煤矿工作面机械设备选型及供电设计11000字

煤矿工作面机械设备选型及供电设计第一章引言 1.1地理位置 3 31.3水文地质 31.4地质资源量 4第二章采煤机 5筒式采煤机的选型设计计算 2.1最大采高 52.2滚筒直径 52.3截深 52.4滚筒转速 52.5截割速度 62.6截割深度 62.7采煤机最小设计生产率 62.8牵引速度 72.9理论生产率 72.10装机功率 72.11牵引力 8第三章刮板输送机 113.1设计生产率 3.2设计生产率计算及刮板输送机的选型 3.3运行阻力、牵引力和功率的计算 第四章液压支架 支撑掩护式支架 4.1支架高度 4.2支架支护强度 液压支架布置台数 第五章破碎机 165.1机械破碎的基本形式 第六章转载机 6.1转载机 第七章乳化液泵站 7.1乳化液泵站的组成 7.2乳化液泵站压力的确定 187.3乳化液泵站流量的确定 20第八章胶带输送机 228.1选择胶带输送机 28.2胶带输送机的运输能力校验 228.3胶带宽度 8.4输送机胶带安全系数校核 238.5输送机功率计算 第九章供电设计 9.1负荷计算 19.2移动变电站容量选型及计算 39.3移动变电站高压配电装置选择 51#移动变电站高压配电装置的选择 69.4高压电缆选择及校验 6地面变电所到井下中央变电所的总压降 9.5低压电缆选择及校验 9.6短路电流的计算 269.7低压电缆热稳定校核 299.8电磁起动器和低压保护箱选择 30煤炭作为基础能源，在很多领域内有着及其重要且不可替代的作用，煤炭一般分布在地下几十米至上百米不等，因此，煤炭的采掘能力也就尤为重要，对此要对煤炭采掘设备进行行供电设计，并选出所需的供电设备。内容应按照《煤矿安全工程》的要求来选择，可使设第一章引言1.1地理位置门克庆井田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市呼吉尔特矿区中部，该矿区总体规划已由国家按照《鄂尔多斯呼吉尔特矿区总体规划的批复》(发改能源[2008]504号),门克庆井田境界由4个拐点坐标圈定。井田北与葫芦素井田毗邻，西与梅林庙井田相邻，南与母杜柴登井田为邻，东与二号勘查区西部边界相接。门克庆井田范围(地理坐标):东经109°25′35"-109°31'00"、北纬38°52'21"-38°59'00",井田近似长方形，面积约根据总体规划的批复，呼吉尔特矿区建设规模63.00Mt/a,其中，梅林庙井田10.00Mt/a、门门克庆井田的直接充水含水层以裂隙含水层为主，孔隙含水层次之，直接充水含水层的大气降水为次要补给源；煤层虽位于地下水位以下，但直接充水含水层的单位涌水量q<2011年11月中国煤炭地质总局特种技术勘探中心提交了《门克庆井田水文地质补充勘探报告》。根据井田各含水层性质及地下水补给条件、富水性强弱(单位涌水量)、矿井涌水量预测、开采受水害影响程度以及矿井防治水工作的难易程度等，确定矿井正常涌水量1196m³/h、最大涌水量1795m³/h,另外，灌浆析出水量42m³/h。按照《煤矿防治水细则》,1.4地质资源量2012年10月，国土资源部以国土资储备字[2012]309号文《关于<内第二章采煤机2.1最大采高2.2滚筒直径D=(0.520.6)hmax=(0.52-0.6)×5.1=2.2.3截深2.4滚筒转速k一储备系数，径向截齿k=1.3-1.6设计取45%。采煤机割煤时的运行速度称为牵引速度。采煤机割煤时，牵引速度产煤量越大，但电动机的负荷和牵引力也相应增大。