 0393.1.3截割部截割头形式：纵轴式（电动机驱动）截割头转数：（r/min） 44截割功率：（kW） 132截齿形式： 镐形截齿截齿数量：（个） 60喷雾： 内、外喷雾方式3.1.4铲板部装载形式：弧形三齿星轮式装载能力：（m3/min）4.0装载宽度：（m） 2.85星轮转数：（r/min） 31铲板卧底量：（mm） 345铲板抬起高度：（mm）508液压马达: 2台型式：径向柱塞马达功率： （kW）252压力： （MPa） 25转速： （r/min）32流量： （L/min）7023.1.5第一运输机利用掘锚机的铲板和副板及卡爪扒矸，利用掘锚机一运溜子和二运皮带出矸。总体长度：（m）12.8总体宽度：（m）3.8总体高度：（m）2.15总重：（t） 113.5总功率：（kW） 573（含第二运输机11kW）坡度：（） 18卧底深度：（mm） 28地隙：（mm） 291龙门高：（mm）360牵引力：（kN）570截割硬度：（MPa）130理论生产能力：（m3/h） 240综合噪声：dB(A) 95跑偏量：5高度：（mm） 5590 宽度：（mm） 7000 面积：（m2） 039截割头形式：纵轴式（电动机驱动）截割头转数：（r/min）30截割功率：（kW） 318截齿形式： 镐形截齿截齿数量：（个） 60喷雾： 内、外喷雾方式装载形式：五齿星轮（液压马达驱动）装载能力：（m3/min）4.0装载宽度：（m） 3.8星轮转数：（r/min） 0-32铲板卧底量：（mm）345铲板抬起高度：（mm）508液压马达: 2台型式：径向柱塞马达功率： （kW）252压力： （MPa） 25转速： （r/min）32流量： （L/min）7023.1.6行走部形式:履带式（液压马达驱动）履带宽度：（mm）720制动方式:弹簧闭锁，停车用片式制动对地压强:（MPa） 0.177接地长度：（mm）4318行走速度（最大）:（m/min）6.3张紧形式:油缸卡板液压马达：2台型式：轴向柱塞马达功率：（kW）43.82压力：（MPa）25转速：（r/min）862流量：（L/min）11023.1.7液压系统系统压力：（MPa）18泵站功率：（kW) 75总流量：(L/min) 503三联泵型式:三联变量泵1组排量：（ml/r）260/190/60转速：(r/min)1480260泵压力：（MPa）25190泵压力：（MPa）2560泵压力：（MPa）3油箱容量：(L)1200换向阀：液控换向阀控制压力：（MPa）0.5油冷却器:5台翅片式液压锚杆机接口压力：(MPa)123.2叙述掘进机截割部，装载部，行走部，运输部的总体结构和传动系统 3.2.1主要用途及适用范围 EBZ132掘进机能实现连续切割、装载、运输作业。该机适用于煤巷、半煤岩巷以及全岩的巷道掘进，也可在铁路、公路、水力工程等隧道施工中使用。最大定位截割断面可达39m2，截割硬度不大于130MPa。要求环境温度为040，坡度18。3.2.2相关标准引用标准：MT/T238.3-2006悬臂式掘进机。执行标准：Q/SY3120233.1-2008EBZ132悬臂式掘进机。3.2.3截割部 截割部由截割头、截割臂、截割减速机、截割电机组成。截割头为圆锥台形，截割头最大外径为1212mm，长1200mm，在其圆周分布60把镐形截齿，截割头通过内花键和24个M20的高强度螺栓与截割臂相联。截割臂位于截割头和截割减速机中间。截割减速机是两级行星齿轮传动，它和截割臂用24个M24的高强度螺栓相联。截割电机与截割减速机通过定位销和24个M30的高强度螺栓相联，它与截割电机叉形架用10个M30的高强度螺栓相联。