采区排水系统及设备选型.doc

第七章 采区排水系统及设备选型第一节 排水系统下山采区必须建有能满足要求的排水系统，采区水仓的有效容量应能容纳4h的采区正常涌水量。说明采区涌水排至地面的排水方式和排水路线。第二节 排水设备选型一、说明：包括排水泵和排水管路的选型。设备和管路选型要有详细的计算过程。对于最大涌水量和正常涌水量差别较大的下山采区，应有规范的水仓、泵房设计；必须有工作、备用和检修水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排出采区24h的正常涌水量。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出采区24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。必须有工作和备用水管。 工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出采区24h的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应配合工作和备用水泵在20h内排树采区24h的最大涌水量。二、 排水设备选型已知条件：采区正常涌水量qz=96.3m3/h，最大涌水量qmax=127.5 m3/h，水泵房标高H1=210m，排水口标高H2=3.7m，矿井水酸碱度PH=7.21、选型计算：（1）选择水泵正常涌水时水泵必须的排水能力Qz=1.2qz=115.56 m3/h最大涌水时水泵必须的排水能力Qmax=1.2qmax=153 m3/h水泵必须扬程Hb=Hc/g=(H1+H2)/ g=284.9mg取0.75预选水泵名称：耐腐多级离心泵 型号;MD155-67*5流量：Q=155 m3/h 扬程：H=335m（2）选择管路正常涌水时一趟排水管路，最大涌水时两趟排水管路。计算管径取流速Vp=1.52.2(m/s)，则排水管内径dp=(4Q)/(3600Vp)1/2=0.191m=191mm必须有工作备用的水管故选用219排水管路两趟(3)验算排水时间正常涌水时和最大涌水时每天必须的排水时间分别为Tz=24qz/(1Q)=17.9hTmax=24qmax/2Q=11.8h无论正常涌水还是最大涌水时，每天的排水时间均符合煤矿安全规程第278条要求。（4）验算电机容量工况点在水泵工业利用区域内，根据设备手册选配220 KW电机。第八章 采区供电及装备第一节 供电系统说明8#采区采掘设计一个回采，一个掘进共两个工作面。均由23盘区8#煤变电所供电，随着采区巷道向下延伸，回采到230813回采工作面时23盘区8#煤变电所向下搬迁至采平图上配电点，供电电源由中央变电所转移至23盘区配电所其它供电与现状一样。现以230807回采工作面及230805回风巷掘进工作面为例说明8#供电。第二节 230807综采工作面供电规程（一）供电方案： 230807工作面开采煤层属8#煤层，该工作面轨顺长860m,皮顺长665m,该工作面为一次采全高综采工作面，切眼长度200m。该工作面供电方式如下：(1)、KBSGZY1600/10/3.3KV移动变电站供工作面采煤机3300V电源（2）、KBSGZY2000/10/3.3KV移动变电站供工作面转载机，破碎机及刮板输送机机头3300V电源(3)、KBSGZY1000/10/1.14KV移动变电站供工作面乳化泵、喷雾泵1140V电源（4）、KBSGZY630/10/1.14移动变电站供230807皮顺口皮带机1140V电源(5)、KBSGZY500/10/1.14移动变电站供230807轨顺、皮顺口水泵、绞车等660V电源（6）、10KV电源来自23盘区8#煤变电所控制230807回风巷顺口（8#回风与轨道联络处）高压开关为该面供电，同时实现双级闭锁，详见供电系统图。 监测监控设备的供电取自专用电源，闭锁该工作面高压开关（3300V、1140V660V供电）。 （二）主要负荷统计： （1）1移变（KBSGZY1600/10/3.3KV）负荷统计:采煤机 MG500/1140-WD 1140KW（2）2移变（KBSGZY2000/10/3.3KV）负荷统计:刮板输送机机头 SGZ-960/1050 2525KW转载机 SZZ-960/400 400KW破碎机 PLM-2200 200KW （3）3移变负荷统计:1乳化液泵 BRW200/31.5/125 125KW2乳化液泵 BRW200/31.5/125 125KW3乳化液泵 BRW200/31.5/125 125KW1喷雾泵 BPW250/6.3/45 45KW2喷雾泵 BPW250/6.3/45 45KW（4）4移变（KBSGZY630/10/1.14KV）负荷统计: 皮带输送机 DSJ-100/100/2200 2200KW（5）5移变负荷（KBSGZY500/10/0.66KV）统计: 回柱绞车 JH-20 222KW自 吸 泵 630KW（三）变压器容量计算：（1）1移变容量的计算：所带负荷 Pe1140KW Pd需用系数Kx0.4+0.6 Pe 其中:Pd为最大一台电动机额定功率KW 500Kx0.4+0.60.66 1140 Pe 1140 根据公式STKx0.66940.5KVA COS 0.8P有功功率=8550.66=620.7KVAS视在功率=620.7/0.8=775.9KVA其中COS取0.8，940.51600KVA故移变满足负荷的要求。（2） 2移变容量的计算：所带负荷 Pe5252+400+200=1650KW 525Kx0.4+0.6 0.59 1650 Pe 1650 根据公式SKx0.591219KVA COS 0.8 P有功功率=8550.59=504KVAS视在功率=504/0.8=630.6KVA其中COS取0.8，12192000KVA移变满足负荷的要求。（3）3移变容量的计算：所带负荷 Pe1253+452465KW 125 Kx0.4+0.6 0.56 465 Pe 795 根据公式SKx0.56556.5KVA COS 0.8P有功功率=556.50.56=311.6KVAS视在功率=311.6/0.8=389.5KVA其中COS取0.8，556.51000KVA移变满足负荷的要求。（4） 4移变容量的计算：所带负荷 Pe200+200400KW 200 Kx0.4+0.6 0.7 400 Pe 400 根据公式SKx0.7350KVA COS 0.8 P有功功率=3500.7=245KVAS视在功率=245/0.8=306.3KVA 其中COS取0.8，350630KVA满足负荷的要求。（5）5移变容量的计算：所带负荷 Pe44+30+18.5+88179.5KW 30Kx0.4+0.6 0.5 179.5 Pe 179.5 根据公式SKx0.5120KVA COS 0.75P有功功率=1200.5=60KVAS视在功率=60/0.75=80KVA其中COS取0.75，120500KVA移变满足负荷的要求。（四）、电缆选型1、10KV电缆载流量选择校验回路：供电距离起始点230807皮顺口配电点，终点为230807轨顺巷电气列车总长度为810 m回路负荷：采煤机1140KW、1#乳化液泵125KW、喷雾泵45KW、破碎机200KW、水泵88KW、刮板输送机电机2*525KW、2#乳化泵125KW、转载机250KW、总计为3023KW，负荷率按照60%计算，COS=0.85回路额定电流为：Ig= Kt-同时系数取1；Si-视在功率为；Ig=107A；MYPTJ-70mm2截电缆的载流量为200A故取MYPTJ-50mm2截面的电缆b.按电压损失校验： U=Ue*5%=500V R= =3.3/Km查表得MYPTJ-3*50mm2电缆R=0.41143Ab.按电压损失校验 U=Ue*5%=57V R= = 0.82/Km查表得电缆MCPTB-3*95mm2R=0.252/Km121Ab.按电压损失校验 U=Ue*5%=57V R= = 1.82/Km查表得电缆MYP-3*50mm2R=0.832/Km1.5回柱绞车开关的整定；负荷设备总功率P=22KW;最大负荷设备功率Ps=22KW，使用电缆MYP-3*10+1*2.5 10m 电缆电阻Ro=2.159/km电缆电抗Xo=0.092/kma、过流整定，根据公式Ig= kP/31/2 Ucos k-需用系数；k=0.4+0.6P/Pscos功率因数：取0.7得Ig=27.5Ab、短路整定，根据公式Is=U/2（Ro2+Xo2）1/2得Is=15271Ac、灵敏度计算，根据公式Ke=Is/8Ig=555.311.5馈电开关的整定；负荷设备总功率P=114.16KW;最大负荷设备功率Ps=30KW，使用电缆MYP-3*70+1*25 860m 