电机矿山机电专业毕业设计论文.doc

江苏省徐州机电工程高等职业学校08级高职矿山机电毕业设计电机矿山机电专业毕业设计论文1.1简述提升机械设备是沿井筒升降人员，提升煤炭，矿石，器材的机械设备。是矿山的大型固定设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具。矿井提升工作是整个采矿过程中的重要环节。矿井提升设备的主要组成部分是：提升容器，提升钢丝绳，提升机（包括机械及拖动控制系统），井架（或井塔）及安装，卸载设备等。对于煤层储存较浅，表土层不厚以及水文地质情况简单的倾斜以及倾斜煤层一般采用斜井开采。有时，在开峒或竖井开拓的井中，深部水平延伸也采用斜井开拓。斜井平车场串车提升，具有投资少，出煤快的优点，斜井串车一般适用于中小型矿井，井筒倾角不大于25度。中型矿井用双钩提升，双钩提出升量大。电耗小，但不能用水平提升。矿井提升设备选型是否合理，直接影响到矿井的安全生产、基建投资、生产能力和吨煤成本。对于斜井提升方式主要有串车、箕斗和带式输送机三种。串车提升一般用于井筒倾角小于的矿井，对于年产量在21万吨及其以下的矿井，一般采用单钩串车提升；当年产量达30万吨，而提升距离较短时，一般采用双钩串车提升。箕斗提升一般用于年产量45万吨以上，井筒倾角大于的矿井，箕斗一般采用后卸式箕斗。2.1刮板输送机的选型设计刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续运输机械。溜槽是煤炭的承载机构，其牵引推运机构是绕过机头链轮和机尾链轮（或滚筒）而进行循环运动的无极闭合的刮板链。起动电动机，经液力联轴器、减速器传动链轮而驱动刮板链连续运转，将装在溜槽中的煤炭推运到机头处卸载转运。 各种类型的刮板输送机的组成部件的型式和布置方式不完全相同，但主要结构和基本组成部件是相同的。刮板输送机一般是由机头部、；机身部和机尾部三部分组成。刮板输送机的组成部件：1、机头部：由机头架和安装其上的链轮组件、联轴器、减速箱和电动机组成。2、机尾部：机尾架、链轮组件、联轴器、减速箱、电动机。3、机身部：中部槽、刮板链、铲煤板、挡煤板。4、辅助装置：主要包括紧链装置、推移装置、和锚固定装置。2.1.1采煤机的生产率计算 式中：vk-采煤机的牵引速度，2.5m/min b -截深，0.6m -煤的实体密度，1.37t/m选SGW-730/180型刮板输送机。2.1.2电机功率校验重段运行阻力：式中：q-每米长度的牵引机构上所装的货载质量，kg/m V-牵引机构的运行速度 式中：W-货载在溜槽中的移动阻力系数，双链W=0.6-0.8,取0.7 W0-刮板链在溜槽中的移动阻力系数，W0=0.2-0.3 取0.3空段运行阻力： 式中：Wzh，Wk-分别为刮板输送机重段，空段运行阻力，N L-刮板机工作面长度 -刮板输送机安装倾角10 q-中部槽单位长度上的装载质量，kg/m q0刮板链单位长度质量，kg/m Wzh=93254 N Wk=30675.96 N可弯曲刮板输送机全动链轮牵动力为： 式中：主动链轮圆周牵引力，除客服直线段的阻力外，还要考虑弯曲段的阻力，所以弯曲段的阻力系数1.1，再考虑输送机本身的弯曲，取系数1.1对于各特殊点张力，按两端布置传动装置分析，首先确定最小张力点的位置，然后根据“逐点计算法”进行计算，因： 故最小张力点在3点。电动机轴上的总功率： 考虑20%的备用功率，取电机功率备用系数由计算知，用两端布置传动装置时电动机功率足够。2.1.3链子强度验算 链子强度系数：式中：k-刮板链抗拉强度安全系数 -一条刮板的破段力，N -两条链子负荷分配不均匀系数，圆环链链子强度足够，选型设计完成。3.1顺槽输送设备选型设计3.1.1转载机选择 顺槽转载机的输送机能力要与工作面刮板输送机的能力相匹配，一般转载机的输送能力要稍大于工作面输送机，为此多采用增大溜槽断面（溜槽两侧加挡板），增大链速或缩短刮板间距等措施，可根据具体条件采取适当措施。由此原因，预选SZD-730/90型转载机，其输送量500吨/小时。3.2.1可伸缩胶带输送机的选型配合机采工作面顺槽运输一般选用可伸缩代时输送机，其生产能力要与转载机相匹配。根据输送量选择合适的带宽和带速。 可伸缩胶带输送机用于综合机械化回采工作面的顺槽运输，由于它自身有可伸缩性，可以大大减小顺槽运输机拆移次数和时间话费，可以适应综合机械化工作面快速推进，充分发挥综采设备的能力。