选择工作牵引速度H一平均采高m理论生产率又称最大生产率，是在给定条件下以最大参数运行的Q₁=60HJvqmaxP=60×4.8×1×5.9×1.42.10装机功率采煤机工作机构消耗的功率一般占装机功率的80%-85%;故采煤机截割功率牵引和辅助装置消耗装机功率的15%-20%,其中，牵引系统消耗的功率占到90%以上，P₄=0.9×(0.15～0.2)P₀=16P=0.1×(0.15～0.2)P=182.11牵引力参数名称圆整值3滚筒转速/r.min-1截割速度/m.s-1最大截割牵引速度/m.min-1理论生产率/t.h-1根据数据及煤矿高效运行最终采煤机选择MG900/2210-WD型交流电牵引采煤机4-M85x4液压螺栓联接约135T3.1设计生产率设计生产率是运送货物的地方在一个固定的时体重量，它是矿井生产任务要求运送货物的机械所具有的运输能力，用“A”来3.2设计生产率计算及刮板输送机的选型A=60HJv₄p=60×4.8×0.8×5.9×1.4=1903.1根据A=1903.10t/h,选用SGZ1200/2000型输送机。SGZ1200/2000型参数：工作长度L=300m,输送能力m=3300t/h,装机功率P=2×1000kW,刮板链速1.31m/s,链条规格42×152mm3.3运行阻力、牵引力和功率的计算重段运行阻g/m=[(55.93×2×0.3+282.77)×280×cos3°-(55.93×2+282.77)×280×W一重段运行阻力Nq一货载单位长度质量，kg/mwo一刮板链在溜槽中的移动阻力系数w一煤在溜槽中的移动阻力系数=55.93×2×10×280×(0.3×cos3W₀=1.21×(Wh+Wk)=1.21×(680387.36+146922.90)=1001045.42N故最小张力点在3点S₃=Smin=2×3000=6000考虑20%的备用功率，取点击功率备用系数k=1.2,则N=1.2Na=1.2×1492.47=1790.96kW4.1支架高度S₁一考虑伪顶冒落的最大厚度，对于大采高支架取200-400mm矸之和，取500-900mm选支架ZZ13000/27/604.2支架支护强度F=(L+C)·A=(4.893+0.3)×1.754.2.1中心距和宽度支架中心距与一节溜槽长度一般相同，采用1.75m。支架宽度是指顶梁的最小和最大宽度，1660/1850mm一般取初撑力为工作阻力的0.6~0.8倍。4.2.3移架力和推溜力厚煤层支架的移架力为300~400kN;推溜力一般为100~150kN。液压支架布置台数根据给定的工作面长度300m计算，经计算液压支架需要布置172台。第五章破碎机物料破碎方法分为两种。机械破碎是破碎机械的工作部件直接作用于物料上，工作可靠及成本低，迄今为止仍是矿物破碎应用最广泛的方法。今选用PLM1000型破碎机，参数如下：项目参数破碎能力(t)生产能力(t)进料□宽度(mm)进料口高度(mm)功率(kW)外形尺寸(mm)供电电压(V)质量(t)第六章转载机项目参数输送量(t)链速(m/s)装机功率(kW)链破断力(kN)有效搭接长度(m)中部槽规格(mm)供电电压(V)出厂长度(m)第七章乳化液泵站乳化液泵站由乳化液泵，乳化液箱和其他附属设备组成。随着综合机械化开采技术的不断发展，乳化液泵站也在一直地推陈出新。大的方向是增大其生产性能，像提升乳化液的公称压力，公称流量，革新结构，提高稳定性，引进微机自主监控系统等。乳化液泵站的计算P₀——确定的支架初撑力，N,取6184KN;D—一支架立柱缸径，m,取0.28m;n—一支架立柱个数取4;K'-—考虑到立柱倾斜布置等因素的修正系数，,α为立柱倾斜角度；P′-—由初撑力确定的泵站压力。2)根据拉架力和推溜力的要求D₁-一推拉油缸缸径，m,取0.14m;取P′,P6",P,"大值，即：Pbmax=MAX{P′,P",P⁶"},再考虑压力损失，得所需的泵站压力P:高效地进行生产),即：v₄-—采煤机工作牵引速度，m/min;v移—支架的移架速度，m/min。