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摘 要:针对宝昌煤业有限公司的实际情况,从理论上分析了立井采用动滑轮原理升降较大设备的可行性,并对不同的提升方式进行对比和分析,解决了长期以来立井升降较大设备的难题,而且节约投资。
关键词:立井;提升机;动滑轮;天轮
中图分类号:TQ330.4文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)11-0007-02
山西泽州宝昌煤业有限公司矿区面积为3.564 7 km2,设计生产能力300 kt/a。采用立井开拓,共布置有主立井、副立井和回风立井三个井筒。主立井直径5.0 m,装备2JK-2×1型双滚筒提升机和双钩箕斗提升,担负矿井的煤炭提升;副立井直径4.0 m,装备JTP-1.6×1.2型单滚筒绞车和1t标准罐笼及梯子间,担负矿井的辅助提升任务和人员上下任务,兼作为矿井的一个安全出口;回风立井直径4.0 m,装备梯子间,作为矿井的另一个安全出口。目前该矿井筒和井底部分硐室均已形成,正在开拓大巷。为了提高煤矿生产的安全性,减轻工人的劳动强度,加快煤矿发展,该矿决定应用综合机械化采煤方法,采煤方法改变后,该矿大型设备不可拆最大件为630 kVA移动变电站,最大件外形尺寸:3 365×110×1 497 mm,重量为4 292 kg。因副立井的辅助提升系统最大提升重量不能满足最大件的升降要求,因此对提升系统进行改造势在必行。
1 提升系统的改造
1.1 提升机基本参数
提升机型号:2JK-2×1
卷筒个数:2
卷筒直径:2 000 mm,宽度:1 000 mm
最大静张力:60 kN,最大静张力差:40 kN
减速器型号:ZHLR-120-31.5,减速比:31.5
机器旋转变位质量:10 020 kg(不含电机)
电机型号:YR355M2-8,电压等级:660 V,功率:160 kW
最大速度:2.43 m/s
1.2 提升钢丝绳基本参数
钢丝绳型号为24NAT6×19W+FC-1770-Z-336-212。钢丝绳直径24 mm,钢丝直径1.6 mm,最小破断力336 kN,重量
212 kg/100 m。
1.3 天轮基本参数
天轮型号:TSG2000/13.5,天轮直径2 000 mm,绳槽半径13.5 mm,适用钢丝绳直径范围23 mm~24.5 mm。变位质量307 kg,总质量910 kg。
1.4 提升方式
由于最大件重量4 292 kg,最大件的提升容器罐笼自重
2 000 kg。提升总重量超过已有的提升机的最大静张力60 kN,用常用的钢丝绳直接连接罐笼的提升方式必须更换提升机,为节约投资,设计在钢丝绳和罐笼连接处设动滑轮,罐笼和提升钢丝绳连接方式见图1。
1.5 最大静张力验算
主立井垂深98 m,井架高22 m,钢丝绳垂悬长度120 m。下最大件时摘除2个箕斗,更换为一个非标罐笼,罐笼底面外形尺寸3 850×1 500 mm,能满足最大件装载,罐笼罐道使用箕斗提升的最外面4个钢丝绳罐道。分离提升机的主动滚筒和从动滚筒,提升钢丝绳一端绕过从动滚筒用绳卡固定,提升时分离提升机的主动滚筒和从动滚筒即可,另一端缠绕在提升机的主动滚筒(见图)。升降最大件时,主动滚筒转动,直径2 000 mm的动滑轮用TSG2000/13.5固定天轮代替,提升总重量为罐笼自重(2 000 kg)、最大件重量(4 292 kg)、动滑轮(910 kg)和提升钢丝绳重量(2.12×240=508.8 kg)之和(7 710.8 kg),最大静张力Fj=75.64 kN,
由罐籠和提升钢丝绳连接方式图可知,绞车提升钢丝绳实际受力为最大静张力的0.5倍,所以有:
Fj实=0.5Fj=37.82 kN<40 kN,满足要求。
1.6 内外偏角验算
B′/B=648/1 000=1层,满足要求
1.9 钢丝绳安全系数验算
m=336/37.82=8.8>6.5,满足要求
1.10 电机功率验算
N=KFjv/(1 000η)=132.1 kW,满足要求
2 安全性
