pj大功率深井主提升设备选型技术方案比较与研究应用11电子教案.docx
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pj大功率深井主提升设备选型技术方案比较与研究应用11电子教案
大功率深井主提升设备选型技术方
案比较与研究应用
评议材料
内蒙能源长城三号（沙章图）煤矿
二0一二年十二月
大功率深井主提升设备选型技术方案比较与研究应用
评议大纲
《大功率深井主提升设备选型技术方案比较与研究应用》项目
是内蒙能源长城三矿与大地设计院合作完成的，历时12个
月，圆满完成了项目研究的内容，达到了计划规定的目标和要求，具备了评议条件，特申请评议。
一、评议内容
1、评议委员会审查评议文件是否符合评议要求
2、该项目是否完成项目研究内容，达到项目计划研究
目标要求
3、通过评议文件审查，对本成果达到的技术水平作出评价
4、该成果的推广应用价值和推广前景
二、评议程序
1、评议会由新汶矿业集团公司主持
2、成立评议委员会，选出评议委员会主任委员
3、评议委员会听取课题组成员汇报评议材料
4、大功率深井主提升设备选型技术方案比较与研究应
用
5、通过评议意见
6、课题组表态
7、结束
第一部分大功率深井主提升设备选型技术方案比较与研究应用任务
书2
第二部分大功率深井主提升设备选型技术方案比较与研究应用工作技术报
告9
第三部分大功率深井主提升设备选型技术方案比较与研究应用工业可行性报
告51
第四部分功率深井主提升设备选型技术方案比较与研究应用效益分析报
告53
评议材料之一
二0一二年重大科技项目
计划任务书
项目名称：
大功率深井主提升设备
选型技术方案比较与研究
负责单位：
内蒙能源长城三矿（沙章图）（盖
章）
起止年限2012.1——2012.12
二0一二年十二月
主要研究、试验内容、目标、技术关键及主要技术经济指标（目标要具体，包括阶段目标和最终目标）：
主要研究、试验内容、目标
1、主要研究内容：
沙章图矿井设计能力500万吨/年，提升设备为一台©5X6塔式摩擦轮提升机，主井井筒深度大（主井755米），鉴于主立井提升箕斗为42T,吨位大、提升机直径大和绳数较多、电机功率大、井筒较深、控制系统复杂，以及煤、矸分运时尽量缩短转换时间，和防止装矸时大冲击力对系统安全运行的影响等，并考虑到本矿具备产能达800万t/a的能力，为此对主立井提升的安全、可靠性要求较高，需达到国际先进水平才能担当此任。
主提升设备选型是否科学，对今后矿井生产建设影响巨大，发挥设备的最大效率，为矿井安全、高效生产提供保障。
2•项目实施方案
比较分析各种方案，结合矿井提升能力、气候特点、工作要求等，按照技术上先进、经济上合理，生产上适用的原则，以及可行性、维修性、操作性等要求，进行调查和分析比较，以确定最佳方案，并科学使用，完成主提升设备选型，确定施工方案，并指导施工。
3.项目创新点（关键技术、特点、技术的先进性）
主提升设备选型技术方案经多方面比较，国内各生产厂家与国外国外公司的技术特点为：
1在材质方面：
（1）国外厂家的主轴采用CK35（德国标准）锻钢，优于国内提升机所用的45钢；
（2）摩擦轮和制动闸盘采用ST5223（德国标准）钢，优于国内提升机所用的16Mn钢。
2、在结构和加工工艺方面：
（1）国外产品的主导轮采用全焊接整体结构，使得结构简单、重量轻，便于加工和调整。
（2）摩擦衬垫为双绳槽斜楔式结构，配有拨绳装置实现两槽交替工作，衬垫使用寿命长，摩擦系数高且稳定，并采用特殊的燕尾槽斜线分开楔块结构，便于安装。
