机电设备选型设计基本原则

1、机电设备选型设计基本原则,煤矿机电工程技术人员培训班,授课人： 滕广林、董崇远,一工作面设备： 1采煤机：根据煤层赋存条件，有利于提高工作面单产，实现矿井生产的集中化，达到矿井高产高效之目的。依靠科技进步，采用先进采煤工艺，提高采煤机械化水平和生产工效，降低工人劳动强度，确保安全生产。简化采煤工艺，减少运输环节。尽可能提高资源回收率。 2运输机：一般选配套设备，必须满足运输能力要求。 3工作面支护设备:根据采高、煤层顶板、底板比压，必须满足三机配套要求。,二提升、运输系统 1绘制提升、运输系统示意图: 2.运输路线：确定最佳运输线路。 3.核实运输量:矸石、材料、设备运输量及最大件重量。 4.

2、确定沿途每一条大巷、每一条轨道提升运输方式 5.选择提升运输设备 6.提升运输能力校验 大巷、平巷架线电机车、电瓶车运输能力 原有绞车提升能力(以斜井为例),校核步骤如下:,（1）基本参数： 绞车型号： 滚筒直径： 提升运行斜长Ls 巷道倾角： 提升运行阻力系数f1=0.015 钢丝绳运行阻力系数f2=0.2 钢丝绳型号：,（2）钢丝绳安全系数计算 最大静载荷：Fmax=mg(Sin+f1Cos)+PLc(Sin+f2Cos) 钢丝绳安全系数：m=Fs/Fmax 符合煤矿安全规程第401条：单绳缠绕式提升装置升降人员和物料规定，混合提升时，升降物料时钢丝绳安全系数7.5倍，升降人员时钢丝绳安全

3、系数9倍。专用升降物料时，钢丝绳安全系数6.5倍，符合提升要求可以提升。 最大静张力的计算：Fjmax=mg(Sin+f1Cos)+PL1(Sin+f2Cos)绞车额定最大静张力,符合要求。 最大静张力差的计算:如果是单绳缠绕式提升机,则最大静张力与最大静张力差相等;若双绳缠绕式提升机,则最大静张力差计算:Fjmax=Q(Sin+f1Cos)+PL(Sin+f2Cos) 绞车额定最大静张力差,符合要求。,新绞车选型设计：按工作制度330天年，日工作16小时，确定提升速度、提升方式，将年提升量换算成每钩提升量，选定钢丝绳后，再选提升机。 回风巷对拉绞车校验 （1）、钢丝绳校验。 （2）、电机功率

4、校验 P=FCVm/1000n 切眼回柱绞车提升能力校验 钢丝绳符合要求。 回柱绞车额定最大牵引力大于Fmax：回柱机提升能力满足要求。,三.运煤系统 （一）、运输系统概况及运输系统示意图 （二）、运煤系统设备选型校核： 1、工作面刮板输送机运输能力计算 1.1、货载断面积校验 刮板输送机每米载重 q=Q/(3.6v) 根据公式 q=1000F F= q/(1000) -货载装满系数（取0.8） -货载的散集容重（取0.9吨/米3） 货载实际断面积F0F满足要求,1.2、刮板运行阻力的计算： 重段阻力计算 Wzh/= qL（COS-SIn）-q0L（/ COS-SIn） =（q+ q0/）LC

5、OS-（q+ q0）L SIn 空段阻力计算 WK/ = q0L（/ Cos+Sin） 煤在溜槽中的阻力系数（0.4-0.6） /刮板链在溜槽中的阻力系数（0.25-0.4） q0-刮板链单位长度重量 刮板输送机运输倾角,1.3、电机功率校核 主动链轮的牵引力 W0=1.11.1（Wzh/+ WK/） 电机功率 No=1.17 W0V/(102) 此处取电机功率备用系数为1.17 电机传动效率为0.8 所选电机功率No，符合要求。,2、转载机运输能力计算(计算方法同上) 3、皮带机运输能力计算 皮带机基础数据：Q、v；原煤容重=0.9t/m3；动堆积角=30；倾角；运距L；带宽B；围包角（传动

6、原理图如图所示）,3.1 带宽的校验 3.1.1根据公式 B2=Q/（KVC） 其中：K为货载断面系数，据=30，取K=458 C为输送机倾角系数取0.95 3.2 胶带运行阻力的计算 3.2.1有关参数计算 胶带每米载重 q=Q/3.6v, 胶带自重qd 上托辊每米线质量qg/=Gg/Lg/ 下托辊每米线质量qg=Gg/Lg /-胶带在上托辊运行阻力系数，取0.03 -胶带在下托辊运行阻力系数，取0.025,3.2.2 阻力计算 (1)重段阻力计算 W7-8=/ (q+qd+qg/)LCOS+(q+qd)LSIn (2)回空段阻力计算 W5-6=(qd+qg)LCOS-qdLSIn (3)按