v移>5.5A———台支架支护宽度，一般一台支架为1.5m;t—一移架时间，t=t₁+t₂。t₁为降架、移架、升降的动作时间(供液时间);t₂=0.15(分/架)D₁、L₁—一前探梁短柱缸径和移架时升降行程。L₁约为0.05-0.1m;D₂、L₂——立柱缸径和移架时升降行程。降架移架时L₂为0.05~0.1m;n—一升降的立柱个数，取4。选用BRW315/31.5X4A型，功率200kW乳化液泵站。乳化液泵型号1进水压力常压234567柱塞数目5893-5%乳化液(清水)外形尺寸(长×宽×高)可伸缩胶带输送机是采煤工作面下顺槽的主要运煤设备。它不同于其他胶带输送机的优势为可以与工作面一起推进，够灵活伸缩。这种胶带输送机同样能在掘进工作面进行正常工作。这种胶带输送机有个特别的储带机构。储带机构由装在机头驱动装置后边的固定架上的固定滚筒，安放在活动小车上的活动滚筒等结构组成。可以根据生产要求伸长收缩。8.1选择胶带输送机根据运输生产率Q>4329.6t/h,输送长度1200m,初选DSJ160/480/3×1000型可伸缩胶带输送机。输送能力4800t/h,带宽1600mm。带速4.5m/s。电动机功率3×1000kW。8.2胶带输送机的运输能力校验按输送能力计算Km一物料断面系数，其值与物料堆积角有关B-输送带的宽度，1600mm;Y-带速，m/s,v=4.5m/s;P-煤松散密度：p=900kg/m³;K-物料的断面系数，动堆积角30°,取K=458;C-输送机倾角系数，取c=1(胶带机倾角0°);8.3胶带宽度B≥3.3ap+200mma,一物料平均块度的横向尺寸，mm8.4输送机胶带安全系数校核8.5输送机功率计算1)轴功率的计算2)电动机功率r'-—电压降系数，,取n'=0.95;n"——多机传动功率不平衡系数，取n"=0.95;—一传动效率，η=n₁r₂=0.98×0.98=0.96;71—一联轴器效率，取71=0.98;72——减速器传动效率。72=0.98。通过以上计算，证明在所给条件下，可以使用DSJ160/480/3×1000型胶带9.1负荷计算设备名称设备容量需用系数乳化液泵站Qca=2070×0.62=1283.4k转载机：Qca=276×0.69=190.44k破碎机：乳化液泵站：Qc=140×1.1=154kv计算变电所总负荷：由用电设备组计算负荷直接相加计算时取Kz=0.80-0.90Kz₀=0.850.95所以工作面：采区顺槽：P==2302.01kW式中K、可按下式计算：选用一台KBSGZY-2000/10/1.2型移动变电站，其额定容量为2000KVA>S₁选用一台KBSGZY-2500/10/3.45型移动变电站，其额定容量为2500KVA>S₃4)4#移动变电所的选择选用一台KBSGZY-3150/10/3.45型移动变电站，其额定容量为3150KVA>S₃9.3移动变电站高压配电装置选择1)配电装置额定电压：选定为10KV。2)高压配电装置额定电流应大于变压器的最大长时工作电流。2#3#移动变电站高压配电装置的选择通过计算选择BGP46-200/10YZ型高压真空配电装按设计规定及矿用高压电缆选型，初选MYPJ-10KV型矿用10KV铜芯，橡套，双1)供1#移动变电站高压电缆截面选择根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表10-5得50mm²电缆长时允许负荷为173A>表10-5各种矿用橡套电缆长时允许负荷电流表铜芯主芯长时允许年最大负荷利用小时数(h)经济电流密度(A/mm²)铜芯电缆一班制作业1000~3000两班制作业3000~50002根据高压电缆经济电流密度校验50mm²假设井下采区变电所10KV母线最大短路容量限制50MVA,最大三相稳态短路电流t--------短路电流的假象时间，及热等效时间考虑井下的高压过电流保护为连续动作，取假象时间为t₁=0.25s;所需最小截面Ami=15.5mm²<50mm²·能满足综采工作面高压供电热稳定要求。