Расчет и выбор подъемной машины шахты "Вентиляционная" Тишинского рудника Тишинского месторождения г. Риддер

Расчет и выбор подъемной машины шахты "Вентиляционная" Тишинского рудника Тишинского месторождения г. Риддер

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Общие сведения о предприятии

1.2 Краткая горно-геологическая характеристика месторождения

1.3 Механизация подготовительных и очистных работ

1.4 Транспорт и подъем горной массы

1.5 Вентиляция, водоотлив и воздухоснабжение рудника

1.6 Электроснабжение поверхности рудника

1.7 Поверхностный комплекс рудника

1.8 Исходные данные для проектирования

2. Специальная часть

2.1 Расчет и выбор подъемного каната

2.2 Выбор и обоснование подъемной машины

2.3 Расположение подъемной установки относительно ствола

2.4 Кинематика и динамика подъема

2.5 Выбор и обоснование приводного двигателя

2.6 Cos φ на подстанции подъема

2.6 Расчет нагрузок на шинах центральной понизительной подстанции (ЦПП)

2.7 Электроснабжение подъема

2.8 Расчет токов короткого замыкания

2.9 Выбор комплектного распредустройства

2.10 Выбор обоснование схемы управления подъемной машиной

3. Организация производства

3.1 Организация и проведение ремонтных работ

3.2 Организация производства на подъеме шахты "Вентиляционная"

3.3 Технико-экономические характеристика основных производственных фондов

3.4 Организация труда и оплаты труда

4. Экономическая часть

4.1 Расчет численности обслуживаемого персонала

4.2 Расчет фонда оплаты труда

4.3 Расчет сметы эксплуатационных расходов

4.4 Технико-экономические показатели по проектируемому руднику

5. Техника безопасности

5.1 Техника безопасности при эксплуатации электромеханического оборудования подъемной установки, защитные средства

5.2 Защитное заземление

5.3 Противопожарное оборудование

5.4 Организационно-технические мероприятия

6. Заключение

Список используемой литературы

Введение

Подъемная установка предназначена для транспортировки по стволу шахты людей, полезных ископаемых, различных грузов. Она является самым важным и ответственным звеном в системе электромеханического хозяйства рудника. От бесперебойной работы подъема зависит нормальное функционирование всех остальных систем горного предприятия.

Современные шахтные подъемные установки представляют собой сложные электромеханические комплексы, насыщенные большим количеством механического, пневматического, гидравлического и электрического оборудования, систем электропривода, аппаратуры контроля, защиты, управления и сигнализации.

Для привода подъемных машин применяются двигатели постоянного тока, работающие по системе "Генератор - Двигатель" и двигатели переменного тока.

Наибольшее распространение получили подъемные установки с асинхронными двигателями с фазным ротором мощностью до 1000кВт.

Несмотря на существенные недостатки, связанные с регулированием скорости (непроизводительные потери электроэнергии), асинхронный привод является основным для вспомогательных, проходческих и подземных подъемов в связи с относительной простотой схемы управления подъемным двигателем и общей дешевизной оборудования.

С развитием автоматизации упростилось управление подъемной машиной. На ряде шахт подъемной машиной управляет дозаторщик, находящийся в дозаторной камере.

Перспективным является переход скипового подъема на полностью автоматическое управление с помощью ЭВМ, а клетьевой подъем планируется перевести на автоматизированное управление.

Наряду с применением большегрузных скипов, изготовленных из легких сплавов, особенно прочных пластмасс и стекломасс, повышенной прочности подъемных канатов, рассчитываемых на динамические напряжения, совершенных подъемных машин большой канатоемкости с малым маховым массами, особое внимание будет уделено дальнейшей автоматизации производства. Будут внедряться бесконтактные схемы управления приводами, телевизионный контроль за работой на приемных площадках.