(1)提升机的供电及控制。绞车的供电为双回路,双回路引自地面10 kV变电所660 V不同母线段,一用一备。
绞车电控设备选用JDK系列电控设备。可以满足绞车的起动、加速、等速、减速、停车与换向运行状态的控制,其控制为PLC控制变频调速。后备保护选用KHT120型煤矿地面提升机综合后备保护装置,该设备满足《煤矿安全规程》的各项规定,对提升机运行状态进行监测报警,为提升机安全运行提供了保障。该装置利用数字集成电路的优点,设置有精粗针指示的数字深度、运行速度的显示、提升次数的显示、以及提升机运行的非正常状态监测、报警、清零等功能。
(2)信号系统。提升信号选用KXT型提升机信号装置。有急停信号报警功能、闭锁扩展功能、有直通电话、有声光兼备,数字显示,信号记忆功能、有对系统的自动监视报警功能等。提升信号与提升机控制系统有闭锁关系。井口安全门必须在提升信号系统内设置闭锁装置,安全门未关闭,发不出开车信号;井口和井底设置摇台,必须在提升信号系统内设置闭锁装置,摇台未抬起,发不出开车信号。
(3)主立井提升机必须装设下列保护装置:①防止过卷装置;②防止过速装置;③过负荷和欠电压保护装置;④深度指示器失效保护装置;⑤闸间隙保护装置;⑥松绳保护装置;⑦满仓保护装置;⑧减速功能保护装置。
(4)防止过卷装置、防止过速装置、限速装置和减速功能保护装置应设置为相互独立的双线形式。
(5)提升装置使用中的钢丝绳做定期检验和定期检查,不符合《煤矿安全规程》时必须更换钢丝绳。
(6)只有1套传动装置的双滚筒提升机,应每个滚筒各自有其控制机构的弹簧闸。
(7)提升绞车的常用闸和保险闸制动时,所产生的力矩与实际提升最大静荷重旋转力矩之比K值不小于3。
(8)由提升方式可知,利用动滑轮提升方式与常用的提升方式多了一个动滑轮环节,而动滑轮可以用固定天轮代替,其安全性是经过实践证明的。
(9)通过天轮和动滑轮的钢丝绳必须低于天轮边缘,其高差不得小于钢丝绳直径的1.5倍。
3 经济性
本次利用动滑轮下最大件新增投资有TSG2000/13.5天轮一个、φ24钢丝绳500 m和非标罐笼一套(提升机及电控和井架利用主立井已有的设备)。
如常用提升方式下最大件,矿方咨询厂家可以提供630 kVA移动变电站立式下井,新增投资有JK-2.5提升机一套、TSG2500/17天轮一个、φ30钢丝绳320 m和非标罐笼一套,此外,还要重新做配套井架和建配套的提升机房。
两种提升方式投资详见下表1。
由表1可以看出,利用动滑轮提升,不仅缩短了矿井建设周期,而且节约投资202.6万元。
4 结论
长期以来,立井提升升降较大设备的问题一致制约着矿井的发展,利用动滑轮不仅解决了立井升降较大设备的难题,而且节约投资,不过因为利用动滑轮,提升速度也降低了一半。因此,利用动滑轮只能适用于矿井小量的最大件提升,而提升量较大时则不适用。
参考文献:
[1]于励民,仵自连.矿山固定设备选型使用手册(上册)[M].北京:煤炭工业出版社,2007.
[2]周迺荣,严万生.矿山固定机械手册[M].北京:煤炭工业出版社,1986.
[3]程居山.矿山机械[M].徐州:中国矿业大学出版社,2005.
作者简介:谭爱兵,男,1980年出生,山西阳城人,2005年毕业于山西农业大学,助理工程师。
Application of Movable Pulley’s in Vertical Shaft Promotion
Tan Aibing
Abstract: The article analyzed the vertical shaft to use the movable pulley principle fluctuation big equipment’s feasibility theoretically.And carries on the contrast and the analysis to the different promotion way.Solved the vertical shaft to rise and fall the big equipment’s difficult problem since long,moreover saved the investment.