根据输送能力，巷道长度等初选SDJ-150型胶带输送机：3.2.2胶带宽度的校验：要完成规定的运输生产率，胶带宽应为： 式中：A-输送机必须输送量 v-胶带运行速度 r-胶带运行速度 k-货载断面系数，k=442 c-输送机倾角系数，c=0.9表1 货载断面系数表【设计指导书】堆积角1020253035K槽型316385422458496平行67135172209247表2 输送机倾斜角系数表【设计指导书】c10.950.9=0.62m 满足要求。另外，宽度还必须按物料的块度进行校验。 满足要求。式中：-货载最大块度的横向尺寸，=400mm3.2.3胶带运行阻力的计算：胶带在顺槽内水平布置重段阻力：空段阻力： 式中：-分别为槽型，平行托辊的阻力系数， L-输送机长度，900m q-每米长胶带上的货载质量，kg/m -每米长的胶带自重 1.1-胶带的平均密度 -尼龙输送带厚度（NN100）0.7x10=7mm -胶带上保护层厚度，3mm -胶带下保护层厚度，1.5mm -承载、回空托辊转动部分线密度，kg/m式中： -分别为上下托辊质量 -分别为上下托辊间距3.2.4胶带张力计算 图待画式中：n-摩擦力备用系数，一般取n=1.15-1.2，取n=1.2 -胶带在滚筒上的围包角，450 M-胶带在滚筒之间的摩擦引述，0.20解得：图待画3.2.5输送带悬垂度和强度的验算承载段最小张力点张力，按悬垂度要求，承载段允许的最小张力为：故输送带悬垂度满足要求。3.2.6输送带强度验算输送带允许承受的最大张力为：故输送带强度满足要求。式中：B-输送带宽度，1000mm -织物层输送带拉断强度 -帆布层数 -输送带安全系数，=103.3.1计算牵引力与电动机功率输送机主轴牵引力为：电动机功率为：式中：v-输送带运行速度，m/s -减速器的机械效率，=0.8-0.85考虑到15%的备用功率，电动机的容量为：1.15x85=98kw通过以上计算证明，在所给条件下可以使用SDJ-150型可伸缩带式输送机。3.4.1皮带机上山向下运输图待画输送宽度的确定（1） 满足运输能力的带宽B式中：Q-设计运输能力，t/h B-满足设计运输能力的输送带宽度 k-物料断面系数，查表1，k取422 v-输送带运行速度，m/s，v取1.6 r-物料的散状密度，t/m c-倾角系数，查表1，取0.9满足物料块度条件的宽度对于筛分过的物料 对于未筛分过的物料 式中：-平均块度的直径 mm -最大块度直径 mm根据和带型从相应的规格表中选取标准带宽的输送带物料的最大块度 根据所给条件选取带宽B=800mm运行阻力计算 -胶带每米长自重 16.8kg/m，查矿山固定设备选型使用手册钢丝绳芯输送带每米长度初选质量表得。 -承载回空托辊转动部分线密度kg/m式中：-上下托辊质量，查矿山固定设备选型使用手册托辊转动部分质量得 -上下托辊间距， -槽形托辊转动部分阻力系数，取0.04 -平行托辊阻力系数，取0.035胶带张力计算 围包角 300 联立解上述各方程得：悬垂度验算和强度验算（1） 承载段最小张力点在故输送带悬垂度满足要求。（2） 输送带允许承受的最大张力为：式中：故输送带强度满足要求，该带式采用机械接头。计算牵引力与电动机功率 （1）输送机主轴牵引力为：（2）电动机的功率为：式中：k-功率备用系数，1.2 -机械传动总功率，0.85（3） 传动滚筒直径： 带宽800mm（4） 钢丝绳芯输送带的选择：式中：-输送带在稳定工况最大张力 B-输送带宽 -静安全系数，取8所以选取GX=800mm的钢丝绳芯输送带。（5） 滚筒合力计算及选择传动滚筒轴功率：传动滚筒舟转矩：传动滚筒型号：改向滚筒型号：驱动装置：选择分离式Y-ZSY 功率组合形式：Y系列电动机-液力耦合器-减速器Y-ZSY驱动装置装配形式选I型，不带制动器，逆止器。拉紧装置:拉紧行程：式中：-安装行程，m，取0.5 -输送带伸长率选取液压拉紧装置：托辊装置承载托辊 35槽型托辊回承托辊，平行下托辊5、 机架选择查矿山固定设备选型使用手册表5-2-56电机车选型1、 选择电机车型式 根据运输条件，参考设计指导手册p170页4-6，初步选用zk-10-600/250，牵引电动机为2台ZQ-21，长时电流Ich=34A，电动机粘着重力Pn=100KN，长时速度vch=4.7m/s。