设备选型设计基本原则

四.供电系统
矿井高压供电设计原则：双回路电源，一用一备，当任一 矿井高压供电设计原则：双回路电源，一用一备， 回路发生供电故障时，另一回路能担负矿井全部负荷，两 回路发生供电故障时，另一回路能担负矿井全部负荷， 回路上都不得分接任何负荷。功率因数不能太低，尽量采 回路上都不得分接任何负荷。功率因数不能太低， 用无功自动补偿系统。选用真空开关及微机保护，电动操 用无功自动补偿系统。选用真空开关及微机保护， 作，以实现控制、测量、巡回监视运行、事故分析报警及 以实现控制、测量、巡回监视运行、 取样打印等现代化管理功能。重要负荷必须采用双回路供 取样打印等现代化管理功能。 电。 井下采区供电设计基本原则： 井下采区供电设计基本原则：
(一)、供电方案设计 1、供电方案：（1）、根据巷 道布置情况，确定移动变电站 位置，所带负荷等；（2）、确 定移变高压电源来源 2、移变站负荷统计表：
序号 设备名称 设备型号 设备地点 电动机 电压v 每台设备电 工作设 额定功率（kw) 动机数（台） 备台数 工作设备总 额定功率 （kw)
1
2 合计
7 10 6 3 2 4 1 5
8 9
3.1 带宽的校验 3.1.1根据公式 B2=Q/（KVCγ） 其中：K为货载断面系数，据ρ=30°，取K=458 C为输送机倾角系数取0.95 3.2 胶带运行阻力的计算 3.2.1有关参数计算 3.2.1有关参数计算 胶带每米载重 q=Q/3.6v, 胶带自重qd 上托辊每米线质量qg/=Gg//Lg/ 下托辊每米线质量qg"=Gg"/Lg" ω/--胶带在上托辊运行阻力系数，取0.03 ω"--胶带在下托辊运行阻力系数，取0.025
3.2.2 阻力计算 (1)重段阻力计算 W7-8=ω/ (q+qd+qg/)LCOSβ+(q+qd)LSInβ (2)回空段阻力计算 W5-6=ω"(qd+qg")LCOSβ-qdLSInβ (3)按摩擦传动条件计算输送带各点张力 S2=S1 S3=KS2 S4=S3=KS2=KS1 S5=KS4=K2S1 S6=S5+W5-6=K2S1+W5-6 S7=KS6=K3S1+KW5-6 S8=S7+W7-8=K3S1+KW5-6+W7-8 S9=KS8=K4S1+K2W5-6+KW7-8 S10=S9=K4S1+K2W5-6+KW7-8 式中K=1.06 外载荷要求传动滚筒表面输出张力F/=S10-S1=S1(K4-1)+K2W5-6+KW7-8 传动滚筒所能传递的额定牵引力F= Fmax/n=S1(eua -1)/n n--摩擦力备用系数,取1.15-1.2,此处取1.17 α--胶面滚筒摩擦系数,取0.25 令F/=F得, S1 = n(K2W5-6+KW7-8)/ 〔eua -1-n(K4-1)〕 Smax=S10=K4S1+K2W5-6+KW7-8
1.3、 1.3、电机功率校核 主动链轮的牵引力 W0=1.1×1.1（Wzh/+ WK/） 电机功率 No=1.17 W0V/(102η) 此处取电机功率备用系数为1.17 电机传动效率为0.8 所选电机功率＞No，符合要求。
2、转载机运输能力计算(计算方法同上) 转载机运输能力计算(计算方法同上) 3、皮带机运输能力计算 皮带机基础数据： 原煤容重γ=0.9t/m3 γ=0.9t/m3； 皮带机基础数据：Q、v；原煤容重γ=0.9t/m3； 动堆积角ρ=30 ρ=30° 倾角β 运距L 带宽B 动堆积角ρ=30°；倾角β；运距L；带宽B；围包 传动原理图如图所示） 角α（传动原理图如图所示）
(二)、供电方案计算 1.变压器选择及容量校验 1.变压器选择及容量校验 移变站选择:由负荷统计表知：移变站装机容量： ∑Pe 需用系数： kx = 0 .4 + 0.6 Pe max Pe
∑
变压器的计算容量为： , 根据计算选择移变站.
