120萬噸煤礦主豎井多繩摩擦式礦井提升機(jī)的選型及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)含5張CAD圖

120萬噸煤礦主豎井多繩摩擦式礦井提升機(jī)的選型及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)含5張CAD圖,煤礦,豎井,摩擦,磨擦,礦井,提升,晉升,選型,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì),cad I 摘 要 本文對(duì)多繩磨擦式礦井提升機(jī)發(fā)展及應(yīng)用、種類及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了綜合闡述，對(duì)多繩摩 擦式礦井提升的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分類和研究；論證了多繩摩擦提升的工作原理；介紹了多 繩摩擦式礦井提升機(jī)的各種型號(hào)；在制動(dòng)工作原理進(jìn)行說明的基礎(chǔ)上，對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行了 選型。結(jié)合特定的礦井的采煤及地質(zhì)情況，對(duì)多繩摩擦式礦井提升機(jī)進(jìn)行設(shè)備選型，形 成一整套完備的礦井提升系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的電控系統(tǒng)非常重要，所以最后對(duì)所設(shè)計(jì)的系 統(tǒng)進(jìn)行了電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 多繩摩擦式礦井提升機(jī)系統(tǒng)的各系統(tǒng)的型號(hào)選型計(jì)算，及對(duì)各系統(tǒng)的統(tǒng)一布置，確 定各系統(tǒng)的工作位置和尺寸，這些對(duì)多繩摩擦式礦井提升機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中提供了必要參 數(shù)。 關(guān)鍵詞：多繩摩擦式礦井提升機(jī)；選型；供電；控制系統(tǒng)；PLC II II Abstract In this paper, rope and more friction-mine hoist the development and application, type and structure of a comprehensive elaboration of multi-rope friction-mine the advantages and disadvantages of upgrading the classification and study of multi-rope friction demonstration enhance the work of principle; introduced a multi - - Rope friction-mine hoist the various models in principle that brake work on the basis of a selection of the brake. With a specific mine coal mining and geological conditions, the multi-rope friction-mine hoist a selection of equipment, a set of comprehensive mine hoist system, the whole system of electronic control is very important, so the final design of the system The control design. Multi-rope friction-mine hoist system of the Selection System Model, and the layout of the unified system, the system determine the location and size of these multi-rope friction-mine hoist in practical application to provide the necessary Parameters. Keywords: Multi rope friction mine hoist; type selection; power supply; control system; PLC III 目 錄 摘 要 ..................................................................... ABSTRACT................................................................... 第一章 提升機(jī)的概述 ........................................................1 第一節(jié) 提升機(jī)的簡(jiǎn)介 ........................................................1 第二節(jié) 提升機(jī)的用途和發(fā)展概況 ..............................................2 第三節(jié) 提升機(jī)的工作原理 ....................................................4 第二章 提升機(jī)的組成 .........................................................6 第一節(jié) 工作機(jī)構(gòu) ............................................................6 第二節(jié) 制動(dòng)系統(tǒng) ............................................................7 第三節(jié) 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) ........................................................7 第四節(jié) 潤(rùn)滑系統(tǒng) ............................................................8 第五節(jié) 觀測(cè)和操縱系統(tǒng) ......................................................8 第六節(jié) 拖動(dòng)，控制和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng) ............................................8 第三章 提升機(jī)的選型計(jì)算 ...................................................10 第一節(jié) 設(shè)計(jì)依據(jù) ...........................................................10 第 二 節(jié) 提 升 容 器 選 擇 ......................................................10 第三節(jié) 鋼絲繩選擇 ..........................................................12 第四節(jié) 提升機(jī)選擇 .........................................................14 第五節(jié) 提升系統(tǒng)的確定 .....................................................14 第六節(jié) 提升容器最小自重校核 ...............................................14 第七節(jié) 