1. Общая часть

1.1 Общие сведения о предприятии

Тишинский рудник входит в состав акционерного общества: "Риддерский горно-обогатительный комплекс". Рудник расположен в 15 км к юго-западу от города Риддер и связан с ним автомобильной и железной дорогами. Тишинское месторождение характеризуется развитием крупно-сопочных форм рельефа с одиночными горными вершинами, достигающими абсолютных отметок +1000-1700 м. Климат резко-континентальный, колебания температуры от +37°С до - 47°С. Среднегодовое количество осадков составляет 642мм, максимальная глубина промерзания почвы 1,5м. Электроснабжение рудника осуществляется от действующих ЛЭП мощностью 110кВ, входящих в систему ЗАО ВК РЭК. Теплоснабжение осуществляется от центральной котельной, расположенной на площадке рудника. Водоснабжение обеспечивается водозаборными сооружениями, расположенными у реки Громатуха при ее впадении в реку Ульба. Строительный и крепежный лес заготавливается в пределах Восточно-Казахстанской области. Цемент рудник получает с Усть-Каменогорского и Семипалатинского цементных заводов.

1.2 Краткая горно-геологическая характеристика месторождения

Риддерский рудный район расположен в северо-восточной части Рудного Алтая. Структурной основной особенностью района является наличие Синюшинского антиклиналя, простирающегося в северо-западном направлении более чем на 200 км.

В районе известно несколько полиметаллических месторождений, более 100 точек минерализации, локализирующихся в трех хорошо изученных рудных полях: Тишинском, Лениногорском и Успенско-Шубинском.

В геологическом строении Тишинского месторождения принимают участие осадочно-вулканогенные породы. Общая мощность Ильинской свиты составляет 1000 м, Соколиной - 300 м. Тишинское месторождение представляет собой крупную зону рассланцевания и гидротермального изменения вулканогенно-осадочных пород. Вулканогенно-осадочные образования вблизи рудных тел превращены в карбонат-сернисто-кварцевые, карбонат-кварц-хлорий-сернистые сланцы и микрокварцесты. Рудные тела с вмещающими породами сконцентрированы в пределах основной залежи. Форма рудных тел определяется сочетанием дизъюнктивных и пликтивных деформаций.

Главное рудное тело основной залежи состоит из рудных столбов и по морфологическим особенностям, вещественному составу и содержанию полезных ископаемых разделяются на западную и восточную часть. Около ¾ всех запасов находится в восточной части. Рудный столб восточной части имеет крупное западное отклонение (не менее 80°). Все рудные тела сопровождаются зонами интенсивного рассланцевания, трещиноватости и дробления. Максимальная длина основной рудной залежи по простиранию на глубине шестого горизонта - более 1000м, на уровне 16-го горизонта - около 400м. Суммарная мощность от 0,7м до 70м. Максимальная глубина под сечения рудных тел скважинами составляет 1180м (абсолютная отметка - 500м).

На месторождении выделены три технологических сорта руд: окисление, смешанные и сульфидные. Окисленные и большая часть смешанных руд отработаны карьерами, а сульфидные отрабатываются подземным способом. Полезные основные компоненты руд: цинкосодержащие 1,88 - 29,46%; свинец 0,07 - 3,96%; медь 0,14 - 1,56%; золото до 2,1 г/т; серебро 1,86 - 47 г/т; кадмий - 0,045%; селен - 0,0035%; теллур - 0,0027%. В незначительных количествах содержится: гелий, индий, германий, а также двуокись кремния, окись магния, окись кальция, окись алюминия.

На Тишинском месторождении выделены зоны крайне неустойчивых, рудовмещающих и боковых пород. Главным элементами, обуславливающими неустойчивость является, неоднородность, трещиноватость, наличие в породах хлорита (до 50-70%), которые под воздействием воды, циркулирующей по трещинам и влажной атмосферы, способны разрушаться и терять прочность. По устойчивости породы отнесены к ниже средним, коэффициент крепости руд и пород по шкале Протодьяконова для верхних горизонтов от 4 до 14, средних и нижних от 7 до 9. Руды также склонны к слеживанию. Коэффициент разрыхления 1,45 - 1,5. Месторождение является селикозоопасным.

