屯山煤矿一般机械化采区供电设计.docx
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屯山煤矿一般机械化采区供电设计
中国矿业大学银川学院
2012届本科毕业设计（论文）
题目屯山煤矿一般机械化采区供电设计
所在系机电动力与信息工程系
专业班级工业工程4班
姓名张轩
指导教师孟庆春
教务处制
屯山煤矿一般机械化采区供电设计
Villagecoalminegeneralmachineryminingareapowersupplydesign
毕业设计（论文）共29页
完成日期：
2012年5月10日
答辩日期：
2012年5月17日
摘要
从实际出发进行系统分析，除满足一般设计规程及规范要求外，还满足《煤矿安全规程》的具体要求和标准。
本设计变压器选用矿用隔爆型干式变压器和矿用隔爆型移动变电站；高压开关与低压馈电开关都选用具有技术先进的智能化综合保护装置的高压防爆真空开关和低压矿用隔爆型真空馈电开关，各种设备的开关选用矿用隔爆型真空起动器。
高压铠装电缆选用交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆。
通过短路电流、开关继电保护整定的计算和保护接地的确定，使其设计可靠性高、功能完善、组合灵活，以及功耗低，保证采区供电安全、经济、高效平稳运行。
关键词：
负荷计算；设备选型；矿山电缆选择及效验
Abstract
Fromrealitytoundertakesystemsanalysis,inadditiontomeetthegeneraldesignproceduresandrequirements,butalsomeetthe"coalminesafetyregulations"requirementsandstandards.Thedesignoftransformerselectionofminingflameproofdrytypetransformerandminingflameproofmovablesubstation;highvoltageswitchandlowvoltagefeederswitchareselectedwithadvancedtechnologyofintelligentcomprehensiveprotectivedeviceofhighvoltageexplosionproofvacuumswitchandlowvoltageflameproofvacuumfeedswitch,avarietyofequipmentswitchselectionofminingflameproofvacuumstarter.HighvoltagecablewithXLPEinsulatedPEsheathedpowercable.Theshortcircuitcurrent,switchandrelayprotectionsettingcalculationandprotectionofgroundingisdetermined,thedesignofhighreliability,perfectfunction,flexiblecombination,andlowpowerconsumption,ensurethepowersupplysecurity,economic,efficientandstableoperation.
Keywords：
Loadcalculation;Equipmentselection;Miningcableselectionandvalidation
1前言...........................................................1
2工作面概况.................................................2
2.1采区资料.....................................................2
2.2巷道布置....................................................3
2.3煤流运输系统.................................................3
3设备选型......................................................4
3.1液压支架的选择................................................4
3.2采煤机的选择.................................................7
3.3破碎机的选择.................................................8
3.4乳化液泵的选择................................................9