电缆电阻Ro=0.488/km电缆电抗Xo=0.081/kma、过流整定，根据公式Ig= kP/31/2 Ucos k-需用系数；k=0.4+0.6P/Pscos功率因数：取0.7得Ig=79.6Ab、短路整定，根据公式Is=PI+U/2（Ro2+Xo2）1/2得Is=2163Ac、灵敏度计算，根据公式Ke=Is/8Ig=3.371.52）1140V网络组合开关的整定皮带机组合开关的整定；负荷设备总功率P=630KW;最大负荷设备功率Ps=315KW，使用电缆2*MYP-3*35+1*16 20m 电缆电阻Ro=0.616/km电缆电抗Xo=0.084/kma、过流整定，根据公式Ig= kP/31/2 Ucos k-需用系数；k=0.4+0.6P/Pscos-功率因数：取0.7得Ig=319.1Ab、皮带机电缆最远端短路整定，根据公式Is=U/2（Ro2+Xo2）1/2得Is=91683A乳化泵及喷雾泵组合开关的整定；负荷设备总功率P=295KW;最大负荷设备功率Ps=200KW，使用电缆乳化泵 MYP-3*35+1*16 20m 电缆电阻Ro=0.616/km 电缆电抗Xo=0.084/km喷雾泵 MYP-3*16 20m 电缆电阻Ro=1.369/km 电缆电抗Xo=0.090/kma、过流整定，根据公式Ig= kP/31/2 Ucos k-需用系数；k=0.4+0.6P/Pscos-功率因数：取0.7得Ig=139.6Ab、乳化泵电缆最远端短路整定，根据公式Is=U/2（Ro2+Xo2）1/2得Is=91683A喷雾泵电缆最远端短路整定，根据公式Is=U/2（Ro2+Xo2）1/2得Is=41546A（六）、高压开关的整定计算1）3300V网络组合开关的整定采煤机组合开关的整定；负荷设备总功率P=1140KW;最大负荷设备功率Ps=500KW，使用电缆MCDGP-1.9/3.3-3*95 280m 电缆电阻Ro=0.247/km 电缆电抗Xo=0.075/kma、过流整定，根据公式Ig= kP/31/2 Ucos k-需用系数；k=0.4+0.6P/Pscos-功率因数：取0.7得Ig=189.0Ab、采煤机电缆最远端短路整定，根据公式Is=U/2（Ro2+Xo2）1/2得Is=45657A刮板机、转载机、破碎机组合开关的整定；负荷设备总功率P=1565KW;最大负荷设备功率Ps=525KW，使用电缆刮板机头MCDGP-1.9/3.3-3*35 310m 电缆电阻Ro=0.616/km 电缆电抗Xo=0.084/km刮板机尾MCDGP-1.9/3.3-3*35 120m 电缆电阻Ro=0.616/km 电缆电抗Xo=0.084/km转 载 机 MCDGP-1.9/3.3-3*35 330m 电缆电阻Ro=0.616/km 电缆电抗Xo=0.084/km破 碎 机MCDGP-1.9/3.3-3*35 320m 电缆电阻Ro=0.616/km 电缆电抗Xo=0.084/kma、过流整定，根据公式Ig= kP/31/2 Ucos k-需用系数；k=0.4+0.6P/Pscos-功率因数：取0.7得Ig=235.2Ab、刮板机头电缆最远端短路整定，根据公式Is=U/2（Ro2+Xo2）1/2得Is=17122A刮板机尾电缆最远端短路整定，根据公式Is=U/2（Ro2+Xo2）1/2得Is=44233A转 载 机电缆最远端短路整定，根据公式Is=U/2（Ro2+Xo2）1/2得Is=16084A破 碎 机电缆最远端短路整定，根据公式Is=U/2（Ro2+Xo2）1/2得Is=16587A2）10KV高压开关的整定根据使用地点及额定电压，选用高压永磁机构配电装置2台；型号为PBG-630/10Y、PBG-630/10Y 分别编号为1#、2#其中1#开关作为总开关负荷总计4724KW；2#开关只供工作面，负荷总计为3185KW,两开关额定电压为10KV,短路容量Se=125MVA，2秒钟热稳定电流为10KA，额定动稳定电流为25KA。