Расчет и выбор подъемной машины шахты "Вентиляционная" Тишинского рудника Тишинского месторождения г. Риддер 
Воздухо-выдающими являются
стволы шахт:
1) ствол шахты "Западная",
воздух выдается с 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 и 13-го горизонтов в количестве
231,2 м3/с, где установлен вентилятор ВОКД - 3,6 производительностью
250 м3/с, работающий на всасывание;
2) ствол шахты "Ульбинская",
воздух выдается с 6, 7, 8, 9 и 10-го горизонтов в количестве 86,6 м3/с,
где установлен вентилятор ВОД-30, производительностью 140 м3/с,
работающий на всасывание;
3) ствол шахты "Слепая-Ульбинская",
воздух под давлением выдается с11,13 и 16-го горизонтов в количестве 30,9 м3/с.
Ствол шахты "Тишинская"
является нейтральным, но для проветривания выработок околоствольных дворов 6, 7
и 10-го горизонтов предусмотрена выдача воздуха по нему в количестве 13,7 м3/с.
Регулирование подачи количества
воздуха на отдельные горизонты производится с помощью вентиляционных дверей,
установленных на квершлагах воздухо-подающих стволов, а также вентиляционных
штор и перемычек.
Реверсирование воздушной струи
осуществляется при помощи ляд и обводных каналов у вентиляторной установки шахт
"Западная" и "Вентиляционная".
Общее количество подающего и
выдающего из шахт воздуха составляет 366,7 м3/с.
Водоснабжение
Общая потребность подземных
работ в технической воде составляет 150м3/с. Расчетных расход воды
на пожаротушение 57,6м3/с из расчета двух струй по 8 метров в
секунду. Водоснабжение осуществляется по трубопроводам диаметром 100мм
проложенным по наклонному съезду, стволу шахты "Тишинская" и по
стволу шахты "Ульбинская". Для подпитки водой 10-го и нижележащих
горизонтов, в стволах шахты "Тишинская" и "Ульбинская" в
районе 7-го горизонта установлены водоулавливающие кольца и аккумулирующие
баки.
Водоотлив
В связи с тем, что месторождение
вскрыто несколькими стволами и работы ведутся одновременно на нескольких
горизонтах, водоотлив на Тишинском руднике является многоступенчатым.
Насосная станция 17-го горизонта
оборудована тремя насосными установками. Двумя ЦНС-300/600 для откачки воды на
10-ый горизонт, откуда вода по водосточной канавке поступает в водосборники
насосной 10-го горизонта. Еще один насос ЦНС-300/420 установлен на 17-ом
горизонте для перекачки воды на 11-ый горизонт, где установлены три насоса
ЦНС-300/120 для дальнейшей перекачки воды на 10-ый горизонт.
На восточном фланге
месторождения, силами "Шахтострой управления" ведутся работы по вводу
в действие второй очереди Тишинского рудника. Для откачки воды с 16-го
горизонта в насосной установлены три насоса ЦНС-300/240 для перекачки воды в
водосборники насосной 10-го горизонта.
Главный водоотлив 10-го
горизонта оборудован восьмью насосными установками типа ЦНС-300/360 с
двигателями мощностью 500кВт. В связи с большим притоком воды одновременно в
работе находятся три насоса, два из которых работают круглосуточно, а третий и
при необходимости четвертый, включаются при увеличении водопритока.
Насосная станция 6-го горизонта,
куда поступает вода с 10-го горизонта, оборудована четырьмя насосными
установками ЦН-900/310 и перекачивает воду на очистные сооружения.
Для уменьшения количества
ступеней на 16-ом горизонте сооружается насосная станция главного водоотлива на
6 насосов типа ЦНСТ-850/720 для перекачки воды сразу же на 6-ой горизонт, тогда
сразу же отпадает необходимость в насосных установках 10, 11 и 13-го
горизонтов, а насосная 17-го горизонта нужна только как зумпфовой водоотлив,
для откачки водопритока по стволу шахты "Тишинская", который
составляет 40-50 м3/ч.
Все действующие насосные
оборудованы илоотстойниками, так как в воде очень большое содержание взвешенных
частиц (шламов). По мере накопления в илоотстойниках шламов, от них отводится
вода в другой илоотстойник, а затем шламы с помощью скреперных лебедок
загружаются в вагоны и выдаются на поверхность, где "Белазами" перевозятся
в хвостохранилища. Очистка водосборников производится как скреперными лебедками
30ЛС-2С, так и откачиванием шламов в илоотстойник насосами 5ПС-10.
