煤矿架空乘人装置专项设计

盘州市鸿辉煤矿架空乘人装置专项设计方案鸿辉煤矿机电科 2019年设计方案 一、设计方案及说明1、巷道原始资料1.1运输长度约 770 米1.2平均坡度 16 度1.3下平巷长 20 米2、设计方案2.1主要参数的选择1）最大运行速度 0.96 m/s2）同时乘坐人数：50人3）最大输出效率：172人/h4）钢丝绳直径：20.5mm5）驱动装置功率：37KW6）托轮间距：8m7）乘人间距：20m 8）驱动轮直径：1200mm9）尾轮直直径：1200mm 10）尾轮涨紧行程：11m 11）钢丝绳最低安全系数：612）钢丝绳破断拉力总和：267KN2.2我国煤矿安全规程（2016年版）中对架空乘人装置有关规定如下第383条规定：吊椅中心至巷道一侧突出部分距离不得小于0.7m,双向同时运送人员时钢丝绳间距不得小于0.8m,固定抱索器的钢丝绳间距不得小于1.0m。乘人吊椅距底板的高度不得小于0.2m,在上下人站处不大于0.5m,乘坐间距不应小于牵引钢丝绳5s的运行距离，且不得小于6m。固定抱索器最大运行坡度不得超过28，可摘挂抱索器最在运行坡度不得超过25。运行速度超过1.2m/s时，不得采用固定抱索器；运行速度超过1.4m/s时，应当设置调速装置，并实现静止状态上下人员，严禁人员在非乘人站上下车。鸿辉煤矿采用可摘挂抱索器，运行速度0.96m/s，坡度160。2.3设计说明1）电机功率计算驱动功率，考虑增加运量、速度、变坡多等因素选定电机功率为 37 KW。（详见二设计计算5）2）选用钢丝绳6x19+NF-20.5mm，其安全系数为 10.7 （详见二设计计算6），满足煤矿安全规程第408条规定：“架空乘人装置钢丝绳悬挂时的安全系数的最低值为6”。为加大驱动摩擦系数，要求钢丝绳定期涂增摩脂。2.4横梁的安装方案一）、下图为贯通梁。安装中有一端掏洞为梁插入壁深的2倍，但该方式牢固可靠，外形整齐，条件允许者为首选方式。二）、下图为有支座安装方式。一般适用煤巷通过锚杆插入较长的深度，以保证横梁的稳定性。在一定的巷道条件下，如岩巷巷道低矮情况，支座也可采取下图形式。三）、下图为锚杆支撑梁，要求顶部岩石较好，施工难掌握，但节省材料，适用巷道低矮。鸿辉煤矿采用第一和第二种方案（井口第一组、井底变坡点采用第一种方案，其余采用第二种方案），组间距为8米。2.5主要部件介绍（变坡点使用多双托轮）1、使用多托绳轮组（双托轮或四托轮），受力均匀，自动调节定位，适用于不同的变坡情况。轮衬为聚安脂材料，耐磨弹性好，寿命是橡胶材质的1.5倍。2、托压轮装置： 适当安装托压轮能使钢丝绳不易掉道。轮衬具有耐压、耐油、耐磨、阻燃、防静电等性能。3、尾轮装置：采取架空安装，结构简单、运行平稳。4、张紧收绳装置：能自由调节迂回轮和重锤位置，并根据索道的负荷，自动调节钢丝绳的拉力，确保人车有足够的牵引力，避免索道打滑和飞车的现象发生，只要1人扳动小绞车手轮收绳，即可调整重锤高度，操作简便。PLC可编程电控箱液晶触摸屏操作台下车语音提示箱2.6架空乘人装置电控系统功能说明1.本控制系统按照GB3836.1-2000（爆炸性气体环境用电气设备的通用要求）及有关煤矿行业标准设计。此系统由驱动电机的控制开关、制动油泵控制开关以及KXJ1-1/127型矿用隔爆兼本质安全型电器控制箱、TH24(B)型矿用本质安全型电气操作台、六个音箱、外围传感器和信号开关等部分组成。主电控箱采用日本三菱/西门子PLC，实现可编程控制，操作台使用TK6102i/MT6100iV3触摸屏，能中文和模拟图形动画显示。2.7保护功能1）、超速保护：在系统运行中，速度传感器检测到的运行速度超过设定速度的20%时，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“超速保护”。 2）、欠速打滑保护：在系统运行中，速度传感器检测到的运行速度低于设定速度的30%时，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗将显示“欠速保护”。3）、全程紧急停车保护：在架空乘人装置的中心线每间隔50米装有紧急停车拉线开关1个，并由钢丝绳连接起来。当巷道内有紧急情况时，在沿线的任意一个地方只在拉动该钢丝绳，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警，同时显示窗将显示“急停故障”。4）、脱绳保护：在系统运行中，当钢丝绳从托绳轮上脱落时，触碰脱绳保护传感器开关，安装在托绳轮下的捕绳器会自动捕绳，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警，同时显示窗将显示“脱绳故障”。5）变坡点防掉绳保护：在系统运行中，当钢丝绳从托绳轮上脱落时，钢丝绳触碰变坡点防掉绳保护传感器开关，安装在变坡点的捕绳器会自动捕绳，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警，同时显示窗将显示“掉绳故障”。