【大学】矿山机电设备综述

1、.上篇上篇矿山机电设备综述矿山机电设备综述矿井通风、排水、压气、提矿井通风、排水、压气、提升及运输设备升及运输设备 .第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备按出口流向分：按出口流向分：按叶轮数目分：按叶轮数目分：按风压大小分：按风压大小分：离心式风机离心式风机轴流式风机轴流式风机单级叶轮风机单级叶轮风机双级叶轮风机双级叶轮风机高压风机（高压风机（3000Pa3000PaH H5000Pa5000Pa）中压风机中压风机（1000Pa1000PaH H3000Pa3000Pa）低压风机低压风机（H H1000Pa1000Pa）一、风机的分类：一、风机的分类：.甩甩第一章：矿井通风设备第一章：矿井

2、通风设备二、离心式泵与风机的工作原理：二、离心式泵与风机的工作原理：图示为简单结构。叶轮装在螺旋形的外壳内，图示为简单结构。叶轮装在螺旋形的外壳内，当叶轮旋转时，流体轴向流入，然后转当叶轮旋转时，流体轴向流入，然后转9090进进入叶轮流道并径向流出。入叶轮流道并径向流出。叶轮连续旋转，在叶叶轮连续旋转，在叶轮入口处不断形成轮入口处不断形成真空，从而使流体真空，从而使流体连续不断地被泵吸连续不断地被泵吸入和排出。入和排出。.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备三、轴流式风机的工作原理：三、轴流式风机的工作原理： 叶轮安装在圆筒形叶轮安装在圆筒形(风机为圆锥形风机为圆锥形)泵壳内泵壳内,当叶轮

3、当叶轮旋转时，流体轴向流入，在叶片获得能量后，沿轴向旋转时，流体轴向流入，在叶片获得能量后，沿轴向流出。旋转叶片的推力使流体获得压能和动能。流出。旋转叶片的推力使流体获得压能和动能。 与离心式风机的不同特点是：与离心式风机的不同特点是： 轴流式：轴流式：“推推”风压低，但流量大。进、出口可转风压低，但流量大。进、出口可转换。换。 离心式：离心式：“甩甩”风压高，风压高，流量较小。进、出口流量较小。进、出口不可转换。不可转换。 F FFaFaFrFr.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备四、风机的主要工作参数四、风机的主要工作参数 ：流量流量Q Q单位时间内风机输送空气的体积，单位时间内风机

4、输送空气的体积， 又称风量。又称风量。单位：单位：m m/s/s；m m/h/h。风压风压P(H)P(H)单位体积气体在通风机内获得单位体积气体在通风机内获得 的总能量，单位：的总能量，单位：P(Pa);H(mmP(Pa);H(mm水柱水柱) ) 风压风压( (全压全压) )静压静压PstPst（HstHst）动压）动压Pd(Hd)Pd(Hd)转速转速n n风机叶轮每分钟旋转的周数。风机叶轮每分钟旋转的周数。 单位：单位：r/minr/min或或rpmrpm。.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备四、风机的主要工作参数四、风机的主要工作参数 ：功率：功率：轴功率（输入）、有效功率（输出）轴

5、功率（输入）、有效功率（输出）轴功率轴功率N N原动机传给风机轴上的功率，原动机传给风机轴上的功率，kwkw。有效功率有效功率NaNa单位时间内气体自风机所获得单位时间内气体自风机所获得 的实际能量。的实际能量。NaNaPQ PQ 。单位：单位： kwkw。效率效率风机的有效功率与轴功率之比。风机的有效功率与轴功率之比。 =Na/N=PQ/N=Na/N=PQ/N.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备五、离心式风机的结构形式：五、离心式风机的结构形式：1.1.离心风机的旋转方式：离心风机的旋转方式：左旋、右旋两种。左旋、右旋两种。2.2.离心风机的进气方式：离心风机的进气方式：单吸、双吸两种

6、。单吸、双吸两种。3.3.离心风机出口位置：（如图）。离心风机出口位置：（如图）。4.4.离心风机的传动方式离心风机的传动方式（如图）。（如图）。.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备六：常用风机型号六：常用风机型号 1 1、4 4721172111818型风机型风机Q Q(1710(1710 204000)204000) m m/h/hP=P=290-290- 2550Pa2550Pa20.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备六：常用风机型号六：常用风机型号 2 2、G4G473-1173-112828型风机型风机（2828，），）.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备六：常用风