В обводнении месторождения принимают участие трещинно-грунтовые воды, зоны выветривания коренных пород, которые имеют гидравлическую связь с под русловыми водами реки Ульбы и питаются за счет инфильтрации атмосферных осадков. По трещинам, тектоническим зонам, разведочным скважинам и через карьер атмосферные и трещинно-грунтовые воды разгружаются в горные выработки. По химическому составу подземные воды носят название гидрокарбонатно-кальцево-магниевые с минерализацией 0,1 - 0,6 г/л с общей жесткостью 1,6 - 6,1 мг экв/л. По отношению к бетону вода на верхних горизонтах обладает выщелачивающей и углекислой агрессией. Ниже 10-го горизонта шахтные воды сульфитно-натриево-кальцевые с минерализацией 1,2 - 4,5 г/л с общей жесткостью 3,77 - 32 мг экв/л с сульфитным видом агрессии.

Тишинское месторождение разведывалось сразу же после его открытия в октябре 1958 года. С 1959 по 1963 года здесь было пробурено в 18 разведочных профилях с поверхности 148 наклонных скважин, из них 112 рудные скважины. Большинство рудных пересечений приходится на верхнюю часть месторождения, где главное тело разведано по сети 50х50м до категории В1, а остальная часть до категории С1 и С2 по сети 100х100м.

Были пройдены разведочно-эксплуатационная шахта "РЭШ" и горизонт разведочных выработок на глубине 550м. К настоящему времени основная часть ранее разведанных запасов отработана открытым способом. Вовлечены в отработку разведанные запасы до 11-го горизонта (+70м). Запасы месторождения вскрыты символами шахт "Тишинская", "Ульбинская", "Западная", "Вентиляционная" и наклонным съездом.

Шахта "Тишинская" - рудовыдачный ствол, в диаметре равен 7,5м. Ствол оборудован двух скиповым рудным, одно-скиповым породным, клетьевым подъемами и ходовым отделением. В стволе предусмотрена прокладка двух водоотливных ставов с 17-го горизонта по 11-ый горизонт, труб сжатого воздуха. В схеме вентиляции шахта нейтральна. Между 10-ым и 11-ым горизонтами находятся рудная и породная дозаторные камеры. Одиннадцатый горизонт является горизонтом улавливания просыпи. Зумфовой водоотлив находится на 17-ом горизонте и оборудован тремя насосами ЦНС 300-600 с двигателями мощностью 800 кВт. На 16-ом горизонте ведутся работы по проходке рабочего горизонта.

Шахта "Ульбинская" пройдена до 10-го горизонта, ствол по диаметру составляет 5,5м. Функция ствола заключается в выдаче загрязненного воздуха на восточном фланге, выдача шламов с насосной 10-го горизонта, для спуска - подъема материалов на действующие горизонты, а также как запасной выход на восточном фланге. Ствол оборудован клетьевой подъемной установкой и ходовым отделением.

Шахта "Западная" пройдена до 16-го горизонта, ствол шахты по диаметру равен 4,5м. Шахта оборудована проходческим однобадьевым подъемом, служит в настоящее время только для выдачи загрязненного воздуха с шахты.

Шахта "Вентиляционная" пройдена до 16-го горизонта, ствол шахты по диаметру составляет 6 метров. Шахта предназначена для подачи свежего воздуха в шахту, а также выдачи руды и породы с 11-го, 12-го и 13-го горизонтов на 10-ый горизонт. Ствол оборудован клетьевой многоканатной подъемной установкой. Также шахта используется для спуска - подъема людей.

Наклонный съезд предназначен как транспортная выработка и служит для спуска - подъема материалов, ТСМ, ВВ в шахту самоходным оборудованием, а также для транспортировки буровой и погрузо-доставочной техники в забой и камеры. Съезд имеет сечение равное 12,6 м2. Уклоны съезда с поверхности до 10-го горизонта составляют 12°, с 10-го горизонта по 16-ый горизонт 8° 30'. Наклонный съезд расположен в 30-40 метров от рудного тела, между 9 и 27 ортами. Протяженность с поверхности до 16-го горизонта равна 6100 метров.

