【《某煤矿综采工作中供电系统的计算设计案例》10000字（论文）】

某煤矿综采工作中供电系统的计算设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u26991第一章盘区概况及地质特征 39064第二章综采工作面设备选型设计 498922.1开采方式 4286522.1.1矿井地质条件 4101932.1.2工作制度 4242792.1.3服务年限 440502.2滚筒采煤机的选型 4256462.2.1采煤机参数确定 4135402.2.2采煤机计算值参数汇总 636722.2.3采煤机选型结果 7164872.3刮板输送机的选型 9193022.3.1初选刮板输送机 9290802.3.2运输能力验算 10269812.3.3电机功率及运行阻力验算 10171592.3.4刮板链强度计算 12129182.4中间液压支架的选型 13288902.4.1架型的确定 13190792.4.2支架主要参数的确定 1436192.4.3支架性能的验算 17255612.5端头支架的选型 1825022.6过渡支架的选型 19186222.7乳化液泵的选型 19183812.8喷雾泵站的选型 2027693第三章矿井运输设备选型 21230643.1顺槽带式输送机的选型 21353.1.1初选顺槽胶带输送机 21316903.1.2带式输送机的验算 21184143.2主井带式输送机的选型 25196843.3转载机的选型 26199163.4破碎机的选型 2630697第四章供电系统的设计 2778134.1确定井下采区变电所位置 27311124.2负荷统计 277524.3变压器的选型 28170444.4综采工作面移动变电站的选型 29119054.5主井移动变电站的选型 30283824.6采区高压开关柜的选型 30213234.6.1选型原则 30244854.6.2按照额定参数选择 30202604.7高压电缆的选型 31160544.7.1选择原则 317084.7.2高压电缆计算 32223954.8低压电缆的选型 34110414.8.1干线选择 34239394.8.2支线选择 3557104.9低压电气设备的选型 36133884.9.1控制开关选型原则 3663084.9.2根据额定电流选择低压开关 36108364.10过流保护装置整定计算 3830844.10.1短路电流的计算 38270684.10.2低压系统过流保护装置的整定 41129474.10.3高压配电装置过流保护装置的整定 44盘区概况及地质特征郭家湾矿井在陕西神府矿区新民开采区西北部，在行政区的划分上归属榆林市府谷县大昌汗乡。东距府谷县65km；北距东胜(内蒙)市175km；西距内蒙古新街约45km。所以本矿井交通条件方便，煤炭运输便捷。随着近年来陕西省政府加大地方小煤矿资源整合工作的开展，袁家梁、郭家湾两井田范围、资源储量及周边井田均发生了较大变化，加之准神铁路的红红铁路修建，使井田外部建设条件发生了较大变化，若仍按原矿区总体规划确定的两个井田分别单独建井，不但不能与变化后的井田资源条件及运输条件相适应，而且由于单井规模小，地面设施重复建设，难以发挥集中生产的优势。鉴于上述情况，从优化资源开发角度出发，榆林神华能源有限责任公司提出了将上述两个井田合并为一个井集中开发建设的思路。结合红红铁路站场设置情况及地方小煤矿资源整合区的分布情况，初步分析研究认为，总体规划中的袁家梁矿井工业场地已被划为资源整合后的芦家梁小煤矿，仅能往南另选场址，加之郭家湾井田内小煤矿的资源整合储量减少较多、准神铁路的红红铁路外运通道的开建，合并袁家梁、郭家湾两个井田为一个井田集中开发的建设方案从技术经济两方面均是合理的，也是可行的。综采工作面设备选型设计开采方式综采。矿井地质条件矿井含有较低浓度的瓦斯，煤尘有爆炸性危险。煤层的自燃倾向性类别为自燃～容易自燃。本盘区地温正常，无热害。工作制度设计矿井年工作日为330d，每天三班生产，一班准备，日净提升时间16h。服务年限31盘区内5-1号煤工业储量79.63Mt，可采储量54.81Mt，按8.00Mt/a生产能力，矿井设计服务年限按下式计算：T=Z式中:k—储量备用系数，1.35；T=经计算，服务年限为5.1a。