某礦主斜井帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)

引言

帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力大,能實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸,有利于實(shí)現(xiàn)礦井的安全高效生產(chǎn)。而且?guī)捷斔蜋C(jī)自動(dòng)化程度高,操作簡(jiǎn)便,易于實(shí)現(xiàn)集中管理,能夠簡(jiǎn)化運(yùn)輸環(huán)節(jié)、提高生產(chǎn)效率和保證生產(chǎn)安全,因此帶式輸送機(jī)在煤礦運(yùn)輸中應(yīng)用廣泛。

主斜井帶式輸送機(jī)是煤礦的"咽喉",決定了煤礦生產(chǎn)能力的大小。本文針對(duì)某礦主斜井實(shí)際工程案例,對(duì)主斜井帶式輸送機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)、計(jì)算和選型。

1設(shè)計(jì)原始參數(shù)

原煤粒度為0~300mm,輸送能力0=5000t/h,堆積密度p=950kg/m3,動(dòng)堆積角9=209,機(jī)長(zhǎng)L≈2200m,提升高度H≈331m,傾斜角度6=29~0.29~129。

2初定帶式輸送機(jī)參數(shù)

根據(jù)帶式輸送機(jī)輸送能力、提升高度,綜合各種因素,初步確定帶寬B=2000mm,帶速w=5..m/6,上托銀間距as=1200mm,下托銀間距a0=3000mm,上托銀槽角入=359,下托銀槽角入=109,托銀直徑19Umm。

3技術(shù)方案比選

主斜井帶式輸送機(jī)是礦井生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備,為了保證其設(shè)備選型技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理及安全可靠運(yùn)行,有必要對(duì)輸送機(jī)選型方案進(jìn)行技術(shù)比較。通過(guò)分析井筒及運(yùn)輸設(shè)備等因素,對(duì)輸送機(jī)的布置提出以下方案:

方案一:在井筒內(nèi)安裝一部帶式輸送機(jī),機(jī)長(zhǎng)2200m,提升高度331m,驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)在頭部。

方案二:在井筒內(nèi)安裝兩部前后搭接布置的帶式輸送機(jī),機(jī)長(zhǎng)分別為1250m、9.0m,提升總高度331m,驅(qū)動(dòng)裝置分別設(shè)在井口和井筒中部。

方案三:在井筒內(nèi)安裝一部帶式輸送機(jī),機(jī)長(zhǎng)2200m,提升高度331m,頭部、中部分別設(shè)置相同的驅(qū)動(dòng)裝置。主斜井帶式輸送機(jī)三個(gè)選型方案技術(shù)比較如表1所示。

方案二、方案三都能有效降低輸送帶帶強(qiáng),但井筒中部需要設(shè)相關(guān)碉室,增加了井巷工程的工程量和施工難度,中部的設(shè)備運(yùn)送及檢修也不方便。當(dāng)采用變頻驅(qū)動(dòng)時(shí),由于大功率高壓防爆變頻器目前尚無(wú)正式產(chǎn)品,所以變頻器只能放在井口房?jī)?nèi),距離中部驅(qū)動(dòng)裝置較遠(yuǎn),需用長(zhǎng)電纜下送。方案一采用一臺(tái)帶式輸送機(jī),驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)在主斜井井口處,檢修維護(hù)方便,井筒中部不設(shè)驅(qū)動(dòng)裝置碉室,減少了井筒工程量,雖帶強(qiáng)較高,但目前國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品均能滿足要求。經(jīng)綜合比較,選擇方案一為設(shè)計(jì)方案。主斜井帶式輸送機(jī)布置簡(jiǎn)圖如圖1所示。

4計(jì)算選型

4.1張力計(jì)算

4.1.1核算輸送能力

根據(jù)B=2000mm,9=209查表得s=0.U419m2:根據(jù)6=129查表得k=0.93,計(jì)算s實(shí)=0.UU41m2:經(jīng)計(jì)算,輸送帶的裝滿系數(shù)約為.18,滿足要求。

4.1.2圓周驅(qū)動(dòng)力計(jì)算

其中,主要阻力CFH=400012N:物料提升阻力Fst=802913N:主要特種阻力Fs1=5512N:附加特種阻力Fs2=27798N:計(jì)算得:全程滿載時(shí)圓周力FU=1236235N。