3、在液压制动方面：
（1）国外的恒减速液压站采用的是集成式阀组,其结构紧凑并对回油进行连续过滤监测，闸控系统具有自测试、自诊断、基本上能实现免维护，与电控系统配合能实现恒减速制动、恒力矩制动的自动转换，使得在紧急状态下的制动更准确、平稳和安全。
4、在电控方面：
国内厂家多采用交一交变频传动系统，其主电路拓扑结构较复杂，功率元件数量和供电辅助设备较多，变压器容量大台数多，占地面积大；功率因数很低，无功冲击大，运行时产生较
大的高次谐波。
而国外厂家采用的交流变频传动系统采用交-直-交变频传动，所具有的低谐波、低电压降、低损耗，适用质量差的电网，和无需滤波器来校正功率因数和谐波抑制，无需熔断器，变压器数目减少，变压器功率减小等诸多优点。
5、在控制系统方面：
国外提升机控制系统都是选用功能强大且专用的控制器（小型DCS。
6、提升机作为矿井的咽喉其安全性、可靠性要求非常高，在大型提升机传动系统中，采用ABB（ACS600三电平交-直-交变频装置是主流方向。
4.技术、经济指标（经济效益和社会效益两方面）
经调研在技术、经济指标方面相比较，国外厂家生产的提升设备系统具备以下几点：
1、经分析本矿井型较大，且提升载荷大、速度高，从设备性能，投资，性价比角度比较，国外厂家生产的提升设备系统无论从技术能力方面还是售后服务方面都优于国内生产厂家。
2、虽同规格的提升机主机，引进比国产的价格高，但考虑到其国外提升系统的低故障率、低维修率，及其技术的先进性，以及近年
国内同类矿井主提升机的配置情况，不论是从其技术方面，还是经济效益方面考虑，国外引进的提升机都优于国产提升机。
3、国外引进的提升设备，达到了国际先进水平。
5.达到的技术水平、经济、社会效益及推广应用前景
1、经多方论证国内同类矿井主提升机生产厂家与国外厂家的
产品相比，在产品开发理念、设计标准、三维设计手段、加工工艺、材质的选用上都有一定的技术差距。
2、国外引进的提升设备，达到了国际先进水平。
3、经调研在同等条件的矿井中采用国外的主提升设备方案有着广泛的推广和应用价值。
6.地点、试验规模及进度安排
地点：
沙章图矿井
进度安排：
2012年1月-3月成立项目领导小组，对项目进行评价，对设备选型技术方案进行比较与研究。
2012年4月~12月完成方案的比较与研究。
7.项目研究人员名单
姓名
性别
部门
职称
承担内容
负责人
刘灿华
男
沙章图筹建处
工程师
项目提出、组织研究、论证
管理员
贺宪国
男
沙章图筹建处
高级工程师
项目研究、论证组织实施
项目主要参加人
孙惠民
男
集团公司
高级工程师
项目研究、论证
王业平
男
内蒙能源公司
高级工程师
项目研究、论证
娄广成
男
基建处
高级工程师
项目研究、论证
于进军
男
沙章图筹建处
工程师
项目研究、论证组织实施
温书亭
男
处
设管处
高级工程师
项目研究、论证组织实施
佟振水
男
基建处
高级工程师
项目研究、论证组织实施
程连成
男
沙章图筹建处
技师
具体实施
张伟
男
沙章图筹建处
助理工程师
具体实施
&需要增添的设备、仪器、材料明细表
附表1新增关键设备、仪器费用及电费（30万元/台以下）单位：
万元
设备名称
型号
台数
单价
金额
耗电（千瓦时）
电价（元/千瓦时）
金额
合计
附表2设备折旧费及动力费单位：
万元
设备名称
型号
台
数
原价
占用时间（天）
折旧费
耗电
（千瓦时）
电价（元/千瓦时）
金额
合计
塔式多绳
摩擦绞车
©5X6
1
600
0
180
150
10000
0
0.59
5.9
155.9