7、摩擦传动条件计算输送带各点张力 S2=S1 S3=KS2 S4=S3=KS2=KS1 S5=KS4=K2S1 S6=S5+W5-6=K2S1+W5-6 S7=KS6=K3S1+KW5-6 S8=S7+W7-8=K3S1+KW5-6+W7-8 S9=KS8=K4S1+K2W5-6+KW7-8 S10=S9=K4S1+K2W5-6+KW7-8 式中K=1.06 外载荷要求传动滚筒表面输出张力F/=S10-S1=S1(K4-1)+K2W5-6+KW7-8 传动滚筒所能传递的额定牵引力F= Fmax/n=S1(eua -1)/n n-摩擦力备用系数,取1.15-1.2,此处取1.17 -胶面滚筒摩擦系

8、数,取0.25 令F/=F得, S1 = n(K2W5-6+KW7-8)/ eua -1-n(K4-1) Smax=S10=K4S1+K2W5-6+KW7-8,(4)校验输送带的垂度条件 Szmin5(q+qd)Lt/ S7=KS6=K3S1+KW5- 输送带悬垂度不符合条件要求。 取S6=650Kg，用逐点计算法， (5)校验输送带强度 B-胶带宽度 m-胶带安全系数 m=BGX/ Smax7 皮带强度满足要求 （6）电机功率 传动滚筒总牵引力F=S10-S1+0.03（S10+S1） N0=1.17FV/（102） 此处取电机功率备用系数为1.17 电机传动效率为0.9,四.供电系统 矿井

9、高压供电设计原则：双回路电源，一用一备，当任一回路发生供电故障时，另一回路能担负矿井全部负荷，两回路上都不得分接任何负荷。功率因数不能太低，尽量采用无功自动补偿系统。选用真空开关及微机保护，电动操作，以实现控制、测量、巡回监视运行、事故分析报警及取样打印等现代化管理功能。重要负荷必须采用双回路供电。 井下采区供电设计基本原则：,(一)、供电方案设计 1、供电方案：（1）、根据巷道布置情况，确定移动变电站位置，所带负荷等；（2）、确定移变高压电源来源 2、移变站负荷统计表：,(二)、供电方案计算 1.变压器选择及容量校验 移变站选择:由负荷统计表知：移变站装机容量：Pe 需用系数： 变压器的计算

10、容量为： , 根据计算选择移变站.,2、确定电缆的型号和长度 根据电缆型号的确定原则及实际情况，选择电缆的型号如下： 工作面移变的高压电缆，选用YJV22型高压屏蔽电缆；660V用电设备选用MY-0.38/0.66型矿用电缆；1140v电缆选用MYP-0.66/1.14型矿用电缆。 根据电缆长度的确定原则，选用高压电缆长度等于测量巷道实际距离乘以1.051.1的系数，低压电缆等于实际巷道距离乘以1.11.25的系数。,3、电缆截面的选择 3.1 高压电缆截面的选择 向综采移变供电的高压电缆截面选择，按长时允许负荷电流选择。 高压电缆中通过的最大工作电流： ，一般矿井采区年利用小时数为30005

11、000，选铜芯电缆，其经济电流密度为 ,故电缆的经济截面为：Sj=Ij/Jj，按最大长时工作电流选用电缆,大于计算值，符合要求.,3.1.2.电压损失校验 按末端电压不小于额定电压的5%计算, 末端电压不小于6000(1-5%)=5700V,根据实际测量情况,矿井地面主变压器二次侧最高电压一般为6300-6700V,则允许压降为600-1000V. 校核电压损失:地面主变压器电压损失UB+地面变电站至井下中央变电所电压损失+井下中央变电所至移变站电压损失600-1000V,满足要求,否则,更换电缆.,A.矿井地面主变压器电压损失UB=UB%U2NT/100=S/SE(UR%COS+UX%Sin