2、 列车组成计算 （1）按电机车的粘着条件计算车组重力Qzh式中：Qzh-重车组重力，KN P-机车重力，KN -电机车粘着重力，=P，KN -粘着系数，一般指加砂启动，查设计指导手册得取0.24 -重车组启动时阻力系数，为3 a-列车启动加速度，一般取 a=0.04m/s列车中的矿车数（1t固定车厢式矿车，载货量，自身质量试取n=33个，（本设计是按66个进行计算的，由计算得知n=66个时牵引电动机不能满足要求，故此试取33个。）（2） 根据牵引电动机的发热条件对上述结果进行验算牵引重列车、空列车分别达到全速稳态运行时电机车牵引力式中：-重列车稳态运行时的机车牵引力，N -每辆矿车载货量，kg -每辆矿车的自身重量，kg -重列车运行阻力系数，查设计指导手册p116，3-7，取9式中：-空列车稳态运行时的机车牵引力，N -空列车运行阻力系数，查设计指导手册p116，3-7，取11重、空列车稳态运行时分配到每台电动机上的牵引力式中：-机车上牵引电机台数查ZQ-21型电动机特性曲线，得：计算一个运算循环牵引电动机的等值电流式中：-调车系数，远距大于2000米时选取1.15 -列车在最远线路上往返一次的纯行时间， -分别为重空列车运行时间，min -重列车平均运行速度， ，m/s -空列车平均运行速度， ，m/s -电机车到最远一个装车站的距离，km -两个运输循环中的休止时间，min。它包括列车装卸载时间及循环休 止时间，一般取 根据制动条件验算满足要求（运送物料不得超过40m，运送人员不得超过20m）全矿电机车台数的确定（1）确定每台电机车在一个班内完成的循环次数f 式中：f-每台电机车每班完成的循环次数 -每班运输工作时间 -电机车在加权平均运距上往返一次所需纯运输时间 -分别是不同装车站的距离 -每个装车站的班运载量取f=10次/班（2） 每班所需运送货载次数 式中：-每班所需运送货载的次数 -运输不均匀系数，一般取=1.25 -矸石系数，=1.1 -每班运煤量 n-列车组成计算确定的矿车数取=33次（3） 每班运人次数，因距离大于1500，故运人两次 （4） 每班所需的运输总次数为 （5） 所需工作的电机车台数 取=4台（6） 全矿电机车总参数 式中：N-全矿电机车台数 -备用电机车台数。，电机车选型设计完成。主井提升选型设计（箕斗）一、选择提升容器1.计算提升高度H式中：H-提升高度 -卸载水平与井口高差，箕斗，Hx=18-25m，取20m -装载水平与井下运输水平的高差，=18-25，取22m Hs-矿井深度，m2. 决定最大提升速度3. 估算一次提升开循环时间T式中：Tj-根据经济提升速度估算的一次提升循环时间 a-提升加速度，开降物料时 u-容器爬行阶段附加时间，箕斗暂取10s -休止时间，取10s4. 计算一次提升量式中：-矿井年产量，t/年 -提升不均衡系数，C=1.15 -提升能力富裕系数，取1.2 -提升设备工作日数为300天 t-提升设备日工作小时数为14h图表决定选择JL-6型立井箕斗，其技术规格如下：箕斗斗箱容积 v=6.6m箕斗实际载重Q=6.6xr=6.6x9.5=6.3t箕斗自重 5. 所需一次提升循环时间图表 2632、 选择提升钢丝绳1. 钢丝绳绳端荷重： 2. 钢丝绳悬垂长度：式中：-矿井深度 -装载高度，箕斗提升 -井架高度，箕斗提升3. 钢丝绳单位长度重量式中：-钢丝绳抗拉强度，170kg/mm -专为降物安全系数4. 根据选择标准钢丝绳查钢丝绳规格表选用钢丝绳： NF1665 ZZ87.6 487.1 GB1102d=37mm mp=4.871kg/m 5. 验算钢丝绳安全系数所以钢丝绳满足要求。3、 选择提升机和天轮1. 确定提升机滚筒直径 2. 计算作用在提升机上的最大静张力和最大静张力差3. 确定减速器传动比图表p224根据上面计算的，在提升机规格表中选用和其相近的标准速度，则随之确定减速器的传动比4. 根据计算的选择提升机选用：提升机，D=3m，变位质量，减速器许用最大扭矩两滚筒中心距为1628m，。5. 验算滚筒宽度首先考虑作单层缠绕由以上计算知单层缠绕不下，需考虑采用双层缠绕。式中：R-缠绕层数，R=2，采用双层缠绕 -缠绕在滚筒圆周便面相邻两绳圈间隙宽度 -多层缠绕时平均缠绕直径因该提升机用于专门提煤，故采用双层缠绕符合安全规程要求。