附表3材料及低值易耗品单位：
万元
材料名称
用途
数量
单价
金额
附表4非研发人员人工费单位：
万元
试验单位
承担任务
人数
工期（天数）
人工费
沙章图煤矿
:
配合调试
12
120
16
9、研发费用预算:
费用名称
小计
金额（万元）
2012年
2013年
1.研究开发用材料燃料动力费用
15
15
2.研发人员薪酬
12
12
3.科研设备仪器折旧
3
3
4.专用研发设备仪器租赁费
5
5
5.研发活动有关无形资产摊销
10
10
6.专用中间试验和产品试制的模具、工艺装备开发及制造费
10
10
7.研发成果论证、鉴定、评审、验收费用
10
10
8.开发技术的现场试验费
5
5
9.与研发活动相关其他费用
10
10
研发费用预算总支出：
80
80
说明：
跨年度的要分别按年度填写，但汇总年度技术开发费用表时，只统计当年的费用预算。
10.申报单位及协作单位概况与条件（现有技术基础等）
沙章图矿井设计能力500万吨/年，主井设计提升设备为一台©5
X6塔式摩擦轮提升机，井筒设计深度为755米，现主井井筒已经施工579米，预计2014年下半年投入生产，设计单位为北京大地工程开发公司。
评议材料之二
大功率深井主提升设备选型技术方
案比较与研究应用工作技术报告
内蒙能源长城三号（沙章图）煤矿
二0一二年十二月
1绪论
1.1项目建设背景
内蒙古西部矿区沙章图矿井设计能力500万吨/年，主井提升设备为一台©5X6塔式摩擦轮提升机，主井井筒深度大（主井755米）,鉴于主立井提升箕斗为42吨，吨位大、提升机直径大和绳数较多、电机功率大、井筒较深、控制系统复杂，以及煤、矸分运时尽量缩短转换时间，和防止装矸时大冲击力对系统安全运行的影响等，并考虑到
本矿具备产能达800万t/a的能力，为此对主立井提升的安全、可靠性要求较高，需达到国际先进水平才能担当此任。
主提升设备选型是否科学，对今后矿井生产建设影响巨大，发挥设备的最大效率，为矿井安全、高效生产提供保障。
1.2概述
沙章图井田位于内蒙古自治区鄂托克前旗西约70km处，地处内蒙古自治区与宁夏回族自治区接壤地带，行政区划隶属鄂托克前旗新上海庙镇管辖。
矿井设计生产能力5.0Mt/a。
主立井担负矿井提升煤炭任务。
井口轨面标高+1248m地面卸载标高+1266.3m，井底装载点标高+533.25m,提升高度744.4m。
采用一对42t多绳提煤箕斗。
工作制度为年工作日330d,四班作业，其中三班工作，一班检修，每天作业时间不超过16h。
主立井提升系统的设备包括：
提升设备机械、提升设备电气、装卸载自动化及提升信号通讯装置三大部分。
1.3项目实施方案
比较分析各种方案，结合矿井提升能力、气候特点、工作要求等，按照技术上先进、经济上合理，生产上适用的原则，以及可行性、维修性、操作性等要求，进行调查和分析比较，以确定最佳方案，并科学使用，完成主提升设备选型，确定施工方案，并指导施工。
1.4项目创新点
主提升设备选型技术方案经多方面比较，国内各生产厂家与国外公司的技术特点为：
1.4.1在材质方面：
（1）国外厂家的主轴采用CK35（德国标准）锻钢，优于国内提升机所用的45钢；
（2）摩擦轮和制动闸盘采用ST5223（德国标准）钢，优于国内提升机所用的16Mn钢。
1.4.2在结构和加工工艺方面：
（1）国外产品的主导轮采用全焊接整体结构，使得结构简单、重
量轻，便于加工和调整。
（2）摩擦衬垫为双绳槽斜楔式结构，配有拨绳装置实现两槽交替工作，衬垫使用寿命长，摩擦系数高且稳定，并采用特殊的燕尾槽斜线分开楔块结构，便于安装。