7、机型号六：常用风机型号 3 3、2K602K60型轴流风机型轴流风机：.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备六：常用风机型号六：常用风机型号 4、KZSKZS型轴流风机型轴流风机.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备六：常用风机型号六：常用风机型号5 5、BDKBDK型轴流风机型轴流风机：（对旋式新型高效风机）：（对旋式新型高效风机）.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备六：常用风机型号六：常用风机型号6、 GAFGAF型轴流风机型轴流风机：叶片调节不停机操作：叶片调节不停机操作液压动叶液压动叶调节系统调节系统.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备七：反风方法及装置七：反风方法

8、及装置1.1.反风的目的反风的目的当井下发生火灾时，防止火灾当井下发生火灾时，防止火灾 向工作面蔓延。向工作面蔓延。2.2.反风的要求反风的要求反风时的风量不得低于正常风反风时的风量不得低于正常风 量量的的6060。反风时，必须在。反风时，必须在1010 分钟内改变风流反向，并达到分钟内改变风流反向，并达到 要求风流。要求风流。3.3.反风的方法反风的方法轴流式轴流式直接反风直接反风。风机反风机反 转；转；调节叶片角度。调节叶片角度。 离心式、轴流式离心式、轴流式反风道反风反风道反风.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备八：风机经济运行与工况点的调节八：风机经济运行与工况点的调节1.风机经

9、济运行的措施：风机经济运行的措施： 优化通风网络系统设计，使矿井通风阻优化通风网络系统设计，使矿井通风阻力尽量最小。力尽量最小。 选择性能参数与矿井所需风量和风压合选择性能参数与矿井所需风量和风压合适的风机型号，并尽量选择高效风机。适的风机型号，并尽量选择高效风机。 调节风机工况点，使风机实际运行参数与调节风机工况点，使风机实际运行参数与矿井所需参数尽量相近。矿井所需参数尽量相近。.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备八：风机经济运行与工况点的调节八：风机经济运行与工况点的调节2.风机工况点的调节方法：风机工况点的调节方法： 风门调节（增阻调节）：风门调节（增阻调节）： 不经济，不宜长期使

10、用。不经济，不宜长期使用。 风机前导器角度调节。风机前导器角度调节。 对风机效率有影响。对风机效率有影响。 风机叶片角度调节。风机叶片角度调节。 对风机效率有影响。对风机效率有影响。Q1Q2Q1Q2.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备八：风机经济运行与工况点的调节八：风机经济运行与工况点的调节 风机叶轮转速调节：风机叶轮转速调节： 风机特性曲线按比例风机特性曲线按比例 定律变化，调节前后对应定律变化，调节前后对应 工况点的效率不变。工况点的效率不变。 调速办法：调速办法： 更换皮带轮直径更换皮带轮直径 更换电机或用双速电机更换电机或用双速电机 电气调速电气调速Q1Q2n1n2.第一章：矿

11、井通风设备第一章：矿井通风设备九：风机的性能测定九：风机的性能测定 1.风量的测量：风量的测量： 测动压法（测点速）测动压法（测点速） 测静压差法（平均风速）测静压差法（平均风速） 2.风压的测量：风压的测量： 测风机的静压测风机的静压 测风机扩散器出口动压测风机扩散器出口动压 风机的全压静压动压风机的全压静压动压QNH.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备九：风机的性能测定九：风机的性能测定 3.功率的测量功率的测量 风机输入功率风机输入功率 电机输入功率电机输入功率电机效率电机效率传动效率传动效率 风机输出有效功率风机输出有效功率 风机测量风量风机测量风量风机测量风压风机测量风压 4.

12、风机效率的测量风机效率的测量 风机输出有效功率风机输出有效功率风机输入功率风机输入功率.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备九：风机的性能测定九：风机的性能测定5.风机转速的测量：数字转速表。风机转速的测量：数字转速表。6.测量参数换算：测量参数换算： 将以上测量的风量、风压、功率等将以上测量的风量、风压、功率等参数用比例定律公式换算为标准转速下参数用比例定律公式换算为标准转速下的参数。的参数。 即：即： QQ=nn HH=nn NN=nn.第一章：矿井通风设备第一章：矿井通风设备十：风机的自动控制：十：风机的自动控制：1.控制项目：控制项目： 风机的起动、停止操作控制。风机的起动、停止操

