卷扬机提升矿量提升的改造方案

卷扬机提升矿量提升的改造方案

0洛阳卷扬机事件回顾金口岭采矿公司的主井是混合的垂直井，垂直井用单一的绳索增加，1973年安装并使用。井深23m，日开采容量1000吨。卷扬机型号为XKT2×3.5×1.7B-11.5,钢丝绳罐道,电机型号YR118/54-10,功率800kW,双罐提升,提升钢丝绳选用6×19圆股钢丝绳,直径43mm。矿车采用1.7m3固定式1台或0.55m3固定式2台两种车型进行提升,矿石分铜矿和磁铁矿两种。2007年11月,我矿委托国家安全生产洛阳矿山机械检测检验中心对主井提升系统进行检测,发现该卷扬机存在提升最大速度超速、最大加减速度超标、电控系统保护不全和老化严重等问题。为了确保提升系统的安全运行,节约能源,有必要对该提升系统进行重新核算,同时兼顾矿山生产,探讨最佳改造方案。1电机、带主电机、不旋转拉伸由于在原有系统上进行改造,为降低对矿山生产的影响,改造方案确定为不改变提升主机和减速机,在最大允许提升速度范围内,核算电机容量,更换主电机,且不改变电机装配形式、座式轴承中心高度和中心距。改提升绳为18×7多层股不旋转钢丝绳,考虑卷筒已按Φ43mm钢丝绳刻槽,故不改变钢丝绳直径。针对电控系统存在的隐患和提升负载变化较大的情况,更换原电控系统为TKD-PC系列电气控制系统(本篇不作论述)。2完善体系，提高动态计算2.1通过基本计算提高系统的成本见表1现在，提升系统的动态能力已经达到最大现代化矿工的水平计算是最终确定更改方案的基础2.2不旋转拉伸术所选提升绳直径为Φ43mm,型号为绳18×7股(1+6)绳纤维芯多层股不旋转钢丝绳,钢丝绳总破断拉力Qq=131500kg。钢丝绳悬垂高度HC=265m,安全系数计算如下:ma=QqQ+Qg+ΡsΗc=1315004970+5000+7.25×265=11.06(1)计算结果符合要求。2.3确定最大提升速度，调整电机的定额旋转和功率2.3.1电机转速的确定竖井使用罐笼升降人员,提升最大速度不得超过0.5√Η,根据主井井深,则最大提升速度不得超过7.73m/s,由此推算电机最大转速:nmax≤60VmiπD=485r/min,参照标准产品指标,选用额定转速为369r/min的电机较为经济合理,则提升最大速度Vm=5.88m/s。2.3.2电机功率的确定Ρ=ΚFjVmρ1000aη=1.1×65754×5.88×1.351000×1.225×0.85=551?kW式中P—预选电机功率,kWK—井筒阻力系数,取1.1;Fj—钢丝绳最大静张力差,Fj=(Q+PsH)g=(4970+7.25×239)×9.81=65754N;ρ—动力系数,取1.35;α—速度系数,取1.225;η—减速机效率,二级传动取值0.85。估算的电机功率与标准产品560kW接近,故初选电机功率为Pe=560kW,型号:YR560-16/1430。其回转力矩[GD2]=16170N·m2,过载系数λ=2.5,额定效率ηd=92.5%,额定转速369r/min。则电动机变位质量:md=[GD2]i2gD2=16170×11.529.81×3.52=17795kg。2.4提高系统的整体设位质量∑m=Q+2(Qg+Qk)+2PsL+2mt+mj+md=66031kg式中∑m—变位质量总和,kg。2.5加快和减速速度的确定遵照规程规定,加、减速度均应小于0.75m/s2,考虑矿井现提升量不大,井深较浅,故加速度a1、减速度a3均选为0.7m/s2。2.6基于三个阶段的速度计算机进步2.6.1等速阶段运行时间、距离3.5m的速度结构(1)加速阶段运行时间、距离t1=Vma1=8.4sh1=Vmt12=24.7m(2)减速阶段运行时间、距离t3=t1=8.4sh3=h1=24.7m(3)等速阶段运行时间、距离h2=H-h1-h3=189.6mt2=h2Vm=32.24s2.6.2提高循环时间T=t1+t2+t3+θ=8.4+32.24+8.4+20=69.04s2.6.3[2h1]至3h3(1)t1阶段开始F1=g(KQ+PsH)+∑m·a1=116851N(2)t1阶段终了F′1=g[KQ+Ps(H-2h1)]+∑m·a1=113338N(3)t2阶段开始F2=g[KQ+Ps(H-2h1)]=67116N(4)t2阶段终了F′2=g{KQ+Ps[H-2(h1+h2)]}=40146N(5)t3阶段开始F3=g{KQ+Ps[H-2(h1+h2)]}-∑m·a3=-6076N(6)t3阶段终了F′3=g(KQ-PsH)-∑m·a3=-9589N2.6.41b2.55.5.25.5.23.5.4.55.55.5.4.55.5.45.5.5.35.5.5.55.5.25.5.35.5.5.55.5.55.5.55.5.25.5.55.5.55.