3.2.4铲板部 铲板部是由铲板本体、侧铲板、铲板驱动装置、从动轮装置等组成。通过两个液压马达驱动星轮，把截割下来的物料收集到第一运输机内。铲板部是用两个液压马达驱动星轮实现耙装运动。铲板由侧铲板、铲板本体组成，用M30高强度螺栓连接，铲板在油缸作用下可向上抬起508mm，向下卧底345mm3.2.5第一运输部 第一运输机位于机体中部，是边双链刮板式运输机。运输机分前溜槽、中溜槽、后溜槽，刮板链组件、张紧装置、驱动装置等组成；前、中、后溜槽用M24高强度螺栓联接。两个液压马达同时驱动链轮，通过1864矿用圆环链实现运输作业。3.2.6本体部 本体部位于机体的中部，主要由回转台、回转支撑、本体架、销轴、套、连接螺栓等组成。各件主要采用焊接结构，与各部分相联接起到骨架作用。 回转台上部耳孔与截割电机相连、下部耳孔与截割升降油缸相连，通过回转支撑及升降油缸来控制截割范围。本体架前部耳孔与铲板本体及铲板油缸相连接，由油缸控制铲板的抬起及下卧。本体的右侧装有液压系统的泵站，左侧装有操纵台，内部装有第一运输机，在其左右侧下部分别装有行走部，后部装有后支撑部。3.2.7行走部 行走部是用两台液压马达驱动，通过减速机、驱动链轮及履带实现行走。马达、制动刹车阀、减速机采用集成结构，降低故障率。行走马达为轴向柱塞马达，通过行走减速器驱动整机行走，此时液压油压缩制动器弹簧，解除制动；当停止行走时，制动器弹簧回位实现制动。履带采用油缸张紧，用高压油向张紧油缸注油张紧履带，调整完毕后，装入垫板及锁板，拧松注油嘴，泄除缸内压力后拧紧油嘴，使张紧油缸活塞杆不受张紧力。履带架通过键及M30的高强度螺栓固定在本体两侧，在其侧面开有方槽,以便张紧油缸的拆卸。行走减速机用M30高强度螺栓与履带架联接。3.3叙述掘进机液压系统，喷雾系统，供电与照明系统等组成与原理3.3.1液压系统 液压系统包括液压油箱、主泵、多路阀、液压先导操作台、液压马达、油缸、冷却器以及各油管总成、胶管总成、接头、密封件，压力表等。 液压系统的功能：液压油箱设计容积1200L，装有呼吸器、主回油过滤器、液位液温计等液压辅件。 1）行走马达为轴向柱塞马达，通过行走减速器驱动整机行走。 2）驱动油缸实现截割头的上、下、左、右移动。 3）星轮马达在压力油的驱动下，带动星轮转动，装载物料。 4）一运马达在压力油的驱动下，带动一运转动，运输物料。 5）驱动油缸实现铲板的升降和后支撑器的升降。 6）主泵采用国际名牌的变量斜盘式柱塞泵，为主油路及控制油路提供液压油源。 7）主阀位于操作台内，在先导阀的操作控制下使各个执行机构产生相应动作。 8）液压张紧装置位于操作台面上，可实现行走履带张紧。 9）液压锚杆阀位于高压过滤器箱内，可提供两个动力接口。3.3.2油泵和液压马达 泵站是由200kW电机驱动，通过油泵、油箱，将压力油分别送到截割部、铲板部、第一运输机、行走部、后支撑的各液压马达和油缸。本机共有8个油缸，均设有安全型平衡阀。 液压油由主油泵泵出经换向阀流向各执行元件，能量交换后，转换成低压油，通过换向阀及过滤器流回液压油箱，完成一个循环，由于液压油回油直接进入油箱，因此该回路为开式回路。第三联油泵只提供液压先导手柄的控制油和张紧阀块、锚杆阀块的动力油，液压先导手柄的控制油单独提供，保证其使用的安全可靠。液压系统空载运行时，液压泵轴端轴承处由于摩擦会达到55-80度，属于正常现象。3.3.3操作台 操作台上装有三组换向阀，通过手柄完成各油缸及液压马达的动作，并可实现无极调速，在其上还装有旋阀、压力表，三块压力表分别显示三个变量泵的出口油压。本操作台为我公司自主研发、根据人机工程学设计，采用全套进口手柄及阀组，外形美观、操作舒适、性能可靠、安装维修方便。