机电运输提升能力计算.docx

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机电运输提升能力计算

机电提升运输系统能力核定

机电科

二〇一〇年六月一日

副立井提升机能力核定

一、副立井概况

矿副立井提升机选用上海冶金矿山机械厂生产的JKD4╳4Z型多绳摩擦式塔式提升机，自2004年10月投入使用，担负着全矿人员、矸石、材料、大小型设备的提升任务。

副立井提升高度378.5m。

提升容器采用一对特制的一宽一窄多绳罐笼，罐笼自重均为20598kg，钢丝绳为4根首绳、2根尾绳，宽罐主要完成全矿人员、矸石、材料、大小型设备的提升运送任务，窄罐主要作为平衡罐仅用作升降人员。

提升机摩擦轮直径4000mm，最大静张力720KN，最大静张力差180KN，配用上海电机厂生产的ZKTD215/63型,1000KW直流电动机，电枢绕组额定电压660V，额定电流1830A，励磁绕组额定电压110V，额定电流168A，电机最大转速38r/min，采用电机与滚筒直连的方式，电控部分采用上海煤科院设计的以西门子S7-300型PLC为核心的提升机控制系统，电机电枢部分由两台西门子6RA70-95-4KV62型直流调速装置并联驱动，电机励磁部分由一台西门子6RA70-75-6DS22型直流调速装置驱动。

