主井提升系统更新改造方案可行性研1

1、凯马公司主井提升系统更新改造方案可行性研究一、主井提升系统现状及改造理由凯 马 公 司 现 使 用 的 主 井 提 升 系 统 为 1954 年 安 装 ， 系2EM 2000/1020A型缠绕式提升机，电动机为绕线式仿 AM6128- 8电 动机，功率为155kW提升机速度V=3.7m/s。提升机电控为老式的逻 辑控制方式，型号为KKX为比较落后的电控系统，控制线路已经老 化，故障率比较高，且金属电阻发热耗能较大。制动方式为块式弹簧 闸制动。提升容器为 4t 斜井箕斗。运输方式为斜井轨道运输，轨距 为1300mm轨道长度为417m在近两年的轨道运行中出现过几次断 道现象，安全运行可靠度降低。

2、钢丝绳使用周期短，磨损量较大，一 般情况是 8 个月更换一次钢丝绳， 更换钢丝绳比较频繁， 维护量比较 大，每天需要工作人员观察检查检测钢丝绳。 现2BM 2000/1020A型 提升机已经被列入国家淘汰设备， 被限制使用。 根据以上情况我公司 决定对主井提升系统进行改造。二、拟定的改造方案1、原系统需做的工作及效果分析 根据主井提升系统运行情况和当前提倡节能、高效、安全可靠 的要求，改造原系统需要做很多工作。更换主井提升机卷筒，拆除原系统的所有机构，重新安装新型 提升机，重新打基础进行预制，需要垫铁、基础螺栓二次灌浆。主电动机选用变频电动机，功率155KW电控选用交流变频调速 系统，甩掉原提

3、升系统转子回路串金属电阻部分， 可以节能 20%左右。原设备进行更新改造时还要从以下几个方面考虑：（1）从设备生产性来说， 改造后的设备与原设备没有太大差别， 不能实现连续运输，生产能力没有提高，所以从生产效率来考虑，生 产效率没有提高，生产性较差。（2）从设备可靠性来说，现在的现代化技术可以达到设备可靠 运行，但斜井运输存在易断绳、箕斗下滑等事故，事故率较高。（3）从设备维修性来说，改造后的设备比原来设备检修时减少 了电气方面的维修强度和难度， 但从机械设备方面考虑和原来提升系 统没有多大区别，设备的拆卸、安装难度较大，维修强度较大，维修 时间较多，每天必须进行检查检修，每年必须进行大型的检

4、修任务， 钢丝绳更换率高，维修费用较高，显然维修性较差。（4）从安全性来说，斜井提升机运输井架维护需要蹬高，井架 高度为 18 米，维护工作人员需要蹬上井架进行天轮维修，属于高空 作业，安全性较低，且斜井提升机运输事故率较高，所以安全性方面 较差。（5）从耐用性来说，提升设备使用寿命较长，但从整个系统来 说，就出现了较多问题，钢丝绳使用寿命短，每年必须进行零部件的 检修和更换，比如提升机主轴必须每年进行探伤，天轮轴必须探伤， 每 4 年必须起大轴进行检查检修， 费用和强度都很高， 从整个系统来 考虑耐用性不高。综合考虑，改造后的提升系统不能消除以上几个方面的弊端，需要从新考虑改造方案，决定不选

5、用提升机提升系统运输2、改造为DX型主皮带提升的研究(1) 设计参数及计算凯马公司主井基础数据，斜井倾角为 30度，斜长416m运输物 料为原煤，松散度为1.2t/m3。输送距离为412m上运高度为212m 倾角为30度。运输量计算 q=5QQQQQ 94.68t/h330*16根据运输机械设计选用手册选择：94.68/0.76=124.6t/h所以选用运输量为150t/h。参数及计算A、选择带宽为800mmB、带速选择为0.52.0m/s。C、输送能力计算Q=Cp Q式中：Q-输送量，t/hC- 倾角系数，取0.68P物料松散密度，1.2t/m 3。Q-水平输送能力，mf/h。D 、其他参数

6、(a) 每米钢绳芯输送带质量q °取20.2kg/m 2 (输送带强度为1250N/mm带宽为 800mm)(b)每米输送机上物料质量q的计算 =150*1.2/(3.6*2.0 )3.6v式中：q-每米输送机上物料质量,q=25kg/mkg/m；Q- 输送量，t/h ；v- 带速，m/s。(c)每米输送机上托辊转动部分质量q1及下托辊转动部分质量q11，采用冲压座。q1=11.7kg/m q11 =4.0kg/m(d)运行阻力系数3,3值与托辊形式有关。侧辊前倾角为35度。选用双侧前倾角，运行阻力系数3为0.030 (灰尘较 多，输送摩擦较大的物料)。(f )上分支允许挠度下的输送