143在液压制动方面：
国外的恒减速液压站采用的是集成式阀组，其结构紧凑并对回油进行连续过滤监测，闸控系统具有自测试、自诊断、基本上能实现免维护，与电控系统配合能实现恒减速制动、恒力矩制动的自动转换，使得在紧急状态下的制动更准确、平稳和安全。
144、在电控方面：
国内厂家多采用交-交变频传动系统，其主电路拓扑结构较复杂，功率元件数量和供电辅助设备较多，变压器容量大台数多，占地面积大；功率因数很低，无功冲击大，运行时产生较大的高次谐波。
而国外厂家采用的交流变频传动系统采用交-直-交变频传动，所具有的低谐波、低电压降、低损耗，适用质量差的电网，和无需滤波器来校正功率因数和谐波抑制，无需熔断器，变压器数目减少，变压器功率减小等诸多优点。
145、在控制系统方面：
国外提升机控制系统都是选用功能强大且专用的控制器（小型
DCS。
146、在传动控制方面:
提升机作为矿井的咽喉其安全性、可靠性要求非常高，在大型提升机传动系统中，采用ABB（ACS6OO0三电平交-直-交变频装置是主流方向。
2使用条件和基础数据
2.1气象条件
气候类型：
本区属中温带半干旱大陆性季风气候，冬季严寒，夏季酷热，昼夜温差悬殊。
气温：
年最高气温41.4C,最低气温-28C。
风向风速：
最大风力达8级，一般为4~5级，多为北及西北风,春季时有沙尘暴天气。
2.2工程地质条件
本区位于毛乌素沙漠西南边缘，地形低缓平坦，起伏不大，东高西低。
冰冻期自每年10月下旬至翌年3月下旬，最大冻土深度为1.09m。
地震烈度：
抗震设防烈度为忸度，基本地震加速度为0.20g。
2.3矿井瓦斯等级
矿井属低瓦斯矿井，属不易自燃煤层，煤尘有爆炸危险性。
2.4工作制度
年工作330天，每天四班，三班生产，一班维护检修，每班净作业时间不大于4.5h。
2.5井筒布置
主立井井筒直径①6.0m，两个箕斗在井筒中的布置中心线距离
2.5m。
3主井提升机机械设备选型
3.1选型依据
提升容器采用一对外动力卸载式42t多绳提煤箕斗，井下装载方式为立式定量斗，最大提升高度744.4m。
提升容器自重（包括首、尾绳悬挂装置等）63000kg，两个箕斗在井筒中的布置中心线距离2.5m。
3.2设计参数
提升设备提升速度:
正常最大提升速度13.09m/s
验绳速度0.3〜0.5m/s
检查井筒
正常提升主加速度:
正常提升主减速度
不超过2m/s
0.7m/s0.7m/s
鱼：
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图1.主井提升系统图
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图2.主井提升速度图及力图
3.3提升机控制方式
—自动控制
-手动控制
-检修运行方式
-紧急控制方式
3.4提升机
提升系统装备JKM-5X6（皿）型塔式多绳摩擦提升机，数量1
套。
提升机单侧出轴，采用低速直联交流变频同步电动机单机拖动。
计算提升机最大静张力1571.25kN,计算最大静张力差418.5kN。
提升机主要参数见表4-1。
表3-1提升系统提升机主要参数表
名称
参数
提升机套数
1
布置形式
塔式
摩擦轮直径（m
5.0
导向轮直径（m
5.0
提升钢丝绳根数
6
绳间距（mr）
300
最大静张力（kN）
1800
允许最大静张力差（kN）
540
衬垫比压（MPa
>2
衬垫摩擦系数
>0.25（米用进口摩擦衬垫）
提升机运行时的噪音（dB）
<85
提升机设备及其组件应具有足够的强度和刚度，能承受各种工作