制动系统采用盘形闸制动，盘形闸压力12MPa，绞车房有两台液压站控制盘形闸，一用一备。

提升机具有完善的信号系统，绞车房、井口和井底各有一台信号箱，井底信号必须经井口转发才能到达绞车房，且信号与罐笼到位、安全门、摇台闭锁。

井口和井底各有一套操车系统，可自动控制矿车进出罐笼，并且与罐笼到位闭锁。

提升机各种保护齐全。

二、副立井主提升机各设备参数

提升概况

提升方式

罐笼提升

提升用途

提人、提料、设备

提升高度

378．5m

使用地点

副立井

提升机

提升机名称

多绳摩擦式提升机

出厂编号

1198007001

提升机型号

JKD-4×4（Z）

滚筒个数

1个

滚筒直径

4m

导向轮直径

3.6m

最大静张力

720KN

最大提升速度

7．958m/s

最大静张力差

180KN

钢丝绳直径

40mm

生产厂家

上海冶金矿山机械厂

出厂日期

2004年3月

电动机

型号

ZKTD215/63

额定功率

1000KW

电枢电压

660V

电枢电流

1830A

励磁电压

110V/55V

转子电流

168A/336A

转速

38r/min

转动惯量

9243Kg.m2

生产厂家

上海电机厂

出品号

8303-1

钢丝绳

规格型号

40ZBB6V×37S+FCSS

直径

40mm

抗拉强度

1470Mpa

单位重量

6.80/m

破断拉力总和

1260.36KN

最大丝径

2.4mm

生产厂家

宁夏恒力钢丝绳股份有限公司

钢丝绳全长

450m

尾绳

规格型号

166×26ZBBP8×4×9

绳径

166×26mm

抗拉强度

1470Mpa

钢丝绳全长

420m

破断拉力总和

/

单位重量

10．5kg/m

液压站

型号

K730.42CSM

最大工作油压

14Mpa

系统供油量

10L/min（低速）

系统供油量

15L/min（高速）

油箱储油量

475L

系统允许油温范围

15-70℃

残压

<=0.5Mpa

液压站用油牌号

30#液压油

生产厂家

上海冶金矿山机械厂

出厂日期

2004年3月

主要提升容器

名称

罐笼

最大载重

22000

自重

20598kg

提升数量

2个矿车

配重

15000kg

乘人数

大罐78人小罐12人

大罐提物、提人，小罐只提人，大罐提22吨时小罐配重15吨。

矿车

型号

U型矿车

名义载重

2000kg

最大载重量

/

自重

1000kg

三、计算牵引力依据：

1、副立井绞车电机型号ZKTD215/63，功率1000KW，额定转速38r/min。

2、连接方法：

低速直联。

3、滚筒直径4米，允许最大静张力720KN，最大静张力差180KN；

4、钢丝绳型号40ZBB6V×37S+FCSS,直径40mm，单位重量6.80Kg/m,破断力1260.36KN；

5、制动采用盘型闸制动，制动力矩691KN·M。

四、根据以上条件计算副立井主提升绞车允许最大静张拉力差。

1、根据电机转速、滚筒直径，计算钢丝绳线速度，根据电机轴功率计算允许最大牵引力，电机和滚筒直联，传动效率为100%：

v=（38×3.1415926×4）/60=7.958m/s≈8m/s

F1全速=1000/（8×100%）=125.00KN

F1提物=1000/（8×80%）=156.25KN

F1提人=1000/（8×60%）=208.33KN

F1提大件=1000/（8×40%）=312.50KN

2、滚筒最大静张力差F2=180KN；

3、根据钢丝绳破断力和安全系数不小于7（《规程》第401条）计算最大牵引力

F3=1260.36×4/7=720.21KN

4、根据盘型闸制动力矩691KN·M，和安全系数不小于3（《规程》第432条）计算

F4=691/（3×2）=115.12KN

由以上F1-F4的值进行比较得出副立井主提升绞车允许最大静张拉力为115.12KN。

五、根据允许最大静张拉力较验主提升最大牵引质量

计算公式

Fjm=[（Q+Q（大罐））+n1pHc+n2qHh]×g，

得

Q=Fjm/g-Q（大罐）-n1pHc-n2qHh，

式中符号表示：

Q——罐笼提升人员（物料）质量单位kg

g——重力加速度取g=9.80665m/s2

Fjm——绞车最大静张力720KN

p——Φ40mm钢丝绳每米质量6.80kg/m

p——166×26mm尾绳每米质量10.5kg/m

Hc——主提钢丝绳长度378.5m

Hh——尾绳长度22.15m

n1——钢丝绳数量4根

n2——尾绳数量2根

带入上式得：

Q=Fjm/g-Q（大罐）-n1pHc-n2qHh，

=720000/9.80665-20598-4×6.80×378.5-2×10.5×22.15

=42.062（t）

根据《规程》第三百八十一条规定罐笼中每人占用面积不小于0.18m2罐笼中乘人位置为5.2m×2.6m=13.52m2，得大罐中最多可乘78人，每人按75Kg计算，得75×78=5850Kg<42062Kg

根据我矿用的GCW1.7-6型矿车，容积为1.7m3，自重为760Kg，计算，矿车装载重量=矿车容积×矿车容积利用率×岩体容重/岩体松散系数,故1.7m3矿车载重量=1.7×90%×2600/1.6=2487kg,每次提升2车矿车总重量=（2487+760）×2=6493kg<42062Kg

提大件一次只准提升1车，采用平板车提升，平板车自重980kg，所以允许最大提升设备重量=42062-980=41082Kg

经上述较验，提人时最多78人、提物时2车1.7m3矿车、提大件最大41t。

六、根据允许最大静张拉力差较验主提升最大牵引质量

依据：

Fjm=[Q（大罐）–（n1p-n2q）Hh]×g

得：

Q（大罐）=Fjm/g–（n1p-n2q）Hh

式中符号表示：

Q人（大罐）——罐笼提升人员质量单位kg

Q物——罐笼提升物料质量单位kg

Q大件——罐笼提升大件质量单位kg

Q小罐配重——小罐笼配重车质量单位kg

g——重力加速度取g=9.80665m/s2

Fcm——绞车牵引力（静张力差）115.12KN

p——Φ40mm钢丝绳每米质量6.80kg/m

p——166×26mm尾绳每米质量10.5kg/m

Hh——主提钢丝绳（尾绳）长度378.5m

n1——钢丝绳数量4根

n2——尾绳数量2根

带入公式得：

Q（大罐）=Fjm/g–（n1p-n2q）Hh

=115120/9.80665-（4×6.80-2×10.5）×378.5=9392Kg

根据《规程》第三百八十一条规定罐笼中每人占用面积不小于0.18m2罐笼中乘人位置为5.4m×2.6m=14.04m2，得大罐中最多可乘78人，每人按75Kg计算，得75×78=5850Kg<9392Kg

根据我矿用的GCW1.7-6型矿车，容积为1.7m3，自重为760Kg，计算，矿车装载重量=矿车容积×矿车容积利用率×岩体容重/岩体松散系数,故1.7m3矿车载重量=1.7×90%×2600/1.6=2487kg,每次提升2车矿车总重量=（2487+760）×2=6493kg<9392Kg

提大件一次只准提升1车，采用平板车提升，平板车自重980kg，在小罐侧没有配重小车的情况下，允许最大提升设备重量=9392-980=8412Kg；小罐侧装入配重小车时，允许最大提升设备重量=9392+14000-980=22412Kg；