鋼絲繩安全系數(shù) .....................................................15 第八節(jié) 預(yù)選電動(dòng)機(jī) .........................................................15 第十節(jié) 提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算 .................................................18 第四章 提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng) ...................................................20 第五章 提升機(jī)的液壓站 .....................................................21 第一節(jié) 液壓站的功用 .......................................................21 第二節(jié) 提升機(jī)液壓站的工作要求 .............................................21 第三節(jié) 液壓站的維護(hù)及注意事項(xiàng) .............................................21 IV 第六章 主豎井供電系統(tǒng) ....................................................23 第一節(jié) 供電系統(tǒng)的擬定 .....................................................23 第二節(jié) 供電系統(tǒng)設(shè)備的選擇和校驗(yàn) ...........................................23 一、短路電流計(jì)算 ...........................................................23 二、高壓電纜的選擇和校驗(yàn) ...................................................25 三、高壓開關(guān)柜的選擇和校驗(yàn) .................................................29 第七章 基于 PLC 的提升機(jī)電控系統(tǒng) ...........................................33 第一節(jié) PLC 硬件設(shè)計(jì) ........................................................33 第二節(jié) PLC 軟件設(shè)計(jì) .........................................................35 結(jié)束語 .....................................................................40 參考文獻(xiàn) ...................................................................41 致 謝 .....................................................................42 1 第一章 提升機(jī)的概述 第一節(jié) 提升機(jī)的簡(jiǎn)介 礦井提升機(jī)是一種大型提升機(jī)械設(shè)備。由電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械設(shè)備，以帶動(dòng)鋼絲繩從而帶 動(dòng)容器在井筒中升降，完成輸送任務(wù)。礦井提升機(jī)是由原始的提水工具逐步發(fā)展演變而 來?，F(xiàn)代的礦井提升機(jī)提升量大，速度高，安全性高，已發(fā)展成為電子計(jì)算機(jī)控制的全 自動(dòng)重型礦山機(jī)械。 礦井提升機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒（或摩擦輪）、制動(dòng)系統(tǒng)、深度指示系統(tǒng)、 測(cè)速限速系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)等組成，采用交流或直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。按提升鋼絲繩的工作原理 分纏繞式礦井提升機(jī)和摩擦式礦井提升機(jī)。纏繞式礦井提升機(jī)有單卷筒和雙卷筒兩種， 鋼絲繩在卷筒上的纏繞方式與一般絞車類似。單筒大多只有一根鋼絲繩，連接一個(gè)容器。 雙筒的每個(gè)卷筒各配一根鋼絲繩，連接兩個(gè)容器，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一個(gè)容器上升，另一個(gè)容器下 降。纏繞式礦井提升機(jī)大多用于年產(chǎn)量在120萬噸以下、井深小于400米的礦井中。摩擦 式礦井提升機(jī)的提升繩搭掛在摩擦輪上，利用與摩擦輪襯墊的摩擦力使容器上升。提升 繩的兩端各連接一個(gè)容器，或一端連接容器，另一端連接平衡重。摩擦式礦井提升機(jī)根 據(jù)布置方式分為塔式摩擦式礦井提升機(jī)（機(jī)房設(shè)在井筒頂部塔架上）和落地摩擦式礦井 提升機(jī)（機(jī)房直接設(shè)在地面上）兩種。按提升繩的數(shù)量又分為單繩摩擦式礦井提升機(jī)和 多繩摩擦式礦井提升機(jī)。后者的優(yōu)點(diǎn)是：可采用較細(xì)的鋼絲繩和直徑較小的摩擦輪，從 而機(jī)組尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年產(chǎn)120萬噸以上、井深小 于2100米的豎井大多采用這種提升機(jī) 礦井提升機(jī)具有以下特點(diǎn)： （1）安全性 所謂安全性，就是不能發(fā)生突然事故。由于礦井提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)中所占的地位 十分重要，其運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性不僅直接影響整個(gè)礦井的生產(chǎn)，而且還涉及人員的生命安 全。因此各國(guó)都對(duì)礦井提升設(shè)備提出了極嚴(yán)格的要求。在我國(guó)這些規(guī)定包括在煤礦安 2 全規(guī)程只中。 （2）可靠性 所謂可靠性，是指能夠可靠地連續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)而不需在短期內(nèi)檢修。礦井提升設(shè)備所 擔(dān)負(fù)的任務(wù)十分艱巨，不僅每年要把數(shù)十萬噸到數(shù)百萬噸的煤炭和礦石從井下提升到地 面，而且還要完成其他輔助工作。一個(gè)年產(chǎn) 150 萬噸的礦井，停產(chǎn)一天就要損失大約 20 萬元。因此礦井提升機(jī)至少要服務(wù)二十年以上而不需大修。 （3）經(jīng)濟(jì)性 礦井提升設(shè)備是礦山大型設(shè)備之一，功率大，耗電多，大型礦井提升機(jī)的功率超過 1000KW。因此礦井提升設(shè)備的造價(jià)以及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，也就成為影響礦井生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 的重要因素之一。 第二節(jié) 提升機(jī)的用途和發(fā)展概況 礦井提升設(shè)備是礦山運(yùn)輸中的咽喉設(shè)備,又是礦山最大的耗電設(shè)備。西德、瑞典等國(guó) 是當(dāng)今世界上制造礦井提升機(jī)較先進(jìn)的國(guó)家,特別是多繩摩擦式提升機(jī)更為突出。在這些 國(guó)家的豎井中幾乎全部采用較先進(jìn)的多繩摩擦式提升機(jī),不僅廣泛采用龐大井塔的塔式多 繩摩擦提升機(jī),而且越來越多地使用較低的井架的落地式多繩提升機(jī)。