矿井提升机械选型设计.doc

1、前 言毕业设计是对学生在毕业之前所进行的一次综合设计能力的训练，是为社会培养合格的工程技术人员最后而有及其重要的一个教学环节。通过毕业设计可以进一步的培养和锻炼我们的分析问题能力和解决问题的能力，这对我们今后走向工作岗位有很大的帮助。我们这次是一般选型和专题相结合的设计，涉及内容广泛，几乎四年所学知识或多或少涉及到。但又着重了今后工作的设计方向，重点是液压支架液压系统的设计。这次设计画图集中于液压支架液压系统零部件的设计，这次设计我们将本着：独立分析，相互探讨，仔细推敲，充分吃透整体设计的整体过程，使这次设计反映出我们的设计水平，并充分发挥个人的创新能力。作为一名未来的工程技术人员，应当从现在

2、开始做起，学好知识，并不断的丰富自己的专业知识和提高实际操作能力。在指导老师的精心指导下，我们较为圆满的完成了这次设计工作，由于学识和经验的不足，其中定会出现很多问题，不足之处恳请各位老师加以批评和指导。目 录摘 要5第一章 绪论6第一节 矿井提升机在国内外的发展现状6第二节 矿井提升机的现状与发展趋势6第三节 矿山提升机的发展12第四节 拟采用的技术路线15第二章 矿井提升机械选型设计16第一节 原始资料概述16第二节 一次提升量的确定16第三节 提升钢丝绳选择计算19第四节 矿井提升机选型计算20第五节 天轮的选择计算22第六节 与井筒相对位置的计算22第七节 提升系统变位质量的计算24第

3、八节 运动学计算25第九节 动力学计算27第十节 验算电动机的容量30第十一节 提升设备电耗及效率的计算31第三章 提升机使用与维护注意事项32第一节 箕斗提升机的安装及维护32第二节 斗式提升机安装方法33第三节 注意事项35参考文献38致 谢39摘 要矿井提升设备的任务，是沿井筒，提升煤炭（或矿石）、矸石，下放材料，升降人员和设备，所以，矿井提升设备是联系井下与地面的重要生产设备，在矿井生产中，占有极为重要的地位。矿井提升设备选择是否合理，对矿井的基建投资、生产能力、生产效率及吨煤成本，有着直接影响。所以，我们对矿井提升设备的选择，不但要考虑到它的技术先进性，还要考虑到经济合理，安全适用。

4、本课题正是根据该要求进行的，通过该毕业设计，可以使自己得到全面训练，更好地适应新的工作提升机械设备的选择，一般在提升方式确定之后进行。我矿为，年产量240万吨，井深360米，单水平提升。在此，确定采用，双箕斗，多绳，摩擦式，平车场双沟串车提升设备，并准备两种方案，进行设备选型设计。提升方案确定后，从国家技术政策，以及技术发展趋势方面，结合矿井实际，通过对主要技术参数的计算和对安全性、经济性、可靠性方面的综合分析，确定最佳技术路线。关键词： 提升机 双箕斗 多绳 摩擦式第一章 绪论第一节 矿井提升机在国内外的发展现状矿井提升机是煤矿、有色金属矿中的重要运输设备，是“四大运转设备”之一。矿井提升系

5、统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点，且工作状况经常交替转换。虽然矿井提升系统本身有一些安全保护措施，但是由于现场使用环境条件恶劣，造成了各种机械零件和电气元件的功能失效，以及操作者的人为过失和对行程监测研究的局限性，使得现有保护未能达到预期的效果，致使提升系统的事故至今仍未能消除。一旦提升机的行程失去控制，没有按照给定速度曲线运行，就会发生提升机超速、过卷事故，造成楔形罐道、箕斗的损坏，影响矿井正常生产，甚至造成重大人员伤亡，给煤矿生产带来极大的经济损失。提升机电气控制系统在很大程度上决定了提升机能否实现平稳、安全、可靠地起制动运行，避免了严重的机械磨损，防止较