Компрессорная станция.
Тишинский рудник обеспечивается
сжатым воздухом от компрессорной станции, где установлено четыре рабочих и один
резервный турбокомпрессор К-250-61, производительностью 250м3/мин
каждый. Потребное количество сжатого воздуха 820м3/мин. Для
воздухоснабжения ремонтных работ, в выходные дни имеется компрессор 4М10-100/8,
производительностью 100м3/мин.
Воздухоснабжение рудника
осуществляется по трубопроводу диаметром 425мм, проложенному по стволу шахты
"Тишинская". По трубопроводу диаметром 300мм, расположенному по
наклонному съезду и стволу шахты "Ульбинская".
В настоящее время внешнее
электроснабжение рудника осуществляется от действующих ЛЭП 110кВ. На ГПП-110/6
установлены три силовых трансформатора ТДН-1600/110 мощностью 16000кВ ·А,
реактор РБА Н-10. На ГПП-110/6 установлены КРУ типа КСО-2У. На 17 ЦПП
применяются следующие типы КРУ: КРУ-2М, КРУН-6, КСО-2М, КРУН-2М, ШВМЭ-0,3-630,
К-ХV-1. Число тяговых подстанций на горизонтах
АТП-500А/275В - 7 штук. Число питающих и отходящих фидеров ЛЭП-110кВ - 36 штук.
Для питания ЦПП и АМП применяются кабели типа ЦААБ, АСБ, ААБ, КТ.
Виды защит силовых
трансформаторов: защита газовая, от КЗ, от перегрузок, от исчезновения
напряжения; защита отходящих линий - от утечки тока на землю, от короткого
замыкания.
В поверхностный комплекс рудника
входят: склад взрывчатых материалов, компрессорная, котельная, здания подъемных
машин шахт "Тишинская", "Ульбинская", "Западная",
"Вентиляционная", надшахтные здания "Тишинская" и "Ульбинская",
здания вентиляционных установок "Западная", "Ульбинская",
"РЭШ", завод сухой смеси, бетонно-закладочный комплекс, боксы по
ремонту самоходного оборудования, электромеханические мастерские, здания
складских помещений, здания бытового комплекса, а также здания управления.
Подъем шахты "Вентиляционная"
Тишинского рудника предназначена для обслуживания ствола, выдачи горной массы с
13-го и 11-го горизонтов на 10-ый горизонт, и аварийного подъема людей из
шахты.
Проектная глубина ствола шахты
"Вентиляционная" 958 метров.
Проектное количество горизонтов -
16.
Исходя из назначения подъема (обслуживание
вентиляционного ствола и аварийный подъем людей) выбираем одноэтажную шахтную
клеть 61КМ4,5. Ее длина 4500мм, ширина 1720мм, грузоподъемность 10000кг, масса
клети 6761кг, колея 750мм, количество поднимаемых людей не более 30 человек,
расстояние между проводниками 2700мм.
Расчет подъемного каната
сводится к определению массы одного погонного метра каната, которая
определяется по формуле:
кг/м;
где
Qn
- масса полезного груза, поднимаемого в клети, кг;
Qc
- масса клети, кг;
dв- предел прочности материала каната на разрыв,
Н/мм2;
m - условная масса каната, кг;
q - запас прочности
каната (для грузолюдского подъема);
βо-
условная плотность каната, кг/м3;
Нк- полная
длина отвеса каната, м.
Производим расчет:
кг/м.
Но так как подъемная машина
имеет четыре каната, тогда вес одного погонного метра каната будет равен:
кг/м.
Выбираем канат с массой
погонного метра больше расчетного значения: ГОСТ 3085-69, размером 6х30,
диаметром равный 27,5мм, масса одного погонного метра каната 2,7кг, суммарное
разрывное усилие всех проволок в канате 553500Н (при маркировочной группе по
временному сопротивлению разрыва 1800 Н/мм2).
Проверяем, подходит ли канат по
запасу прочности по формуле:
кг;
где
Qp - суммарное
разрывное усилие всех проволок в канате, Н; так как глубина ствола более 600м,
то значением рНк пренебрегаем.
Подставив значения, проверяем,
подходит ли канат:
кг.
Так как подъем четырехканатный,
а мы рассчитали запас прочности одного каната, то
кг,
что больше требуемого.