滚筒采煤机的选型采煤机参数确定(一)采高的确定1、平均采高 H=M#式2.2 H=M=5.3m经计算，平均采高为5.3m.2、最大采高 h h经计算，最大采高为5.4m。采煤机主要参数的确定1、采煤机的滚筒直径 D=αD=0.52×5.4=2.81m煤层厚度为5.3m，所以取直径2.7m。2、截深选取截深为0.865m。3、滚筒转速及截割速度 vj=πDN60#式2.5根据经验滚筒的转速选择为30r/min。v经计算，截割速度为4.2m4、牵引速度 9.5/15.5,11/17,12/18。取牵引速度vqmax=9.5m/min5、生产率1)理论生产率为： Qt=60HBvqmaxρ#式2.6Qt=60×5.3×0.865×9.5×1.32=3449t/h经计算，理论生产率为3449t/h。2)求实际生产率 Q=Q=0.7×0.65×3449=1569经计算，实际生产率为1569t/h。6、牵引力牵引力是由外载荷决定的。7、装机功率1)预备的装机功率计算如下 P0=60Bhmaxv式中：HWP经计算，装机功率为2414KW。2)截割功率截割功率占装机功率的80%−85% Pj=0.8~0.85PP3)辅助牵引功率牵引功率计算如下 Pq=0.9×0.15P0#式2.10 Pq=0.9×0.15×2414=326KW4)辅助装置功率为 Pf=0.1×0.05P5)采煤机的装机功率计算 P=P=1931+326+12=2069KW采煤机计算值参数汇总表2.1采煤机计算值汇总表采煤机选型结果综上所述，选取MG1000/2630-WD型采煤机满足要求。表2.2MG1000/2630-WD采煤机参数表刮板输送机的选型初选刮板输送机理论生产率为： Qt=60HBvqmaxQt根据生产条件，初选SGZ1250/2400型刮板输送机。表2.3SGZ1250/2400型刮板输送机特征表运输能力验算QQ Q所以运输能力满足使用要求。电机功率及运行阻力验算电机功率：N=W0⋅VN=经计算，电机功率为1389.8KW。W0=1.1⋅W=1.1×1.1×(1091016＋86298)=1424550N式中：WWzhW=(98×0.35+734×0.4)×300×9.8×cos3+(98+734)×300×9.8×sin3 =1091016NW Wk'=q0⋅L⋅gW'⋅cos=86298N式中：q−−−按q⋅表2.4W值表2.5W'因为采煤机骑在刮板输送机上进行切煤，所以采煤机和刮板机的位置是时刻变化的，这会造成装煤的长度变化。也就导致电机负荷的变化。 Nmax Nmin=1.1×2⋅q0⋅L⋅=1.1×2×98×300×0.35⋅COS3×1.54102×0.9=379KW得出等效功率： N=1508KW电机容量： N=1810KW刮板链强度计算图2.1刮板机结构简图(一)判断最小张力点电机在两端布置，向上运输时链与链轮的分离点的张力最小(1、3)。 n0=nA＋nB#式2.22式中：n0——电动机总台数；nAn0=1+1=2由逐点计算法算得:F1﹣=1424550所以F3=Fmin。求得:

Fmin=2×2000=4000N各点张力计算FFFF最大张力点张力为：

F4=Fmax=1095016N(三)刮板链强度校验

k=nλF求得：k=4.5≥4.2根据计算可以验证满足要求。所以，SGZ1250/2400刮板机满足要求。中间液压支架的选型架型的确定根据郭家湾煤矿采高5.3m，稳定性顶板可以根据表2.6确定架型为掩护式。表2.6适应于不同类级顶板的架型和支护强度支架主要参数的确定(一)支护强度(工作阻力)郭家湾煤矿采高5.3m，顶板属于不稳定～稳定型，顶板平均抗拉强度19.55Mpa。支护强度为选型的关键。经验公式：q≥=5.3×2.5×1.6式中：q−−−液压支架的支护强度，〔q’−−−周期来压明显顶板：q=KHγ×1=6×5.3×2.5×103×10采取两个经验公式计算，所得结果接近，证明结果准确。(二)梁端距和顶梁长度确定 b1=Δ+y+d+e−0.3H⋅tgα−c#式2.29=0.2＋2.2＋1＋0.6－0.3×5.3×0.364－0.34=3m y=F+G+J+V 式(2.30) =0.2＋1.25＋0.35＋0.4=2.2式中：F−−−铲煤板宽度，一般取150～240mm；200mmH−−−采高，〔m〕；3.5mα−−−立柱倾角；20°c−−−梁端距，取340mm。 