载荷和事故载荷341摩擦轮
摩擦轮采用剖分式结构（根据运输条件决定），焊后需消除应力并对焊缝作无损探伤，以确保焊缝质量。
摩擦轮及其固定装置应有足够的强度和刚度，应能够承受各种工作载荷及事故载荷。
摩擦衬垫与钢丝绳防腐剂相适应，在矿井使用条件下（受水、油及污垢的影响），应保证摩擦系数卩》0.25，采用BECORITK25高摩擦强耐磨衬垫。
衬垫的比压应不小于2MPa
另外，还应设有安装更换和截短钢丝绳时用以固定钢丝绳的装置
（不得在筒壳上开孔）以及更换衬垫或检修制动器的锁定装置。
制动闸盘为剖分结构双面双闸盘布置方式，在工厂精加工处理完毕，与摩擦轮采用高强度螺栓联接。
制动盘布置应保证制动面不被污染。
制动盘的制动面加工后其表面粗糙度应符合要求，与摩擦轮一起
装在主轴上之后，其端面偏摆量不超过0.2mm制动闸盘的制动面设计和加工必须保证在设计最大负载范围内超过最大运行速度15%F放
运行，短时间内最少连续两次安全制动而不导致制动闸衬的损坏或对下一次制动效果产生不良影响。
制动盘应允许制动发热而引起的径向或轴向热膨胀，并设先进、可靠的数字式闸盘偏摆监测装置和闸瓦磨
损超限保护。
342主轴
主轴应有足够的抗弯和抗扭强度，按起动、运行和事故情况下最大的扭曲负荷和弯曲负荷计算，并应考虑电磁效应对驱动轴的影响，其最危险断面的安全系数和最大挠度应符合规定。
主轴必须经无损探伤证明内部无缺陷并出具检测证明。
主轴及其附件在紧急制动时和之后均不得有任何残余变形。
主轴为整体锻造。
主轴端应留有与电控系统的测速和位置控制用的测速发电机和光电编码器相连接的机械接口。
主轴应做动、静平衡试验，并出具试验报告。
各部分连接的高强螺栓必须探伤并出具检测证明。
3.4.3主轴承
采用进口SKF双列向心球面自调心式滚子轴承，轴承应有良好的油封性，并且根据轴承的要求，在轴承座上增加加油孔。
应考虑安装、检修的方便和适应不同荷载下的运行要求。
主轴的每个轴承应有温度、振动及润滑油监测装置。
每个轴承座上应装备2个测温铂热电阻，并接至电控系统。
当轴承温度超过工作允许值则应发出报警信号，当超过最大允许值时可在
完成正在进行的提升循环后闭锁下次提升的进行。
司机台应有故障显示信号。
344摩擦衬垫
采用进口德国成块式BEC0RIT-K2高性能摩擦衬垫（供货方应提供原产地证明资料），应与钢丝绳防腐剂相适应，受水、油及污垢的影响较小，对摩擦脂的兼容性好，在矿井各种使用工况下应保证摩擦系数》0.25，衬垫允许最大比压》2MPa且衬垫的机械强度高，耐热性、耐熔融性及耐磨性应符合要求。
摩擦衬垫为单绳槽，摩擦衬垫固定应简单可靠，能承受钢丝绳运行中出现的各种应力而不窜动，而且要易于装卸（不得用螺栓直接固定），固定衬垫的槽加工后，其平面圆的椭圆度要符合规定。
衬垫装配后，经车削其绳槽平面圆的径向跳动量和轴向跳动量均要符合规
^定O
3.4.5车槽装置
用于摩擦轮上摩擦衬垫绳槽的车削。
应满足以下要求：
――能沿提升机轴向移动刀架，精确车削任一绳槽，并方便、准确地测定绳槽深度；
――不需拆卸摩擦轮上的钢丝绳即可车削绳槽；
――构造小巧，制造精良，操作方便，易于固定。
3.4.6底座（板）、滑道
底座用于支承主轴承、制动器闸架，滑道用于支承提升电动机以及在安装、检修时移动电动机定子，均为焊接结构，底座、滑道的支
承面均应机加工。
3.5液压制动系统
液压制动系统采用进口产品，包括液压盘式制动器、液压站、管路、阀门和附件及配套的电控柜。
制动系统的执行机构为油缸后置式液压盘式制动器，要求采用双盘闸双面制动，根据需要可分别实现工作制动和安全制动。