3.5工作面刮板运输机的选择.......................................10
3.6顺槽皮带运输机的选择.........................................12
4负核统计.....................................................13
4.1移动变电站选择计算...........................................13
4.210K高压电供电缆的选择计算...................................16
4.3采煤机电缆的选择级效验......................................19
4.4转载机电缆的选择级效验.......................................20
4.5破碎机电缆的选择级效验.......................................20
4.6前部运输机电缆的选择及效验...................................21
4.7后部运输机电缆的选择级效验...................................22
4.8泵站电缆选择及效验...........................................22
4.9高压防爆开关选择.............................................22
4.10低压真空磁力启动器的选择....................................23
4.11整定计算....................................................23
4.12短路计算....................................................28
5结论..........................................................29
致谢............................................................30
参考文献........................................................31
1前言
本设计是根据设计任务书的要求，利用所学的煤矿供电知识，在指导老师的辛勤指导下完成的。
设计共分三章。
第一章：
工作面概况；主要介绍了采区的基本资料及运输系统的基本情况。
第二章：
设备选型；主要对采区的主要设备型号进行确定。
第三章：
负荷统计；主要是对电缆选择的计算及校验。
设计本着计算准确，选型恰当，布置合理的原则，保证做到安全、可靠、技术经济合理。
由于所学知识有限，技术资料缺乏，实践经验不足，设计中不能避免存在许多错误和不足之处，如某些所选设备可能已经过时等等，敬请老师指教。
设计任务的完成，与老师认真耐心、细致的指导是分不开的，在此谨对老师致以衷心的感谢。
2工作面概况
2.1采区资料
屯山煤矿的采区工作面以走向长壁采煤法布置。
工作面走向度1314米，供电距离较长，采面供电由井下变电所10kV高压直接进采煤工作面轨道顺槽移动变电站经降压后作为设备电源。
进工作面的10KV高压电缆选用MYDTJ-3X70＋3×35/3＋3×2.5型电缆，10KV电源取自井下+850采区变电所8#高压配电柜；顺槽皮带供电采用10KV高压MYDTJ-3X35＋3×35/3＋3×2.5型电缆，10KV电源取自井下+850采区变电所3#高压配电柜。
+966顺槽、+1007顺槽水泵电源由+903轨道上山KBSGZY-800/10移动变电站供电。
采区生产能力：
月生产能力110112吨，日生产能力3670.4吨。
采煤方法：
采用走向长壁后退式综合机械化放顶煤采煤方法。
2.2巷道布置
+966运输巷为进风巷兼做运煤巷，长度1296.5米。
0到970米以内巷道宽度5.0米，970米到1296.5米内巷道宽度4.0米。
+1007回风巷兼做运料巷和存放变电列车，长度1320.1米，巷道宽度4.0米。
开切巷煤壁长度140米，宽度7米，与运输巷夹角93度。
巷道支护为锚网、锚索、钢带，形状矩型。
运输巷从轨道上山到829米处设一个联络巷，联络巷宽度为3米、联络巷是冷拔丝网、锚杆、托盘、锚索联合支护。
2.3煤流运输系统
割煤机割煤→刮板运输机→转载机→破碎机→顺槽胶带运输机→主皮带→选煤运输系统
3设备选型
3.1液压支架的选择
此采区工作面的长度为145.5m，开切眼布置97组液压支架，其中上、下端头各布置3组ZFG5600/19/35型过渡支架，开切眼由上口向下口中间架依次布置91架郑州煤机厂生产ZF5000/17/35型整体顶梁液压支架。