6、大的机械冲击，减少机械部分维修的工作量，延长提升机械的使用寿命。所以，提升机电气控制系统的研究一直是社会各届人士共同关注的一个重大课题。随着矿井提升系统自动化，改善提升机的性能，以及提高提升设备的提升能力等的要求，对电气传动方式提出了更高的要求。对矿井提升机电气传动系统的要求是：有良好的调速性能，调速精度高，四象限运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有准确的制动和定位功能，可靠性要求高等。 第二节 矿井提升机的现状与发展趋势随着科学技术的进步和矿井生产现代化要求的不断提高，人们对提升机工作特性的认识进一步深化，提升设备及拖动控制系统也逐步趋于完善，各种新技术、新工艺逐步应用于矿井提升

7、设备中。特别是模拟技术、微电子技术、微电脑技术在提升机控制中的应用已成为必然的发展方向。 一、国外矿井提升机的现状1、晶闸管一电动机(SCRD)直流低速直联拖动系统 部分发达国家原有的交流提升机已基本上被晶闸管一电动机（以下简称SCRD)系统所取代。如德国、瑞典等国家已有90以上采用直流提升机，传动系统大都采用低速直联式(省去减速机)，使系统大为简化。如AEG公司采用低速直联的SCID系统，电机功率3000kW，额定转速558r/min，滚筒直径6.5m，提人速度17m/s，提物速度20m/s，提升高度1200m，具有完善的保护系统；采用磁场反并联，有平波电抗器及卧式深度发送装置：采用积分给定

8、与行程给定相结合的双重给定信号；主回路采用两组三相桥组成12脉动顺抗整流，大大提高了功率因数。SIEMENS(西门子)公司、ABB公司、CEGELEC公司以及ASEA公司等都有相同类型的产品，其性能大同小异。此类系统的优点在于：体积小，重量轻，占地面积小，安装方便，建筑费用低；无减速器，总效率高，电能消耗少；维护工作量小，备件少，处理事故快；单机容量大，适用范围广；调速平滑，精度高；易于实现最佳控制和自动化，安全可靠；节电显著，58年可回收设备投资，是矿井节电的有效途径。其缺点在于：功率因数低，如三相桥平均功率因数只有0.45左右；无功冲击大，高次谐波对电网影响大。这些缺点可采用顺序控制和多脉

9、冲整流的方法以及在电网上加谐波滤波器等措施使其抑制在一定的允许范围内。 二、交流变频调速同步机驱动提升系统 SCRD直流拖动系统趋于成熟，且采用了顺控技术等措施来提高功率因数，但其功率因数仍然较低，从而从电网吸收大量的无功功率，且对电网品质因数产生严重的影响，提升容量越大，问题越突出。再则，直流电机制造成本高，电枢回路的整流子限制了提升容量的进一步增加，且整流子，碳刷易磨损，加大了维护工作量，故障率高。因此换相整流子是个薄弱环节。由于存在上述两个问题，迫使人们又重新考虑交流拖动方式。自80年代初以来，交流变频供电的同步机拖动异军突起，在大型提升机中发展成为技术、经济均优的拖动方式。如SIEME

10、NS公司1979年投运的24200kW、12650kw，额定转速55.8r/min； CEGELEC公司1983年投运的l5480kw，额定转速69.5r/min；AEG公司1985年投运的l3000kW，额定转速558r/min，ABB公司投运的l4200kW额定转速4586r/min；SIEMAG公司投运的24600kw等变频调速同步机拖动的提升机，经过多年的运行，均获得成功。这种拖动系统主要有如下优点：提升容量几乎不受限制，最大达10000kw，提升速度可达20m/s以上，提升高度1200m以上，滚筒直径达6.5m，这是直流系统难以达到的；没有整流子和碳刷这一薄弱环节，保证了电机的可靠运