它們的發(fā)展特點(diǎn)是 體積小,重量輕,終端提升量大,提升速度高,襯墊材料摩擦系數(shù)大又耐磨,液壓制動(dòng),運(yùn)轉(zhuǎn) 安全可靠,自動(dòng)化程度高,多機(jī)集中控制等。生產(chǎn)的產(chǎn)品供世界上二十多個(gè)國(guó)家使用。我 國(guó)礦井提升設(shè)備在上述技術(shù)方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有一定的差距，自動(dòng)化和多機(jī)集中控制 技術(shù)方面差距大，產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)能力。 內(nèi)裝式提升機(jī)在我國(guó)已有多臺(tái)運(yùn)行，作為高度機(jī)電一體化的，節(jié)能新產(chǎn)品應(yīng)重點(diǎn)發(fā) 展。同時(shí)開展斜井提摩擦提升和布雷爾提升機(jī)的研制。 1.目前國(guó)外礦井提升機(jī)總的發(fā)展趨向是： (1)向大型化發(fā)展 礦井大型化和要求提升機(jī)大型化之目的主要在于獲得更大的礦 產(chǎn)量。1O年前，年產(chǎn)90120萬t的礦為大型礦。目前，就世界范圍而言， 年產(chǎn)200300 萬t的礦山也不算大，僅僅算中、小型礦 瑞典最大地下礦將達(dá)1000 2500萬ra。大型 化主要體現(xiàn)在大容量的提升容器。目前，世界上一次提升最大重量已達(dá)63t。國(guó)外大型提 3 升機(jī)都采用多繩摩擦式提升機(jī)。 (2)向自動(dòng)化、遙控方向發(fā)展 自動(dòng)化不僅僅是為了節(jié)省人力，更重要的是適應(yīng)大 生產(chǎn)、集中控制、集中管理、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的需要，也是保證產(chǎn)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的有效 手段 ，同時(shí)也包含減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省人力、電力和提高運(yùn)行安全性。國(guó)外大型礦井提 升機(jī)都廣泛采用以多種保護(hù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化運(yùn)行，并能記錄和處理各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)、運(yùn)行 等資料。英國(guó)完善了包括有全功能維護(hù)設(shè)計(jì)的可控硅供電，直接連接直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)和在井簡(jiǎn)中的提升機(jī)控制系統(tǒng) 目前國(guó)外主井幾乎都是自動(dòng)化運(yùn)行，主豎井由于機(jī)動(dòng)性 大，一般都是采用按鈕控制和在罐籠內(nèi)遙控。 (3)繼續(xù)發(fā)展多繩提升機(jī) 一般淺井、提升重量不大時(shí)，可采用常規(guī)纏繞式提升機(jī)； 但當(dāng)深井、提升重量大時(shí)，須采用多繩摩擦式提升機(jī)。有相當(dāng)一部分提升任務(wù)既可采用 纏繞式提升機(jī)也可采用多繩提升機(jī)，如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許，則多繩摩擦式提升機(jī)更為經(jīng)濟(jì)。 目前多繩纏繞式提升機(jī)繼續(xù)向更先進(jìn)方向投展。有些國(guó)家生產(chǎn)的多繩提升機(jī)，塔式和落 地式多繩提升機(jī)大致各占5O%。 (4)發(fā)展各種新型和專用提升設(shè)備除目前已出現(xiàn)的落地式提升機(jī)、布雷爾提升機(jī)和采 用鋼芯膠帶牽引的摩擦式提升機(jī)外，國(guó)外還研制了起重式提升機(jī)、各種不同包圍角的多 繩摩擦式提升機(jī)(用于淺井)。另外，還研制了不同形式的無繩提升設(shè)備，現(xiàn)已知的有機(jī) 械式、電磁式、水力式和風(fēng)動(dòng)式。 (5)采用“四新”(新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝)，采用“四新” 后，提升機(jī) 主軸裝置、制動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等各部分不斷改進(jìn)提高，使整個(gè) 多繩摩擦式提升機(jī)結(jié)構(gòu)朝著體積小、重量輕、效率高的方向發(fā)展。 2.國(guó)內(nèi)礦井提升機(jī)的發(fā)展趨向是： (1)發(fā)展多繩摩擦輪提升機(jī)，特別是大型落地式多繩提升機(jī)，以及斜井、斜坡道用的 多繩提升機(jī)； (2)不斷改進(jìn)研制新型單繩及多繩纏繞式礦井提升機(jī)； (3)可控硅供電及徽電子技術(shù)在提升機(jī)上應(yīng)用，以及可編程序控制器，遙控技術(shù)交 交變頻調(diào)速等先進(jìn)技術(shù)； (4)研制應(yīng)用高性能摩擦襯墊，高比壓閘瓦等新技術(shù)、新材料； (5)不斷引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，并用于制造國(guó)產(chǎn)礦井提升機(jī)。淘汰落后技 4 術(shù)，如塊式閘及角移式閘，氣動(dòng)制動(dòng)器，鑄造結(jié)構(gòu)并限制減速器和控制繼電器的使用。 第三節(jié) 提升機(jī)的工作原理 按工作原理不同，礦井提升=可分為兩類：?jiǎn)卫K纏繞式和多繩纏繞式提升機(jī)。單繩纏 繞式又可分為單卷筒提升機(jī)和雙卷筒提升機(jī)。 單繩纏繞式提升機(jī)的工作原地如圖 l1 所示，簡(jiǎn)單地說，就是用一根較粗的鋼絲繩 在卷筒上纏上和纏下來實(shí)現(xiàn)容器的提升和下放運(yùn)動(dòng)。 圖1-1 單繩纏繞式提升機(jī) 圖1-2 多繩摩擦式提升機(jī) 1-滾筒；2-鋼絲繩；3-天輪； 1-主導(dǎo)輪；2-導(dǎo)向輪；3-鋼絲繩； 4-天輪；5-平衡尾繩 4-容器；5-平衡尾繩 提升機(jī)安裝在地面提升機(jī)房里，鋼絲繩一端固定在卷筒上，另一端繞過天輪后懸掛 提升容器。圖11所承為單繩纏繞式單卷筒提升機(jī)，卷筒上固定兩根鋼絲繩，并應(yīng)使每 根鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上的纏繞方向相反。這樣，當(dāng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩根 鋼絲繩便經(jīng)過天輪在卷筒上纏上和纏下，從而使提升容器在井筒里上下運(yùn)動(dòng)。不難看出， 單繩纏繞式提升機(jī)的一個(gè)根本特點(diǎn)和缺點(diǎn)是鋼絲繩在卷筒上不斷的纏上和纏下，這就要 求卷筒必須具備一定的纏繞表面積，以便能容納下根據(jù)井深或提升高度所確定的鋼絲繩 懸垂長(zhǎng)度。單繩纏繞式提升機(jī)的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍、機(jī)械結(jié)構(gòu)等都是由這一特點(diǎn)來確 定的。 單繩纏繞式雙卷筒提升機(jī)具有兩個(gè)卷筒，每個(gè)卷筒上固定一根鋼絲繩，并應(yīng)使鋼絲 5 繩在兩卷筒上的纏繞方向相反，其工作原理和特點(diǎn)與單卷筒提升機(jī)完全相同。多繩摩擦 式提升機(jī)的工作原理與單繩纏繞式提升機(jī)不同，鋼絲繩不是固定和纏繞在主導(dǎo)輪上，而 是搭放在主導(dǎo)輪的摩擦襯墊上，如圖1-2所示，提升容器懸掛在鋼絲繩的兩端，在容器的 底部還懸掛有平衡尾繩。提升機(jī)工作時(shí)，拉緊的鋼絲繩必須以一定的正壓力緊壓在摩擦 襯墊上。當(dāng)主導(dǎo)輪由電動(dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)向某一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在鋼絲繩和摩擦襯墊 之間使發(fā)生很大的摩擦力，使鋼絲繩在這種摩擦力的作用下，跟隨主導(dǎo)輪一起運(yùn)動(dòng)，從 而實(shí)現(xiàn)容器的提升和下放。