3.3.4水系统 水系统由外喷雾和内喷雾两部分组成。外喷雾装置安装在截割部。水系统的外来水经反冲洗过滤器后分三条分路：第一分路经过减压阀到油冷却器和截割电机后进入外喷雾；第二分路经过减压阀（3MPa），进入内喷雾系统喷出；第三条分路经过球阀后进入文丘里喷嘴，形成外喷雾。喷雾起到灭尘和冷却截齿的作用。水系统总过滤器安装在第二运输机上，过滤器托架现场配焊在第二运输机靠近第一运输机侧。4巷道支护方式及支护设备选型4.1巷道支护方式4.1.1巷道支护方式类型： 1）表面支护和内部支护 2）主动支护与被动支护 3）刚性支护与可缩性支护 4）临时支护与永久支护 5）一次支护与二次支护；不撤除的超前支护应属于一次支护，它同样要在整个巷道服务期内发挥作用。滞后一次支护一定时间及距离的支护，为二次支护。 6）联合支护和单一支护；联合支护指采用多种不同性能的单一支护的组合结构 7）巷内基本支架支护、巷内加强支护、巷旁支护。4.1.2巷道支护方式： 煤巷支护、岩巷支护、半煤岩巷道支护。平巷支护、斜巷支护、垂直井巷支护、硐室支护。回采巷道支护、准备巷道支护、开拓巷道支护。上覆岩层，即为需控岩层，包括直接顶和基本顶。 直接顶能够在采空区内不规则冒落、不能向煤壁前方和老塘矸石上永久传递力的、其作用力必需由支架全部承担的那部分岩层的总和。基本顶自身能够形成平衡结构、能永久地向煤壁前方和老塘矸石上传递力的、其运动对采场矿压有明显影响的、其作用力无需由支架全部承担的那部分岩层的总和。4.2支护设备选型液压支架的选型4.2.1影响液压支架选型的因素 影响液压支架选型的因素，主要是矿山地质条件、如顶、底板稳定性、煤层厚度、煤层倾角、煤层赋存状况及瓦斯含量等。其中以煤层及顶、底板稳定性影响最大。 1)顶板稳定性： 顶板稳定性直接影响支架的架型支护强度。顶板岩性的不同，决定支架的架型的型式，岩层载荷和顶板的稳定性主要影响支架支护强度和顶梁的结构型式。一般讲：煤层顶板稳固平整，应选用支撑式支架；煤质松软、顶板破碎煤层，应选用掩护式支架；而煤层顶板坚硬，则应选用支撑掩护式支架。 2)底板稳定性： 底板岩石的组成，结构及岩石力学性质是支架选型不可忽视的另一重要条件。底板的稳定性，对支架底座影响颇大。支架架型选取不当，会使支架陷入底板，使移架困难。根据我国煤层底板岩石抗压强度。按毕业设计指导书选取支撑式支架。 3)煤层厚度： 煤层厚度主要影响支架支护强度，煤层厚度越大支护强度应越高，煤层厚度大小及变化情况，又决定着支架的结构高度和伸缩范围。 4）煤层倾角： 煤层倾角主要影响支架稳定性，煤层倾角大则易使支架发生倾倒、下滑现象。必须采取防倒防滑措施。 5）煤层埋藏稳定性： 实践证明：煤层埋藏越平稳，综采的效果越好。断层及其性质对支架的使用好坏起决定性的影响。若断层落差大，综采设备通不过，断层条数多，综采面搬家次数多。 6）煤层瓦斯含量： 瓦斯含量大的煤层应采用通风断面大的支架。 支撑式液压支架虽然价格便宜，但使用性能远不如掩护式和支撑掩护式液压支架优越。因此：在可能情况下，应优先选用掩护式和支撑掩护式两种架型。4.2.2煤层顶板及顶板分类 覆盖在煤层上的岩石，依次分为伪顶、老顶，它们统称为煤层的顶板。 1)直接顶分类 我国将缓倾斜煤层回采工作面直接顶根据其稳定程度分为四类：不稳定顶板：很易冒落；中等稳定顶板：一般在支护设备前移后随即冒落；稳定顶板：难于冒落，需支架帮助切顶；坚硬顶板：极难于冒落，采后需强制放顶。 2)老顶分级 老顶位于直接顶之上，2级老顶周期来压明显。4.2.3液压支架的选型 液压支架的选型，包括选择支架的架型，支架的结构参数和支架强度的确定。 1)架型的选择： 液压支架根据对顶板的支护方式和结构特点不同，可分为支撑式，掩护式、支撑掩护式三种基本型式。 