4.1.3傳動(dòng)功率計(jì)算傳動(dòng)滾筒軸功率:

電動(dòng)機(jī)功率:

式中,n為總傳動(dòng)效率,n=0.83。

選用雙滾筒四電機(jī)傳動(dòng),選電動(dòng)機(jī)型號(hào)YBBP800M2-4(防爆),N=4×2800kw,功率備用系數(shù)為1.34,滿足要求。

4.1.4輸送帶張力

(1)輸送帶不打滑條件校核:

輸送帶不打滑條件為:

FUmaⅩ=KAFU,第一級(jí)傳動(dòng)滾筒圍包角。=190o,第二級(jí)傳動(dòng)滾筒圍包角。=190o,尤拉系數(shù)euo=2.7,啟動(dòng)系數(shù)KA=1.20。設(shè)euo用足,F2=FUmaⅩ2/(euo-1)=435570N。則:機(jī)尾張力F4=F3=F2＋FHC＋Fr＋Fe2-HggB=74632N。

(2)輸送帶下垂度校核:

承載分支最小張力F承min為:

回程分支最小張力F回min為:

因此,可取F4=74632N,則F2=435570N,F1-2=1053687N,F1=1671805N。

F1/F1-2=1.59≤euo=2.70,F1-2/F2=2.42≤euo=2.70,滿足要求。

(3)輸送帶安全系數(shù):

輸送帶額定拉斷強(qiáng)度:

輸送帶安全系數(shù)sA≤FLD/FmaⅩ=7.54>7,其中輸送帶穩(wěn)定運(yùn)行的最大張力FmaⅩ=F1=1671805N,因此,選用sT6300(阻燃)輸送帶滿足要求。

(4)拉緊力計(jì)算:

帶式輸送機(jī)采用尾部液壓自動(dòng)拉緊裝置,計(jì)算拉緊力F拉=2F4=149.26kN。

4.2各部件選型

GB50431一2008《帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第9.6.1條第1款規(guī)定:發(fā)生逆轉(zhuǎn)的向上輸送的帶式輸送機(jī),應(yīng)裝設(shè)制動(dòng)裝置或逆止裝置:發(fā)生逆轉(zhuǎn)的向上輸送的大型帶式輸送機(jī),應(yīng)同時(shí)裝設(shè)制動(dòng)裝置和逆止裝置。

4.2.1逆止器選型

逆止力矩的計(jì)算依據(jù)GB50431一2008《帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第9.6.3條規(guī)定:

帶式輸送機(jī)所需逆止力矩:ML=(Fst-FH)D/2:

逆止器額定逆止力矩:M=k2ML。

其中輸送機(jī)傾斜阻力Fst=803kN:主要阻力FH=fLg[(gRo＋gRU)＋(2gB＋gG)cos6]=105kN(式中f=0.012):傳動(dòng)滾筒直徑D=2000mm:k2為逆止裝置工況系數(shù),取1.5~2,每天不超過(guò)3~4次,取低值,否則取較高值。

則計(jì)算帶式輸送機(jī)所需逆止力矩ML=698kN·m:逆止器所需的額定逆止力矩M=k2ML=1396kN·m(其中工況系數(shù)k2=2)。

由于帶式輸送機(jī)運(yùn)量較大,采用雙滾筒四電機(jī)驅(qū)動(dòng),設(shè)計(jì)考慮選用2臺(tái)逆止器,確保帶式輸送機(jī)安全運(yùn)行。

逆止力矩的選擇必須保證單個(gè)逆止器的逆止力矩大于或等于整機(jī)的逆止力矩。因此,選用2臺(tái)BC-1200MA型逆止器,單臺(tái)逆止器額定逆止力矩為1628kN·m>1396kN·m,滿足要求。

4.2.2制動(dòng)器選型

GB50431一2008《帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第9.6.1條第3款規(guī)定:向上及向下輸送的帶式輸送機(jī),制動(dòng)裝置的制動(dòng)力矩不得小于帶式輸送機(jī)所需制動(dòng)力矩的1.5倍。

制動(dòng)力矩計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮幾種不利工況,即帶式輸送機(jī)滿載制動(dòng)工況、空載制動(dòng)工況及斜段滿載停車逆止工況制動(dòng)。

