矿井提升设备的选型设计.doc

目 录矿井提升设备的选型设计2前 言2一、概述2二、设计特点:2第一章井筒布置及装备4第二章提升设备5一、设计依据5二、提升容器的确定5三、钢丝绳的选择6四、提升机选择7五、提升系统的确定8七、钢丝绳安全系数与提升机的校验15八、预选电动机：15九、提升运动学及提升能力计算16十、提升系统动力学计算19十一、提升电动机容量验算21十二、提升机制动力矩验算22十三、电控设备22十四、供电电源22矿井提升设备的选型设计前 言一、概述郑州煤炭工业（集团）xx煤炭有限责任公司煤矿是一座资源整合矿井，位于新密市超化镇内，双鼰河南岸，西距超化镇4km，矿区内有公路直通新郑、郑州等地，省地方窄轨铁路横穿井田，西部为宋大铁路，交通极为便利。xx煤矿井田范围由原新密市超化镇申沟xx煤矿井田、郑州煤炭工业（集团）裴沟煤矿井田南部边角区组成，设计生产能力30万吨/年，开采二1煤层。矿井瓦斯等级为低沼。二、设计特点:1、技术改造利用井田保有二1煤资源储量1089万吨，保有二1煤工业资源储量865.6万吨，设计利用储量582.85万吨，可采储量437.14万吨。矿井生产能力为30万吨/年，服务年限10.4年。2、井田开拓为立井开拓方式，采区上山双翼工作面布置。开采水平（井底车场）为-210m。投产时井巷总长度8101.5m。技改设计新增巷道总长度7869.5m。矿井生产为“一面两头”，回采工作面走向长臂布置，工作面单体液压支柱配型钢梁支护，炮采放顶煤回采工艺。3、主井为新建井，净直径4.6m，井深368m，装备一对JDG-4/604型标准箕斗，提升绞车为JKMD-2.254(I)E型落地式多绳摩擦式提升机。4、副井为新建井，净直径5.0m，井深368m，装备一对1.0t双层单车罐笼，提升绞车为JKMD-2.254(I)E型落地式多绳摩擦式提升机；井筒安装梯子间，作为矿井一个安全出口。5、风井净直径3.2m，井深232m。井筒安装梯子间，作为矿井一个安全出口。6、矿井通风方式为边界对角抽出式，矿井主要通风机为FBCDZ-6-18型轴流式通风机2台，其中一台工作，一台备用。电机选用防爆电机，功率为2132kw，额定电压380v，该风机风量范围32-83m/s，静压范围1350-3300Pa。7、矿井主排水选用D280-657型离心式水泵5台，正常涌水时两台工作，两台备用，一台检修，最大涌水时四台工作，泵房内预留一台水泵安装位置。8、供电：矿井有双回路电源供电，一回路取自距该矿4.5km的超化变电站，供电电压35kv；另一回取自据该矿4.5km的鸿山变电站，供电电压10kv。第一章井筒布置及装备主井为立井，断面为圆形，井筒净直径4.6m，净断面积16.6m。掘进断面22.9 m，采用混凝土浇灌支护，支护壁厚400mm。井口标高+158m，井底标高-210m，井筒深度338m，落底于二1煤层地板岩层中。井筒内布置一对标准箕斗、钢丝绳罐道、稳绳及通讯电缆等。井筒特征表项 目主 井井口坐标（X、Y）3814139.138449015.7井口标高（m）+158落底标高（m）-210倾角（立）垂高（m）368支护材料砼厚度1000/400mm断面（m）净16.6（D4.6m）掘34.2/22.9井口装备JKMD-2.254多绳摩擦式提升绞车井筒装备钢丝绳罐道提升容器一对4t箕斗井筒方位角142提升方位角52主要任务提煤、辅助进风第二章提升设备一、设计依据1、井型：An=30万t/a2、工作制度：年工作日330d，每天净提升时间16h3、井筒深度：Hs=368m4、装载高度：Hz=25.4吗m5、卸载高度：Hx=12m二、提升容器的确定根据矿井年产量，主井提升容器选用JDG-4/604型标准四绳箕斗，用于全矿井的煤炭提升任务。箕斗自重Qz=7416（含首尾绳悬挂装置），载重量Q=4000。