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5e5.2.5.2.5.2.55.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.3.5.3.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.5.Fx=√∑F2tΤx式中Τx=t1+t32+t2+θ3=47.3s∑F2t=A+B+CA=(F21+F′12)÷2×t1=1.112985655×1011B=(F22+F2×F′2+F′22)÷3×t2=9.468563137×1010C=(F23+F′32)÷2×t3=541240127∑F2t=A+B+C=2.065254369×1011Fx=√∑F2tΤx=66078?Ν2.6.5基于等效功率计算的电子表格电功能计算Νx=FxVm1000η=457kW由于等效功率小于预选功率,且裕量较大,故应宜重选电动机。2.7电动变位质量u重选电动机型号为YR500-16/1430,功率500kW,其回转力矩[GD2]′=15490N·m2,过载系数λ′=2.4,效率η′d=91.2%,额定转速369r/min。则电动机变位质量:m′d=[GD2]′i2gD2=17047kg,额定转速369r/min。Vm=5.88m/s。2.7.1fe—计算提升系统总变位质量和各阶段的拖动力∑m′=Q+2(Qg+Qk)+2PsL+2mt+mj+m′d=65283kg由于电动机变位质量和总变位质量变化值变动很小,所以加减速度仍选用0.7m/s2。验算电机过载能力,加速度a′1应满足:a′1≤0.75λ′F′e-(ΚQ+ΡsΗ)g∑m′=0.88m/s2式中F′e—电动机额定力,F′e=102Ρ′e×ηVmg=71114N满足条件,即a′1=a′3=a1。按2.6.3所列步骤计算各阶段的拖动力:F1=g(KQ+PsH)+∑m′·a1=116327NF′1=g[KQ+Ps(H-2h1)]+∑m′·a1=112814NF2=g[KQ+Ps(H-2h1)]=67116NF′2=g{KQ+Ps[H-2(h1+h2)]}=40146NF3=g{KQ+Ps[H-2(h1+h2)]}-∑m′·a3=-5552NF′3=g(KQ-PsH)-∑m′·a3=-9065N2.7.2等效计算等效力Fx按2.6.4式类似计算得出:Fx=√∑F2tΤx=√2.054478988×101147.3=65905N2.7.3特殊过负荷校验Νx=FxVm1000η=456kW由于456kW小于重选的电动机额定功率,且F′max/F′e=1.636小于0.85λ′=2.04,故预选的电动机符合温升条件。所选的加速度a1,是按照小于允许过负荷条件决定的,因此本台电动机满足加速阶段工况。分下列二种情况进行特殊过负荷校验:(1)当空罐位于井底罐座上、将重罐从井口稍稍提起时,应满足:Fs/Fe≤0.9λFsFe=9967971114=1.400.9λ′=0.9×2.4=2.16,满足此特殊过负荷。(2)当调绳时‚F′s<Fs,满足此特殊过负荷要求。综上计算,说明电动机选用YR500-16/1430满足要求。2.7.4单次提升能耗指标W=1.02×∑Ft×Vm3600×102×η×ηd×g=5.86kWh上式中,∑Ft=12[(F1+F′1)×t1+(F2+F′2)×t2+(F3+F′3)×t3]=2726626N·s。以上计算基于卷扬机提升磁铁矿,使用1.7m3固定式矿车。而我矿实际生产中,铜矿石占总提升矿量80%以上。由于铜矿石松散比重较小,且使用2台0.55m3固定式矿车提升,导致有效装载量降低(铜矿石有效装载量为2200kg),因此,即使将提升电动机由800kW改为500kW,电机仍存在低载运行情况,能源消耗量大。通过对现有提升磁铁矿的实际能耗检测,单次提升耗电平均数值为6.98kWh(理论计算值为5.86kWh),故改造后提升系统节能效果明显;如果采用变频控制系统,效果则更加显著。3齿轮齿轮传动点蚀现象日益改善我矿主井使用的XKT2×3.5×1.7B-11.5卷扬机为我国20世纪70年代生产的产品,配置的减速机型号为ZHLR-170,齿轮为圆弧齿,软齿面。20世纪90年代初,减速机各级传动齿轮出现不同程度的点蚀现象,低速齿点蚀最为严重。为此,将油石加工成齿面形状,每年定期修研各齿面;加大润滑油粘度,将润滑油由原N150齿轮油改成冬季使用N220、夏季使用N320齿轮油;及时检修各