bb顶梁全长： l=b1+b2#式2.32l=3+1.5=4.5m(三)支架的有效工作阻力工作阻力影响因素为：支护强度、支护面积。 p=qF×103,kN#式=0.8×8.47×103式中：F−−−支架的支护面积，m2。按下式计算：F==(4.5＋0.34)×1.75=8.47(四)初撑力据资料，工作面为周期来压强烈的顶板，初撑力应不小于工作阻力的75%。 F初=6.8×(五)移架力、推溜力计算煤层厚度的大小直接决定移架力和推溜力的大小，因为煤厚5.3m，属于厚煤层，所以移架力定为400kN。推溜力定为150kN。(六)支架高度及伸缩比支架高度由下式计算： Hmax=h大=5.6－0.1＋0.2=5.7mH=3.8－0.2－0.1－0,1=3.4m支架的伸缩比Ks KS=Hmax=5.7(七)底座的宽度及移架速度顶梁宽度选择1.75m，所以底座宽度初选1.6m。根据经验，底座中间槽子宽度为300~380mm。移架速度计算公式为：V=1.17×9.5=11.1m/min单位时间的移架数目为：N==11.1/1.75=7.4架/min经计算，每分钟移架数目为7.4架。(八)确定支架型号中间支架选择ZY12000/28/64D型两柱掩护式液压支架，参数见表2.7。表2.7ZY12000/28/64D型掩护式液压支架液压支架型号ZY12000/28/64D支架形式双柱掩护式移架步距(mm)865支撑高度(m)2.8~6.4中心距(m)1.75工作阻力(KN)12000初撑力(KN)10390支架支护强度1.27~1.31MPa对底板比压(MPa)2.81适应倾角(°)＜10质量(kg)45900支架性能的验算(一)底板比压1、最大比压qq＞2.81×3×1.4=11.8kg/cm²2、平均接触比压q=12000/(1.68×2.80)=2553kN表2.8顶底板单轴抗压强度表经计算，结果满足要求。(二)顶板覆盖率支架顶梁对支护面积的覆盖率为 δ==1.65×4.865/(4.865＋0.34)×(1.65＋0.21)×100%=83.62%式中：δ−−−覆盖率；L−−−顶梁长度C−−−梁端距K1δ−−−覆盖率满足要求经计算，结果大于70%，满足要求。(三)支架布置台数n=300/1.75=175端头支架的选型端头支架选择ZYT18000/28/55D型支架，共计六台，工作面两侧各布置三台。ZYT18000/28/55D参数见表2.9。表2.9ZYT18000/28/55D型端头支架参数表过渡支架的选型选择ZYG18000/32/70D型过渡支架，共计四台，两侧各布置两台。表2.10ZYG18000/32/70D型过渡支架参数表乳化液泵的选型选择BRW500/40智能型乳化液泵。泵站一共配备3台泵，两台工作，一台备用。参数见表2.11。表2.11BRW500/40智能型乳化液泵喷雾泵站的选型选择S300型喷雾泵站。表2.12S300喷雾泵矿井运输设备选型顺槽带式输送机的选型初选顺槽胶带输送机根据生产条件，初步选择带式输送机。原始材料：运输距离2120米，倾角极小(0.3°)，要求输送能力每小时3500吨。煤的散集密度是0.8，直径不超过300毫米，堆积角30度。胶带机初步选择DSJ160/350/6×500型，参数见表3.1：表3.1DSJ160/350/6×500型胶带机参数带式输送机的验算(一)计算的主要内容：输送能力、带宽、输送带强度、电机功率。(二)带式输送机的验算：1、输送能力：Q==458×表3.2物料断面系数表3.3输送机倾角系数输送机安装倾角β（°）0-78-1516-20C1.00.95-0.90.9-0.8经计算，可得Q=4220t/h≥Qc=3449t/h2、输送带宽度计算应满足运输能力要求。B= =3449/(0.458×4×800×1)=1.55m经计算合格。3、运行阻力的计算直线运行阻力：WWk=qd+qgqqg'=qg''=代入数据：W=+W=−52.8×2120×9.8sin4、输送带的张力的计算：图3.1DSJ160/350/6×500胶带机结构简图逐点计算法得：S2≈S3≈SSSSSSSS由摩擦转动条件的S1和S S联立上式得SSSSSSSSSSS(三)胶带悬垂度和强度的验算1、验算胶带的悬垂度经计算，最小张力点在S1验算垂悬度：S代入数据得S经验算，垂悬度满足要求。