支撑式支架顶梁长，立柱多，且垂直支撑、工作阻力大，切顶能力强，通风断面大，后部有简单的挡矸装置，架间不撑紧，对顶板不密封。它适用于稳定或坚硬以上直接顶和周期来压明显或强烈的老顶条件。 掩护式支架有宽大的掩护梁可挡住采空区冒落的矸石，它的顶梁较短，支柱少且倾斜支撑。架间密封，支架工作阻力较小，切顶能力差，但由于顶梁较短控顶面积小，支护强度不一定小。它适用于不稳定和中等稳定直接顶条件。 支撑掩护式支架兼有支撑式和掩护式支架结构特点，顶梁较长，立柱较多，呈垂直或倾角较小倾斜支撑，帮工作阻力大，切顶能力强，具有掩护梁架间密封，挡矸掩护性能好。它适用于稳定以下各类顶板，有取代支撑式支架的趋势，但它的结构复杂，重量较大，价钱较高。 2)液压支架结构参数的确定 液压支架的结构参数，主要指液压支架的结构高度，应能适应采高的要求，它根据煤层厚度和采区范围内地质条件的变化等因素来确定。其选择的原则是：在最大采高时，液压支架应能“顶得住”，在最小采高时，支架能“过得去”。5 配套设备选型5.1掘进工作面设备选型原则 1）采掘工作面设备必须适应使用矿井的地质条件。掘进工作面整套设备选型要合理，整体配套后设备生产能力应不小于工作面设计生产能力的1.2倍。 2）掘进机械成巷宽度、高度、断面积及截割硬度要满足工作面需求。 3）应使掘进机械对底板的比压不超过底板允许的抗压强度。 4）所选设备的所有部件要易于拆卸、安装和井下搬运，在大部件上应提供起吊孔，起吊孔要结实可靠。5.2物料运输方式与设备选型5.2.1矿车运输方式 矿车运输主要应用于炮掘巷道，其运输设备主要有固定式矿车、底卸式矿车、侧卸式矿车。 1）固定式矿车运输主要用于岩石平巷和岩石斜巷的排矸运输，在迎头扒装机装矸后，由迎头经运输大巷，至井底车场，经副井至地面矸石山卸载。一般运输距离比较长，矿车回空时间长，矿车周转速度慢，占用矿车多。迎头不能实现连续出矸，该运输方式适合炮掘巷道，不适应综掘巷道。 2）底卸式矿车运输迎头由扒装机装矸后，经平巷和斜巷运输至矸石仓和煤仓上口卸载，需要在矸石仓、煤仓上口安装卸载站，辅助卸载。主要适合采区巷道的掘进排矸，运输主要靠绞车提升，矸石仓、煤仓上口为平巷时，可以采用电瓶车运输。该种方式主要有效利用采区煤仓、矸石仓进行排矸，运输距离较短，效率较高，占用矿车少，缺点是不能实现连续运输。 3）侧卸式矿车运输 迎头由扒装机装矸后，经平巷或斜巷至卸载站卸载，卸载站一般铺设溜子或安装扒装机。由扒装机扒矸石入溜子，溜子与采区皮带搭接，矸石进入原煤运输系统，或溜子直接连接采区煤仓。该方式运输距离短，而且与采区原煤系统发生联系，提高了出矸效率，缺点仍是不能实现连续运输。 5.2.2运输线路 掘进机破岩，掘进机刮板输送机及桥式转载机将渣转载到工作面运输巷内胶带输送机。具体运输线路：掘进工作面（掘进机铲板装渣） 掘进机刮板输送机及桥式转载机 工作面运输巷（胶带输送机） 带式输送机石门（胶带输送机） 煤仓 主井（胶带输送机） 地面洗煤厂 地面煤仓。5.3供电设备配置 各种供电设备的额定电压与所在线路上额定电压一致；电缆的额定电压应等于或略大于所在线路额定电压。设备的额定电流或长时允许负荷电流应大于工作中所通过的长时负荷电流。开关电器的极限分断能力应等于或大于出口最大三相短路电流。采用移动变电站要优秀选用节能产品。5.4巷道局部通风方式及设备选型压风系统管路的规格按采掘工作面需风量、供风距离、阻力损失等参数计算确定，但管路直径不得小于50毫米。回采工作面进、回风巷和掘进工作面压风管路支管末端距离工作面不大于50米，并采用高压软管接入采掘工作面内。