三、钢丝绳的选择1、绳端荷重Qd=Qz+Q=7416+4000=114162、钢丝绳悬垂长度Hc=Hs-Hz+Hh+Hx+Hg+Hr+0.75Rt+Hzx =368-25.4+11+12+6.5+10.9+0.751.125+5 =388.8m式中：Hg过卷高度6.5m Hh尾绳环高度 Hh=Hg+0.5+2S=6.5+0.5+22 =11m Hr容器高度 Hr=10.9m Rt天轮半径 Hzx上下天轮垂直距离 Hzx=5m S提升容器中心距3、首绳单位长度重量计算Pk=1.28/m式中： B钢丝绳计算抗拉强度，取1670MPa m钢丝绳安全系数，取7根据以上计算，首绳选用22ZAB-6V30+FC-1670-307型钢丝绳左右捻各两根。其技术参数如下：钢丝绳直径dK=22mm，钢丝绳破断拉力总和Qq=307200N，钢丝绳单位长度质量为Pk=1.96/m。4、尾绳单位长度重量计算qk=1.96=3.92/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32NAT187+FC-1470型钢丝绳两根，其主要技术参数为：钢丝绳直径dK=32mm，钢丝绳破断拉力总和Qq=632520N，钢丝绳单位长度质量为qk=3.99/m。四、提升机选择1、主导轮直径D90d=9022=1980()2、最大静拉力和最大静拉力差最大静拉力：Fj=Q+Qc+nPkHc=7416+4000+41.96388.8=14464kg 最大静张力差： Fc=Q=4000kg据此主井提升装置选用JKMD-2.254（I）E型落地式多绳摩擦式提升机，其主要技术参数为：摩擦轮直径D=2250，天轮直径DT=2250,最大静张力215KN，最大静张力差65KN,钢丝绳根数4根，摩擦轮钢丝绳间距300，提升速度V=5.5m/s，减速比i=10.5，提升机旋转部分变位质量M=6500kg，天轮变位质量MT=2300kg，衬垫摩擦系数=0.23。五、提升系统的确定1、井架高度：Hj=Hx+Hr+Hg+0.75RT+e =12+10.9+6.5+0.751.125+5=32.5m取Hj=36m2、提升机与井筒提升中心线水平距离：Ls0.6Hj+3.5+D=0.6363.5+2.25=27.35m取Ls=28m3、钢丝绳弦长计算下弦长LX1:= =39.8m上弦长LX: = = =44.9m4、卷筒的出绳角：下=arctanarcsin = arctanarcsin = 52376 上=arcsin=5137285、围包角a的确定经计算包角a=1805930六、提升容器最小自重校核1、按静防滑条件容器自重为QzQ-nPKHC =5000-41.96388.8 =5754.362经查表，当围包角a=1805930时e-1=1.194式中：w1箕斗提升时矿井阻力系数w1=0.075 j静防滑安全系数j=1.752、按动防滑条件Qz Q+Gd-nPKHC =A1Q+C1Gd-nPKHC=2.21155000+0.15332300-41.96388.8 =8361.898经查表，当围包角a=1805930，加速度a1=0.5时，A1=2.2115，c1=0.1533式中：Gd天轮的变位质量。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。