6. 计算天轮直径7. 选择天轮根据计算的天轮直径，查天轮规格表选用天轮4、 计算提升机与井筒的相对位置1. 计算井架高度式中：-卸载高度，20m -容器全高 p199 -过卷高度 -天轮半径将计算的井架高度值圆整后取2. 计算滚筒中心至井筒提升中心线的距离L取Ls=31m3. 计算钢丝绳的弦长式中：-天轮直径，m -滚筒中心线与井口水平的高差，4. 钢丝绳的内外偏角计算因为是双层缠绕，故钢丝绳按缠满滚筒考虑。外偏角：式中：S-两箕斗中心距，S=1.87m a-两滚筒内缘间距，a=1.628-1.5=0.13m内偏角：内外偏角均小于，且提升钢丝绳在滚筒上做双层缠绕，所以不再考虑咬绳问题，故满足煤矿安全规程要求。5. 验算提升机滚筒的下出绳角该筒下出绳角满足要求。6. 提升机与井筒相对位置图图表S=1.628ma=0.13mLx=49.7mLs=31mHj=41me =650mm5、 初选提升电动机1. 估算电动机功率式中：N-提升电动机估算功率，kw -提升机的标准速度，m/s K-矿井阻力系数，箕斗提升k=1.15 m-一次提升货载质量，kg -箕斗提升 -减速器传动效率，2. 估算电动机转速3. 选电动机根据N，n及矿井电压等级6kv，查表选用p277 JR1250-8/1430，Ne=1250kw，ne=742r/min，额定电压=6kv。4. 确定提升机的实际最大提升速度六、计算提升系统的变位质量1. 直线运动部分的变位质量其中：2. 旋转运动部分的变位质量天轮 提升机（包括减速器） 电动机转子的变位质量3. 总变位质量7、 提升运动学与动力学计算（1） 运动学计算1. 加速度的确定（1） 初加速度的确定选取箕斗出曲轨时的速度为，箕斗在卸载曲轨内的行程为，则，取（2） 确定主加速度主加速度，按下面三个条件计算，取最小值第1、 按一般在主井专提物料时：；第2、 按减速器输出轴允许的最大转矩， 第3、 按充分利用电动机过负荷能力 式中：Fe-电动机的额定出力，N Ne-电动机额定功率，kw -传动效率 -电动机过负荷系数根据以上计算，选取2. 提升减速度的确定首先考虑采用最经济的自由滑行减速方式式中：-采用自由滑行减速方式时的减速度，m/s -减速度阶段的行程，一般为30-40m3. 爬行距离及爬行速度 采用自动控制，4. 速度图参数的计算曲轨中初加速时间：箕斗中卸载曲轨中的实际行程，主加速时间：主加速阶段行程：主减速阶段时间：主减速阶段行程：爬行阶段时间，考虑自控系统自动二次给电，参照表取图表p289爬行时间等速阶段的行程：等速阶段时间：抱闸停车时间：一次提升循环时间：此值小于选择容器所估算的一次提升循环时间，故知以上运动学参数选择是合适的。根据以上计算的各参数，可画出提升速度图。图表，4. 提升设备生产能力小时生产能力：年实际提升能力：提升能力富裕系数：（2） 动力学计算1. 初加速阶段：2. 主加速阶段3. 等速阶段4. 减速阶段由于采用自由滑行减速方式，主电动机已从网上断开，故无拖动力5. 爬行阶段8、 电动机功率验算（1） 按电动机允许发热条件验算1. 求2.等效时间3. 求等效力4. 求等效功率因前面预选的电动机额定功率为 Ne=1250kw所以 （电动机允许发热条件满足要求。（2） 按正常运行时的电动机过负荷能力验算最大拖动力 故（满足要求）。（3） 特殊过负荷能力验算因为 所以（满足要求）。9 电耗及效率计算1. 每提升一次电耗2. 吨煤电耗：3. 年电耗：4. 一次提升有益电耗：5. 提升设备的效率：提升机械设备选型设计完成。副井提升（罐笼） 1 选择提升容器1. 计算提升高度H式中：H-提升高度 -卸载高度，=0 -装载高度，=0 -矿井深度2. 决定最大提升速度P2623. 估算一次提升循环时间人：物：式中：a-提升加速度，升降人员时 U-容器爬行阶段附加时间，罐取5s -休止时间因电机车配用1t矿车，所以选取GLSY-1x2/2单绳罐笼。P187提人时，=41；提物时，=20.4. 最大班下放工人的实际时间最大班下放工人次数最大班下放工人时间式中：Tx下放工人一次循环时间Tx=98.2s符合关于最大班下放工人时间不得超过40分钟的规定。5. 每班提升矸石时间出矸量：一次提升矸石量：每班提升矸石时间每班提升矸石时间式中：Tx-提升矸石一次循环时间Tx=77.2s6. 