掘进工作面距迎头2540m距离内设置压风自救装置，其呼吸器数量应至少比该区域工作人员数量多出2台，巷道沿途每100m设置一组供气阀门。长距离的掘进巷道中，在巷道中部根据实际情况增设压风自救装置。回采工作面回风巷在距采面回风巷上安全出口以外2540m范围内设置一组压风自救装置，进风巷在距采面下安全出口以外50100m范围内设置一组压风自救装置，其数量应比该区域工作人员数量多2台；巷道沿途每100m设置一组供气阀门。距离较长的可根据实际情况在巷道中部增设压风自救装置。 专题二 输送带速度检测与保护系统设计6 设计的目的与意义 速度传感器适用于煤矿井下含有煤尘和爆炸性气体的危险环境中作为胶带输送机的胶带运行速度检测用，对煤矿井下上运或下运胶带运输机因皮带打滑、断带或超速时，对皮带机进行监控和保护。 速度传感器与煤矿用带式输送机保护控制装置主机配套使用，可以实现输送带低速打滑保护,使系统断电停机,也可用于地面非防爆等有胶带输送机的场合。 带式输送机在运行过程中，当传动滚筒的表面速度与输送带的速度不同步时便发生打滑现象。打滑会使滚筒表面温度急剧升高，引起输送带着火，严重时还会引起煤尘和瓦斯爆炸。对于下运带式输送机，当负载力矩超过电动机的最大发电制动力矩时，电动机的转速会迅速上升，制动力矩下降，从而导致“飞车”事故。因此，在带式输送机控制系统中必须设置打滑保护，对于下运带式输送机，还必须加设超速保护。带速和传动滚筒的表面速度是判断带式输送机是否打滑和超速的基本参量，因此带速检测系统是带式输送机速度监控系统的一个重要组成部分。7 打滑的原因及分析 输送带在运行中，打滑的原因是多方面的，常见的原因及解决办法有： 1）初张力太小。输送带离开滚筒处的张力不够造成输送带打滑。这种情况一般发生在启动时，解决的办法是调整拉紧装置，加大初张力。 2）传动滚筒与输送带之间的摩擦力不够造成打滑。其不要原因多半是输送带上有水或环境潮湿。解决办法是在滚筒上加些松香末。但要注意不要用手投加，而应用鼓风设备吹入，以免发生人身事故。 3）尾部滚筒轴承损坏不转或上下托辊轴承损坏不转的太多。造成损坏的原因是机尾浮沉太多，没有及时检修和更换已经损坏或转动不灵活的部件，使阻力增大造成打滑。 4）启动速度太快也能形成打滑。此时可慢速启动。如使用鼠笼电机，可点动两次后再启动，也能有效克服打滑现象。 5）输送带的负荷过大，超过电机能力也会打滑。此时打滑有利的一面是对电机起到了保护作用。否则时间长了电机将被烧毁。但对于运行来说则是打滑事故。 克服输送带打滑现象，首先要找到打滑原因，方可采取有效解决措施。8 传感器适用范围及条件 传感器选择GSD5-矿用本质安全型速度传感器8.1主要用途及适用范围 GSD5-矿用本质安全型速度传感器（以下简称速度传感器）适用于煤矿井下含有煤尘和爆炸性气体的危险环境中作为胶带输送机的胶带运行速度检测用，对煤矿井下上运或下运胶带运输机因皮带打滑、断带或超速时，对皮带机进行监控和保护。本速度传感器与煤矿用带式输送机保护控制装置主机配套使用，可以实现输送带低速打滑保护,使系统断电停机,也可用于地面非防爆等有胶带输送机的场合。8.2执行标准 本产品除执行GB3836-2000爆炸性气体环境用电气设备和MT/T531-1995煤矿用速度传感器标准外，同时执行Q/ABD45-2007GSD5-矿用本质安全型速度传感器企业标准。1.2.2防爆型式和标志：防爆型式：矿用本质安全型防爆标志：Exib。8.3使用环境条件与工作条件 1）周围环境温度：1040； 2）周围环境相对湿度：95%； 3）大气压力：80106kpa； 4）污染等级级； 5）有煤尘和甲烷等爆炸性气体的场所； 6）无强腐蚀的地方； 7）无显著摇动和冲击振动的地方； 8）能防止水及其它液体侵入的地方。