Окончательно выбираем канат ГОСТ
3085-69 ЛК-3 6х30, диаметром 27,5мм.
На подъемной установке шахты
"Вентиляционная" применена машина без отклоняющих шкивов, так как
диаметр ведущего шкива равен расстоянию между осями подъемного сосуда и
противовеса в стволе.
Диаметр многоканатного ведущего
шкива определяем по формуле:
м;
где
dk - диаметр каната, мм.
Подставив значение диаметра
каната получаем:
,
мм.
Принимаем многоканатную
подъемную машину ЦШ - 2,25х4 (где ЦШ-цилиндрический шкив; 2,25-диаметр ведущего
шкива; 4-число рабочих канатов).
Техническая характеристика
многоканатной подъемной установки ЦШ-2,25х4
Максимальное статическое
натяжение ветви каната, кН 340
Максимальная разность
статических натяжении канатов, кН 120
Максимальный диаметр каната, мм
28
Максимальная скорость подъема,
м/с 12
Расстояние между канатами на
канатоведущем шкиве, мм 250
Маховый момент (без редуктора и
электродвигателя), кН м2 300
Высота подъема, м 1200
Подъемную машину располагаем над
стволом в башенном копре.
Высота башенного копра
определяется по формуле:
Нк=kb + kc
+ kn + ka
+ kp + kм
+ 0,75Rш. т, где
kb - высота от уровня земли до приемной площадки, м;
kc - высота клети, м;
kn - высота свободного переподъема, м;
ka - высота рабочего и резервного хода амортизаторов, м;
kp - высота необходимая для размещения крепления
амортизационных устройств, м;
kм
- высота машинного зала, м;
0,75Rш.
т - высота от пола машинного зала до оси шкива трения, м.
Подставляя значения в формулу,
находим:
Нк=0+6+3+6+7+10+0,75·1,12=32,84м.
Принимаем башенный копер высотой
35 метров.
На клетьевых подъемных
установках применяется трехпериодная диаграмма скорости. Принимаем ускорение
α1=1м/с2, замедление α3=0,75м/с2,
расчетная продолжительность движения клети Тр=210с, высота подъема
Н=958 метров. Определяем максимальную скорость подъема по формуле:
,
м/с
Где ам - (м/с2)
- модуль ускорения, определяется по формуле:
м/с2.
Найдя модуль ускорения, теперь
можно найти максимальную скорость подъема:
м/с.
Фактическую максимальную
скорость определяем по формуле:
м/с;
где
ί - передаточное
число редуктора, принимаем из технических характеристик равное 11,29; n - частота вращения двигателя,
принимаем n=590об/мин. Подставляя значения
находим:
м/с,
то есть условие υр.
м. ≤ υmax, а
точнее 4,7 ≤ 6,15, выполняется.
Продолжительность и путь
замедленного движения определяем по формулам:
с.
м.
Продолжительность и путь
замедленного движения в нижней части ствола определяем по формулам:
с.
м.
Путь и продолжительность
равномерного движения определяем по формулам:
м.
с.
Продолжительность движения клети
определяем по формуле:
с.
Проверим правильность расчета по
формуле:
с.
Так как Т ≤ Тр,
υмах ≥ υр. m., то и фактический коэффициент резерва
производительности подъемной установки будет равным или больше расчетного:
;
где
С - коэффициент резерва
производительности подъемной установки, учитывающий неравномерность ее работы, С
= 1,5;
tn - время паузы, для одноэтажной клети, tn
= 20c.
Подставляем значения в формулу,
и получаем:
Динамика подъема
Уравновешивание установки. Необходимость
в уравновешивании подъемной системы устанавливается по значению степени
статической неуравновешенности:
;
где
k - коэффициент вредных сопротивлений в стволе, для клетьевой
установки, k = 1,2.
Производим расчет по формуле:
.
Так как δ ≥ 0,5;
то требуется применение уравновешивающих канатов. Применяем два хвостовых
каната, вес одного метра хвостового каната определяем по формуле:
кг/м;
где
Пк - число
головных канатов;
Пук - число
уравновешивающих канатов.
кг/м.
Исходя из полученных данных,
принимаем два хвостовых каната с массой 1 погонного метра 5,4кг, шириной 107мм,
толщиной 17,5мм, суммарное разрывное усилие всех проволок в канате 1040000 Н
при маркировочной группе по временному сопротивлению на разрыв 1800 Н/мм2.