3.1.1工作阻力验算
（kN）
式中P：
要求的支架工作阻力，kN；
N：
采高的倍数，一般取6-8，这里取6[7]；
H：
工作面采高，2.8m；
F：
支架的支护面积，7.49m2；
Z：
煤层顶板岩石容重，2.1t/m3；
Q：
动载系数，1.3[5]。
由于所选液压支架的工作阻力是4500～5000kN，故所选液压支架工作阻力[7]满足要求。
3.1.2支护强度验算
Mpa
该面液压支架的支护强度分别为0.79-0.82Mpa和0.72Mpa，均满足要求。
液压支架的参数见表格3.1-1。
表3.1-1底位放顶煤液压支架
序号
项目
单位
数值
备注
1
型号
ZF5000/17/35
2
液压支架最大高度
m
3.5
3
液压支架最小高度
m
1.7
4
工作阻力
KN
5000
5
支架宽度
m
1.43
6
中心距
m
1.5
7
支护强度
Mpa
0.79-0.82
8
支护初承力
KN
4597
9
支持工作阻力
KN
5000
10
支架对底板比压
MPa
1.7
11
推溜力
KN
126
12
移架力
KN
247
13
拉后部溜力
KN
265
14
支架移架步距
M
0.6
15
支架重量
kg
17500
表3.1-2放顶煤过渡液压支架
序号
项目
单位
数值
备注
1
型号
ZFG5600/19/35
2
高度
mm
1900-3500
3
宽度
mm
1430-1600
4
初承力
KN
5232
P=31.5MPa
5
工作阻力
KN
5600
P=33.7MPa
6
中心距
mm
1500
7
支护强度
Mpa
0.72
8
底板比压
MPa
1.75
9
总重量
T
22.7
3.2采煤机的选择
根据采区的月生产能力110112吨，日生产能力3670.4吨，选择MG300/700-WD1型号采煤机[8]，其各项参数如表：
表3.2-1采煤机
序号
项目
单位
数值
备注
1
产品型号
MG300/700-WD1
2
截高范围
米
1.8~3.7
3
煤层倾角
度
≤35
4
装机总功率
KW
~700
5
截割电动机功率
KW
2*300
6
行走电动机功率
KW
2*40
7
调高电动机功率
KW
18.5
8
电压等级
V
1140
9
机面高度
mm
1432.5
10
最大截高
Mm
3581、3681、3781
11
下切深度
Mm
344、444、544
12
滚筒直径
Mm
Ø1600、Ø1800、Ø2000
13
滚筒转速
r/min
34.84、39.67、44.38
14
截深
630、800
15
摇臂长度
mm
2228.9
16
摇臂摆动中心距
mm
6740
17
调速方式
交流变频调速
18
牵引力
580/350
19
牵引速度
0-7.28~12
20
无链牵引方式
销轨式
21
重量
kg
~42
3.3破碎机的选择
根据采煤机和前后刮板的选择，所选用的破碎机型号及参数见表：
表3.3-1破碎机
序号
项目
单位
数值
备注
1
型号
PLM1000
2
破碎能力
t/h
1000
原煤含矸≤5%
3
最大入口断面
Mm
700*700
4
出口粒度
Mm
150-400
5
破碎轴转速
Rpm
466
6
刀齿顶圆线速度
m/s
22.6
7
传动速比
1:
03:
15
8
电动机
型号
KBY550-110A
功率
KW
110
转速
r/min
1475
电压
V
660/1140
9
喷雾水压
Mpa
6
3.4乳化泵的选择
表3.4-1乳化液泵
序号
项目
单位
数值
备注
1
型号
BRW315/31.5X4A
2
进口压力
常压
3
公称压力
MPa
31.5
4
公称流量
L/min
315
5
曲轴转速
r/min
425
6
柱塞直径
mm
65
7
柱塞行程
mm
80
8
柱塞数目
3
9
电机功率
KW
200
10
工作介质
乳化液（含5%乳化油）
11
重量
kg
4200
12
配套液箱
XR-WS2500
3.5工作面刮板输送机选择
前部刮板输送机和后部刮板输送机均采用400kW双电机滚动[7]，煤流方向由上端口向下端口运送。
表3.5-1刮板输送机（前溜、后溜）
序号
项目
单位
数值
备注
1
型号
SGZ730/400
2
设计长度
M
150
3
出厂长度
M
150
4
输送量
t/h
800
5
刮板链速
m/s
1.29
6
电动机
型号
YBSD-200/100-4/8
功率
KW
2*200
转速
r/min
1480
电压
V
660/1140
冷却方式
水冷
7
减速器
型号
传动比
28.1492
冷却方式
水冷
8
刮板连
型式
中双链
圆环链规格
Mm
26*92
最小破断负荷
KN
850
刮板间距
Mm
920
9
中部段
结构型式
铸焊
规格
Mm
1500*730*275
联结方式
哑铃销联接
10
紧链方式
闸盘紧链
11
整机弯曲性能
水平弯曲
±1°
垂直弯曲
±2°
表3.5-2刮板输送机
序号
项目
单位
数值
备注