Key words: vertical shaft;elevator;movable pulley;sheave
关键词:立井;提升机;动滑轮;天轮
中图分类号:TQ330.4文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)11-0007-02
山西泽州宝昌煤业有限公司矿区面积为3.564 7 km2,设计生产能力300 kt/a。采用立井开拓,共布置有主立井、副立井和回风立井三个井筒。主立井直径5.0 m,装备2JK-2×1型双滚筒提升机和双钩箕斗提升,担负矿井的煤炭提升;副立井直径4.0 m,装备JTP-1.6×1.2型单滚筒绞车和1t标准罐笼及梯子间,担负矿井的辅助提升任务和人员上下任务,兼作为矿井的一个安全出口;回风立井直径4.0 m,装备梯子间,作为矿井的另一个安全出口。目前该矿井筒和井底部分硐室均已形成,正在开拓大巷。为了提高煤矿生产的安全性,减轻工人的劳动强度,加快煤矿发展,该矿决定应用综合机械化采煤方法,采煤方法改变后,该矿大型设备不可拆最大件为630 kVA移动变电站,最大件外形尺寸:3 365×110×1 497 mm,重量为4 292 kg。因副立井的辅助提升系统最大提升重量不能满足最大件的升降要求,因此对提升系统进行改造势在必行。
1 提升系统的改造
1.1 提升机基本参数
提升机型号:2JK-2×1
卷筒个数:2
卷筒直径:2 000 mm,宽度:1 000 mm
最大静张力:60 kN,最大静张力差:40 kN
减速器型号:ZHLR-120-31.5,减速比:31.5
机器旋转变位质量:10 020 kg(不含电机)
电机型号:YR355M2-8,电压等级:660 V,功率:160 kW
最大速度:2.43 m/s
1.2 提升钢丝绳基本参数
钢丝绳型号为24NAT6×19W+FC-1770-Z-336-212。钢丝绳直径24 mm,钢丝直径1.6 mm,最小破断力336 kN,重量
212 kg/100 m。
1.3 天轮基本参数
天轮型号:TSG2000/13.5,天轮直径2 000 mm,绳槽半径13.5 mm,适用钢丝绳直径范围23 mm~24.5 mm。变位质量307 kg,总质量910 kg。
1.4 提升方式
由于最大件重量4 292 kg,最大件的提升容器罐笼自重
2 000 kg。提升总重量超过已有的提升机的最大静张力60 kN,用常用的钢丝绳直接连接罐笼的提升方式必须更换提升机,为节约投资,设计在钢丝绳和罐笼连接处设动滑轮,罐笼和提升钢丝绳连接方式见图1。
1.5 最大静张力验算
主立井垂深98 m,井架高22 m,钢丝绳垂悬长度120 m。下最大件时摘除2个箕斗,更换为一个非标罐笼,罐笼底面外形尺寸3 850×1 500 mm,能满足最大件装载,罐笼罐道使用箕斗提升的最外面4个钢丝绳罐道。分离提升机的主动滚筒和从动滚筒,提升钢丝绳一端绕过从动滚筒用绳卡固定,提升时分离提升机的主动滚筒和从动滚筒即可,另一端缠绕在提升机的主动滚筒(见图)。升降最大件时,主动滚筒转动,直径2 000 mm的动滑轮用TSG2000/13.5固定天轮代替,提升总重量为罐笼自重(2 000 kg)、最大件重量(4 292 kg)、动滑轮(910 kg)和提升钢丝绳重量(2.12×240=508.8 kg)之和(7 710.8 kg),最大静张力Fj=75.64 kN,
由罐籠和提升钢丝绳连接方式图可知,绞车提升钢丝绳实际受力为最大静张力的0.5倍,所以有:
Fj实=0.5Fj=37.82 kN<40 kN,满足要求。
1.6 内外偏角验算
B′/B=648/1 000=1层,满足要求
1.9 钢丝绳安全系数验算
m=336/37.82=8.8>6.5,满足要求
1.10 电机功率验算
N=KFjv/(1 000η)=132.1 kW,满足要求
2 安全性
(1)提升机的供电及控制。绞车的供电为双回路,双回路引自地面10 kV变电所660 V不同母线段,一用一备。