12、)U2NT/100 式中:S主变计算负荷容量 SE-主变额定容量 UB%-主变压器电压损失的百分数 UR%-主变压器的电阻压降百分数=P100/ SE, P主变的短路损耗KW UX%-主变的电感压降百分数 UX%=,B.高压电缆电压损失校验：查煤矿电工手册第五册公式10-3-10 U%PL（R0X0 Tg）/10UN2 R0、X0电缆线路单位长度的电阻及电抗，欧/千米。 3.1.3按热稳定性校验 短路电流的周期分量稳定性I=Sd/3Ucp 式中:Sd母线的短路容量 因短路电流不衰减,假想时间等于短路器的动作时间(0.25S) 电缆最小热稳定截面:Smin=I3Tj/C 式中:C电缆热稳定系数,

13、3.2、低压电缆的选择 根据设备布置，设置配电点。根据所测巷道长度乘以1.15的富余系数，算出电缆长度。另绘出综采面设备、上平巷设备、下平巷运输设备供电示意图。 低压电缆选择时，负荷线按电动机额定电流选择，干线电缆按满足正常工作电压损失要求选电缆截面，按允许长时电流、满足电动机起动要求、保护灵敏度达到要求校验电缆截面。 3.2.1、选择负荷线。按设备额定电流选择电缆. 3.2.2、选择干线 3.2.2.1、按满足正常工作电压损失要求选择干线电缆。允许电压损失=移变站损失+干线电缆损失+支线电缆损失5%,3.2.2.1.1、求干线、支线电缆的电源损失 DU=PekflZ133/DUeSZh U=

14、PELBS103/UERSCAMS 式中RSC42、5 AMS电缆截面 3.2.2.1.2、求变压器的电源损失 UB=UB%U2NT/100=S/SE(UR%COS+UX%Sin)U2NT/100 3.2.2.1.3、 对于特别远的电动机，可只供应90%的额定电压. 3.2.2.2、按长时允许电流校验干线电缆截面,(三)、电气设备的选择及整定计算 1、采煤机馈电开关及电磁启动器整定 （1）馈电开关整定 短路保护的实际整定值：IDz IQe+ KXIe 选用带有相敏保护的KBDZ-400/1140（660）Z真空馈电开关，能识别起动电流和短路电流，可使短路整定下调40%。 灵敏校验：Kr=Id(

15、2)/IDz， 查表Id(2) 满足要求。 （2）电磁启动器整定：IGz Ie， IDz 8 IGz 式中：IGz -过载整定值 IDz-短路整定值 灵敏校验：Kr = Id(2)/ IDz 1.2 满足要求。,2、工作面溜子开关整定 （1）馈电开关：Iz IQe+KXIe， 灵敏校验： Kr=Id(2)/ Iz， 满足要求。 查表 Id(2) （2）工作面溜子电磁启动器整定：IGz Ie ， IDz 8 IGz 式中：IGz -过载整定值， IDz-短路整定值。 灵敏校验： Kr = Id(2)/ IDz 1.2 满足要求。 3、乳化泵开关整定 （1）KBZ-200馈电开关：Iz IQe+K

16、XIe 灵敏校验：Kr=Id(2)/Iz， 查表Id(2)， 满足要求. 4各运煤系统馈电开关整定 运煤巷转载机馈电开关整定： 集中运煤巷皮带电源馈电开关整定：,5进线高防开关整定： 过流整定按躲过变电所内变压器二次侧三相最大短路电流整定，变电所内变压器出口处最大三相短路电流：Id(3)1.15Id(2) I速IQe+KXIe /Ige KB，选择电子式高压综合保护装置，按电流互感器二次额定电流的1.6倍整定。 式中：Kx取0.6。 灵敏度系数校验：KId(2)/ Iz Kb 1.5 合格 I过Ie /Ige KB，按电流互感器二次额定电流（5A）的0.6倍整定，时限0.3s. 6、分高防开关

17、整定： 按保护线路未端最小两相短路电流整定 I速IQe+KXIe /Ige KB，选择电子式高压综合保护装置，按电流互感器二次额定电流（5A）的2.0倍整定。 校验：KId(2)/ I2 Kb Iz K 1.5 合格 I过Ie /Ige KB,五.排水系统 首先必须清楚矿井正常涌水量、最大涌水量、排水路线、几何排水高度、排水管路计算长度,然后按要求,选水泵、管路、确定水仓容水量.水泵运行工况必须在特性曲线高效区。,六.压风系统 1、需风量计算及压风机台数确定： 风动设备统计表,喷浆机、风钻一般不同时使用，故供风量统计按风钻台数计算,Qa1a2qiki 式中：a1沿管路全长的漏风系数 取1.1 a2机械摩损使空气消耗量增加的系数 取1.15 qi每台风动工具的耗风量 m3/min ki