3、紧急制动时的防滑计算紧急制动时的临界值Kj0=1+=1+=1.38静防滑系数的临界值Kj0=1.68动防滑系数的临界值Kj0d=1.59式中：Kj0对应于静防滑系数的临界值 Kj0d对应于动防滑系数的临界值 a加速度 g重力加速度 e经查表，当围包角a=1805930，衬垫摩擦系数=0.23时，e=2.194上提重载紧急制动时的临界值Kj0s= =1.438式中：z制动力矩倍数取3=0.622Ml提升系统中转动部分总变位重量F2提升机轻载侧的静张力下放重载紧急制动时的临界值Kj0x= = =1.42因为计算的Kj0s、Kj0x值都大于Kj0则不需增加配重4、提升系统的制动减速度及防滑系数校核下放重载实际安全制动减速度1.56m/s滑动极限减速度1.98 m/s上提重载实际安全制动减速度2.2 m/s滑动极限减速度4.7 m/s空载运行实际安全制动减速度2.5 m/s滑动极限减速度2.8 m/s静防滑安全系数为1.991.25七、钢丝绳安全系数与提升机的校验 1、首绳安全系数校验m= =8.77.2-0.0005H=7满足要求2、最大静张力和最大静张力差最大静张力Fj=14464=142KN215KN最大静张力差Fc=4000=39KN65KN满足要求八、预选电动机：1电动机估算功率：P=1.2=323.4Kw2电动机估算转数：n=490.5r/min3确定提升机的实际最大提升速度Vm=5.6m/s九、提升运动学及提升能力计算经计算得初加速度a0=0.48 m/s，V0=1.5m/s，卸载曲轨行程h0=2.35m，主加速度a1=0.60 m/s，提升减速度a3=0.80 m/s（提升速度图附后）1、初加速度阶段卸载曲轨初加速度时间：t0=V0/a0=1.5/0.48=3.13s箕斗在卸载中曲轨内的行程：h0=2.35m2、正常加速度阶段加速时间：t1=6.8s加速阶段行程：h1=t1=6.8=24.14m3、正常减速阶段减速阶段时间：t3=6.375s减速阶段行程：h3=t3=6.375=19.44m4、爬行阶段爬行时间：t4=6s爬行距离：h4=3m5、抱闸停车时间t5=1s6、等速阶段等速阶段行程：h2=Ht-h0-h1-h3-h4=358-2.35-24.14-19.44-3=309.07m式中：Ht提升高度 Ht=Hs-Hz+Hx+Hr=358-25.4+12+10.9 =355.5m等速阶段时间：t2=55.2s7、一次提升循环时间Tx=t0+t1+t2+t3+t4+t5+ =3.13+6.8+55.2+6.38+6+1+12=90.5s式中：休止时间取12s8、提升设备年实际提升量An=70万t/a提升能力富裕系数为aF=2.333提升能力满足要求十、提升系统动力学计算1、提升系统变位质量m=（m+2mz+4Pklp+2mt+mj +md ）/g=（50002741641.9650023.983906500439923002）/9.8= 42355.4/9.8= 43222、运动学计算（按平衡系统计算）（1）提升开始阶段开始时：F0=Kmg+Ht+ma0=148=7824.56kg终了时：F0=F0-2H0=7824.56-0=7824.56kg式中：提升钢丝绳与平衡尾绳的总重量只差，平衡系统=0。（2）主加速阶段开始时：F1= F0+m（a1-a0）=7824.56+4322（0.6-0.48）=8343.2kg终了时：F1=F1=8343.2kg（3）等速阶段开始时：F2= F1-ma1=8343.2-43220.6=5750kg终了时：F2= F2=5750kg（4）减速阶段开始时：F3= F2-ma3=5750-43220.8=2292.4kg终了时：F3= F3=2292.4kg（5）爬行阶段开始时：F4= F3+ma3=2292.4+43220.8=5750kg终了时：F4=F4=5750kg十一、提升电动机容量验算 1、等效时间 Td=（t0+t1+t3+t4+t5）+t2+ =(3.13+6.8+6.375+6+1)+55.2+12=90.505s 式中：低速运转散热不良系数，=1/2 停车间隙时间散热不良系数，=1/3 2、电动机等效力 F2dt=F02t0+F12t1+F22t2+F32t3+F42t4=2.722109 3、提升电动机作用在滚筒圆周上的等效力 Fd=5484.13kg 4、电