2、验算胶带输送机的强度G式中:Gm——输送带实际安全系数；可得：m≤经验算，强度满足要求。3、计算输送机的牵引力W代入数据得：W4、计算输送机的电机功率P=kP功率满足要求。综上所述，DSJ160/350/6×500胶带机满足要求。主井带式输送机的选型郭家湾煤矿年产量800万t/a，12°角运输条件，所以主斜井选用固定式胶带输送机。已知需要运煤的长度为2000米，设计每小时运输能力为3500吨，煤的直径小于300毫米。初选DTL160/350/3×1250胶带机，参数见表3.4。表3.4DTL160/350/3×1250型胶带输送机图3.4固定式胶带输送机胶带布置示意图验算过程同顺槽胶带输送机的选择，经计算，满足要求。转载机的选型转载机输送能力应当大于等于刮板机。选择转载机型号为SZZ1350/525。其主要参数见表3.5。表3.5SZZ1350/525型转载机系列型号SZZ1350/525输送能力(t/h)4000链条直径/(mm×mm)38×126装机功率(kW)525工作电压(V)3300破碎机的选型据选择原则和生产条件要求，选择破碎机型号为PCM400。主要参数见表3.6。表3.6PCM400型破碎机系列型号PCM400输送能力(t/h)4000破碎粒度(mm)≤300装机功率(kW)工作电压(V)4003300供电系统的设计确定井下采区变电所位置采区变电所要位于负荷中心，且顶底板稳定无淋水、通风好、运输方便。负荷统计根据井下机器的位置、电压等因素，把井下用电的机器分成6组。具体的分组情况见表4.1、表4.2、表4.3、表4.4、表4.5、表4.6。表4.11#移变供电设备表4.22#移变供电设备表4.23#移变供电设备表4.34#移变供电设备表4.45#移变供电设备变压器的选型(一)负荷统计用需用系数法计算供电负荷：Scosφ需用系数计算：K式中：(二)变压器的选择变压器的额定容量应大于等于一组负荷的计算容量S，即：S综采工作面移动变电站的选型(一)1#(采煤机、转载机、破碎机)SK经计算，选择KBSGZY－4000/10移动变电站，额定电压为10/3.45KV，额定电流为231/669.4A。(二)2#(乳化液泵站、喷雾泵站)SK经计算，选择KBSGZY－2000/10移动变电站，额定电压为10/0.69KV，额定电流为115.5/334.7A。(三)3#(刮板输送机)Kde=0.4+0.6⋅Sca=经计算，选择KBSGZY－4000/10移动变电站，额定电压为10/3.45KV(四)4#(顺槽胶带输送机)KS经计算，选择KBSGZY－4000/10移动变电站，额定电压为10/3.45KV主井移动变电站的选型(一)5#(转载机、固定式带式输送机)SK经计算，选择KBSGZY－4000/10移动变电站，额定电压为10/3.45KV采区高压开关柜的选型选型原则额定电压必须符合井下高压电网的额定电压等级，额定电流应不小于所控制负荷的长期工作电流，断流容量不得小于变电所母线上的实际短路容量。按照额定参数选择负荷长期工作电流计算：I1#号移变高压配电箱的选择I选用BGP9L−10G/315型真空隔爆配电箱。2#号移变高压配电箱的选择选用BGP9L−10G/200型真空隔爆配电箱。3#号移变高压配电箱的选择I选用BGP9L−10G/315型真空隔爆配电箱。4#号移变高压配电箱的选择I选用BGP9L−10G/315型真空隔爆配电箱。5#号移变高压配电箱的选择I选用BGP9L−10G/315型真空隔爆配电箱。高压电缆的选型选择原则(一)按经济电流密度选电缆截面按经济电流密度选择电缆主截面AA经济电流密度，取2.25(二)按长时允许负荷电流选择电缆截面供电线路工作最大长时负荷电流的计算如下：向一台变压器供电时，取变电器一次侧额定电流：I向两台变压器供电时最大长时负荷电流IcaII(三)按所允许电压损失校验电缆截面电压损失的计算Δv=R=RΔv=式中：P——功率负荷，；U高压电缆计算(一)按经济电流密度选择主截面1、计算采区各变电所总负荷电流为IIIII2、求经济截面A根据计算，初选MYPTJ−8.7/10−3×95接1号移动变电站A根据计算，初选MYPTJ−8.7/10−3×50接2号移动变电站A根据计算，初选MYPTJ−8.7/10−3×70接3号移动变电站A根据计算，初选MYPTJ−8.7/10−3×70接4号移动变电站A根据计算，初选MYPTJ−8.7/10−3×120接5号移动变电站根据计算，初选电缆主芯线为240mm2。