通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn):斜段滿載、平段空載停車的逆止工況下情況最為不利,故選用制動(dòng)器時(shí),依據(jù)此工況下逆止力為制動(dòng)力計(jì)算最為可靠。前文已計(jì)算逆止力矩ML=698kN·m,計(jì)算制動(dòng)器的額定制動(dòng)力矩M=K1×ML=1.5×698=1047kN·m,其中K1=1.5。選用sHI252/380x4型制動(dòng)器一套,制動(dòng)盤直徑2000mm,額定制動(dòng)力矩為1152kN·m>1047kN·m,滿足要求。

4.2.3驅(qū)動(dòng)裝置選型

驅(qū)動(dòng)裝置是主斜井帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵部件,對(duì)于大型帶式輸送機(jī),驅(qū)動(dòng)方式的選擇和帶式輸送機(jī)的控制,對(duì)整機(jī)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行至關(guān)重要。由于本輸送機(jī)運(yùn)輸距離較長(zhǎng)、運(yùn)輸能力大,為降低啟動(dòng)和緊急制動(dòng)時(shí)輸送帶的動(dòng)張力,減少啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊和啟動(dòng)過(guò)程中各承力部件的動(dòng)載荷,延長(zhǎng)減速器、電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵部件的使用壽命,實(shí)現(xiàn)電機(jī)間的功率平衡,應(yīng)對(duì)帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)/制動(dòng)加速度進(jìn)行控制,因此驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)具有軟啟/停功能。

經(jīng)綜合考慮,本設(shè)計(jì)確定采用6kV/10kV變頻器配套普通防爆變頻異步電動(dòng)機(jī)＋減速器的驅(qū)動(dòng)方式。

選用H3sH25型減速器4臺(tái),配風(fēng)冷油站(防爆),速比i=28。

4.2.4拉緊裝置選型

自動(dòng)張緊裝置可根據(jù)啟動(dòng)與穩(wěn)定運(yùn)行的工況自動(dòng)調(diào)節(jié)張力,使得正常運(yùn)行時(shí)輸送帶張力處于較低狀態(tài),對(duì)輸送帶有利:在啟動(dòng)時(shí)輸送帶張力處于較高狀態(tài),防止機(jī)頭傳動(dòng)滾筒發(fā)生"打滑"現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)選用型號(hào)為ZLY-250的尾部液壓自動(dòng)拉緊裝置。

4.2.5主斜井帶式輸送機(jī)的保護(hù)與供電

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》(2016版)的規(guī)定,主斜井帶式輸送機(jī)選用一套集監(jiān)測(cè)、控制、信號(hào)、通信為一體的監(jiān)控系統(tǒng),包括驅(qū)動(dòng)滾筒打滑、堆煤、跑偏、溫度、煙霧、輸送帶撕裂、輸送帶接頭異常、輸送帶張力下降、溜槽堵塞、電動(dòng)機(jī)過(guò)載、電機(jī)超溫等多項(xiàng)保護(hù)功能,以及沿線拉線開(kāi)關(guān)和啟動(dòng)預(yù)告信號(hào)裝置。

由于主斜井帶式輸送機(jī)提升高度較大,為確保運(yùn)行和人員安全,有效降低斷帶的危險(xiǎn),在頭部驅(qū)動(dòng)的適當(dāng)位置安裝一套輸送帶接頭在線檢測(cè)系統(tǒng)。

5結(jié)論

經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算、綜合分析、選型比較,最終確定主斜井帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為:輸送能力Q=5000t/h,帶寬B=2000mm,速度,=5.6m/s,機(jī)長(zhǎng)L≈2200m,傾斜角度6=0s~12s,輸送帶sT6300(阻燃型防撕裂),采用雙滾筒四電機(jī)傳動(dòng)。防爆變頻電動(dòng)機(jī)型號(hào)YBBP800M2-4(6kV),功率N=2800kw×4臺(tái):減速器H3sH25+風(fēng)冷油站(防爆),速比i=28:采用變頻驅(qū)動(dòng):采用尾部液壓自動(dòng)拉緊:配sHI252/380x4型液壓盤式制動(dòng)器一套和BC-1200MA型低速軸逆止器兩臺(tái),確保該輸送機(jī)安全運(yùn)行。