不難看出，多繩摩擦式提升機(jī)的一個(gè)根本特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是鋼絲 繩不在主導(dǎo)輪上纏繞，而是搭放在主導(dǎo)輪的摩擦襯墊上，靠摩擦力進(jìn)行工作。同樣，多 繩摩擦式提升機(jī)的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍和機(jī)械結(jié)構(gòu)等，都是由這一特點(diǎn)來確定的。 多繩摩擦式提升機(jī)特別適應(yīng)于深井和大產(chǎn)量的提升工作。 多繩摩擦式提升機(jī)與單繩 纏繞式提升機(jī)比較，在規(guī)格性能、應(yīng)用范圍、機(jī)械結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)效果等方而都優(yōu)越得多， 就深井和大產(chǎn)量來說，是堅(jiān)井提升的發(fā)展方向。 但是，根據(jù)我國(guó)目前淺井多、斜并多的特點(diǎn)，單繩纏繞式提升機(jī)仍然是目前制造和 使用的重點(diǎn)。對(duì)于部分深井和大產(chǎn)量的礦井，則應(yīng)該合理的選用多繩摩擦式提升機(jī)，而 不宜選用大型的單繩纏繞式提升機(jī)。 6 第二章 提升機(jī)的組成 第一節(jié) 工作機(jī)構(gòu) 1.工作機(jī)構(gòu)的作用是： （1）纏繞或搭放提升鋼絲繩； （2）承受各種正常載荷(包括固定靜載荷和工作載荷)，并將此載荷經(jīng)過軸承傳給基 礎(chǔ)； （3）承受在各種緊急事故情況下所造成的非常載荷，在非常載荷作用下，主軸裝置 的各部分不應(yīng)有殘余變形； （4）當(dāng)更換提升水平時(shí)，能調(diào)節(jié)鋼絲繩的長(zhǎng)度(僅限于單繩纏繞式雙卷筒提升機(jī))。 因此，主軸裝置應(yīng)保證主軸、卷筒和其它部分有足夠的強(qiáng)度和剛度。 保安規(guī)程規(guī)定，主軸裝置的卷筒或主導(dǎo)輪直徑與鋼絲繩和鋼絲直徑的比值應(yīng)符合下 列要求： 對(duì)地面提升設(shè)備 (2-1)120,8dskD 對(duì)于井下提升設(shè)備 (2-2)90,6dsk 式中 提升機(jī)卷筒或主導(dǎo)輪名義直徑（毫米）；D 鋼絲繩直徑（毫米）；kd 鋼絲直徑（毫米）；s 2.調(diào)繩裝置的作用是： 當(dāng)更換提升水平需要調(diào)節(jié)鋼絲組的長(zhǎng)度時(shí)，利用調(diào)繩裝置使游動(dòng)卷筒與主軸脫開， 從而可以轉(zhuǎn)動(dòng)固定卷筒(此時(shí)游動(dòng)卷筒應(yīng)用制動(dòng)器閘住)調(diào)節(jié)鋼絲繩長(zhǎng)度。調(diào)繩結(jié)束時(shí)， 7 利用調(diào)繩裝置使游動(dòng)卷筒與主軸合上(即連接上)，以便恢復(fù)正常的提升工作。 第二節(jié) 制動(dòng)系統(tǒng) 1.制動(dòng)裝置的功用 （1）在提升機(jī)正常工作的減速階段或下放重物時(shí)，參與調(diào)整提升機(jī)的運(yùn)行速度，并 在提升終了時(shí)使之正常停車，即工作制動(dòng)； （2）當(dāng)提升機(jī)工作異常時(shí)使之迅速停車，以免事故擴(kuò)大，即安全制動(dòng)； （3）當(dāng)提升機(jī)檢修時(shí)，使之保持不動(dòng)； （4）雙筒提升機(jī)在進(jìn)行調(diào)繩操作時(shí)，使卷筒保持不動(dòng)。 2.制動(dòng)裝置的類型 制動(dòng)裝置中的制動(dòng)器按結(jié)構(gòu)分為塊閘和盤閘；傳動(dòng)裝置按傳動(dòng)能源分為油壓、氣壓 及彈簧等。 JK型 m32和BM型提升機(jī)使用油壓角移式制動(dòng)裝置。JK型 m64和HKM3 型提升機(jī)使用壓氣平移制動(dòng)裝置。JKA型提升機(jī)使用液壓綜合式制動(dòng)裝置。XKT型、JK型、 GKT型 、JKD型、JKM 型、JKMD型提升機(jī)使用液壓盤式制動(dòng)裝置。礦用提升絞車使用 手動(dòng)角移式制動(dòng)器作為工作制動(dòng)，重錘-電磁鐵絲杠螺母操縱的角移式制動(dòng)器或重錘-電 力液壓推桿操縱的平移式制動(dòng)器作為安全制動(dòng)，擔(dān)新系列JT型 m6.12提升絞車則 使用液壓盤式制動(dòng)裝置。 第三節(jié) 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)包括減速器和聯(lián)軸器。 1.減速器的作用： 礦井提升機(jī)主軸的轉(zhuǎn)數(shù)由于受提升速度的限制，一般在l0一60轉(zhuǎn)/分之間，而用作拖 動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，一般在480一960轉(zhuǎn)/分之間。這樣，除采用低速直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)外， 一般情況下不能將主軸與電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)接，中間必須經(jīng)過減速器。因而減速器的作用是 減速以傳遞動(dòng)力。 2.聯(lián)軸器: 8 聯(lián)軸器是用來聯(lián)接提升機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動(dòng)力。主要有兩種： （1）蛇形彈簧聯(lián)軸器(用于聯(lián)接電動(dòng)機(jī)和減速器高速軸) （2）齒輪聯(lián)軸器(用于聯(lián)接提升機(jī)主軸和減速器低速軸) 第四節(jié) 潤(rùn)滑系統(tǒng) 潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用是： 在提升機(jī)工作時(shí)，不間斷地向主軸承、減速器軸承和嚙合齒面壓送潤(rùn)滑油，以保證 軸承和齒輪能良好的工作。潤(rùn)滑系統(tǒng)必須與自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)和電功機(jī)聯(lián)鎖：即潤(rùn)滑系統(tǒng)失 靈時(shí)(如潤(rùn)滑油壓力過高或過低、軸承溫升過高等)，主電動(dòng)機(jī)斷電，提升機(jī)進(jìn)行安全制 動(dòng)。啟動(dòng)主電動(dòng)機(jī)之前，必須先開動(dòng)潤(rùn)滑油泵，以確保機(jī)器在充分潤(rùn)滑的條件下工作。 第五節(jié) 觀測(cè)和操縱系統(tǒng) 觀測(cè)和操縱系統(tǒng)包括斜面操縱臺(tái)、深度指示器和測(cè)速發(fā)電機(jī)裝置。 深度指示器的作用： (1)指示提升容器的運(yùn)行位置； (2)容器接近井口卸載位置和井底停車場(chǎng)時(shí)，發(fā)出減速信號(hào)； (3)當(dāng)提升機(jī)超速和過卷時(shí)進(jìn)行限速和過卷保護(hù)； (4)對(duì)于多繩摩擦式提升機(jī)，深度指示器還應(yīng)能自動(dòng)調(diào)零，以消除由于鋼絲繩在主導(dǎo) 輪摩擦襯墊上的滑動(dòng)、蛹動(dòng)和自然伸長(zhǎng)等所造成的指示誤差。 第六節(jié) 拖動(dòng)，控制和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng) 拖動(dòng)、控制和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)包括主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、微拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電氣控制系統(tǒng) 和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。 礦井提升機(jī)根據(jù)交直流拖動(dòng)系統(tǒng)的不同可分別采用三相繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或直流電 動(dòng)機(jī)。 