对环境能源及安全的影响。 本传感器属于本安型检测仪器，整机功率0.6w，是一种安全、可靠、低功耗产品，且对环境无任何影响。9传感器.结构特征与工作原理9.1结构特征 1) 速度传感器的组成及作用 速度传感器由磁钢、传感器主体二部分组成。 各部分的主要作用如下： (1) 磁钢：传递磁信号； (2)传感器主体：把磁信号转换成电信号，送入单片微型计算机处理，进行速度显示、并输出2001000Hz频率信号、高低电平和继电器触点输出。 2)外壳防护等级为IP54。9.2工作原理 传感器的结构及电气原理框图见下图。图9.1传感器的结构及电气原理框图 磁钢以一定的转速划过检测面，在认为皮带运行速度正常时，按动标定按钮，此时标定的转速为正常转速，当输送带速度在10s内均在(50%70%)Ve（Ve为额定带速）范围内，或输送带速度50%Ve时，或输送带速度110%Ve时，速度传感器延时12s保护动作，并输出继电器接点控制信号。频率输出部分可直接与监控分站相接，实现频率输入。 频率信号输出 200Hz1000Hz，其中 200Hz 对应显示 0，1000Hz 对应显示 100，显示值超过 100 时，频率输出为线性增加。在使用时，输出可直接驱动光耦（ 注意限流，一般分站接有限流电阻），与地形成回路完成频率采集。若用户要得到脉冲电压，可在频率信号输出端与地接一 1K10K 电阻，可得到电压脉冲信号。 频率测试：上电后，示波器应能从频率输出端子检测到频率信号，如测试波形出现变形现象，则可在频率输出端子与地之间接入一个1K 电阻进行测试。 上电后，由于磁钢没有运动，这时皮带运行速度为零，继电器不动作，当皮带机启动后，由于启动时皮带速度没有达到额定值，这时速度传感器具有7秒左右的自保延时时间，在这段时间内，继电器不会因为低速而保护动作，但这段时间内，如果认为皮带运行速度正常，可进行速度的标定。9. 3传感器主要技术参数 1）供电电源：DC 12V、电流 50mA； 2）输出信号：具有高低电平输出、200-1000 Hz 频率和继电器触点输出功能。 3）继电器输出接点容量： DC24V/1A； 4）调整范围：任意设定。 5）测定额定带速 Ve 的范围：15m/s 。6） 关联设备：KHP153-Z 煤矿用带式输送机保护控制装置控制箱。 PLC编程如下：10.带式输送机保护装置的选型与安装 带式输送机保护装置主要是指拉绳开关、跑偏开关、打滑开关、撕裂开关、料流开关、堵料开关以及料位开关和料位计等，它们主要用于皮带机输送系统的设备运行状态的检测报警、紧急停机以及联所控制等。10.1跑偏开关的选型与安装 跑偏开关是用于检测带式输送机运行过程中输送带跑偏程度并进行报警的一种保护装置，也用于在皮带严重跑偏时自动触发紧急停机。目前广泛应用的跑偏开关一般为无源机械式两级跑偏开关。跑偏开关按照一定间隔（约50m）固定安装于带式输送机两侧支架上，跑偏开关的滚轮部分在受到偏离中心运转的输送带的边沿挤压后产生偏转，当滚轮偏转到一定角度时触发开关接点动作。10.1.1选型原则及注意事项： (1)尽量选择二级或多级跑偏开关，可以检测皮带不同的跑偏程度，为控制系统提供更多的信息。 (2)优先选择开关本体带动作记忆及动作状态指示的产品。由于皮带机是动态运转的，具备此功能，可以便于确定皮带发生跑偏的具体位置、分析跑偏原因，也便于设备调试和维护。 (3)有条件可以选择非接触式跑偏开关。非接触式跑偏开关使光电接近开关代替滚轮检测皮带是否跑偏。其优点是寿命长、易于维护，缺点是价格昂贵。10.1.2安装方法及注意事项： (1)选则合理的安装间距。皮带跑偏多发生在头尾两端，所以在距离皮带机头尾15m之内就应该安装跑偏开关，皮带机中部的跑偏开关安装间距一般应尽量控制在50m之内。 (2)根据皮带机设备工艺要求选择合理的跑偏范围。一般不允许皮带跑偏位移超出皮带宽度的1/5，不允许皮带跑偏擦碰到侧面的固定机构，皮带头尾两端允许跑偏的范围至少应控制在滚筒两侧的支撑机构之间。 (3)跑偏开关的安装支架应该制作成可以沿皮带侧向调节跑偏开关位置的结构。这样是为了根据现场实际情况小范围调整允许跑偏的范围。10.2打滑开关的选型与安装 打滑开关是用来检测输送带与传动滚筒之间的滑动并进行报警的一种保护装置，可用于在输送带发生打滑时自动触发紧急停机。打滑开关的种类比较多，工作原理和检测方法也各有不同。比如按照检测方法划分，有直接检测输送带速度并与设定的标准速度比较的触轮式打滑开关，有检测从动轮转速并与设定的标准转速比较的打滑开关，有同时分别检测滚筒转速和输送带速度并进行比较的对比式打滑开关；按照内部工作原理分，有磁阻式、磁电式、光敏式等等。很多打滑开关装置还能够实时提供输送带线速度或滚筒转速的信号显示和输出。10.2.1选型原则及注意事项： (1)实际工程经验表明，通过检测从动轮转速来判断皮带是否打滑的非接触式的打滑开关比较适合在火电厂输煤系统中使用。但是这种类型的打滑开关的价格相对比较昂贵。 (2)应该根据被检测皮带机的实际运动速度选择测量范围相对应的产品。通常皮带机正常运行时的皮带运行线速度约为2.54m/s，滚筒转速约为50300rpm（与滚筒直径大小有关）。 (3)除了同时分别检测滚筒转速和输送带速度并进行比较的对比式打滑开关之外，最好选用可以自动避开皮带机启动时低速状态的产品。由于输煤皮带的打滑报警实际上是低速报警，所以在皮带机启动过程中应该屏蔽打滑报警，可以采用皮带机启动时延时检测的方法（即启动开始后延时一段时间待皮带机达到正常转速后接通打滑开关工作电源），但是实现起来比较麻烦。有些产品可以自动避开皮带机启动时低速状态：皮带机启动的同时给打滑开关供电，打滑开关得电工作后延时一段时间后才开始正常检测皮带速度。 (4)有条件，尽量选择带实际速度显示并可以远程传送速度信号的产品。10.2.2安装方法及注意事项： (1)根据不同的产品类型选择合适的安装方式。 (2)非接触式打滑开关应尽量安装在远离强电磁场干扰的位置，并罩上金属罩。 (3)打滑报警值的设定应该进行现场实测后设置。每个皮带机的速度参数一般都不相同，实际的皮带运转速度还受到皮带机安装方式及其结构的影响，所以必须逐一设置每条皮带机的打滑开关的动作报警值。专题三螺杆式空压机11 螺杆式空压机的工作原理、组成、特性11.1螺杆式空压机的工作原理 螺杆式(即双螺杆)制冷压缩机具有一对互相啮合、相反旋向的螺旋形齿的转子。其齿面凸起的转子称为阳转子，齿面凹下的转子称为阴转子。随着转子在机体内的旋转运动，使工作容积由于齿的侵入或脱开而不断发生变化，从而周期性地改变转子每对齿槽间的容积，来达到吸气、压缩和排气的目的。 1)吸气过程 转子旋转时，阳转子的一个齿连续地脱离阴转子的一个齿槽，齿间容积逐渐扩大，并和吸气孔口连通，气体经吸气孔口进齿间容积，直到齿间容积达到最大值时，与吸气孔口断开，由齿与内壳体共同作用封闭齿间容积，吸气过程结束。值得注意的是，此时阳转子和阴转子的齿间容积彼此并不连通。 2)压缩过程 转子继续旋转，在阴、阳转子齿间容积连通之前，阳转子齿间容积中的气体，受阴转子齿的侵入先行压缩；经某一转角后，阴、阳转子齿间容积连通，形成“V”字形的齿间容积对(基元容积)，随两转子齿的互相挤入，基元容积被逐渐推移，容积也逐渐缩小，实现气体的压缩过程。压缩过程直到基元容积与排气孔口相连通时为止。 3)排气过程 由于转子旋转时基元容积不断缩小，将压缩后气体送到排气管，此过程一直延续到该容积最小时为止。 