绞车电控设备选用JDK系列电控设备。可以满足绞车的起动、加速、等速、减速、停车与换向运行状态的控制,其控制为PLC控制变频调速。后备保护选用KHT120型煤矿地面提升机综合后备保护装置,该设备满足《煤矿安全规程》的各项规定,对提升机运行状态进行监测报警,为提升机安全运行提供了保障。该装置利用数字集成电路的优点,设置有精粗针指示的数字深度、运行速度的显示、提升次数的显示、以及提升机运行的非正常状态监测、报警、清零等功能。
(2)信号系统。提升信号选用KXT型提升机信号装置。有急停信号报警功能、闭锁扩展功能、有直通电话、有声光兼备,数字显示,信号记忆功能、有对系统的自动监视报警功能等。提升信号与提升机控制系统有闭锁关系。井口安全门必须在提升信号系统内设置闭锁装置,安全门未关闭,发不出开车信号;井口和井底设置摇台,必须在提升信号系统内设置闭锁装置,摇台未抬起,发不出开车信号。
(3)主立井提升机必须装设下列保护装置:①防止过卷装置;②防止过速装置;③过负荷和欠电压保护装置;④深度指示器失效保护装置;⑤闸间隙保护装置;⑥松绳保护装置;⑦满仓保护装置;⑧减速功能保护装置。
(4)防止过卷装置、防止过速装置、限速装置和减速功能保护装置应设置为相互独立的双线形式。
(5)提升装置使用中的钢丝绳做定期检验和定期检查,不符合《煤矿安全规程》时必须更换钢丝绳。
(6)只有1套传动装置的双滚筒提升机,应每个滚筒各自有其控制机构的弹簧闸。
(7)提升绞车的常用闸和保险闸制动时,所产生的力矩与实际提升最大静荷重旋转力矩之比K值不小于3。
(8)由提升方式可知,利用动滑轮提升方式与常用的提升方式多了一个动滑轮环节,而动滑轮可以用固定天轮代替,其安全性是经过实践证明的。
(9)通过天轮和动滑轮的钢丝绳必须低于天轮边缘,其高差不得小于钢丝绳直径的1.5倍。
3 经济性
本次利用动滑轮下最大件新增投资有TSG2000/13.5天轮一个、φ24钢丝绳500 m和非标罐笼一套(提升机及电控和井架利用主立井已有的设备)。
如常用提升方式下最大件,矿方咨询厂家可以提供630 kVA移动变电站立式下井,新增投资有JK-2.5提升机一套、TSG2500/17天轮一个、φ30钢丝绳320 m和非标罐笼一套,此外,还要重新做配套井架和建配套的提升机房。
两种提升方式投资详见下表1。
由表1可以看出,利用动滑轮提升,不仅缩短了矿井建设周期,而且节约投资202.6万元。
4 结论
长期以来,立井提升升降较大设备的问题一致制约着矿井的发展,利用动滑轮不仅解决了立井升降较大设备的难题,而且节约投资,不过因为利用动滑轮,提升速度也降低了一半。因此,利用动滑轮只能适用于矿井小量的最大件提升,而提升量较大时则不适用。
参考文献:
[1]于励民,仵自连.矿山固定设备选型使用手册(上册)[M].北京:煤炭工业出版社,2007.
[2]周迺荣,严万生.矿山固定机械手册[M].北京:煤炭工业出版社,1986.
[3]程居山.矿山机械[M].徐州:中国矿业大学出版社,2005.
作者简介:谭爱兵,男,1980年出生,山西阳城人,2005年毕业于山西农业大学,助理工程师。
Application of Movable Pulley’s in Vertical Shaft Promotion
Tan Aibing
Abstract: The article analyzed the vertical shaft to use the movable pulley principle fluctuation big equipment’s feasibility theoretically.And carries on the contrast and the analysis to the different promotion way.Solved the vertical shaft to rise and fall the big equipment’s difficult problem since long,moreover saved the investment.
Key words: vertical shaft;elevator;movable pulley;sheave