9 礦井提升機(jī)自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的作用是：在司機(jī)不參與的情況下，發(fā)生故障時(shí)能自動(dòng)將 主電功機(jī)斷開并同時(shí)進(jìn)行安全制動(dòng)而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)。 自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具有如下性能： (1)提升機(jī)超速時(shí)(包括等速和減速階段的超速)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (2)提升容器過卷時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (3)制動(dòng)油欠壓或超壓時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (4)潤(rùn)滑油欠壓或超壓時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (5)軸承溫升過高和制動(dòng)油溫升過高時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (6)閘瓦磨損超過規(guī)定值時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (7)電功機(jī)過電流或失壓(斷電)時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。 根據(jù)上述各項(xiàng)自動(dòng)保護(hù)作用的要求，自動(dòng)保護(hù)可分為提升機(jī)運(yùn)行過程中的自動(dòng)保護(hù) 和一次提升結(jié)束時(shí)的自動(dòng)保護(hù)。 10 第三章 提升機(jī)的選型計(jì)算 第一節(jié) 設(shè)計(jì)依據(jù) 煤礦主井主要為了煤炭的運(yùn)輸提升，而主豎井只作為提升煤炭，主豎井一般采用箕 斗提升。本次設(shè)計(jì)的就是主豎井所使用的提升機(jī)。 該 煤 礦 年 產(chǎn) 量 為 120萬 噸 ， 主 豎 井 井 深 530米 ， 卸 載 高 度 為 20米 ， 裝 載 高 度 為 20米 ， 散 煤 密 度 1.15噸 /立 方 米 ， 年 工 作 日 300天 ， 日 平 均 工 作 14小 時(shí) 。 第 二 節(jié) 提 升 容 器 選 擇 該 礦 井 開 采 煤 時(shí) 井 深 530m， 據(jù) 煤 炭 工 業(yè) 礦 井 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 規(guī) 定 ， 為 避 免 提 升 系 統(tǒng) 的 重 復(fù) 改 擴(kuò) 建 ,采 煤 時(shí) 井 設(shè) 備 統(tǒng) 一 按 開 采 最 終 水 平 選 擇 計(jì) 算 。 1.小 時(shí) 提 升 容 量 = =394 (3-1)tAnhrfbac14302.52ht 式中 --不均衡系數(shù)：煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：有井底煤倉(cāng)時(shí)為 1.10-c 1.15， 無井底煤倉(cāng)是為 1.20； --提升能力富裕系數(shù)，主井提升設(shè)備對(duì)第一水平應(yīng)留有 1.2 的富裕系數(shù)；fa --日工作小時(shí)數(shù) t=14；t --年工作日 =300 天。rbrb 2.確定經(jīng)濟(jì)提升速度 11 =530+20+20=570m (3-2)xzst H 式中 提升高度，單位 mtH 礦井深度，單位 m， =530ms s 卸載高度，單位 m， =20mx x 裝載高度，單位 m， =20mz zH （3-3）smVtj 937.150.5.0 3.計(jì)算一次提升循環(huán)時(shí)間: （3-4）uaTjtjj s8.40937.1.0 式中 --提升加速度 ,估取 =0.7asm --容器爬升時(shí)間，對(duì)雙箕斗提升取 10su u --箕斗裝載時(shí)間(休止時(shí)間),取 =10s 箕斗規(guī)格/t 689 12 16 20 休止時(shí)間/s 8 10 12 16 20 4.根據(jù)礦井年產(chǎn)量和一次提升循環(huán)時(shí)間即可求出一次提升量。 （3-5）次 tTAQjh28.93604 式中 --小時(shí)提升容量，hAth --次提升時(shí)間，jTsTj8.4 5.提升容器的確定 按 Q 的計(jì)算值可選用 10t 箕斗,故選擇多繩提煤箕斗 JDS-9/110 4 標(biāo)準(zhǔn)底卸式四繩 箕斗, 其主要技術(shù)規(guī)格如下： 有效容積：10 ；3m 提升鋼絲繩數(shù)：4 根； 箕斗自身重量：10.8t； 名義載重量：9t ； 12 實(shí)際載重量： 10 1.15=11.5t； 實(shí)Q 箕斗全高：13350mm。 6.提升速度 （1）實(shí)際一次提升循環(huán)所需的提升時(shí)間: （3-6）fntxacAmbT360s105.120.43 （2）所需提升機(jī)的提升速度： （3-2 4)()( 2aHuTuTaVxxm 7） = 2570.4)10(57.0)1(057. 2 =7.7 sm 提升機(jī)的最大提升速度應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程的規(guī)定： 對(duì)立井箕斗 （3-8）s mHVm94.1570..0 s.. 是選擇提升機(jī)標(biāo)準(zhǔn)速度的一個(gè)依據(jù)，根據(jù) 到礦井提升機(jī)規(guī)格表中選用與其相mV mV 近的提升機(jī)標(biāo)準(zhǔn)速度 mV 第3節(jié) 鋼絲繩選擇 提升鋼絲繩用以懸吊提升容器并傳遞動(dòng)力，是提升系統(tǒng)的重要組成部分，在工作中 受到多種應(yīng)力作用，如靜應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、接觸應(yīng)力、擠壓應(yīng)力和捻制應(yīng)力等。 這些應(yīng)力的反復(fù)作用將導(dǎo)致鋼絲繩疲勞損壞。它直接關(guān)系到礦井的正常生產(chǎn)和人員的安 全，是提升系統(tǒng)中經(jīng)常更換的易耗品在礦井提升中，根據(jù)用途選用合適的鋼絲繩，揚(yáng) 長(zhǎng)避短，充發(fā)揮它們的作用。 13 1、繩端荷重 （3-9）kgQcd 2301850實(shí) 式中 --箕斗實(shí)際載重實(shí)Q --箕斗自重c 2、鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度 （3-10）eRHHrrgxhzc 75.0 =580-20+11.008+20+6.5+13.3+0.750.925+5=593.1m 式中： gH---過卷高度 H g=6.5m h---尾繩環(huán)高度 msgh 08.14.25.0625.0 r ---容器高度 H r=13.3m R---天輪半徑 e---上下天輪垂直距離 e=5m s---提升容器中心距 xH---卸載高度 H X=20m 3、首繩單位長(zhǎng)度重量計(jì)算 （3-11）mkgmnQPcBdk 29.1537160410 式中： 鋼絲繩計(jì)算抗拉強(qiáng)度，取 1670MPaB 鋼絲繩安全系數(shù)，取7 根據(jù)以上計(jì)算，首繩選用GB1102-74繩6 37股（1+6+12+18）型鋼絲繩左右捻各兩根。 其技術(shù)參數(shù)如下：鋼絲繩直徑d k=19.5mm，鋼絲破斷拉力總和Q q=239500N，鋼絲繩單位長(zhǎng) 度質(zhì)量為P k=1.33kg/m。 4、尾繩單位長(zhǎng)度重量計(jì)算 （3-12）mkgPnqkk 6.23.14 式中 --首繩鋼絲繩根數(shù) n --尾繩鋼絲繩根數(shù) 2 根據(jù)以上計(jì)算，尾繩選用優(yōu)質(zhì)鋼絲繩6 19類（GB8918-88）鋼絲繩2根，單重 14 q=2.74kg/m。 第四節(jié) 提升機(jī)選擇 1.