拟定副井提升平衡作业时间表由表看出，全部提升工作时间为2.73小时，小于（规范）关于净提升工作5小时的规定。2 选择提升钢丝绳（1） 钢丝绳终端荷重G提升矸石：提升人员：每人体重按70kg计算 2. 钢丝绳悬垂度式中：-井架高度，罐笼提升取15-25m -装载高度，罐笼Hz=03. 钢丝绳单位长度重量物：人：4. 根据选择标准钢丝绳查钢丝绳规格表选用钢丝绳：34NAT，6x19股（1+6+12），NF1665，ZZ73.6，409.3，GB1102，d=34mm，mp=4.093kg/m，Qp=7360005. 验算钢丝绳安全系数人：物：所以钢丝绳满足要求。3 选择提升机和天轮1. 确定提升机滚筒直径2. 计算作用在提升机上的最大静张力和最大静张力差3.确定减速器传动比P224根据上面计算的，在提升机规格表中选用与其相近的标准速度，则减速器传动比i=11.54. 根据计算选择提升机选用ZJK-3/11.5提升机，D=3m，变为质量mj=16300kg，B=1.5m，减速器许用最大转矩Mmax=180000N.m，Fjmax=130000N，两滚筒中心距为1628mm，Fcmax=80000N。5. 验算滚筒宽度选用单层缠绕符合要求。6. 计算天轮直径根据计算的天轮直径，查天轮规格表选天轮。P203 ，变位质量mt=781kg4 计算提升机与井筒的相对位置1. 计算井架高度将井架高度圆整18m。式中：Hx-卸载高度，Hx=0 Hr-容器全高，P187 6680 Hg-过卷高度，P269 10.0 Rt-天轮半径2. 计算滚筒中心至井筒提升中心线的距离L，取Ls=17m3. 计算钢丝绳的弦长 取30m式中：Dt-天轮直径，m Co-滚筒中心线与井口水平的高差，Co=1-2m4. 钢丝绳的内外偏角计算式中：B-滚筒宽度 S-两天轮间距离，s=1.67m p188 a-两滚筒间的间隙，a=1.628-1.5=0.13m d-钢丝绳直径，m -钢丝绳在滚筒上的间隙 Lx-钢丝绳弦长，m内偏角：内外偏角均小于，满足要求。5. 验算提升机滚筒的下出绳角滚筒下出绳角满足要求。5 初选提升电动机1.估算电动机功率式中：N-提升电动机估算功率，kw -提升机的标准速度，m/s K-矿井阻力系数，箕斗提升k=1.15 m-一次提升货载质量，kg -箕斗提升 -减速器传动效率，2.估算电动机转速3.选电动机根据N，n及矿井电压等级6kv，查表选用p277 JR400-12/1180，Ne=400kw，ne=491r/min，额定电压=6kv。4.确定提升机的实际最大提升速度六、计算提升系统的变位质量1.直线运动部分的变位质量其中：4. 旋转运动部分的变位质量天轮 提升机（包括减速器） 电动机转子的变位质量5. 总变位质量七.提升运动学与动力学计算（一）运动学计算1.主加速度，按下面三个条件计算，取最小值（1）罐笼提升开降人员的加减速度不得超过0.75m/s（2）按电动机的过负荷能力来确定（3）按减速器输出轴允许的最大转矩， 根据以上计算，选取2.提升减速度的确定对于副井，为了安全可靠，都应采用电气制动方式，按需求取因为此值大于0.3Q，所以采用电气制动方式。所以此值取0.7m/s3.速度图参数的计算主加速时间：主加速阶段行程：主减速阶段时间：主减速阶段行程：爬行时间：h4，v4值由表查出，参照表取等速阶段的行程：等速阶段时间：抱闸停车时间：一次提升循环时间：5. 提升设备生产能力小时生产能力：年实际提升能力：提升能力富裕系数：（二）动力学计算1.主加速阶段：2.等速阶段3.减速阶段4.爬行阶段8 校验电动机容量1.求2.求等效时间3.求等效力4.求等效功率因前面预选的电动机额定功率为 Ne=400kw所以 （电动机允许发热条件满足要求）。（二）电动机过负荷能力验算最大拖动力 故（满足要求）。电动机最大过负荷能力是够用的。九副井提升平衡作业时间表1.最大班下放工人的实际时间最大班下放工人次数最大班下放工人时间式中：Tx下放工人一次循环时间Tx=100s符合关于最大班下放工人时间不得超过40分钟的规定。2.每班提升矸石时间每班提升矸石时间每班提升矸石时间式中：Tx-提升矸石一次循环时间Tx=79s3.其它作业时间见提升平衡作业时间副井提升平衡作业时间表第二部分 供电系统设计1概 述1.1电力系统基本概念煤矿电源大多来自电力系统或矿井的自备电厂。