制动装置在工作制动和安全制动时，其最大制动力矩均不得小于实际最大静力矩的3倍。
制动器各部件的机械强度应有足够的安全系数，在各种情
况下均能安全可靠工作。
闸衬的材料应具有较强的抗压强度、韧性、耐热和耐磨性，闸衬与闸盘之间的摩擦系数不小于0.4。
制动盘的制动面与制动器闸衬必须保证在允许超载范围内以最大速度下放重物运行时，至少可以进行
连续两次安全制动而不会导致制动盘过热或闸衬损伤以至对下次制动产生不良影响。
盘式制动闸的闸瓦与制动盘之间的间隙应不大于2mm
为了安全可靠，盘式制动器制动力矩调节性能要好，制动器应反应迅速、灵敏，空动时间不大于0.2秒，制动力分布要均匀，制动力传输效率高，接近于100%制动平稳，磨损小，产生制动力的弹簧及其部件使用寿命不低于2X106循环次数。
制动器不得漏油和渗染制动面。
应有闸瓦间隙及制动盘过热传感器，用以监测闸瓦间隙及制动盘面温度，并能在控制系统中显示其值和进行报警、保护。
要有其他必要保护如：
闸衬磨损过量保护、开闸显示、制动弹簧疲劳断裂保护等。
在不同载荷（包括空载）下制动系统安全制动的减速度均必须满足以下要求：
下放重物时不得小于1.5m/s2,提升重物时不得超过5m/S。
此外，工作制动和安全制动时提升系统的减速度均不得超过钢丝绳的滑动极限。
在各种载荷及提升状态下，安全制动闸发生作用时，钢丝绳都不得出现滑动。
按下列载荷确定上提、下放钢丝绳的滑动极限减速度及二级恒力矩制动的一级制动力矩及减速度（应考虑提升系统钢丝绳的弹性振动的影响）：
――上提额定载荷50t
――下放额定载荷50t
――升降空箕斗
上提超量载荷（按10%考虑）
――下放超量载荷（按10%考虑）
安全制动必须在下列情况下可靠动作：
——驱动电动机事故断电
――提升容器过卷
――提升系统过速
工作制动力未达到要求，制动器不到位
――深度指示器失效，监测装置动作
——驱动控制器监控装置动作
――尾绳环监测装置动作
——在井口、井底紧急停车
――提升开始后上提箕斗的闸门未完全关闭，装煤定量斗的装载
闸门在箕斗运行期间打开
――其它电气方面需要安全制动的情况见电气部分。
制动系统的液压站应能满足各种荷载条件下的制动要求，并有相
当高的安全可靠性；液压站各元件严禁漏油，油管路连接处密封好；低噪音，易于注油和调节，运行平稳可靠。
采用恒减速液压站。
系统应具有恒减速制动和恒力矩制动的双重功能。
当恒减速失效时，应立即投入具有二级制动功能的恒力矩制动。
二级制动性能应满足：
（1）制动力矩建立时间应该是可控的，应根据限制提升系统的
弹性振动能力来调整。
（2）可调整的二级制动性能，即一级制动油压和一级制动油压作用时间可根据需要调整。
（3）油压冲击值△P不大于0.3MPa,在一级制动油压P1和其作用时间t1内，P1的下降值厶P1不得大于5%Pmax
液压系统所有参与回油的液压阀均应安装监视保护，以确保液压阀回油路始终畅通。
有制动器的压力监视保护，以监视是否迅速施闸和是否松闸，还有停车制动监视保护，以监视是否迅速零油压停车制动。
有完善的闭锁以确保协调、正确、安全、可靠，当制动系统故障时，应能分情况发出警报信号或发出警报信号的同时电气制动停车，以至在紧急情况下实现安全制动。
有油温加热装置及油温、油位、油压及过滤器堵塞保护和其它必要的仪表及保护。
系统完善、制造精巧、无渗漏、低噪音、易于注油和调节，运行平稳可靠。
向使用方提供液压站所用油的牌号、品质要求（如：
运动粘度、
粘度指数、凝点、闪点等）。
液压站应
升级会员 