随着转子的连续旋转，上述吸气、压缩、排气过程循环进行，各基元容积依次陆续工作，构成了螺杆式制冷压缩机的工作循环。 从以上过程的分析可知，两转子转向互相迎合的一侧，即凸齿与凹齿彼此迎合嵌入的一侧，气体受压缩并形成较高压力，称为高压力区；相反，螺杆转向彼此相背离的一侧，即凸齿与凹齿彼此脱开的一侧，齿间容积在扩大形成较低压力，称为低压力区。此两区域借助于机壳、转子的接触线而隔开，可以粗略地认为两转子的轴线平面是高、低压力区的分界面。另外，由阴阳转子间啮合线构成的螺旋形通道使得基元容积内的气体边压缩边由吸气端向排气端作螺旋运动。11.2空气压缩机结构组成 压缩机主要由下列部分组成：压缩机和电动机组件，冷却、润滑系统，分离系统，微电脑控制系统。 1）冷却与润滑系统 机组不设压缩机冷却润滑油油泵，冷却润滑油在系统压力的作用下，从油气分离器通过温控阀进入冷却器进行热交换，冷却后的油经过油过滤器过滤，送到压缩机喷油口和各润滑点，随同压缩空气一起又进入油气分离器，如此循环工作。 系统主要由五个部件组成：油气分离器、温控阀、油过滤器、风扇（风冷式用）、油冷却器螺杆式压缩机冷却润滑油有三种功能：润滑轴承、密封间隙，主要是转子啮合表面之间、转子外圆端面与气缸之间的间隙：冷却压缩空气及运动件。实际上大部分油用来冷却，而小部分油用来润滑与密封。 压缩机使用一般回转压缩机专用矿物油，首次运行150小时，压缩机冷却油就必须更换，在此以后，通常300500小时或者6个月，就需要更换，以预防油污积聚或油氧化物生成；如果使用优质合成回转压缩机专用油，由于其具有稳定性高、碳粉含量低、剪切稳定性好等优点，油的使用寿命将达到400010000小时。如果压缩机一直处于不利的工况下（如灰尘较多、环境温度高等）运行，或者长期处于不稳定的工作状态，那么就有必要根据具体情况缩短更换冷却油周期，在更换油时，最好在停机1020分钟后进行，并必须彻底排空油气分离器、管道及冷却器中的油，清洗后重新拧上油塞，重新加油，所加冷却润滑油必须经过三级过滤。 2）分离系统 冷却油和空气从压缩机排出后进入油气分离器。混合体沿筒内壁流动，在离心力的作用下油滴聚合后落入分离器底部。内部挡板维持空气和油滴不断旋转，方向持续不断地改变，使越来越多的油滴从空气中清除出去。这是空气流中只剩下一些非常细小的油雾，他们随着空气一起进入油气分离器滤芯。油气分离器滤芯用高品质的纤维滤纸制成，内外由钢丝网支乘。滤芯的法兰边固定在分离器上法兰面上，气流进入油气分离器滤芯后，油气凝聚在纤维上形成液滴，液滴汇集在分离器滤芯的底部，经过二次回油管路回到压缩机油路或进气口。油气分离器滤芯应根据实际情况进行更换。 3）控制与安全保护系统 该系统的功用是根据气量负荷的大小自动调节进气控制阀的开度，以达到压缩机的排气压力基本维持不变，而机组偏离设计工况时，起到保护作用。 它主要由以下几部分组成：进气控制阀、自动卸荷阀、电磁阀。当压缩机启动时，主电机通过Y方式启动，风机直接启动，控制用的电磁阀不受电，压缩机进气控制阀处于关闭状态，压缩机通过进气控制阀上的小通道进气，使系统压力慢慢提高，当机组运行一定时间Y转换电磁阀受电，系统开始加载，这时候通过控制管气体压力打开进气控制阀通道，排气压力上升，使排气压力上升到设定的压力，空压机正常工作。若排气压力超过设定的压力，并达到设定的卸荷压力，电磁阀断电，系统开始卸载，同时关小进气控制阀通道，排气压力缓慢下降；当排气压力下降到设定的下限压力时，电磁阀重新受电，系统停止卸载，机组重复以上过程，使机组的系统压力维持在一定的范围，保证供气压力基本稳定。空压机的控制上下限压力一般分为额定排气压力的1.05倍到0.8倍左