主導(dǎo)輪直徑 （3-13）mdD175.90 2.最大靜拉力和最大靜拉力差 (1)最大靜拉力 （3-14）gHmFpzj )(max 10)538.105( N293 (2)最大靜張力差： （3-15）pc ).()(ax 據(jù)此主井提升裝置選用JKM-2.8/4(II)多繩摩擦式提升機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)為：摩擦 輪直徑D=2250mm，天輪直徑D T=2250mm，最大靜張力275kN，最大靜張力差95kN，鋼絲繩 根數(shù)4根，摩擦輪鋼絲繩間距300mm，提升速度V=6.5 m/s，減速比i=10.5,提升機(jī)旋轉(zhuǎn)部 分變位質(zhì)量m j=6500kg，天輪變位質(zhì)量m t=2300kg，襯墊摩擦系數(shù)=0.23。 第五節(jié) 提升系統(tǒng)的確定 1.井架高度 （3-16）3.5712.750.632075.0 eRHrgrxj 取 mHj60 2.提升機(jī)摩擦輪中心線距井筒中心線距離 （3-17）75.412.5360.5.36. DLjs 取 Ls42 第六節(jié) 提升容器最小自重校核 1.按靜防滑條件容器自重為 15 （3-18）ckckxjz HnPQDnweQ 1112 =2.3594000-41.96593.1 =4786.1kg 經(jīng)查表，當(dāng)圍包角=18114時(shí)D 1=2.359 式中：w 1--箕斗提升時(shí)礦井阻力系數(shù) w 1=0.075 j--靜防滑安全系數(shù) j=1.75 2.按動(dòng)防滑條件 QZ Q+ Gd-nPkHc （3-19） 11(2)(geg1()2ge =A1Q+C1Gd-nPkHc=2.21154000+0.15332300-41.96593.1 =4548.7kg 經(jīng)查表，當(dāng)圍包角 =18114，加速度 a1=0.5 時(shí),A 1=2.2115,C1=0.1533。 式中： G d---天輪的變位質(zhì)量。 經(jīng)計(jì)算滿足防滑條件的箕斗最小自重均小于所選箕斗自重，防滑條件滿足要求。 第七節(jié) 鋼絲繩安全系數(shù) 首繩安全系數(shù)校驗(yàn): m= = （3-20） qcnQ(+)kcPHg43072(6501.965.)8 =8.37.20.0005H =6.9 滿足要求。 第八節(jié) 預(yù)選電動(dòng)機(jī) 1.電動(dòng)機(jī)估算功率 （ 3-21） KWkmgVNj 10352.9.0165.10 16 式 中 --電 動(dòng) 機(jī) 的 估 算 功 率 ， kwN --提 升 機(jī) 的 標(biāo) 準(zhǔn) 速 度 ， 取 6.5m/smV --礦 井 阻 力 系 數(shù) ， 箕 斗 提 升 取 1.15k --一 次 提 升 貨 載 重 量 ， 115000N g --考 慮 到 提 升 系 統(tǒng) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 有 加 、 減 速 度 及 鋼 絲 繩 重 力 等 因 素 影 響 的 系 數(shù) ， 箕 斗 提 升 取 1.2 --減 速 器 傳 動(dòng) 效 率 ， 單 級(jí) 傳 動(dòng) 取 0.92j 2.電動(dòng)機(jī)估算轉(zhuǎn)數(shù) （ 3-22）min28035.7606rDiVnm 式 中 --減 速 器 的 傳 動(dòng) 比 ， 7.35i --導(dǎo) 向 輪 直 徑 ， 2mD 根 據(jù) N， n 及 礦 井 電 壓 等 級(jí) 為 10KV， 查 電 動(dòng) 機(jī) 規(guī) 格 表 選 用 JR1250- 8/1430 電 動(dòng) 機(jī) ， 參 數(shù) 為 : 額 定 功 率 KWe1250 轉(zhuǎn) 數(shù) min74rd 額 定 電 壓 Vu10 飛 輪 轉(zhuǎn) 矩 2275NGD 額 定 轉(zhuǎn) 矩 最 大 轉(zhuǎn) 矩 08. 3.確定提升機(jī)的實(shí)際最大提升速度 （ 3-23）smiDnVd935.760421.max 立 井 提 升 物 料 時(shí) ， 速 度 不 得 超 過 下 式 限 定 速 度 ： 17 （ 3-24）smH68.13506..0Vmax 提 升 速 度 滿 足 要 求 。 第九節(jié) 提升運(yùn)動(dòng)學(xué)及提升能力計(jì)算 經(jīng)計(jì)算得初加速度a 0=0.48m/s2，V 0=1.5m/s，卸載曲軌行程h 0=2.35m,主加速度 a1=0.50m/s2，提升減速度a 3=0.50m/s2。 1.初加速度階段 卸載曲軌初加速時(shí)間：t 0= = =3.13soa1.548 箕斗在卸載中曲軌內(nèi)的行程：h 0=2.35m 2.正常加速度階段 加速時(shí)間：t 1= = =10.8s0mVa6.915 加速階段行程：h 1= t1= 10.8=45.4m02.2 3.正常減速階段 減速階段時(shí)間：t 3= = =12.8s4mVa6.950 減速階段行程：h 3= t3= 12.8=47.4m42.2 4.爬行階段 爬行時(shí)間：t 4= = =6shV0.5 爬行距離：h 4=3m 5.抱閘停車時(shí)間 t5=1s 6.等速階段 等速階段行程：h 2=Ht-h0-h1-h3-h4=570-2.35-45.4-47.4-3=471.8m 式中：H t---提升高度 H t=H-HZ+HX+Hr=577-30+12+10.9=569.9m 等速階段時(shí)間：t 2= = =68.4smhV78. 18 圖 3-1 加速度減速度圖 7.一次提升循環(huán)時(shí)間 Tx=t0+t1+t2+t3+t4+t5+=3.13+10.8+68.4+12.8+6+1+12=114.1s 式中: 休止時(shí)間取 12s 第十節(jié) 提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算 1.提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量 m=m+2m z+4PkLp+2mt+mj+md （3-25） =4000+26500+41.961212+22300+6500+4399 =42001kg 式中：L p鋼絲繩全長(zhǎng) Lp=1212m（包括尾繩） 2.運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算（按平衡系統(tǒng)計(jì)算） (1)提升開始階段 開始時(shí)：F 0=Kmg+H t+ma 0=1.1540009.8+420010.48=65240N 19 終了時(shí)：F 0=F 0-2h 0=652400=65240N 式中：---提升鋼絲繩與平衡尾繩的總單重之差，平衡系統(tǒng)0。 (2)主加速階段 開始時(shí)：F 1=F0+m（a 1a 0）=65240+42001（0.50.48）=66081N 終了時(shí)：F 1=F 1=66081N （3）等速階段 開始時(shí)：F 2=F1ma 1=66081420010.50=45080N 終了時(shí)：F 2=F 2=45080N （4）減速階段 開始時(shí)：F 3=F2ma 3=45080420010.50=24080N 終了時(shí)：F 3=F 3=24080N （5）爬行階段 開始時(shí)：F 4=F3+ma 3=24080+420010.50=45080N 終了時(shí)：F 4=F 4=45080N 20 第四章 提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng) 制動(dòng)系統(tǒng)是提升機(jī)的重要組成部分，它直接關(guān)系到提升設(shè)備的安全運(yùn)行。制動(dòng)系統(tǒng) 由執(zhí)行機(jī)構(gòu)(制動(dòng)器，通常稱閘)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。制動(dòng)器是直接作用于制動(dòng)輪產(chǎn)生制動(dòng) 力矩的機(jī)構(gòu)。