经上述较验，提人时最多78人、提物2车2吨矿车、提大件最大22吨。

结论：

副立井提升机在满足各种安全系数和牵引能力的情况下，提人时最多78人、提物2车2吨矿车、提大件最大22吨。

副立井生产能力核定

副立井生产能力核算以以下公式进行计算

式中:

A为副立井生产能力核定（万t/a）；

为每班人员上下井总时间，取7200s；

D为每班下其它材料次数。

取10次；

为每次下其它材料的循环时间，取540s；

R为出矸率，取10.83%；

为每次提矸石重量，取5t；

为每次提矸石的循环时间，取400s；

M为吨煤用材料比重，取4.5%；

为每次提升材料重量，取5.2t；

为每次提升材料的循环时间，取400s；

所以副立井提升能力核定为

则根据副立井核定提升能力计算的本矿原煤核定产量为

所以副立井目前的提升能力能够满足年产370.08万吨原煤的需要。

3米绞车提升能力核定

一、3米绞车房概况

2#斜井全长550米。

采用JK-3型提升机。

电机采用湘潭电机厂生产的630KW、YR560-10型交流绕线式异步电机；采用太原山西机器厂生产的ZZL1000型行星齿轮减速机和主滚筒，传动比20；采用洛阳宏创公司的JH104型液压站，压力4.5MPa，采用盘形闸制动；采用洛阳宏创公司的E306型稀油站，压力0.2MPa；采用Ø36的镀锌钢丝绳；单绳单滚筒提升；最大速度4.65m/s；采用转子绕组串电阻调速，采用洛阳源创公司的TKD—NT型提升机控制系统，以三菱FX2N-64MT型PLC作为主控制器，对全套系统进行自动调速控制，投切电阻采用可控硅投切。