7、带力S1 ,按公式s=(q讪爲8f计算 S1=（25+20.2）（ 8*0.）=3322N式中：S1-上托辊间输送带力，N;q、q 0-物料和输送带每米质量，kg/m;l-上托辊间距，1.2m;f-挠度，推荐 。(g) 下分支允许挠度下的输送带力 S1，查表为14k2(h) 校核倾斜输送机最小力 Sk,查表(运输机械设计手 册表6-14)得:8.0kN。注：倾斜输送机最小力不得小于该值 (j )传动滚筒选择：1000mm滚筒面纹为菱形的滚筒(k)带强Gx选择为1250N/mm(2) 选型设计计算 根据主井情况选择上运输送机计算方式(a)运行时的总阻力与总圆周力的计算 运行时的总阻力： F=F1

8、+F2 +F3 +F1 式中：F-运行时的总阻力，N; F1- 上分支运行阻力， N。计算 Fi= (q+qo+q1)® Lgcos B=( 25+20.2+11.7 ) 0=5969N式中： q- 每米物料质量， kg/m;q0 - 每米输送带质量， kg/m;q1- 每米输送机上托辊转动部分质量，kg/m;® - 运行阻力系数， 0.03 ;L- 输送机长度， m;B - 输送机倾角， 300 。F2 - 下分支运行阻力， N计算 F2 =( q 0+q11 )® LgcosB=( 20.2+4.0 ) 0=2539N式中： q11- 下托辊转动部分质量， k

9、g/m；计算 F3 二qLsin p g二qHg=25*212*9.8=51940N式中：H-输送机提升高度，即物料输送高度，mF1- 附加阻力， N；. 计算出输送机正常运行时传动滚筒的总圆周力FUFU =F= F1+F2 +F3 +F1简化计算时，F1暂时不考虑，则 FU = F 1+F2 +F3=5969+2539+51940=60448N. 正常运行时传动滚筒的轴功率 P0P0= F U *v/1000=60448*2/1000=121kW式中： P0- 传动滚筒轴功率， kW;v-带速， m/s， v=2.0m/s.(b) 力计算选用单传动滚筒，围包角© =210度，单传动

10、滚筒计算简图。此 时，在传动滚筒趋入点的力 Si最大，传动滚筒奔离点的力 S2最小， 在下分支中最小力为 S3 ，在上分支中最小力为 S4 。按式 FU = F1+F2 +F3 和式 Fm = S1-S 2 则有： FU = F1+F2 +F3 = S1-S 2 先确定 S2 ，化简得S 1= S 2 + F US 3= S 4 = S 2 + F 2- q 0Hg或 S4 = S1- F 1- F 3- q °Hg51 = F U *1.3=60448*1.3=78582N=79 kN52 = S 1 - F U =79-60=19kNS3= S 4 =21.5-42=-20.5k

11、N上述算式应满足以下条件：a. 应满足不打滑条件，即 S1 / S 2 =4.25<4.33 满足要求；b. S 3=20.5kN大于下分支最小力14kN,满足要求。c. S 4=20.5kN大于上分支最小力 3.9kN，满足要求。d. 最大力Si=79kN小于于表中所列带强为 1250N/mm勺所列100kN值, 满足要求。(c) 电动机功率计算a. 计算公式PM =K1*K 2 *P 0式中： PM - 电动机功率， kW;K 1- 电动机功率系数；K 2 - 电动机起动方式系数，一般情况选取 K2 =1；P0- 传动滚筒轴功率， kW。b. 电动机功率系数勺选取采用绕线型电动机时，

12、其值如下：一般情况，单机驱动时取 Ki=1.21.3。选取1.3。 采用防爆鼠笼型电动机配安全型液力偶合器时其值如下： 一般情况，单机驱动时取 K1 =1.2.计算 PM =1.2*1*121=145kW(d) 钢绳芯胶带强度计算m=BGX/ S1 =0.8*(1250*1000)/79000=12.65式中：B-胶带宽度，0.8m;GX- 胶带破断强度， 1000000N/m;S 1- 胶带最大力， 79000N;m- 安全系数(3) 附加阻力及附加功率计算a. 清扫器阻力及其附加功率每组弹簧清扫器： F11=(7001000)B=560800N每组空段清扫器： F11=200B=160N式