Применяемые системы разработки, это западный фланг выше 5-го горизонта - с обрушением руды и остальные запасы - выемка прирезками с закладкой выработанного пространства на основе цемента с применением хвостов обогатительной фабрики.

Основные параметры системы разработки нисходящими горизонтальными слоями - длина блока составляет 100 метров; ширина блока 7, 10 и 22 метра соответственно (в зависимости от мощности рудного тела); высота этажа составляет 60 метров; сечение заходки 3,8´4м и 3,5´3,5метров. Подготовка блоков заключается в проходке наклонного съезда, под этажных и слоевых ортов, вентиляционно-закладочных восстающих и блоковых рудоспусков.

1.3 Механизация подготовительных и очистных работ

Механизация проходки безрельсовых выработок предусматривает применение самоходного оборудования. В комплекс оборудования входят: буровая каретка "Мини-бур" или "Миниматик", погрузо-доставочная машина "Торо-200" или "Торо-300", машина для установки штангового крепления "ЖБАК" на базе ЛК-1. Скорость проходки безрельсовых выработок составляет в месяц от 80 до 120 метров.

Механизация проходки восстающих рудоспусков предусматривает применение комплексов проходки восстающих КПВ и 2КВ, со скоростью проходки для КПВ - 20м, для 2КВ – 40 метров в месяц.

Буровзрывные работы

Для буровзрывных работ предусматривается применение буровых станков "Соло-600", БК-30, буровых кареток "Мини-бур" или "Миниматик". Для зарядки шпуров и скважин применяются зарядные агрегаты типа "Ульба", порционные зарядчики ЗП-2; ЗП-5; ЗП-12. Для доставки взрывчатых веществ (ВВ) в шахту применяются специальные машины на базе ПДТ, ЛК-1 и на базе автомобиля "Татра".

Для доставки руды из прирезок и камер применяются самоходная техника: погрузо-доставочные машины "Торо-200", "Торо-300", а также автосамосвалы "Торо-35" и МоАЗ.

1.4 Транспорт и подъем горной массы

Внутришахтный транспорт

Транспортировка по основному откаточному десятому горизонту осуществляется электровозами К14-750 в вагонах ВГ-4, ВГ-4,5А к опрокидам № 1 и № 2 (рудные), а также к породному опрокиду № 3.

Рельсовый путь выработок состоит из верхнего и нижнего строения. Нижним строением является подошва выработки, верхним строением балластовый слой (толщиной не менее 90мм), шпалы, рельсы, стрелочные переводы. Длину шпал принимают для колен от 750мм до 1500мм. Расстояние между шпалами 500-600мм. Шпалы погружаются в балласт на 2/3 своей высоты. В шахте применяются рельсы Р-24 и Р-33, имеющие соответственно массу 24 и 33 кг. На магистральных выработках настилаются рельсы Р-33. Длина рудничных рельс 8 метров. Сечение медного контактного провода 60-65мм2. Высота его подвески должна быть не менее 1,8м от головки рельса, на погрузо-разгрузочных площадках и местах пересечения выработок, а также в выработках околоствольного двора не менее 2м, в околоствольном дворе не менее 2,2 метра.

Подвеска контактного провода производится на оттяжках с расстоянием между точками крепления не более 5м на прямых, и 2м на криволинейных участках. Секционные разъединители устанавливаются через каждые 500м, а также на всех ответвлениях контактного провода. На пересечениях выработок устанавливаются плакаты "Берегись электровоза". Предупреждающие плакаты "Берегись провода" устанавливаются через каждые 200м, на пересечениях и закруглениях выработок.

На промежуточном седьмом горизонте горная масса транспортируется в вагонах ВГ-2,2 и электровозами КР-10.

Подъемные установки рудника "Тишинский"

Клетьевая подъемная установка состоит из подъемной машины типа БЦК 8/4,5x2,2 двухэтажной клети 2НВ-450-15 размером 4500x1500 и грузоподъемностью 8500кг.

Скиповая подъемная установка состоит из подъемной машины типа ПМ БЦК 8/5x2,7 и не опрокидных скипов емкостью 9,5м3. Однокиповая ПУ состоит из бицилиндрической ПМ БЦК 8/4,5x2,25 и скипа.