6）张紧力下降保护：张紧力下降保护传感器安装在重锤组件横梁下方的支架上，用拉绳（直径3mm的钢丝绳）与重锤组件连接，当重锤组件离地小于200mm时，拉绳拉动张紧力下降传感器，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警，同时显示窗将显示“张紧力下降故障”。7）机头、机尾越位保护：当人员乘坐吊椅上下井越位进入机头或机尾的禁止部位点时，系统自动停机并发出故障报警声，同时显示窗口显示“越位故障”。8）安全制动装置：安装在驱动轮上，驱动系统必须设置失效安全型工作制动装置和安全制动装置。9）、配重限位保护：该保护开关是用于防止配重落地而使系统失去张紧力的保护装置。10）、断绳保护：钢丝绳在长期运行中出现断绳现象后，这时尾轮会迅速向后滑动，并触动断绳保护装置，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警，同时显示窗显示“断绳保护”。11）电气闭锁保护：鸿辉煤矿副斜井主绞车与人车同在一巷道运行，为实现主绞车运行人车不能运行、人车运行主绞车不能运行，所以必须在人车启动器与主绞车启动器之间进行电气闭锁，必须停止主绞车，人车按闭锁复位才能正常起动；必须停止人车，主绞车按闭锁复位后，主绞车方可运行。12）语音提示：在每一个下车点安装一个语音提示。只要乘坐人员到站，都会有语音报警“前方到站，准备下车”。以上任一安全保护项目发生故障时，控制系统自动检测信号，架空乘人装置立即停车，同时发出声光报警，显示屏上显示安全保护故障项目。只有消除故障后，系统才会解除闭锁，重新启动运行。 二、设计计算及说明1）、已知参数 总长： L =770m 最大坡度： 16 2）、主要参数的确定 1、预选电动机：YB2-250M-6 37kw Ne=980转/分 2、预选驱动轮：直径D=1.2m 3、预选减速机：TPS315-63-3F i=63 钢丝绳运行速度：V=K（D/60）Ne/i=0.983.141.2/60980/63=0.96m/s 4、预选钢丝绳：619+NF-20.5mm 公称抗拉强度：1670N/mm2 5、设定乘坐间距为1=20m Q=3600V/1=172人次/h 6、托轮间距 取2=8m 7、驱动轮绳槽与牵引钢丝绳的摩擦系数=0.20 8、牵引绳在驱动轮上的围包角=18003）、牵引钢丝绳张力的计算 1、最小张力Smin= Cq0gSmin -最小张力点的张力， NC-钢丝绳的挠度系数,取C=800q0-预选牵引钢绳的每米质量，1.47kg/m g-重力加速度，g=9.8 m/s2Smin= 8001.479.8 = 11525 N 2、各点张力 1）当下放侧无人乘坐而上升侧满员时,线路运行阻力。（动力运行状态）W4-1 =q0 +(Q1+Q2)/1(cos+sin)Lg=1.47+(75+15)/20(0.02cos16+sin16) 7709.8=13285N W2-3 =q0 (cos-sin)Lg=1.47(0.02cos16-sin16) 7709.8=-2844N 各点张力： S3=Smin=11525N S4=1.01S3=11640N S1=S4+W4-1=24925N S2=S3-W2-3=14369N Q1每人人体重量,取Q1=75kg Q2-每把吊椅重量,取Q2=15kgL巷道总长牵引钢丝绳运行阻力系数,动力运行时,取=0.0150.02制动运行时,取=0.0080.0122）当下放侧满员乘坐而上升侧无人乘坐时.(制动运行状态)W4-1 =q0(cos+sin)Lg=1.47(0.012cos16+sin16) 7709.8=3185N W2-3 =q0 +(Q1+Q2 )/1(cos-sin)Lg=1.47+(75+15)/20(0.012cos16-sin16)7709.8= -11897 N 各点张力： S3=Smin=11525N S4=1.01S3=11640N S1=S4+W4-1=14825N S2=S3-W2-3=23422N 4）、驱动轮防滑校验当下放侧无人乘坐而上升侧满员乘坐时，处于动力运行状态，S1-S20 且 S1/S2=1.73e (1.87) 符合要求当下放侧满座乘坐而上升侧无人乘坐时，处于制动运行状态，S1-S20 且 S2/S1=1.576因此选择钢丝绳619+NF-20.5mm -20.5-1670，符合要求。7）、拉紧行程S=0.01L=0.01770= 7.7 m,考虑现场条件,最终确定 S=8m。8）、重锤张力采用四滑轮绳牵引重锤,拉紧重锤重量为（S3+S4）/8/9.8 295Kg每块重锤重50Kg,考虑现场情况最终确定6块。9）、减速机选型 根据驱动轮直径为1200mm计算，当动力运行状态时，减速机所受的扭矩最大，此时减速机的实际使用扭矩为:（S1S2）D/2=105560.6N.m=6333N.m所需减速机的轴功率为：6333980/63/9550/0.75=13.76(Kw)选定减速机为TPS315-63-3F,符合设计要求。 10）、工作制动器选型根据电机功率计算制动器扭矩为：TC=KT=K 9550 （Pw/n）=29550（37/980）= 721 N.m式中: T理论扭矩,N.m TC计算扭矩,