3、按长时最大允许负荷电流校验K⋅K⋅K⋅K⋅K⋅式中：I K—环境温度不等于+25°时的载流量的校正系数。经计算，全部符合要求。低压电缆的选型干线选择向低压电气设备供电的干线电缆的选择需根据矿山供电式(6-15)求干线的允许电压损失∆Up∙tl，支线电缆电压损失∆∆已知滚筒采煤机的PN=2630kw；UN=3300V；滚筒采煤机的主芯线为Ab1=150mm2。由《矿山供电学》表2-7(电缆的电导率)得铜芯软电缆工作在65℃时的电导率为γ求变压器的电压损失∆UT；由KBSGZY-4000/10参数表《矿山供电学》3-28得∆PN·Tvv变压器的符合率为：所以移变T1的电压损失为：∆代入数据得：∆干线电缆允许的电压损失为∆代入数据得∆求截面A代入数据得At1根据以上计算查《矿山供电学》选择标准截面As=185mm按照类似方法，其他直线电缆逐一进行选择，结果于下表4.5。表4.5干线电缆截面选择结果支线选择向采煤机供电的电缆选MCPT−1.9/3.3型矿用采煤机金属屏蔽橡胶软电缆。主芯线截面选择1、按机械强度截面35-50mm2，取50mm2；2、按采煤机长时最大工作电流选。式中：ηm0cosφ将采煤机的参数代入得I初选的电缆Ica=170A<286，不满足温升条件。所以将50mm2的截面换成150mm2，查得II转载机选择的电缆线型号为MCPT−1.9/3.3−3×35型。I破碎机选择的电缆线型号为MCPT-1.9/3.3-3×35型。I乳化液泵选择的电缆线型号为MCPT-1.9/3.3-3×95型。I喷雾泵选择的电缆线型号为MCPT-1.9/3.3-3×70型。I刮板输送机选择的电缆线型号为MCPT-1.9/3.3-3×150+1×70+3×10型。I顺槽胶带输送机选择的电缆线型号为MCPT-1.9/3.3-3×95型。I固定式胶带机选择的电缆线型号为MCPT-1.9/3.3-3×95型。低压电气设备的选型控制开关选型原则选用矿用低压隔爆型开关的电压必须小于等于被控制线路的额定电压，其额定电流要大于等于被控制线路的负荷长期最大实际工作电流。根据额定电流选择低压开关I1号移变开关的选择采煤机功率为2630KW，额定电流为：I转载机功率为525KW，额定电流为：I破碎机功率为400KW，额定电流为：I经计算，总电流为987A，支路最大电流为730A。所以选择QJZ9215-1600/3300-1010回路组合开关，回路数为6.2号移变开关的选择乳化液泵功率为400KW，额定电流为：I喷雾泵功率为315KW，额定电流为：I主开关选择QJZ-500SZ型，支路选择QJZ-500S型矿用隔爆兼本质安全型磁力启动器。3号移变开关的选择刮板输送机功率为2400KW，额定电流为：I选择QJZ9215-1600/3300-1010回路组合开关，回路数为2.4号移变开关的选择顺槽胶带输送机功率3000KW，额定电流为：I选择QJZ9215-1600/3300-1010回路组合开关，回路数为2.5号移变开关的选择转载机功率为525KW，额定电流为：I固定式胶带机功率为3750KW，额定电流为：I选择QJZ9215-1600/3300-1010回路组合开关，回路数为4.过流保护装置整定计算短路电流的计算(一)短路回路阻抗计算1、系统电抗系统电抗为X式中，Uar=3.452、高压电缆阻抗由表查得：R0=0.3Ω/km；X0=0.08Ω/km。折算到移动变电站二次侧，变压比为RX3、变压器的阻抗查表得移变KBSGZY－4000/10，10/3.45KV变压器的负载损耗为15000W，阻抗压降百分数vSRZX4、干线电缆的阻抗干线电缆长为400m。由主芯线截面查矿山电工学表6-10得R0RX5、支线电缆的阻抗采煤机支线电缆长为400m。由主芯线截面查矿山电工学表6-10得R0RX转载机和破碎机支线电缆长为10m，且两者主芯线截面相同。由主芯线截面查矿山电工