按允许电压损失校验10KV及以下高压线路中的电压损失按在正常负荷下的电压偏移不得超过±7%,具体可以用下式从地面主变电逐段电缆算到井下高压最远点，即移动变电站的进线端为止△U%--------高压电缆线路中的高压损失百分比；K----------兆瓦公里负荷矩电缆损失百分比；井下中央变电所到1#移动变电站的总压降：地面变电所到井下中央变电所的总压降则总压降按电压损失校核，满足要求。选用MYPJ-6/10-3×50+3×25/3+3×2.5型电缆能够满足供电的要求。2)供2#移动变电站高压电缆截面选择按长时允许电流选电缆截面式中参数含义同上。。式中参数含义同上。根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表10-5得95mm²电缆长时允许负荷为260A>按经济电流密度校核电缆截面式中参数含义同上。根据高压电缆经济电流密度校验95mm²电缆能够满足。按热稳定校核电缆截面式中参数含义同上。所需最小截面Ami=15.5mm²<95mm²·能满足综采工作面高压供电热稳定要求。按允许电压损失校验式中参数同上。井下中央变电所到2#移动变电站的总压降：地面变电所到井下中央变电所的总压降则总压降按电压损失校核，满足要求。选用MYPJ-6/10-3×95+3×50/3+3×2.5型电缆能够满足供电的要求。3)供3#移动变电站高压电缆截面选择按长时允许电流选电缆截面根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表10-5得95mm²电缆长时允许负荷为260A>根据高压电缆经济电流密度校验95mm²电缆能够满足。按允许电压损失校验式中参数同上。井下中央变电所到3#移动变电站的总压降：地面变电所到井下中央变电所的总压降则总压降按电压损失校核，满足要求。选用MYPJ-6/10-3×95+3×50/3+3×2.5型电缆能够满足供电的要求。4)供4#移动变电站高压电缆截面选择按长时允许电流选电缆截面式中参数含义同上。式中参数含义同上。根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表10-5得95mm²电缆长时允许负荷为260A>根据高压电缆经济电流密度校验95mm²电缆能够满足。(1)供给采煤机，乳化液泵站，照明的电缆工作电流为选用MYPJ-6/10-3×95+3×50/3+3×2.5型电缆能够满足供电的要求。9.5低压电缆选择及校验设备常用阻燃电缆。向1140V采煤机供电的电缆型号应该使用UCPQ型，1140v井下移用电设备名称满足机械强度要求的最小截面/mm²各种采煤机5095安全回柱绞车、装岩机1625调度绞车、照明干线4-6手持式煤电站4-6选用3条主芯截面为95mm²的电缆。(2)供部刮板输送机，转载机的电缆工作电流为选用2条主芯截面为95mm²的电缆。(3)供给胶带输送机的电缆工作电流为选用2条主芯截面为95mm²的电缆。表10-8低压干线电缆表负荷名称的最小单条截面1#变电站低压干线电3缆22缆23#变电站低压干线电缆4#变电站低压干线电缆向单台或两台电动机供电的工作电流，可以取单台电动机的额定电流或两台电动机的额定电流之和。