电力系统是由发电厂、升压和降压变电所及各种不同的电压等级的输电线路组成的整体。电能是煤矿生产的主要动力源，保证对煤矿进行安全可靠、经济合理的供电，提高经济效益。根据国家标准规定，同时结合煤矿的特殊环境和生产条件，目前煤矿企业常用的等级和用途，见表3-1，以及井下电压等级和用途，见表3-2：表3-1 我国煤矿企业电压等级及用途类型电压等级用途流体36V电气设备的控制及信号回路127V井下照明、监控、信号、煤电钻220/380V地面照明、低压动力660V井下低压动力1140V综放工作面成套设备3300V高产高效矿井采区部分电气设备6kV(10kV)井下高压配电、高压电动机及向采区移动变电站供电35kV/110Vk矿井、区域变电所电源进线直流110V、220V、440V一般动力250V550V架线式电机车40V、80V、110V、120V蓄电池电机车2.5V、4V矿灯表3-2 江苏煤矿井下常用电压等级及用途标准电压平均电压用途6000V6300V高压电动机及供电电压1140V1200V综放工作面成套电器设备660V690V低压动力用电电压380V400V高压动力用电电压127V133V照明、信号、电话和手持式电气设备36V电气设备的控制回路直流500V架线式电机车1.2供电的重要性及基本要求（一）井下特殊的环境煤矿企业是一个高危行业，职工是一群特殊的群体，煤矿生产大多数是在井下作业、地下开采，水火、瓦斯、煤尘、顶板等五大灾害时刻威胁着职工的生命安全，在煤矿井下作业面,由于采掘过程中扬起的大量灰尘和受通风条件的影响,粉尘和CH_4、CO_2、H_2S等有害气体的浓度均比较高,直接影响作业面职工的身体健康。目前，井下工人超过8小时的工作时间已成为一种普遍现象，有的甚至超过十几小时，这种现象已成为煤矿安全管理的一大隐患。如何整治井下超时延点现象，为职工创造一个良好的工作环境，保障职工的健康权和休息权，是目前煤矿企业安全管理的一个突出问题。（二）煤矿企业对供电的基本要求1、供电可靠：1）要求供电不间断。2）对重要负荷供电应绝对可靠：如主排水泵、副井提升机等。3）采用双回独立线路供电。2、供电安全：（1）供电安全就是包括人身和设备安全。（2）我们依煤矿安全规程和有关技术规程规定，进行工作，确保供电安全。3、供电质量（1）要求用电设备在额定参数下运行，因为此时性能最好。（2）反映供电质量指标主要有两个：频率和电压。频率50Hz，要求偏差小于0.5Hz，即额定频率的1%，一般由发电厂决定。电压，各种电气设备要求电压偏差也不一样，一般工作情况下电动机允许电压偏差5%，过高或过低都有烧坏电动机的可能。供电经济：在保证供电安全、可靠，质量的前提下（）尽量降低基本建设投资。（）尽可能降低设备、材料、有色金属的消耗。（）尽量降低电能消耗和维修费用等。1.3电力负荷的分类1、一类负荷（一级负荷）（1）定义：凡因突然中断供电可能造成人身伤亡或重大设备损坏、造成重大经济损失或在政治上产生不良影响的负荷。例：矿井通风机、主排水泵、副井提升机等。（2）供电要求：两个独立电源供电。2、二类负荷：（1）定义：凡因突然停电造成大量减产或大量废品的负荷。例：煤矿主井提升机、压风机。（2）供电：两个独立电源供电。3、三类负荷：（1）定义：指除一、二类负荷以外的其它负荷。例：学校宿舍、地面附属车间及矿井机修厂等。（2）供电：单回路供电、多负荷共用一条输电线路。1.4负荷分类的目的确保一类负荷供电不间断，保证二类负荷用电，考虑三类负荷供电。2综放工作面供电系统2.1综放工作面1.工作面配电设备综放工作面的供电系统主要由高压供电系统，变电系统和低压配电系统三部分组成。1）6KV高压供电系统6KV高压供电系统由高压隔爆配电箱，高压双屏蔽软电缆和高压电缆连接器等组成。高压配电箱设在采取变电所，接受从中央变电所送来的高压电能，并经高压电缆向设在综放工作面附近的移动变电站供电。2）变电系统变电系统的主体是移动变电站。移动变电站由高压负荷开关，干式变压器和低压馈电开关三部分组成，一般采用三位一体的组合结构。它将采区变电所送来的6KV电压降为1140V，向综放工作面各用电设备供电。移动变电站结构紧凑，下部装有轮子，可在轨道上行走。移动变电站通常布置在离工作面150300m的地方，可随工作面推进而移动。3）1140V (660V)低压配电系统移动变电站将6KV电压变为1140V (660V)后，通过低压馈电开关引出。