绞车各种保护齐全。

二、3米绞车房各设备参数明细

提升概况

提升方式

斜井单钩串车提升

提升用途

提人、提料

提升距离

550m

使用地点

二号斜井

井筒倾角

250

车场

甩车场

提升机

提升机名称

缠绕式单滚筒提升机

出厂编号

3

提升机型号

JK—3

滚筒个数

1个

滚筒直径

3m

滚筒宽度

2.2m

最大静张力

135KN

最大提升速度

4.657m/s

最大静张力差

/

适用钢丝绳直径

36mm

旋转部分变位质量

/

配用减速比

20

生产厂家

山西机器制造公司

出厂日期

2006年8月

电动机

型号

YR560—10

额定功率

630KW

定子电压

10000V

定子电流

51.2A

转子电压

1268V

转子电流

307.5A

转速

593r/min

功率因数

0.593

[GD]2

/

出厂编号

J0714056

生产厂家

湘潭电机股份有限公司

出厂日期

2007年10月

深度指示器

形式

牌坊式

滑块指针行程

1450mm

生产厂家

山西机器制造公司

生产日期

2006年5月

减速器

型号

ZZL1000型

传动形式

平行齿轮

传动比

20

出厂日期

2006年6月

最大输入转速

1000r/min

最大输出扭矩

33x104N·m

生产厂家

山西机器制造公司

钢丝绳

规格型号

6Vx19+FG

直径

36mm

抗拉强度

/

单位重量

/

破断拉力总和

1026KN

最大丝径

/

生产厂家

宁夏恒力钢丝绳厂

钢丝绳全长

/

测速发电机

型号

ZCF—32

出厂编号

M8GA1712—4

额定功率

1400W

额定转速

1500r/min

额定电压

230V

额定电流

6.1A

励磁电压

220V

励磁电流

0.47A

生产厂家

上海南洋电机三厂

出厂日期

2007年9月

提升容积

名称

矿车

名义载重

1000kg

型号

U型矿车

最大载重

/

自重

650kg

提升数量

4个矿车

一次提升载重

提物：

最重16000kg

其他参数表

安全保护

名称

/

型号

/

生产厂家

/

生产日期

/

电控系统

型号

TKD—NT

生产厂家

洛阳源创电气有限公司

三、计算最大静张牵引力依据：

1、3米绞车电机型号YR630-10，功率630KW，额定转速593r/min

2、减速机型号ZZL-1000，速比20，传动效率96%。

3、滚筒直径3米，允许最大静张力135KN

4、钢丝绳型号6V*19+FG,直径36mm，单位重量525Kg/100m,破断力1026KN；

5、制动采用盘型闸制动，制动力矩447KN.M。

6、钩头破断力613KN；

7、斜井坡度25度。

四、以上条件计算3米绞车允许最大静张拉力。

1、根据电机转速、减速机速比、滚筒直径计算滚筒最大转速和钢丝绳线速度，根据电机轴功率和减速机传动效率计算允许最大牵引力

v=593*3.14*3/20=4.657m/s

F1=630*96%/4.657=130KN

2、滚筒最大静张力F2=135KN；

3、根据钢丝绳破断力和安全系数不小于7（《规程》第401条）计算最大牵引力

F3=1026/7=146.5KN

4、根据盘型闸制动力矩447KN·M，和安全系数不小于3（《规程》第432条）计算

F4=447/（3*1.5）=99.333KN

5、根据钩头拉力测试值和安全系数不小于2（《规程》第412条）计算

F5=613/2=306.5KN

由以上F1-F5的值进行比较得出3米绞车允许最大静张拉力为99.333KN

五、根据允许最大静张拉力计算最大牵引重量

钢丝绳最大静拉力计算公式

由公式

=mg×

+gPL（

+

）得，

m=（Fmax-gPL（

+

））/g

式中符号表示：

m——最大牵引重量单位kg

g——重力加速度取g=9.8m/s2

’——钢丝绳运行阻力系数取

’＝0.15-0.25

——矿车运行阻力系数取

＝取0.01-0.015

——坡度倾角250

——绞车牵引力单位N

P——Ø36钢丝绳每米质量5.25kg/m

L——钢丝绳长度550m

带入上式得：

m=（Fmax-gPL（

+

））/g

=（99333-9.8×5.25×550×（0.423+0.25×0.906））/9.8×（0.423+0.015×0.906）

通过以上计算得：

m=18920Kg，即每钩最大提升重量为18920Kg，采用平板车运输大件时，一次只能提1车，平板车自重980kg，所以允许提升设备重量=18920-980=17940kg。

本矿采用MGC1.1-6型固定式矿车，矿车容积1.1m3，矿车自重626Kg，矿车载重量=矿车容积×矿车容积利用率×岩体容重/岩体松散系数,故1吨矿车载重量=1.1×90%×2600/1.6=1609kg,矿车自重为m=626kg,根据最大牵引重量可知每钩提升矿车数量n为：

n=最大牵引重量/（每个矿车自重+载物重量）

=18920/（626+1609）=8.5，取n=8辆。

在日常运输过程中每钩1吨矿车提升数量空重车都为4辆，符合安全运输要求。

主斜井皮带运输机运输能力核定

一、主斜井皮带概况

主斜井皮带,采用DX型钢丝绳芯带式输送机，DTL-140/140/2*1250,运输机长1383米，担负矿井原煤提升任务，带宽1.4米，运量1400t/h，带速4.0m/s，带强3500N/mm，倾角16°，采用双滚筒双电机驱动。

电动机为10KV，2╳1250KW交流鼠笼型异步电动机，南阳防爆电机厂生产，型号YKK630-4.采用美国罗克韦尔公司CST1950KV可控传输系统软启动方式，启动、制动加速度大大小于0.3m/s的规定。

具有完善的电液控制系统。

CST采用以AB公司SLC-500型PLC为核心的自动控制系统，整条皮带采用天津华宁公司的KTC101型多皮带控制系统，对整条皮带进行集中监视和控制。

二、提升能力核定

主井采用钢绳芯胶带（或普通胶带）输送机，提升能力核定按下式计算：

A=330

（万t/a）

式中：

A—年运输量，万t/a；

k—输送机负载断面系数，按下表取值：

物料煤动堆积角（θ）

25°

30°

35°

k

带宽

mm）

650

355

390

420

800~1000

400

435

470

1200~1400

420

455

500

1600~1800

470

520

2000~2200

480

535

本条皮带带宽1400mm，堆煤角选取25°，k值选取420

B—输送机带宽，m；本条皮带带宽1.4m；

v—输送机带速，m/s；本条皮带带速4m/s；

C—输送机倾角系数，按下表取值，当输送机倾角在25°~28°时，按20°~25°外推计算取值；本条皮带倾角16°选取0.88

输送机倾角

0°~8°

8°~16°

16°~20°

20°~25°

C

1~0.97

0.97~0.88

0.88~0.81

0.81~0.72

k1—运输不均匀系数，取1.2；

γ—松散煤堆容积重，t/m3，取0.85~0.9；本条皮带选取0.9；

t—日提升时间，16h或18h；本条皮带选取16h；

所有参数带入公式得：

A=330

（万t/a）

=330×

（万t/a）

=997.5（万t/a）

供电系统能力核定

一、供电系统概况

我矿在北风井场地建一座110KV变电站，两回110kV电源线路引自柳林电厂110kV不同母线段，架空输电导线为LGJ-150/35，输电距离一回为2.722km，一回为3.135km；全线架设避雷线，采用铁塔架。