制動(dòng)器按其結(jié)構(gòu)可分為盤閘和塊閘，塊閘又分為角移式和平移式，傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)是控制并調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的部分，按動(dòng)力源分為液壓、氣壓和彈簧等。KJ23m、KJ46m 提升機(jī)分別采用油壓和氣壓塊閘制動(dòng)系統(tǒng)，JK 系列提升機(jī)及多繩摩擦式提升機(jī)采用液壓 盤閘制動(dòng)系統(tǒng) 盤式制動(dòng)器是為了克服塊式制動(dòng)器的可靠性不高的缺點(diǎn)而發(fā)展的新型制動(dòng)裝置，目 前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的提升機(jī)或提升絞車都使用了盤式制動(dòng)器.盤式制動(dòng)器具有以下：制動(dòng)力 矩可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，而且容易調(diào)整；制動(dòng)系統(tǒng)空行程小、動(dòng)作快、響應(yīng)速度快、 靈敏度高；重量輕，外形尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊；通用性好，可通過改變盤形閘的數(shù)量 來滿足不同絞車的制動(dòng)要求；安全可靠性高，多副盤形閘同時(shí)工作，其中少數(shù)部分盤 形閘失靈或故障，其余完好盤閘一般仍可剎住提升機(jī)；而且傳動(dòng)環(huán)節(jié)(如管路破裂失、壓 斷電等)均可自動(dòng)施閘。 盤式制動(dòng)器都是依靠碟形的預(yù)壓縮恢復(fù)張力使閘塊壓向制動(dòng)盤，從而產(chǎn)生制動(dòng)力矩； 當(dāng)松閘時(shí)，向活塞腔內(nèi)注入壓力油，壓力油推動(dòng)活塞后移并壓縮碟形彈簧，帶動(dòng)閘瓦離 開制動(dòng)盤，從而實(shí)現(xiàn)松閘。 目前國(guó)內(nèi)外提升機(jī)使用的盤式制動(dòng)器形式多樣，主要有前腔式盤形閘，后腔式盤形 閘單缸雙作用盤形閘，以及鉗式盤形閘。 21 第五章 提升機(jī)的液壓站 第一節(jié) 液壓站的功用 盤式制動(dòng)器液壓站的控制系統(tǒng)同提升機(jī)的類型、自動(dòng)化程度相適應(yīng)的。在直流拖動(dòng) 系統(tǒng)的提升系統(tǒng)中，由于提升機(jī)的調(diào)速性能較好，液壓站控制的制動(dòng)器一般只用于提升 終了時(shí)停車和安全制動(dòng)。而在交流拖動(dòng)的提升系統(tǒng)中，液壓系統(tǒng)除上述功用外，因制動(dòng) 器還要參與提升機(jī)速度的控制，所以液壓站還有調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的作用。 第二節(jié) 提升機(jī)液壓站的工作要求 1.按礦井提升實(shí)際需要，產(chǎn)生不同的工作油壓，控制制動(dòng)器的工作制動(dòng)力矩，從而 實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的工作制動(dòng)。 2.在安全制動(dòng)時(shí)能迅速回油，并實(shí)現(xiàn)提升機(jī)二級(jí)制動(dòng)。 3.根據(jù)礦井多水平生產(chǎn)、或因提升鋼絲繩伸長(zhǎng)而需要調(diào)繩時(shí)，能控制雙滾筒提升機(jī) 的游動(dòng)滾筒的調(diào)繩裝置。 4.根據(jù)多水平生產(chǎn)、或鋼絲繩伸長(zhǎng)時(shí)間時(shí)調(diào)繩的需要，控制雙筒提升機(jī)滾筒的調(diào)繩 裝置。 第三節(jié) 液壓站的維護(hù)及注意事項(xiàng) 1.要注意排除系統(tǒng)油液內(nèi)的空氣。液壓系統(tǒng)中油液的可縮性很小，在一般情況下它的 影響可忽略不計(jì)。但是，低壓空氣的可縮性很大，約為油液的 1000 倍，所以，即使液壓系 統(tǒng)中含有少量空氣，其影響也是很大的。溶解在油液中的空氣，會(huì)使系統(tǒng)在工作時(shí)產(chǎn)生噪 聲，在提升機(jī)制動(dòng)過程中會(huì)使制動(dòng)器發(fā)生顫動(dòng)，在盤式制動(dòng)器工作時(shí)將會(huì)延長(zhǎng)松閘時(shí)間。 因此，在使用中應(yīng)經(jīng)常注意排除油液中的空氣。 2.油泵的吸油管不宜太短，所有回油管的出油口均需在油箱的油面一下。吸油管與回 油管不能靠的太近，以免回油飛濺成泡沫，容易將空氣吸入油泵； 3.平時(shí)要及時(shí)更換實(shí)效的密封元件和摩損超限的液壓元件； 4.工作中要保證油液的清潔，防止雜質(zhì)或污物混入油液，否則就會(huì)使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生各 種障礙； 22 5.經(jīng)常檢查濾油器的工作狀況。對(duì)粗濾油器應(yīng)定期清洗。紙質(zhì)濾油器經(jīng)常使用一定時(shí) 間后，紙質(zhì)濾油器芯會(huì)被贓物堵塞而失效，失效的濾芯不能清洗復(fù)用，而需要更換新的濾 芯； 6.平時(shí)要注意檢查油液溫度，液壓溫度最好維持在通常溫度下工作。過高過低都會(huì)影 響油液的工作特性。 23 第六章 主豎井供電系統(tǒng) 第一節(jié) 供電系統(tǒng)的擬定 本 系 統(tǒng) 采 用 雙 回 路 供 電 。 這 種 方 案 供 電 可 靠 ， 一 回 路 發(fā) 生 故 障 時(shí) ， 可 換 接 到 另 一 回 路 供 電 。 供 電 圖 如 圖 6-1 所 示 ： 圖 6-1 供電系統(tǒng)圖 1-變電所；2-提升機(jī)房 第二節(jié) 供電系統(tǒng)設(shè)備的選擇和校驗(yàn) 一、短路電流計(jì)算 1.短路的種類和特點(diǎn) 供電系統(tǒng)中可能發(fā)生的故障類型比較多，但常見的而且危害較大的故障就是短路。 所謂短路，是指供電系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)電部分在電氣上被短接時(shí)的總稱。在短路電流 計(jì)算時(shí)，對(duì)于三相對(duì)稱短路一般采用計(jì)算曲線法；對(duì)于不對(duì)稱短路，則采用對(duì)稱分量法。 2.計(jì)算短路電流的目的 發(fā)生短路故障后，短路回路中將出現(xiàn)數(shù)值很大的短路電流。在煤礦供電系統(tǒng)中短路 電流要比額定電流大幾十倍甚至幾百倍，通?？蛇_(dá)數(shù)千安。這樣大的電流通過電氣設(shè)備 和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，并使載流體溫度急劇上升而損壞設(shè)備。同時(shí)短路點(diǎn)電 壓將降為零，在短路點(diǎn)附近，電壓也要相應(yīng)地顯著下降，造成這些地方的供電中斷或嚴(yán) 重影響電動(dòng)機(jī)工作。在發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱短路電流，還將對(duì)與架空線平行 24 敷設(shè)的通訊線路產(chǎn)生干擾。更危險(xiǎn)的是當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近，而且短路的持續(xù)時(shí)間較 長(zhǎng)時(shí)可能造成發(fā)電機(jī)失去同步，而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解體，這是最嚴(yán)重的后果。 （1）為了防止發(fā)生短路所造成的危害及限制故障范圍的擴(kuò)大，需要進(jìn)行一系列的計(jì) 算及采取相應(yīng)措施，以保證供電系統(tǒng)在正常或故障的情況下，做到安全、可靠又經(jīng)濟(jì)。 掌握短路電流的計(jì)算方法很重要。綜上所述，計(jì)算短路電流的目的可歸納為下列幾點(diǎn)： 作為系統(tǒng)主接線方案比較的項(xiàng)目之一，以便判斷哪種主接線方式更能保障供電的 安全和可靠，然后再?zèng)Q定系統(tǒng)的主要運(yùn)行方式。 作為校驗(yàn)電氣設(shè)備的依據(jù)，以便確定所選的設(shè)備，在發(fā)生短路故障時(shí)是否會(huì)被損 壞。 