13、中： F11- 附加阻力， N;B- 带宽， m。附加功率：P4 二刀 F1 v/1000=(560 800)*2/1000=(1120 1600)/1000=1.12 1.6kW取值为 2kW。式中： P4 - 清扫器附加功率， kW;刀F1-附加阻力和，N;v- 带速， m/s.b. 导料槽阻力及其附加功率附加阻力：F；二(1.6B2 p g+70) l=82N附加功率： P4= F 12v/1000=82*2/1000=0.164kW式中： P4 -附加功率， kW；F2 -导料槽附加阻力，N;B-带宽，mp - 物料松散密度， t/m 3 ；v- 带速， m/s。c. 进料处物料加速阻

14、力及其附加功率附加阻力： F13=0.142Qv=0.142*150*2=42.6N附加功率： P4=0.00014Qv2=0.084kW式中： P4 -附加功率， kW；F3 -进料处物料加速引起的附加阻力，N;Q-输送量，t/h ;v- 带速， m/s。(3)起动和制动a. 起动与制动计算原则由于长距离、 高强度输送机的带速与力都比较大， 因此在设计中 对起动与制动必须考虑惯性问题， 其目的是要求在各种条件下起动和 制动平稳，而不致发生故障。般设计中， 首先要确定单台输送机的起动或制动时间， 它是由 起动加速度或制动减速度、 最大起动力或最大制动力等主要参数共同 确定的。为了便于分析，这里

15、所有力的计算，都是按作用于传动滚筒 的圆周力来分析的。一般长距离输送机特别是水平输送机取传动滚筒最大起动圆周 力为工作圆周力的 1.5 倍。FQ =AF=A(S1 +S2 )式中： FQ -起动圆周力， N；F- 工作时圆周力， N；A- 起动系数，取 A=1.5；S1- 传动滚筒趋入点最大力， N；S2 - 传动滚筒奔离点最小力， N。FQ =1.5* (79000+19000)=147000Nb. 起动与制动负荷计算输送机在起动时， 需要克服惯性， 使输送机由静止逐渐加速至额 定带速。在制动时也需要克服惯性， 使输送机由额定带速减速至停机。 因此在稳定运转时，动能恒定，在起动和制动过程中动

16、能是变化的。计算方程式 传动滚筒在各种状态下所需圆周力的基本算式F= F 1+F2 +F3 +F1Fq=E Fa+ ( F1+F2+F3+F1 )Fz 二刀 Fa- ( F1+F2+F3+F1 )式中： F- 工作时圆周力， N；F1- 上分支运行阻力， N；F2 - 下分支运行阻力， N；F3- 物料提升阻力， N；F1- 附加阻力， N；FQ - 起动时圆周力， N；FZ - 制动时的圆周力， N；刀Fa-总的动负荷，No 在各种状态下运输机运行平衡方程式 一般运动平衡方程式(传动滚筒作用力的运动平衡方程式) 工作状态 F D -F=0起动过程 F d+F二刀Fa制动过程 F z+F=E

17、Fa式中Fd-电动机对传动滚筒作用的原动力或发电制动力。 上运机型在各种状态下的运动平衡式工作状态FD - (F1+F 2+F 1)- F 3 =0起动过程FD- ( Fi+F2+F1) - F 3=E Fa (注意：Fd必须大于静负荷 F1 + F2 + F1 + F 3 ，以免发生输送机由物料自重引起的下滑故障) o 制动过程 分三种情况(a) .有制动器，但未上闸时(Fi+ F2+ F1) +F3=EFa(b) .当上制动器时 F z+(Fi+ F2+ F1) +F3二刀FaFZ 为工作制动力( c). 当工作制动器给出所需制动力使输送机减速到v<1.0m/s 时，即可上安全制动器

18、，此时要求 FZ > F 3- (F1+ F 2 + F 1) 这样，就可预防输送机停车后往下倒转。传动滚筒上的作用力 FD 及 FZ 转换到高速轴上的电动机原动力F1D 及制动力 FZ 关系式如下：FD= Fd/ (i 刀n) =KiFD/iF；=1.3 F z/i n i式中： F1D - 高速轴上原动力， N;i- 传动比；刀n -总效率；Ki- 电动机功率效率，取值为 i.2 ；n i-减速器效率，取n i=0.94.注：选择制动器动力是，取安全系数为 i.3 。 起动与制动计算中应注意的问题如下：(a) 阻力系数的选取 上运输送机停车后防止倒转的制动力要足够大，因此阻力系数必须