13、作控制。 风机运行情况监测控制。风机运行情况监测控制。 风机工况点自动调节控制风机工况点自动调节控制2.控制参数及设备：控制参数及设备：H、Q、温度、电气参数等。、温度、电气参数等。3.可编程控制系统可编程控制系统PLC： CPU、输入、输入/输出接口、外部设备接口等输出接口、外部设备接口等.第二章：矿井排水设备第二章：矿井排水设备一：离心泵工作参数一：离心泵工作参数流量流量Q Q单位时间内水泵输送流体的体积。单位时间内水泵输送流体的体积。 单位：单位：m m/s; /s; m m/h/h。扬程扬程H H单位重量的流体在泵内获得的能量单位重量的流体在泵内获得的能量 （总水头）。（总水头）。单位

14、：单位：m(m(水柱高度水柱高度) )功率：功率：轴功率（输入）、有效功率（输出）轴功率（输入）、有效功率（输出）轴功率轴功率N N电动机传给泵轴上的功率，电动机传给泵轴上的功率，kwkw。有效功率有效功率NaNa单位时间内流体自泵所获得的单位时间内流体自泵所获得的 实际能量。实际能量。NaNaQH QH 。单位：单位： kwkw。.第二章：矿井排水设备第二章：矿井排水设备一：离心泵工作参数一：离心泵工作参数转速转速n n水泵叶轮每分钟旋转的周数。水泵叶轮每分钟旋转的周数。 单位：单位：r/minr/min或或rpmrpm。效率效率水泵的有效功率与轴功率之比。水泵的有效功率与轴功率之比。 =N

15、a/N=Na/N=QH/NQH/N允许吸上真空度允许吸上真空度Hs:Hs:Hs=Hx+Hd+Hs=Hx+Hd+Hx(m)Hx(m)。 水泵允许汽蚀余量水泵允许汽蚀余量【h h】=(pa-pn)/=(pa-pn)/-Hs-Hs.第二章：矿井排水设备第二章：矿井排水设备二：离心泵吸水方式二：离心泵吸水方式吸入式吸入式自吸式自吸式.第二章：矿井排水设备第二章：矿井排水设备三：矿用离心泵型号三：矿用离心泵型号1、D D型泵：例型泵：例200D43200D437 7 叶轮级数叶轮级数平均单级扬程平均单级扬程多级单吸离心泵多级单吸离心泵水泵进出口水泵进出口直径直径200mm200mm.第二章：矿井排水设备

16、第二章：矿井排水设备三：矿用离心泵型号三：矿用离心泵型号 2 2、MDMD型泵：例型泵：例200MD60200MD606 6.第二章：矿井排水设备第二章：矿井排水设备三：矿用离心泵型号三：矿用离心泵型号 3 3、 PJPJ型泵：例型泵：例PJ 150PJ 1506 6.第二章：矿井排水设备第二章：矿井排水设备四：中央泵房排水设备布置四：中央泵房排水设备布置.第二章：矿井排水设备第二章：矿井排水设备五：五：排水系统分类：排水系统分类：1.1.单水平开采单水平开采直接排水。直接排水。2.2.多水平开采：多水平开采： 各水平分段式排水。各水平分段式排水。适用于各水平高差适用于各水平高差很大，或各水平

17、涌水量不太大的矿井。很大，或各水平涌水量不太大的矿井。 各水平分别排水。各水平分别排水。适用于各水平涌水量适用于各水平涌水量较大的矿井。较大的矿井。 将上水平的水放至下水平，集中排水。将上水平的水放至下水平，集中排水。适用于上水平的水很小，且与下水平高差不太大的适用于上水平的水很小，且与下水平高差不太大的矿井。矿井。.第二章：矿井排水设备第二章：矿井排水设备六：水仓的作用及要求六：水仓的作用及要求：1.1.作用及要求：作用及要求：储存矿井水，要求，能容纳储存矿井水，要求，能容纳8小时的小时的 正常涌正常涌水量。水量。沉淀矿水的杂质。要求，水在水仓的流速必沉淀矿水的杂质。要求，水在水仓的流速必须

18、小于须小于0.005m/s,0.005m/s,且到达吸水井的流动时间且到达吸水井的流动时间要大于要大于6 6小时。因此，水仓巷道长应小时。因此，水仓巷道长应100m100m。2.2.水仓布置：水仓布置：要求必须设主仓和副仓。要求必须设主仓和副仓。.第二章：矿井排水设备第二章：矿井排水设备七：水泵房布置七：水泵房布置泵房位置：泵房位置：井底车场附近。井底车场附近。泵房地面要比泵房地面要比车场轨面高车场轨面高。.第二章：矿井排水设备第二章：矿井排水设备八：水泵性能测试：八：水泵性能测试：1.水泵扬程水泵扬程H： 测水泵出口压强与水泵进口真空度。测水泵出口压强与水泵进口真空度。 用数字式远程压力表、