1
型号
SZZ730/110
2
设计长度
m
55
3
出厂长度
m
37
4
输送量
t/h
1000
5
刮板链速
m/s
1.4
6
电动机
型号
SB-110
功率
KW
110
转速
r/min
1485
电压
V
660/1140
冷却方式
水冷
7
减速器
型号
SEW（圆锥圆柱齿轮三机减速器）
传动比
25.528
冷却方式
水冷
8
液力耦合器
型号
YOXsj500-YS
9
刮板连
型式
中双链
圆环链规格
mm
2*26*92
最小破断负荷
KN
850
刮板间距
mm
736
10
悬空段中部槽
mm
1500*688*625
11
落地段中部槽
mm
1500*688*870
12
紧链方式
闸盘紧链
3.6顺槽皮带输送机选择
皮带顺槽远离工作面侧安装DSJ100/80/4×90型胶带机，一台驱动备用，布置总长度约为1300m。
胶带机后配用SZZ730/110型转载机[7]和PLM1000型破碎机[7]各一部。
表3.6-1皮带输送机
型号
名称
规格型号
技术参数
生产厂家
1
胶带输送机
DSJ100/60/4*90
运输速度：
2.5m/s
运输能力：
600t/h
运输长度：
1000m
运输倾角：
0°
新疆煤矿机械有限责任公司
2
胶带
PVG1000S
宽度：
1m强度：
1000S
厚度（并标明上下胶厚）：
上：
4.5mm，下：
1.5mm。
总厚：
6mm
辽宁阜新橡胶有限公司
3
电机
YBK2-280M-4
额定电压：
660/1140V
额定电流：
170A
额定功率：
4*90KW
防护等级：
IP54
转速：
1475r/min
重量：
5600Kg
佳木斯
4
减速箱
DCY315-25
传动比：
25：
1
输入功率：
315KW
重量：
1100Kg
弘历达
5
驱动滚筒
Φ1630*1400
直径：
Φ800mm
宽度：
1000mm
6
改向滚筒
Φ1250*1400
直径：
Φ500mm、Φ400mm
宽度：
1000mm
7
托辊
Φ195*465
直径：
Φ108mm、Φ133（缓冲）
槽度：
35°、30°（缓冲）
8
皮带保护
LHH
上海埃意实业有限公司
9
张紧绞车
JH-14
绳速：
4.8-6.5m/min
最大牵引力：
140KN
10
张紧绞车电机
YB180L-6
功率：
15kw
电压等级：
660/1140v
4负荷统计
表4-1负荷统计表
序号
名称
型号
单台功率
台数
总功率
电压
1
采煤机
MG300/700-WD
700kW
1
700kW
1.14kV
2
前部运输机
SDZ730/400
400kW
1
400kW
1.14kV
3
后部运输机
SDZ730/400
400kW
1
400kW
1.14kV
4
转载机
SZZ730/110
110kW
1
110kW
1.14kV
5
破碎机
PLM1000
110kW
1
110kW
1.14kV
6
乳化液泵
BRW315/31.5
200kW
2
400kW
1.14kV
总计
2120kW
7
顺槽皮带
DSJ100/80/4×90
90kW
4
360kW
1.14kV
8
张紧绞车
7.5kW
1
7.5kW
0.66kV
总计
367.5kW
4.1移动变电站选择计算
4.1.1供采煤机移动变电站选择计算
采用需用系数法进行计算，因采煤机截割电机为两台300kW电机，两台40kW行走电机，一台18.5kW油泵电机（本计算按20kW计算），采煤机总功率:
查煤矿电工手册（1994版）第二分册计算如下：
式中：
S——所计算电力负荷总的视在功率，kVA；
——参加计算的所有用电设备（不包括备用）额定功率之和，kW;
——参加计算的电力负荷的平均功率因数,取0.7；
——需用系数，
——最大电动机的功率，取300kW。
解：
根据计算负荷，选800KVA移变一台可满足要求[3]。
4.1.2供前部、后部运输机（400kW）的移动变电站选择
——最大电动机的功率，kW。
根据计算负荷，选800KVA移变一台基本可满足要求[7]。
4.1.3供乳化液泵站、转载机、破碎机移动变电站选择
采用需用系数法进行计算
解：
——最大电动机的功率，kW。
根据计算负荷，选500KVA移变一台可满足要求[7]。
4.1.4顺槽千米皮带机变压器选择计算
采用需用系数法进行计算[4]：
——最大电动机的功率，kW。
根据计算负荷，选500KVA干式变压器一台可满足要求[7]。
4.210kV高压电缆供电电缆的选择
采面移动变电站高压侧电缆距井下采区变电所约1700米，此线路为高压干线电缆；正常生产时终端所带负荷为2120kW。
正常生产时运行设备负荷组成[3]见下表：
序号
设备名称
单台设备功率
台数
总功率
备注
1
采煤机
700kW
1
700kW
2
前部运输机
400kW
1
400kW
3
后部运输机
400kW
1
400kW
4
转载机
110kW
1
110kW
5
破碎机
110
升级会员 