19、取小值，一般取3=0.012。(b) F3 v( Fi+ F2+ F1)时为电动状态的水平和上运输送机。 惯性力(动负荷)的计算(a)移动部分惯性力Fai =( q+qi+qii +2q0 ) Lv/t式中 F ai- 移动部分惯性力， N；q- 每米物料质量， kg/m；qi- 每米上托辊转动部分质量， kg/m；q11-每米下托辊转动部分质量，kg/m;q。-每米输送带质量，kg/m;l-输送机长度，mv-带速，m/s;t-起动或制动时间，s。(b)转动部分惯性力Fa1=Fa1+Fa12+F：3式中f a1 -转动部分惯性力，n；Fa1-低速轴滚筒惯性力，n；Fa;-低速轴联轴器惯性力，n

20、；Fa3 -转换到低速轴的咼速轴转动部分惯性力，低速轴滚筒惯性力：2Fa；=E(GD)*= (600+180) *0.2=78N4gri式中r 1各种滚筒半径，ma平均加、减速度，m/s2 ,a=v/t ;2(GD 转动惯量与2的乘积，Ns2/m。传动滚筒的 4ga转动惯性力查表运输机械设备设计选用手册6 21;改向滚筒查表 6 22o11 _(GD2)a2a2r低速轴联轴器惯性力4g式中 GD 2 低速轴联轴器飞轮矩， N m2 ;传动滚筒半径，m。转换到低速轴的高速轴转动部分惯性力，包括电动机、高速 轴联轴器、液力偶合器、制动轮、盘式制动器和转换到高速 轴上的减速器的惯性力：F1a；=刀（

21、GD2） /4g*即 2r式中 刀（GD）各转动部分飞轮矩之和，Nm2;i传动比；r传动滚筒半径，m;笃i 可查表运输机械设计运用手册表6-24。4gr总的惯性力：Fa = Fa1+ F：1式中F a 总的惯性力，No转换到高速轴上的惯性力矩为：Ma=虫*1/ n 1i式中M a 高速轴上的惯性力矩，Nm;n 1 减速器效率，取n 1 =0.94 o（4）设备组成及其特点输送机主要由驱动装置、传动装置、紧装置、逆止装置、清扫 装置、胶带、电气保护装置等部分组成。机头采用单电机传动滚筒驱 动方式，机尾采用自动紧小车的滑动紧装置， 确保输送机能够正常运 行。a. 驱动装置 驱动装置主要由变频调速装

22、置、电动机、减速机、离心式摩擦片偶合器、逆止器等组成。采用变频调速装置，保证合理稳定调速。 采用电动机、减速机直联传动，单电机单滚筒驱动方式，将驱动装置 固定在一个整体机座上， 保证设备的稳定性。 采用离心式摩擦片偶合 器，保证电动机的平稳起动和胶带输送机的安全运行。b. 传动装置 传动装置主要由传动滚筒、机尾换向滚筒和传动机构等部分组 成。传动滚筒采用菱形胶面滚筒， 增加了胶带和传动滚筒间的摩擦力。 传动滚筒采用胀套连接，便于安装更换。c. 机身和托架机身采用槽钢连接，中间架加工成 H 形，中间横梁采用直径为50mm厚壁钢管与支腿焊接，上部托辊架布置为4个托辊支座。其中 2 个长托辊布置在两

23、侧，与水平导角成 70 度， 2 个短辊布置在中 下部，与水平成 30 度角，使得胶带在运行时成深槽形，增加物料与 胶面间的摩擦，避免物料下滑。同时，检修通道一侧加防护网，防止 物料伤人。自机头起每 25 米布置一组压带辊，防止胶带跑偏和物料 的倾洒，保证胶带能够正常运行。d. 制动和逆止系统 制动系统采用电力防爆型液压制动器，其特点是制动力矩大、 行程小，制动迅速。逆止系统采用棘轮式逆止器， 安装于低速轴轴端， 能够可靠防逆转。e. 紧装置采用自动紧小车，利用巷道倾角和轨道安装滑动紧小车，保证 输送机能平稳运行。f. 清扫装置 安装清扫装置，清除胶带人字花纹间残留物料。设置两台清扫 装置，一台安装在机头滚筒的后面， 另一台安装于机尾换向滚筒的前 面。清扫物料，保证胶带的使用寿命。g. 胶带选用 Gx=1250N/mm,B=800mm,L=412人字花纹型阻燃钢丝绳芯胶带，胶带接头采用机械硫