19、真空表。用数字式远程压力表、真空表。2.流量流量Q： 用水堰流量计。用水堰流量计。 超声波流量计（数字型）。超声波流量计（数字型）。 涡轮流量计（智能数字型）。涡轮流量计（智能数字型）。 转子流量计（智能数字型）。转子流量计（智能数字型）。 电磁流量计（智能数字型）。电磁流量计（智能数字型）。.第二章：矿井排水设备第二章：矿井排水设备九：排水设备的经济运行：九：排水设备的经济运行：1.排水装置效率排水装置效率z：z=dg （电机效率（电机效率管路效率管路效率水泵工况效率）水泵工况效率） 其中：管路效率其中：管路效率gHc/H（H-H）/H2.吨水百米电耗吨水百米电耗et100m: :gwdcc

20、wdcmtHHe673. 3105. 1673. 305. 1100.第二章：矿井排水设备第二章：矿井排水设备九：排水设备的经济运行：九：排水设备的经济运行：3.3.排水设备节能措施：排水设备节能措施： 高水位排水。减少距地高度高水位排水。减少距地高度HxHx。 增大管径，降低富裕扬程。增大管径，降低富裕扬程。 采用无底阀排水，减少吸水阻力。采用无底阀排水，减少吸水阻力。 选用耐磨高效泵，保证持续效率高。选用耐磨高效泵，保证持续效率高。 尽量减少安装局部管件。尽量减少安装局部管件。 正确选配排水装置。正确选配排水装置。.第二章：矿井排水设备第二章：矿井排水设备十：按耗能最低原则选配排水装置十：

21、按耗能最低原则选配排水装置水泵最高效率点不是排水水泵最高效率点不是排水装置效率最高点装置效率最高点水泵工业利用区内最大水泵工业利用区内最大流量工况点，是排水装流量工况点，是排水装置百吨电耗最低点置百吨电耗最低点排水装置百吨电耗最低点恰巧是排水排水装置百吨电耗最低点恰巧是排水装置效率最高点。装置效率最高点。最佳工况点在工业利用区最大流量点最佳工况点在工业利用区最大流量点.第二章：矿井排水设备第二章：矿井排水设备十一：排水设备自动控制：十一：排水设备自动控制：1.吸水井水位控制（最低、最高、中间水位）。吸水井水位控制（最低、最高、中间水位）。2.水泵起动和停止操作控制。水泵起动和停止操作控制。3.

22、水泵运转性能检测控制。水泵运转性能检测控制。4.水泵性能实验控制。水泵性能实验控制。5.水泵安全抢险运行控制。水泵安全抢险运行控制。控制方法：与风机的自动控制相同。控制方法：与风机的自动控制相同。.第三章：矿井压气设备第三章：矿井压气设备一、空气压缩设备的构成：一、空气压缩设备的构成：1.1.进气管。进气管。 11.11.安全阀。安全阀。2.2.空气过滤器。空气过滤器。3.3.调节阀片。调节阀片。4.4.低压缸。低压缸。5.5.中间冷却器。中间冷却器。6.6.高压缸。高压缸。7.7.后冷却器。后冷却器。8.8.逆止阀。逆止阀。9.9.风包。风包。10.10.压气管路。压气管路。.第三章：矿井压

23、气设备第三章：矿井压气设备二、空压机的分类：二、空压机的分类：空空压压机机速速度度型型容容积积型型离心式离心式混流式混流式轴流式轴流式回转式回转式往复式往复式滑片式滑片式螺杆式螺杆式转子式转子式活塞式活塞式膜膜 式式.第三章：矿井压气设备第三章：矿井压气设备三、活塞式空压机的形式种类：三、活塞式空压机的形式种类：单级压缩单级压缩多级压缩多级压缩单作用式单作用式双作用式双作用式水冷式水冷式风冷式风冷式立式立式卧式卧式角式角式无油润滑无油润滑有油润滑有油润滑.第三章：矿井压气设备第三章：矿井压气设备四、四、L型空压机的结构及组成：型空压机的结构及组成：传动系统传动系统气路系统气路系统冷却系统冷却系