Ориентировочная мощность
двигателя определяется по формуле:
кВт.
Предварительно принимаем электродвигатель
АК13 - 62 - 10 мощностью N=500
кВт, n = 590
об/мин; ηд = 0,93; Ммах/Мпот. =
1,9; G ·Д2
= 4800 Нм2.
Крутящий момент на тихоходном
валу редуктора определяем по формуле:
,
Н; где
R
= 1,125м. - радиус ведущего шкива.
Подставляем значения в формулу
для нахождения крутящего момента:
Н.
Принимаем редуктор Ц2Ш - 1000 с
передаточным числом i =11,29; GД2 = 4800 Нм2, способный передать
максимальный крутящий момент на ведомом валу М = 300000 Н.
Приведенная к окружности шкива
масса трения движущихся частей подъемной установки определяется по формуле:
,
Где
Lnk - длина головки каната, м.
Для нахождения значения длины
головки каната применяем формулу:
м.
Lук
- длина хвостового канала, м.
Длину хвостового канала находим
по формуле:
м.
кг.
т1шт -
приведенная масса шкива трения; находим это значение по формуле:
кг.
т1ред -
приведенная масса редуктора, кг.
Массу приведенного редуктора
находим по формуле:
кг.
Найдя все необходимые значения,
ставим их в формулу для нахождения массы трения движущихся частей:
кг.
Движущиеся усилия в характерных
точках трехпериодной трапециидальной диаграммы определяем по шести формулам в
зависимости от операции: в начале подъемной операции:
Н,
подставляя значения из ранее
найденных, находим:
Н;
в конце операции ускорения:
Н,
подставляя значения в формулу,
находим:
Н;
в начале операции равномерного
движения:
Н,
подставляем значения в формулу:
Н;
в конце операции равномерного
движения:
Н,
подставляем значения в формулу:
Н;
в начале операции замедленного
движения:
Н,
подставляем значения в формулу:
Н;
в конце подъемной операции:
Н,
подставляем значения в формулу:
Н.
2.5 Выбор и обоснование
приводного двигателя
Эквивалентное усилие определяем
по формуле:
Н,
где значение Т находим по
формуле:
с,
Куд -
коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения во время ускоренного и
замедленного движения, Куд=1;
Rn
- коэффициент, учитывающий паузы между движением клети, Rn=0,33.
Найдем вначале значение Т,
то есть
с.
Для нахождения эквивалентного
усилия мы нашли все значения, а значит, можем подставлять их непосредственно в
формулу:
Н.
Проверяем электродвигатель на
перегрузку. Коэффициент перегруза при подъеме определим по соответствующей
формуле:
;
что
недопустимо, так как при
асинхронном двигателе Кn ≤ 1,8; в связи с этим примем:
Н.
Эквивалентная мощность двигателя
определяется по формуле:
кВт,
что
больше принятой ранее мощности
двигателя АК13 - 62 - 10 (Nор = 483кВт),
поэтому принимаем двигатель АК15 - 36 - 8, мощностью электродвигателя 750кВт, n = 590 об/мин.
Запас мощности электродвигателя
определяем по формуле:
; что
допустимо условиями выбора
электродвигателей.
Определим мощность на валу
подъемного двигателя по формулам:
кВт.
кВт.
кВт.
кВт.
.
По полученным данным строим
диаграммы подъемной установки:
диаграмма скорости;
диаграмма ускорения;
диаграмма движущихся усилий;
диаграмма мощности на валу
подъемного электродвигателя.
2.6 Cos φ на подстанции подъема
Cos φ -
коэффициент мощности, характеризующий эффективность использования
электроустановок.
Расчет cos φ производится по
формуле:
;
где
значение Рр
находится по формуле:
кВ·Ар;
значение Sр
находится по формуле:
кВ·Ар;
значение QР
находим по формуле:
кВ·Ар.
Определим по формуле реактивную
мощность необходимую для компенсации повышения коэффициента мощности (cos φ):
,
кВ · Ар.
Значение tg φ1
соответствует расчетному cos φ, так как cos φ = 0,86; то tg φ1
= 0,6. Значение tg φ2 соответствует проектному cos φ = 0,96; тогда tg φ2 = 0,29.
Подставляем значения в формулу для
нахождения реактивной мощности необходимой для компенсации повышения cos φ:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
|