Подъемная установка шахты "Вентиляционная" состоит из многоканатной подъемной машины типа ЦШ 2,25x4 (цилиндр со шкивом трения), и клети 61КМ4,5 грузоподъемностью 10000 кг. Установка предназначена для аварийного подъема грузов, а также для спуска-подъема людей.

Подъемная установка шахты "Ульбинская" состоит из ПМ ЦР 6х3,2/0,5 и унифицированной клети ЗУКН 4,5-2 размером 4500х1500, грузоподъемностью 7000 кг.

Подъемная одноклетьевая установка шахты "Западно-Вентиляционная" состоит из ПМ 2 БМ 300/1520-2 и бадьи БПС-2.

Подъемная установка шахты "Слепая-Ульбинская" состоит из ПМ Ц3х2, и клети 31 НВ 3,1 без противовеса. Установка предназначена для аварийного подъема.

1.5 Вентиляция, водоотлив и воздухоснабжение рудника

Вентиляция

Для вентиляции рудника предусмотрен нагнетательно-всасывающий способ по центральной схеме.

Воздухо-подающими стволами являются:

1) ствол шахты "РЭШ", подача воздуха происходит на 3, 5 и 6-ой горизонты в количестве 84,8 м3/с, где установлен вентилятор ВОД-21, производительностью 90 м3/с;

2) ствол шахты "Вентиляционная", подача воздуха производится на 8, 9, 10, 11, 13, 14-ый горизонты и на отметку -190, в количестве 238,5 м3/с, где установлен вентилятор ВОД-40, производительностью 275 м3/с.

Также свежий воздух подается по основному наклонному съезду в количестве 43,4 м3/с, где установлены два вентилятора ВМ-12, производительностью 50 м3/с.

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".

1.6 Электроснабжение поверхности рудника

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.

1.7 Поверхностный комплекс рудника

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.

1.8 Исходные данные для проектирования

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.

2. Специальная часть

2.1 Расчет и выбор подъемного каната

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.

2.2 Выбор и обоснование подъемной машины

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

2.3 Расположение подъемной установки относительно ствола

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.

2.4 Кинематика и динамика подъема

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:

кВ · Ар.

Для нахождения количества конденсаторов применяем формулу:

; где

Qп - реактивная мощность одного конденсатора.

Количество конденсаторов на фазу составит 4, а на три фазы соответственно - 12.

Тип устанавливаемых конденсаторов КС2 - 6,3.

2.6 Расчет нагрузок на шинах центральной понизительной подстанции (ЦПП)

Для удобства расчет произведем его порядок:

Все потребители разбиваются на группы однородные по характеру работы.

По справочным таблицам определяется Кс и cos φ для каждой группы.

Определяем активную расчетную и реактивную мощность каждой группы по формулам:

, кВт;

, кВт;

, кВт;

, кВт; где

КС гр - значение коэффициента спроса для группы приемников;

∑РН гр - суммарная номинальная мощность потребителей группы, кВт;

tgφгр - значение тангенса соответствующего.

Определяем суммарную активную и реактивную расчетные мощности всех групп.

…., кВт;

…., кВт · Ар.

Определяем расчетную нагрузку по формуле:

, кВ · А.

Определяем расчетный коэффициент мощности по формуле:

.

2.7 Электроснабжение подъема

Расчет высоковольтной линии сводится к определению сечения жил кабеля, которое выбирается по нескольким показателям:

а) по нагреву, определяем по формуле:

 А, где

Jдл. доп - длительно допустимый ток для кабеля выбранного сечения;

К1 - коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды, для температуры 150 С принимаем К1 = 1;

Jрасч - расчетный ток нагрузки, который определяется по формуле:

 А,

Где Кс - коэффициент спроса, Кс = 0,75 - 0,95.

Подставляем значения в формулу:

А.

Предварительно выбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами, Jдл. доп = 80 А, сечением 16мм2, Jдл. доп = 80 А ≥ Jрасч = 76,8 А.