10-9低压支线电缆表小截面/mm²/mm²数量1111111111#乳化液泵12#乳化液泵11照明2441正常运行时，电动机端电压应不低于额定电压的7%~10%,正常运行时的电动机的端电压允许偏移额定电压的5%。由于综采工作面一般属于间歇性负荷，可以允许正常运行电压损失不超过额定电压的10%。额定电压U₂n正常运行时电动机负偏移个别情况下电动机端电压Umo损失△端电压Umo损失△1)1#移动变电站供电系统=8500W,短路阻抗U=5.0%。U-------变压器在额定负荷下内部电阻上压降的百分比，△P为该变电站的短路损耗；U-----变压器在额定负荷下内部电抗上降压的百分比Ux=√Uk²-UR²;U-----变压器在额定负荷下内部阻抗上降压的百分比；U-------变压器二次侧额定电压。求得向采煤机供电支线电缆的电压损失为R,X₀-支线电缆芯线单位长度的电阻和电抗。选择以供电距离最远电动机功率最大的采煤机截割电机进行电压损失校核。干路允许电压损失：△Uyg=△U,-△U,-△U₂=117-36干线电缆需要最小截面：式中：A----初选电缆的标准截面；L--初选电缆长度。满足供电的要求。供电的支线电缆的电压损失。选择以供电距离最远电动机功率最大的乳化液泵电机进行电压损失校核。干路允许电压损失：△Uyg=△U,-△U,-△U₂=117干线电缆需要最小截面：满足供电的要求。2)2#移动变电站供电系统△Uyg=△U,-△Uyg-△U=330-△Uyg=△U,-△U,-△U₂=330-3)3#移动变电站供电系统=10800W,短路阻抗U=5.5%。向后部刮板输送机供电支线电缆的电压损失为式中式中参数同上。对后部刮板输送机电机进行电压损失校核。干路允许电压损失：△Uyg=△U,-△U,-△U₂=330干线电缆需要最小截面：式中参数同上满足供电的要求。向破碎机供电的支线电缆的电压损失。干路允许电压损失：干线电缆需要最小截面：满足供电的要求。4)4#移动变电站供电系统正常运行时的电压损失，KBSGZY-3150/10/3.45,10000/3300移动变电站负载损耗△P=12800W,短路阻抗U=5.5%。变压器的电压损失式中式中含义同上。求得向胶带输送机机供电的支线电缆的电压损失。干路允许电压损失：△Uyg=△U,-△U,-△U₂=330-1干线电缆需要最小截面：满足对胶带输送机供电的要求。9.6短路电流的计算在综采工作面供电设计，一般选定移动变电站高压进线端作为短路点，计算高压短路电流，计算低压电流时，短路点一般选在变压器的二次母线上和低压配电线路的首，末端。如果线路很短，可以只选在线路的首端。短路点电弧电阻估算为0.01Ω.9.6.1电源系统的电抗计算1)1#电源系统电抗为：X------电源系统电抗，Ω;U-----平均电压，V;2)2#,3#,4#电源系统电抗为1)给1#移动变电站供电的MYPJ-6/10-3×50高压电缆的阻抗3)给4#移动变电站供电的MYPJ-6/10-3×95高压电缆的阻抗9.6.3低压电缆的阻抗1)给采煤机截割电机供电的电缆的阻抗X=x₀LR,X----电缆的阻抗，Ω;2)给刮板输送机前部电机供电的电缆的阻抗4)给胶带输送机单电动机供电的电缆的阻抗5)给乳化液泵电动机供电的电缆的阻抗移动变电站低压配出电缆热稳定需要的最小截面为：式中参数含义同上1)1#移动变电站低压配出电缆热稳定需要的最小截面为：通过计算可知1#移动变电站初选的低压配出电缆的界面均满足要求。2)2#,3#移动变电站低压配出电缆热稳定需要的最小界面为：通过计算可知2#,3#移动变电站初选的低压配出电缆的界面均满足要求。3)4#移动变电站低压配出电缆热稳定需要的最小界面为：通过计算可知4#移动变电站初选的低压配出电缆的界面均满足要求。9.8电磁起动器和低压保护箱选择电