低压馈电开关内设有短路，过载，漏电等多种保护。由低压馈电开关引出的1140V（660V）电源可用屏蔽橡套电缆接至真空磁力启动器再馈电给各用电设备。2. 2工作面配电点1、综放工作面配电点位置及设备布置工作面配电点是低压开关设备集中的地方，其任务是将采区变电所或移动变电站送来的660V或1140V电能分配给工作面的用电设备，通常不设变压器，煤电钻和照明用的127V电源可从电钻或照明综合保护装置上获得。由于工作面配电点经常随着工作面的变动而移动，所以不需要专设置专门硐室。采煤工作面配电点大都设在工作面附近平巷的一侧，如果不是瓦斯、煤尘突出的矿井，工作面配电点大都设在回风巷道内，其位置一般距工作面50m300m。井下变电所硐室中的电气设备的布置通常是高、低压电器设备各放置在一侧，如有需要，也可以将两者同时布置在一侧。如图3-5为示典型的采区变电所电气设备的布置图。图3-5 综放工作面机电设备布置1-小绞车；2-小水泵；3-配电点；4-电钻照明变压器综合装置；5-工作面输送机；6-液压支架；7-采煤机；8-转载机；9-带式输送机；10-移动变电站；11-液压泵站；12-回柱绞车2.配电点电源进线总开关的设置采煤工作面的电气设备容量大，负荷变化大、启动频繁、工作条件差、维护工作量大、为保证安全可靠和操作方便，每一个配电点都需要设置电源进线总开关。总开关与配电点的其他开关放置在一起，以便于操作和管理。控制各设备的真空磁力启动器可直接接到由配电点总开关控制的配电点母线上。3.综放工作面设备布置综放工作面的配置设备主要有：（1）采煤机组；（2）工作面输送机；（3）刮板输送机、乳化泵；（4）转载机；（5）可伸缩胶带输送机；（6）辅助设备：小水泵、小绞车、照明、破碎机、喷雾泵等；（7）隔爆型移动变电站：一个综放工作面通常在下顺槽设置移动变电站。3供电计算总述3.1设计考察依据1.工作面巷道布置和尺寸及支护方式；2.工作面地质、通风、排水，瓦斯涌出状况；3.工作面机电设备布置、运输状况、作业过程；4.工作面机电设备容量、技术参数及性能；5.采区附件现有变电所或中央变电所的分布情况、供电能力及高压母线上的短路容量等情况；6.工作面生产能力、矿井作业制度；7.技术和经济指标。3.1.1设计要求1.负荷煤矿安全规程、井下供电设计技术规定以及煤炭工业设计规范中的要求；2.尽量选用定型的具有煤矿安全标志的国产新产品；3.保证安全、可靠、经济、合理、技术先进。3.1.2设计内容和步骤1.确定采区变电所、工作面配电点和移动变电站的位置；2.综放工作面用电设备负荷统计以及确定移动变电站的台数、容量、型号；3.根据综放工作面设备的布置情况拟定供电系统图；4.高低压电缆的选择；5.短路电流的计算；6.隔爆型高低压配电装置选择；7.过电流保护装置的整定计算；8.绘制综放工作面供电系统图及机电设备布置图。3.1.3供电电压选择煤矿安全规定规定，井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级应符合下列要求：1.高压不得超过10kV，低压不得超过1140；2.照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定电压不超过127V；3.远距离控制线路的额定电压不得超过36V；4.采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。采区工作面的供电电压可根据日生产能力、单级或双击最大容量、总装机容量来确定。电压等级适用范围参考表3-6.表3-6 综放工作面电压等级使用范围电压等级/V适用于采煤方式综放总容量/kV单机最大容量/kV双机最大容量/kV日产量/(t/d)660薄煤层和部分中厚煤层综放5001000150170（2150）（2170）50010001140普通综放10001500300400（2375）（2400）100050003300一次采全高厚煤层综放3000100024005000100003.1.4采区供电系统的拟定原则I采区高压供电系统的拟定原则：（1）供综放工作面的采区变（配）电所一般由两回路电源线进行供电，除综放外，每个采区应为一回路；（2）双电源进线的采区变电所，应设置电源进线开关；（3）采区变电所的高压馈出线宜用专用的开关柜；II