正確地選擇與校驗(yàn)限制短路電流所需的設(shè)備，以確保電氣設(shè)備不被短路電流損壞。 確定選擇和校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置所需的各種參數(shù)。 根據(jù)故障的實(shí)際情況，進(jìn)行故障分析，找出事故的發(fā)生原因。 （2）在短路電流計(jì)算中，需要求出下列幾種數(shù)值，以供今后使用： 次暫態(tài)短路電流 I”，即三相短路電流周期分量第一周期的有效值。它可供計(jì)算繼 電保護(hù)裝置的整定值，計(jì)算短路電流沖擊值 ikr及短路全電流最大有效值 Ikm之用。需注 意： 應(yīng)該用電力系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下，繼電保護(hù)裝置安裝處發(fā)生短路時(shí)的次暫態(tài)短路 電流來計(jì)算保護(hù)裝置的整定值；而用電力系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下，繼電保護(hù)裝置保護(hù)范 圍最遠(yuǎn)點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的次暫態(tài)短路電流來校驗(yàn)保護(hù)裝置的靈敏度。因此，計(jì)算時(shí)應(yīng)分別 計(jì)算這兩種運(yùn)行方式下的次暫態(tài)短路電流值。 次暫態(tài)三相短路電流容量 S”。 短路發(fā)生后 0.2 秒時(shí)的短路電流周量分量有效值（此時(shí)非周期分量基本上已衰減 完了）I 0.2，可用來校驗(yàn)開關(guān)電器的額定斷流量。 短路電流穩(wěn)態(tài)有效值 ，可用來校驗(yàn)設(shè)備、電纜的熱穩(wěn)定性。I 短路沖擊電流 ikr和短路全電流最大有效值 Ikm,可用來校驗(yàn)電氣設(shè)備、載流體的動(dòng) 穩(wěn)定性。 3.計(jì)算短路電流 原始數(shù)據(jù)資料：由井下中央變電所提供相應(yīng)電壓等級(jí)的電源，10KV 饋出線出口處路 斷路器的三相短路容量為 100MVA,繼電保護(hù)時(shí)限為 1s。 25 NUIS)3( （6-1） 其中 S--出口處斷路器的三相短路容量 I（3） --三相短路電流 UN--電源電壓 所以三相短路電流： （6-2）kAUSIN50.3)( 三相短路次暫態(tài)電流： （6-3）kI.)3()( 三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值： （6-4）AIish 025.14.52. )3()3( （6-5）kIs 381 )()( 二相短路電流： （6-6） )3()2(II 二、高壓電纜的選擇和校驗(yàn) 1.電纜選擇的意義 礦用電纜具有安全可靠、不占空間、不受外界影響等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于有火災(zāi)和瓦 斯煤塵爆炸危險(xiǎn)、潮濕和底下淋水、空間狹窄和人機(jī)擁擠的井下輸電；在地面工業(yè)廣場(chǎng) 內(nèi)，主副井鋼絲繩空間交錯(cuò)，也采用電纜向各主要設(shè)備輸電，電纜成為礦井供電系統(tǒng)的 大動(dòng)脈。但是礦電纜與架空線路相比具有投資大、查找故障困難、維護(hù)檢修不便等缺點(diǎn)， 加之巖石墜落、機(jī)械壓砸等原因容易產(chǎn)生短路、漏電，引發(fā)瓦斯煤塵爆炸、設(shè)備燒毀和 人身觸電事故。因此必須正確地選擇、安裝、使用和精心維護(hù)礦用電纜。 2.煤礦用電電纜的分類 在礦井井下除架線電機(jī)車外均采用電纜線路。 電力電纜按絕緣材料可分為：相交絕緣電纜、塑料絕緣電纜、油浸氏絕緣電纜三種。 （1）礦用橡套電纜 橡膠絕緣電纜也稱橡套電纜。橡套電纜因結(jié)構(gòu)和材料不同可分為普通橡套電纜和礦 用橡套電纜等多種類型。礦用橡套電纜又分為屏蔽型和非屏蔽型兩種。 26 煤礦常用橡套電纜 型 號(hào) 電 纜 名 稱 額定電壓，V 芯 數(shù) 標(biāo)稱截面， mm2 主 要 用 途 MZ MZP 煤礦用電鉆電纜 煤礦用屏蔽電鉆電纜 0.3/0.5 45 2.5，4 電鉆、照明設(shè)備 MC 采煤機(jī)橡套軟電纜 0.38/0.66 1650 MCP 采煤機(jī)屏蔽橡套軟電纜 0.38/0.66 0.66/1.14 1.9/3.3 1650 3595 3595 MCPT 采煤機(jī)金屬屏蔽橡套軟電纜 1.9/3.3 3595 MCPTJ 采煤機(jī)金屬屏蔽監(jiān)視型橡套軟電纜 0.66/1.14 1.9/3.3 1695 3595 采煤機(jī)、掘 進(jìn)機(jī)及類似設(shè) 備 MY 煤礦用移動(dòng)橡套軟電纜 0.38/0.66 495 MYP 煤礦用移動(dòng)屏蔽橡套軟電纜 0.38/0.66 0.66/1.14 3.6/6 495 1095 1650 MYPT 煤礦用移動(dòng)金屬屏蔽橡套軟電纜 1.9/3.3 3.6/6 3595 1650 移動(dòng)采煤設(shè) 備及類似設(shè)備 MYPTJ 煤礦用移動(dòng)屏蔽監(jiān)視型橡套軟電纜 3.6/6 9 2550 移動(dòng)變電站及類似設(shè)備 注： M-煤礦用阻燃；Z-電鉆；C-采掘機(jī)用；P-屏蔽；T-金屬；J-監(jiān)視 （2）塑料絕緣電纜 常用塑料絕緣電力電纜有：交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電纜和聚氯乙烯絕緣聚氯 乙烯護(hù)套電纜兩種。塑料絕緣電纜導(dǎo)電芯線也分銅芯和鋁芯、有鎧裝和無鎧裝、有屏蔽 層和無屏蔽層、有外被層和無外被層等幾種。 27 聚氯乙烯護(hù)套具有抗酸堿、耐腐蝕、質(zhì)量輕、敷設(shè)垂直落差不受限制等優(yōu)點(diǎn)，所以 條件適合時(shí)應(yīng)盡量采用。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜允許溫升高、介電性能優(yōu)良、耐熱性好， 故在一般情況下應(yīng)優(yōu)先選用交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。 塑料電纜的型號(hào)含義為：M 為煤礦用阻燃；V 為聚氯乙烯；Y 為聚乙烯；YJ 為交聯(lián)聚 乙烯。 3.電纜的選用原則 電纜的選用應(yīng)遵從以下原則： 必須選用經(jīng)檢驗(yàn)合格的，并取得煤礦礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志的阻燃電纜。嚴(yán)禁采用鋁 包電纜。 電纜實(shí)際敷設(shè)地點(diǎn)的水平差，應(yīng)與電纜規(guī)定的允許敷設(shè)水平差相適應(yīng)。 電纜應(yīng)帶有供保護(hù)接地用的足夠截面的導(dǎo)體，即保證作保護(hù)接地用的電纜芯線， 其電阻值應(yīng)不超過規(guī)定值。用于移動(dòng)式和手持式電氣設(shè)備的電纜芯線的電阻值、作保護(hù) 接地用的電纜芯線的電阻值，都不得超過 1 ；其他電氣設(shè)備用的電纜、作保護(hù)接地用 的電纜芯線電阻值，不得超過 2。 固定敷設(shè)的高壓電纜： 在立井井筒或傾角 45o 及其以上的井巷內(nèi)，應(yīng)采用聚氯乙烯絕緣粗鋼絲鎧裝聚氯乙 烯護(hù)套電力電纜，交聯(lián)聚氯乙烯絕緣粗鋼絲鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜； 在水平巷道或傾角 45o 以下的井巷內(nèi)，應(yīng)采用聚氯乙烯絕緣鋼帶或細(xì)鋼絲鎧裝聚氯 乙烯護(hù)套電力電纜，交聯(lián)聚氯乙烯鋼帶或細(xì)鋼絲鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。 非固定敷設(shè)的高壓電纜必須采用符合 MT818 標(biāo)準(zhǔn)的橡套軟電纜。 4.高壓電纜選擇 （1）型號(hào)選擇 根據(jù)電纜的用途，向提升設(shè)備供電的高壓電纜選 MYJV-10（煤礦用交聯(lián)聚氯乙烯絕 緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜）礦用固定敷設(shè)電力電纜。 （2）截面積選擇 電纜的最大長(zhǎng)時(shí)