б) по экономической плотности тока определяем по формуле:

 где

γэк - экономическая плотность тока, при числе часов использования нагрузки в год от 1000 до 3000, принимаем γэк = 1,6 А/мм2.

Находим экономическую плотность:

мм2.

Предварительно выбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами, с нагрузкой до 155 А, сечением 50мм2.

в) по потерям напряжения определяем по формуле:

%, где

l - длина линии, км;

чо - активное сопротивление линий, определяется по формуле:

 Ом/км; где

γ - удельная проводимость материала кабеля, м/Ом · мм2;

S - сечение кабеля, мм2.

Подставляем значения в формулу для нахождения активного сопротивления:

 Ом/км.

Для нахождения потерь напряжения подставляем все найденные значения в формулу:

% < Uдоп = 5%.

г) по термической стойкости расчет производим по формуле:

мм2 где

J∞ - установившийся ток короткого замыкания;

С - коэффициент для кабелей с алюминиевыми жилами, С = 90;

tф - фиктивное время действия тока короткого замыкания.

Подставляем значения в формулу для нахождения термической стойкости:

мм2.

Окончательно выбираем трехжильный кабель с алюминиевыми жилами, с бумажной пропитанной масло-канефольной и не стекающей изоляцией, в свинцовой оболочке, прокладываемый в земле, сечением 120мм2; Jдл. доп = 260 А.

2.8 Расчет токов короткого замыкания

Для расчета токов короткого замыкания составляем расчетную схему и схему замещения, в которой реальные элементы заменяем сопротивлениями.

Определяем сопротивление всех элементов, до шин подстанции.

l =0,5 Рном

К1

Значение К1 находим по формуле:

 где

Sб = 100 - значение базисной мощности;

Sк. з. = 100 - мощность короткого замыкания.

Определим относительное базисное сопротивление кабеля находим по формуле:

 где

хо - индуктивное сопротивление 1км кабельной линии, Ом/км; принимаем из технических характеристик равное 0,08 Ом/км;

Подставляем значения в формулу для определения относительного базисного сопротивления кабеля:

Определим активное относительное базисное сопротивление кабельной линии по формуле:

Ом/км.

Определим результирующее сопротивление до точки К1 по формуле, но так как ч*1 < 1/3 х*1, то ч*1 не учитываем в формуле.

Ом.

Определим по формуле токи короткого замыкания в точке К1 от действия системы:

, где

Jо - действующее значение тока в момент возникновения короткого замыкания; Jt - действующее значение тока в момент времени при t = 0,2с;

J∞ - установившейся ток короткого замыкания;

Jб - базисный ток, определяемый по формуле:

 кА.

Зная все значения для определения действующего значения тока в момент возникновения короткого замыкания, подставляем их в формулу:

кА.

Определяем ударный ток короткого замыкания по формуле:

, кА; где

Ку = 1,3 - ударный коэффициент.

Подставляем значения в формулу для определения ударного тока замыкания:

кА.

Определим по формуле мощность короткого замыкания в точке К1 от действия системы:

мВ · А.

Определяем по формуле влияние асинхронного двигателя на величину ударного тока короткого замыкания:

, кА; где

Jном. ад - номинальный ток асинхронного двигателя, который определяется по формуле:

, кА где

значение Sном находим по формуле:

 мВ ·А.

Теперь зная значение Sном, подставляем его в формулу для нахождения номинального тока асинхронного двигателя:

кА.

Все найденные значения подставляем в формулу для нахождения влияния асинхронного двигателя на величину ударного тока короткого замыкания:

кА.

2.9 Выбор комплектного распредустройства

Выбор комплектного распредустройства сводится к выбору силового выключателя, а другие элементы оборудования соответствуют его параметрам. Предварительно выбираем комплектное оборудование КМ 1, в котором установлен выключатель ВМПЭ - 10 - 630 - 20 УЗ.

Проверочный расчет входящего в КМ 1 оборудования.

Проверяем силовой выключатель.

Производим выбор по напряжению и току, необходимо чтобы:

Uном ≥ Ucети Jном ≥ Jрасч

6кВ = 6кВ 630А > 78,8А

Выбор по отключающей способности:

Jоткл ≥ Jб

20кА > 9,1А.