24、统润滑系统润滑系统调节系统调节系统控制保护控制保护系统系统.第三章：矿井压气设备第三章：矿井压气设备四、四、L型空压机的结构及组成：型空压机的结构及组成：.第三章：矿井压气设备第三章：矿井压气设备五、螺杆式空压机的工作原理：五、螺杆式空压机的工作原理： .第三章：矿井压气设备第三章：矿井压气设备六、螺杆式空压机的性能特点：六、螺杆式空压机的性能特点：1.1.体积小，重量轻，机构简单，运行平稳可靠，体积小，重量轻，机构简单，运行平稳可靠，振动噪音小，维护简单方便。振动噪音小，维护简单方便。2.2.由于星轮在轴线两侧对称布置，作用于螺杆由于星轮在轴线两侧对称布置，作用于螺杆上的气体径向力和作用于螺

25、杆槽内的气体轴上的气体径向力和作用于螺杆槽内的气体轴向力相互抵消，螺杆受力平衡。轴承寿命可向力相互抵消，螺杆受力平衡。轴承寿命可达达5 5万小时以上。万小时以上。.第三章：矿井压气设备第三章：矿井压气设备六、螺杆式空压机的性能特点：六、螺杆式空压机的性能特点：3.3.负荷负荷/ /卸载，调节混合控制，实行了空压机卸载，调节混合控制，实行了空压机的无级自动气量调节，节能效果显著。的无级自动气量调节，节能效果显著。4.4.采用微机处理技术采用微机处理技术PLCPLC控制面板，并具有控制面板，并具有LEDLED显示，操作方便。不需基础，安装方便。显示，操作方便。不需基础，安装方便。.第三章：矿井压气

26、设备第三章：矿井压气设备七、螺杆式空压机的设备组成：七、螺杆式空压机的设备组成： ：.第三章：矿井压气设备第三章：矿井压气设备 八、八、 1.1.气路系统、气路系统、2.2.油路系统、油路系统、3.3.控制系统、控制系统、 4.4.冷却系统：冷却系统：.第四章：矿井提升设备第四章：矿井提升设备一、矿井提升机设备的组成：一、矿井提升机设备的组成： 通过提升钢丝绳带动容器(罐笼或箕斗)在矿井中升降，与装卸装置、 封闭井塔或敞开井架、导向轮或天轮等组成（如图）， 完成井下与地面之间输送物料和人员的任务。 矿井提升机提升量大、速度高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。.第四章：矿井提升设备

27、第四章：矿井提升设备.第四章：矿井提升设备第四章：矿井提升设备.第四章：矿井提升设备第四章：矿井提升设备二、矿井提升机设备的分类二、矿井提升机设备的分类 及特点：及特点： 按提升钢丝绳(简称提升绳)的工作原理，可分为缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机两类。缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种，钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。.第四章：矿井提升设备第四章：矿井提升设备 单筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳，连接两个容器，提升机运转时一个容器上升，另一个容器下降。 缠绕式矿井提升机大多用于年产量在120万吨以下、井深小于400米的矿井中。.第四章：矿井提升设备

28、第四章：矿井提升设备摩擦式矿井提升机适用于凿井以外的各种竖井提升。提升绳搭挂在摩擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连接一个容器，或一端连接容器，另一端连接平衡重。摩擦式矿井提升机采用尾绳平衡提升方式，即配有与提升绳重量相等的尾绳。容器处于井筒中的任何位置时，摩擦轮两侧的提升绳和尾绳的重量之和总是相等的。.第四章：矿井提升设第四章：矿井提升设 备备 一般将布置在井筒顶部塔架上的这种提升机称为塔式摩擦式矿井提升机。塔架高出地面几十米，在地震区和地表土层特厚的矿区建造井塔耗资较大。提升机布置在地面的称为落地摩擦式矿井提升机（图），这种提升机的提升绳通过井架天轮引入井筒，与容器相连。按提升绳的数量又可分为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。.第四章：矿井提升设备第四章：矿井提升设备多绳摩擦式的优点是：多绳摩擦式的优点是： 可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦轮，从而机组尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年产量120万吨以上的竖井大多采用这种提升机，技术参数已达:有效载荷60吨，提升速度20米秒，提升高度2100米，提升绳10根。.第四章：矿井提升设备第四章：矿井提升设备多绳摩擦式的缺点是：多绳摩擦式的缺点