采区低压供电系统的拟定原则；（1）在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的设备最省；（2）原则上一台启动器只能控制一台设备；（3）当采区变电所动力变压器超过一台时，应合理分配变压器负荷；（4）变压器最好不要并联运行；（5）从变电所向各配电点或配电点到用电设备采用辐射式供电，上山及顺槽运输机采用干线式供电；（6）工作点配电点最大容量电动机的启动器应靠近配电点进线；（7）供电系统应尽量避免回头供电；（8）瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中，掘进工作面的局部通风机组都应实行三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电；（9）局部通风机和掘进工作面中的电气设备必须装有风电闭锁装置。在瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中的所有掘进工作面应装设两闭锁（风电闭锁、瓦斯电闭锁）实施。3.1.5负荷统计负荷计算是为电气设备、输电导线选择，继电保护装置整定提供重要的计算依据。综放工作面用电设备负荷统计采用需用系数法。4综放工作面负荷统计及各变压器容量校验7105工作面是综放工作面，其供电系统分为：材料道供电系统、溜子道供电系统、工作面1140V供电系统。其中：材料道系统由采区变电所馈出660V移变（2-4移变）馈出1个配电点（KBZ-400A）：供材料道绞车；溜子道由采区变电所馈出660V移变（2-3移变）馈出3个配电点（KBZ-400A）:供皮带输送机、溜子道绞车、溜子道刮板输送机；工作面1140V供电系统由由采区变电所馈出1140V移变（2-1、2-2移变）馈出5个配电点（KBZ-400A）：供煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、喷雾泵、乳化泵。4.1负荷统计4.1.1材料道供电系统负荷负荷：25 kw 调度绞车 4部 22 kw 回柱绞车 1部Pe=122 kw4.1.2溜子道供电系统负荷负荷： 160 kw 胶带输送机 2部 75 kw 可弯曲刮板运输机 1部 25 kw 调度绞车 4部 22 kw 回柱绞车 1部 Pe=517 Kw4.1.3工作面1140 V 供电系统负荷负荷：500 kw 采煤机 1部 kw 可弯曲刮板输送机 2部 125 kw 乳化泵 2部 55 kw 喷雾泵 2部 90 kw 转载机 1部 90 kw 破碎机 1部Pe=1660kw以上负荷均为各分支系统实际装机容量，具体设备、电缆详见供电系统图和机电设备布置图。4.2各变压器 容量校验4.2.1功率因数因工作面为综放工作面故取0.7。需用系数:=0.536需用系数：Kx取0.6式中:需用系数容量最大的那台电动机额定功率KW；Pe工作面用电设备的额定功率之和，KW4.2.2各变压器容量校验1 材料道=0.52需用系数：Kx取0.52=90.62KVA式中: 变压器计算容量需用系数Pe材料道用电设备的额定功率之和，KW加权平均功率因数采区重合系数选KBSG-200/6型变压器;其额定容量,为:200 KVA ,额定电压6/0.69KV, 但考虑其他负荷,故选择KBSG-630/6型变压器, 其额定容量,为:630 KVA ,额定电压6/0.693KV.2、 溜子道=0.59需用系数：Kx取0.59=435.76KVA 选择KBSGZY-630/6型干式移动变压器;其额定容量,为630 KVA ,额定电压6/O.693KV。3、 工作面1140V1、 工作面1140V移变 （2#）（供煤机、喷雾泵、乳化泵、转载机、破碎机）=0.74需用系数：Kx取0.74 KVA 选择KBSGZY-1000/6型干式移动变压器;其额定容量,为:1000 KVA ,额定电压6/1.2KV。2、 工作面1140V移变 （3#）（供可弯曲刮板输送机）=0.55需用系数：Kx取0.55 KVA选择KBSGZY-800/6型干式移动变压器;其额定容量,为800KVA ,额定电压6/1.2KV。5设备的选择、开关整定及效验5.1材料道供电系统5.1.1设备选择设备选择详见附表，其分布地点见机电设备布置图。5.1.2过流保护低压电网短