Xz-整定值，Ie-开关的额定电流，Ig-负荷电流过流整定1#高压开关整定，过流整定，根据公式Ig= kP/31/2 Ucos k-需用系数；k=0.4+0.6P/Pscos-功率因数：取0.7得Ig=186.7AXzIe=Ig得Xz=Ig/Ie=186.7/630=0.296取整定值：Xz=0.31#高压开关整定，过流整定，根据公式Ig= kP/31/2 Ucos k-需用系数；k=0.4+0.6P/Pscos-功率因数：取0.7得Ig=136AXzIe=Ig得Xz=Ig/Ie=136/630=0.22取整定值：Xz=0.3短路保护的整定：1#高压开关：过流值I=（6-12）Ig=8186.7=1493.6AXzIe=I得Xz=I/Ie=1493.6/630=2.37取整定值：Xz=32#高压开关：过流值I=（6-12）Ig=8136=1064AXzIe=I得Xz=I/Ie=1064/630=1.69取整定值：Xz=2灵敏度校验：1#高压开关：Ke=Id1（2）/(XzIe)=16565/(3630)=8.71.52#高压开关：Ke=Id1（2）/(XzIe)=16762/(2630)=13.31.5第三节 230805回风巷掘进供电规程（一） 供电方案：根据生产计划，在8#轨道上山临时配电点处：、放置一台KBSGZY-630/10/1.14KV移变1#供工作面1140V电源、放置一台KBSGZY-500/10/0.69KV移变2#供掘进面660V电源、放置两台KBSGZY-500/10/0.69KV移变3#、4#供风机专用主、备电源、放置一台KBSGZY-200/10/0.69KV移变5#供掘进面水泵主电源（二）主要负荷统计：移变负荷设备名称规格型号数量额定功率（KW）额定电压（V）额定电流（A）1#移变掘进机EBZ-200H138711402452#移变皮带机DSJ80/40/2401402660442刮板机SGZ-630/40T14066044除尘风机LZJC-111-411166012液压泵站MB-2152660162潜水泵ISFZ80-12513766040.5自吸泵KFZW15-8011566016.照明综保ZBZ-4.0M146604.43#、4#移变风机FBDNO6.3/237123766040.525#移变潜水泵ISFZ80-12513766040.5自吸泵KFZW15-8011566016（三）变压器容量计算：（1）、由于1#变压器同时带230805轨顺掘进机电源387KW，故所带负荷：Pe=387+387=774KW取需用系数Kx=0.5,平均功率因数CoS为0.7KxPe 0.5774根据公式S=CoS= 0.7 =552.8KVA根据计算变压器KBSGZY-630/10/1.14移变满足负荷要求。（2）、由于2#变压器同时带230805轨顺660V电源217KW，故所带负荷：Pe=240+40+11+152+37+15+4=217+217=434KWKxPe 0.5434根据公式S= CoS = 0.7 =310KVA 根据计算变压器KBSGZY-500/10/0.66KV移变满足负荷要求。 （3）、由于风机专用3#（4#）变压器同时带230805轨顺风机电源44KW，故所带负荷：Pe=372+44=118KWKxPe 0.5118根据公式S= CoS= 0.7=84.3KVA根据计算变压器KBSGZY-500/10/0.66KV移变满足负荷要求。（4）、由于水泵5#变压器同时带230805轨顺水泵电源52KW，故所带负荷：Pe=37+15+52=104KWKxPe 0.567根据公式S= CoS = 0.7 =74.3KVA 根据计算变压器KBSGZY-200/10/0.66KV移变满足负荷要求。（四）电缆选择：（1） 、由于本工作面终端负荷较大，但输送距离较远(1439m)故根据公式：U=（PL）/(AS) 按照GB 50052-95标准用电端的电压变化为+-10%故1140V压降114V其中： P为线路负荷 L为线路长度 A为导体材质系数（铜大概为77） S为电缆截面得出 ：95平方电缆供电最大线路长度约：2154.8米（大于掘进长度要求的范围）故现此采面1140V电缆选型采用95平方电缆供电满足，否则短路整定将达不到规程要求。电缆长时间工作电流校验：1140V电源移变所带综掘机电缆工作电流=245A 查表UYPJ395+116+36电缆当环境温度250C，载流芯线最高允许工作温升650C时，长期允许负荷电流为285A，大于计算工作电流245A，电缆截面满足要求。（2）、由于本工作面终端负荷分散大，但最大负荷输送距离1300m附近，故根据公式： U=（P*L）/(A*S) 按照GB 50052-95标准用电端的电压变化为+-10%故660V压降66V，其中： P为线路负荷 L为线路长度 A为导体材质系数（铜大概为77） S为电缆截面得出 ：95平方电缆供电最大线路长度约：1815米（由于此面660V动力最大负荷40KW且距离约为1400米）故此采面660V动力电缆选型采用70平方电缆供电满足，否则短路整定将达不到规程要求。