11、行和降低了运行消耗；功率因数高，可达0.9l，极大地节省了电能：动态品质好(和直流系统相同)，系统可在四象限平滑过渡和无级调速；由于机械特性好，故起动转矩大。同步机的价格和有色金属的消耗低于直流机；调速范围宽。因此，多数专家认为，变频同步机拖动调速系统是大型提升机拖动的必然发展方向。 这种拖动系统的缺点是：必须有专用的变频电源；在恒转矩调速时，低速段电机的过载倍数有所降低；高次谐波对电网有影响，需在电网上加滤波器等补偿措施加以缓解。 3、微机控制在提升机上的应用 从70年代开始，随着微机技术的发展，微机控制技术已逐步应用于矿井提升机中。目前，国外己达到相当成熟的阶段，使整个拖动控制产生一次重大

12、的变革。其应用主要体现在以下几方面： (1) 提升工艺过程微机控制 在交流变频装置中，提升工艺过程大都采用微机控制。由于微机功能强，使用灵活，运算速度快，监视显示易于实现，并具有诊断功能，这是采用模拟控制无法实现的。如AEG公司采用CP一80微机、ABB公司采用MASTER200和SIEMENS公司采用S5一150等微机实现的变频控制，都获得了相当成功。它们把控制、监视、基准值预测以及模拟控制等组合在公共的微机控制总线上组成静止变流器的传动控制，计算机实现速度及多个变量的调节。 (2) 提升行程控制 提升机的控制从本质上说是一个位置控制，要保证罐在 预定地点准确停车，要求准确度高，目前可达2c

13、m。采用微机控制通过采集各种传感信号，如转角脉冲变换、钢丝绳打滑、井筒位置、滚筒及钢丝绳磨损等信号进行处理，计算出罐笼准确的位置而施以控制和保护。在罐笼提升时可实现无爬行提升，大大提高了提升能力。如AEG、ABB、SIEMENS等公司已采用32位微机来构成行程给定器，并还提供性能不尽相同的机械行程控制器。一般过程控制用微机不同时用于监视，行程控制也采用单独微机完成，从而大大提高了系统的可靠性。 (3) 提升过程监视 由于近代提升机控制系统的设计特别强调安全可靠性，所以提升过程监视与安全回路一样，是现代提升机控制的重要环节。提升过程采用微机主要完成如下参数的监视：提升过程中各工况参数（如速度、电

14、流）监视；各主要设备运行状态监视；各传感器（如位鼍开关、停车开关）信号的监视。其目的在于使各种故障在出现之前就得以处理，防止事故的发生，并对各被监视参数进行存贮、保留或打印输出，甚至与上位机联网，合并于矿井监测系统中。 (4) 安全回路 安全回路旨在出现机械、电气故障时控制提升机进入安全保护状态。为确保人员和设备的安全，对不同故障一般采用不同的处理方法，大致分为以下四种情况：报警显示，如冷却器温度过高等；二次不能开车，如电机绕组过热、制动油过热等；3立即进行电气制动，如停车终点设备出现故障时本次提升应尽快停下来；立即进行安全制动，如过卷、超速等。安全回路极为重要，它是保护的最后环节之一，英，德

15、等公司都采用两台PC微机构成安全回路，使安全回路具有完善的故障监视功能无论是提升机还是安全回路本身出现故障时都能准确地实施安全制动。 (5) 制动系统的控制与监视 制动(可调闸)控制系统除要可靠地完成工作制动和安全制动外，还要完成对液压站的控制以及各环节参数(如油压、闸瓦磨损等)的监视，其技术要求与安全回路相似。如西门子公司采用两套可编程控制器(PLC)的双重控制与保护系统。 (6) 全数字化调速控制系统 德国AEG公司的Logidyn D(32位机)、西门子公司的Siemadyn D(16位机)以及ABB公司的Tyrak(16位机)系统都已应用于提升机上。全数字化系统具有硬件结构单一，参数稳定且调整方便，可方便地与上(7) 位机联网等优点。当然此类系统要求维护人员有更高的技术水平和计算机知识。 4、内装式提升机 AEG公司生产的内装式提升机，将提升主电机与滚筒合为一体，即转子固定，转动的定子充当滚筒，使机构大为简化，占地面积小，制造成本低。三、提升机的工作原理煤矿 金属矿 矿用防爆液压提升机由机械、液压传动、电气部分等组成。用鼠笼型防爆主电机驱动双向变量主油泵；主油泵和二台内曲线低速