我公司北翼瓦斯电厂以35KV向110KV变电站的35KV母线提供一路电源，发电高峰时发电量7000KW。

110KV变电站内设两台SFS8-25000/110110±2×2.5%/38.5±2.5%/11Kv±2.5%、25000kVA电力变压器。

另设有两台S7-315/10/0.4kV、315kVA电力变压器向北风井场地低压负荷用电，另设两台S9-80/10/0.4kV、80KVA电力变压器为本站供电。

站内110kV、35kV、10kV、380V母线均采用单母线分段接线型式。

110kV配电装置采用户外布置，35kV、10kV配电装置采用户内布置。

主变采用一台运行、一台热备用的运行方式。

二、供电能力核定

1、正常情况下，两回路电源线应采用分列运行的方式。

当采用一回路运行时，另一回路必须带电备用。

能力核定计算为工作线路和工作变压器的折算能力，备用线路、备用变压器、备用发电机组不计入供电容量。

2、电源线路的供电能力，需符合允许载流量的要求，并应满足线路压降不超过5%的规定。

3、电源线路能力核定按下式计算：

A=330×16

（万t/a）

式中：

A—电源线路的折算能力，万t/a；

P—线路合理、允许的供电容量，kW。

按线路允许的载流量计算，但线路电压降不得超过5%；LGJ-150/35型电缆最大允许通过电流325A，额定电压110KV，功率因数选取0.9；

w—矿井吨煤综合电耗，kWh/t，采用上半年的实际吨煤综合

电耗36kWh/t。

代入公式得

A=330×16

（万t/a）=330×16

（万t/a）

=817（万t/a）

4、主变压器能力核定按下式计算：

　　　A=330×16

（万t/a）

式中：

A—变压器的折算能力，万t/a；

S—工作变压器容量，kVA；本矿主变容量25000KVA；

ψ—为全矿井的功率因数，取0.9；

w—矿井吨煤综合电耗，kWh/t，采用上半年的实际吨煤综合

电耗36kWh/t。

代入公式得

A=330×16

（万t/a）=330×16

（万t/a）

=330（万t/a）

主排水泵能力核定

一、主排水系统概况：

井下中央水泵房有三台南阳防爆集团泵业有限公司生产的MSH280-65╳7水泵，一台工作，一台备用，一台检修，水泵流量280M3/h，扬程455m,效率73%，配套电机为南阳防爆电机厂生产的YB630-4型电机,710KW,电压10KV,电流50.8A,转速1481r/min，功率因数0.85，绝缘等级F级。

排水管道为两趟直径为245mm无缝钢管，水仓容量1697.5M3。

矿井正常涌水量140M3/h，最大涌水量210M3/h，单台水泵能在8.5小时内排完矿井现在24h的正常涌水量，在18小时内排完矿井最大涌水量。

2009年三台水泵性能测试排水能力分别为200m3/h、180m3/h、1850m3/h.

二、水仓容量核定

矿井水仓容量必须满足《煤矿安全规程》规定，主水仓容量必须符合以下计算要求：

1．正常涌水量在1000m3/h以下时：

V≥8Qs（m3）

式中：

V—主要水仓的有效容量，m3；

Qs—矿井每小时正常涌水量，m3/h。

实际水仓容积1697.5M3≥8×140M3

三、矿井排水系统能力核定按下式计算：

1．矿井正常涌水量排水能力：

Am=330

（万t/a）

2．矿井最大涌水量排水能力：

Am=330

（万t/a）

式中：

An—排正常涌水时的能力，万t/a；

Bn—工作水泵小时排水能力，m3/h；取值性能测试最小值180m3/h；

Pn—上一年度平均日产吨煤所需排出的正常涌水量，m3/t；平均每天排水时间9小时，按照性能测试排水能力为185m3/h的水泵排水，平均每天排水量为1665m3，按照每天平均产量8000t计算，得Pn为0.21m3/t

Am—排最大涌水时的能力，万t/a；

Bm—工作水泵加备用水泵的小时排水能力，取值性能测试排水能力最小的两台泵，180+185=365m3/h；

Pm—上一年度平均日产吨煤所需排出的最大涌水量，m3/t；按照一天最大排