Проверка на термическую устойчивость:

Jt. кат ≥ Jt. расч, где

Jt. кат - ток термической стойкости по каталогу, кА; определяем его по формуле:

, где

tкат - допустимое время действия тока термической стойкости.

Подставляем значения в формулу для определения тока термической стойкости:

кА;

Jt. расч = 20кА > Jt. расч = 3,2кА.

Произведем проверку динамической устойчивости:

iамп ≥ iу; где

iамп - предельный сквозной ток;

iамп = 52кА > iу =15,2кА.

Окончательно выбираем выключатель внутренней установки, маломасляный ВМПЭ - 10 - 630 - 20 УЗ. Выбираем шкаф выкачного исполнения на базе силового выключателя ВМПЭ.

Выбор сечения шин.

ВКМ - 1 установлены шины, рассчитанные на 1000 А. Необходимо выполнить условие:

Jдл. доп ≥ Jрасч.

Jдл. доп = 1000А > Jрасч. = 76,8А.

Предварительно принимаем алюминиевые шины прямоугольного сечения, размером 30х4мм, S = 120мм2 и проверяем их на динамическую прочность при ТК 3.

Усилие, действующее на шины определяем по формуле:

, даН; где

l =120см - расстояние между опорными изоляторами, см;

а =30см - расстояние между осями шин, см.

Подставляем значения в формулу для нахождения усилия действующего на шины:

даН.

Изгибающий момент определяем по формуле:

 даН · см.

Момент сопротивления определяем по формуле:

см3 где

в и h - размеры шин, см.

Напряжение в поперечном сечении определяется по формуле:

, где

 - допускаемое напряжение на изгиб, даН/см2; даН/см2.

Подставляем значения в формулу для определения напряжения в поперечном сечении:

 даН/см2 даН/см2.

Таким образом, шины по механической прочности подходят.

Минимальное сечение шины исходя из условия термической стойкости определяем по формуле:

мм2.

Так как выбранное сечение больше минимального, то шины по термической стойкости подходят.

Окончательно принимаем алюминиевые одноколесные окрашенные шины прямоугольного сечения, S = 120мм2. Выбор трансформатора тока.

Uн. т. г. ≥ Uсети Jн1 > Jрасч

6кВ = 6кВ 400А > 76,8А.

Предварительно выбираем трансформатор тока ТВЛМ - 6.

При выборе по классу точности необходимо, чтобы:

, где

 - номинальная нагрузка трансформатора ТВЛМ - 6 в определенном классе точности;

 - расчетное сопротивление обмоток и реле, соединительных проводов и контактов вторичной цепи, определяем по формуле:

, где

Ом;

Ом.

Приборы: амперметр, счетчики активной реактивной энергии.

Расчет нужного амперметра производим по формуле:

Ом;

принимаем амперметр Э351.

Расчет нужного счетчика активной и реактивной энергии производим по формуле:

Ом;

Ом;

принимаем счетчик активной энергии СА4У - И675М, а счетчик реактивной СР4У - И673М.

Подставляем все найденные значения в формулу для нахождения сопротивления обмоток и реле, соединительных проводов и контактов вторичной цепи:

Ом.

Ом > Ом.

Проверяем на динамическую устойчивость:

необходимо чтобы:

, где

Кдин = 52кА - коэффициент динамической устойчивости трансформатора тока.

А.

кА > А.

Произведем проверку на термическую устойчивость:

,

где

Ктерм = 20,5кА - коэффициент термической устойчивости ТВЛМ - 6;

t = 1 - время для которого дан ток термической устойчивости.

кА > кА.

Условие выполняется, окончательно выбираем трансформатор тока ТВЛМ - 6.

Выбор трансформатора напряжения по напряжению:

кВ ≥ кВ.

Предварительно выбираем трансформатор напряжения НТМИ - 6.

По классу точности:

Приборы: вольтметр, счетчики активной и реактивной энергии.

;

В· А.

В · А > В · А.

Страницы: 1, 2