电缆长时间工作电流校验：660V电源移变所带合计最大工作电流=200.5A 查表UYPJ390+125电缆当环境温度250C，载流芯线最高允许工作温升650C时，长期允许负荷电流为270A，大于计算工作电流193.5A，电缆截面满足要求。(3)、由于本工作面水泵双回路供电，备用电源上述得出，主电源根据公式： U=（P*L）/(A*S) 按照GB 50052-95标准用电端的电压变化为+-10%故660V压降66V，其中： P为线路负荷 L为线路长度 A为导体材质系数（铜大概为77） S为电缆截面得出 ：35平方电缆供电最大线路长度约：4788.8米故现此采面660V水泵主电缆选型采用35平方电缆供电满足。电缆长时间工作电流校验：660V电源移变所带合计最大工作电流=56.8A 查表UYPJ335+116+36电缆当环境温度250C，载流芯线最高允许工作温升650C时，长期允许负荷电流为122A，大于计算工作电流56.8A，电缆截面满足要求。(4)、本工作面风机双回路供电合计负荷44KW，根据公式： U=（P*L）/(A*S) 按照GB 50052-95标准用电端的电压变化为+-10%故660V压降66V，其中： P为线路负荷 L为线路长度 A为导体材质系数（铜大概为77） S为电缆截面得出 ：35平方电缆供风机660V供电满足。电缆长时间工作电流校验：660V电源移变所带合计最大工作电流=48A 查表UYPJ335+116+36电缆当环境温度250C，载流芯线最高允许工作温升650C时，长期允许负荷电流为122A，大于计算工作电流48A，电缆截面满足要求(五） 低压网络电压损失计算:低压网络损失为变压器,干线、支线各电压损失之和,其要求电压损失不大于其之和。（1）、1140V电源移变所带综掘机低压网络电压损失计算:以630KVA移变1140V负荷要求电压损失要求不高于57V。查表KBSGZY-630/10/1.14移变电压损失Ub为12.5V(1.99)其中平均功率因数为0.7,负荷系数为0.6.综掘机干线(支线)电压损失计算: U=（P*L）/(A*S) 其中: P为线路负荷 L为线路长度 A为导体材质系数（铜大概为77） S为电缆截面低压网络电压损失=Ug=12.5+75.6=88.1V根据计算,低压网络电压损失为88.1V,满足不超过114V电压损失的要求.（2）、660V动力移变所带负荷低压网络电压损失计算: 要求不高于69V。查表KBSGZY-500/10/0.69移变电压损失Ub为8.8V(1.99)其中平均功率因数为0.7, 负荷系数为0.6. U=（P*L）/(A*S) 其中: P为线路负荷 L为线路长度 A为导体材质系数（铜大概为77） S为电缆截面得：第二台移变所带低压网络损失电压Ub+Uz=8.8+46.5=55.3v根据计算,低压网络电压损失为55.3V满足不超过66V电压损失的要求.（六）各点保护装置的整定：（1）、1#移变高压侧保护的整定：短路整定公式Iop1s=Istm+Kde.IN.Ye)/Kb =(570*0.64*6+0.53*570*0.64)/8.3 =287A取Iop1s=3700A过载整定取Iop1s=290A校验灵敏I2d1/KbIop。S=3700/8.3*290 =1.541.5满足灵敏度要求 1#移变低压侧保护整定 短路整定 公式Iop1s=Istm+Kde.IN.Ye =570*0.64*6+0.53*570*0.64=2382A取Iop1s=30000A 过载整定：取Iop1s=2400A 校灵敏度：Id2/Iop.s=30000/8.32400=1.5061.5 满足灵敏度要求。（2）、2#移变高压侧保护的整定： 短路整定公式Iop1s=Istm+Kde.IN.Ye)/Kb =(413*0.64*6+0.53*413*0.64)/8.3 =208A取Iop1s=2500A过载整定取Iop1s=250A校验灵敏I2d1/KbIop。S=2500/8.3*250=1.5061.5满足灵敏度要求2#移变低压侧保护整定 短路整定 公式Iop1s=Istm+Kde.IN.Ye =394*0.64*6+0.53*394*0.64=1709.3A取Iop1s=22000A 过