S
max
=
=
Kx Cos
∑
ψ
Pe
pj
2、确定电缆的型号和长度 根据电缆型号的确定原则及实际情况，选择电缆的型号如 下： 工作面移变的高压电缆，选用YJV22型高压屏蔽电缆；660V 用电设备选用MY-0.38/0.66型矿用电缆；1140v电缆选用 MYP-0.66/1.14型矿用电缆。 根据电缆长度的确定原则，选用高压电缆长度等于测量巷 道实际距离乘以1.05～1.1的系数，低压电缆等于实际巷道 距离乘以1.1～1.25的系数。
A.矿井地面主变压器电压损失 △UB=△UB%×U2NT/100=S/SE×(UR%×COSФ+UX%×Si nФ)×U2NT/100 式中:S—主变计算负荷容量 SE--主变额定容量 ⊿UB%--主变压器电压损失的百分数 UR%--主变压器的电阻压降百分数=⊿P×100/ SE, ⊿P—主变的短路损耗KW UX%--主变的电感压降百分数 UX%=
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二．提升、运输系统
1．绘制提升、运输系统示意图: 2.运输路线：确定最佳运输线路。 3.核实运输量:矸石、材料、设备运输量及最大件重量。 4.确定沿途每一条大巷、每一条轨道提升运输方式 5.选择提升运输设备 6.提升运输能力校验 ①大巷、平巷架线电机车、电瓶车运输能力 ②原有绞车提升能力(以斜井为例),校核步骤如下:
1.2、刮板运行阻力的计算： 1.2、刮板运行阻力的计算： 重段阻力计算 Wzh/= qL（ωCOSβ-SInβ）-q0L（ω/ COSβ-SInβ） =（qω+ q0ω/）LCOSβ-（q+ q0）L SInβ 空段阻力计算 WK/ = q0L（ω/ Cosβ+Sinβ） ω—煤在溜槽中的阻力系数（0.4-0.6） ω/—刮板链在溜槽中的阻力系数（0.25-0.4） q0--刮板链单位长度重量 β—刮板输送机运输倾角
3、电缆截面的选择 3.1 高压电缆截面的选择 向综采移变供电的高压电缆截面选择，按长时允许负荷电 流选择。 高压电缆中通过的最大工作电流：
Ij = S
max
3U
e
，
一般矿井采区年利用小时数为3000～5000，选铜芯电缆， 其经济电流密度为 J j = 2.25 合要求. ,故电缆的经济截面为：
（1）基本参数： 绞车型号： 滚筒直径： 提升运行斜长Ls 巷道倾角：α 提升运行阻力系数f1=0.015 钢丝绳运行阻力系数f2=0.2 钢丝绳型号：
（2）钢丝绳安全系数计算 最大静载荷： Fmax=mg(Sinα+f1Cosα)+PLc(Sinα+f2Cosα) 钢丝绳安全系数：m=Fs/Fmax 符合《煤矿安全规程》第401条：单绳缠绕式提升装置升降 人员和物料规定，混合提升时，升降物料时钢丝绳安全系 数≥7.5倍，升降人员时钢丝绳安全系数≥9倍。专用升降 物料时，钢丝绳安全系数≥6.5倍，符合提升要求可以提升 。 最大静张力的计算： Fjmax=mg(Sinα+f1Cosα)+PL1(Sinα+f2Cosα)＜绞车额 定最大静张力,符合要求。 最大静张力差的计算:如果是单绳缠绕式提升机,则最大静 张力与最大静张力差相等;若双绳缠绕式提升机,则最大静 张力差计算 :Fjmax=Q(Sinα+f1Cosα)+PL(Sinα+f2Cosα)< 绞车额定 最大静张力差,符合要求。
煤矿机电工程技术人员培训班
机电设备选型设计基本原则
授课人： 滕广林、董崇远
一．工作面设备：
1．采煤机：①根据煤层赋存条件，有利于提高工作 面单产，实现矿井生产的集中化，达到矿井高产高 效之目的。②依靠科技进步，采用先进采煤工艺， 提高采煤机械化水平和生产工效，降低工人劳动强 度，确保安全生产。③简化采煤工艺，减少运输环 节。④尽可能提高资源回收率。 2．运输机：一般选配套设备，必须满足运输能力要 求。 3．工作面支护设备:根据采高、煤层顶板、底板比 压，必须满足三机配套要求。
三.运煤系统 运煤系统
（一）、运输系统概况及运输系统示意图 ）、运输系统概况及运输系统示意图 （二）、运煤系统设备选型校核： ）、运煤系统设备选型校核： 运煤系统设备选型校核 1、工作面刮板输送机运输能力计算 1.1、 1.1、货载断面积校验 刮板输送机每米载重 q=Q/(3.6v) 根据公式 q=1000Fψγ F= q/(1000ψγ) ψ--货载装满系数（取0.8） γ--货载的散集容重（取0.9吨/米3） 货载实际断面积F0﹥F满足要求
③新绞车选型设计：按工作制度330天／年，日工作16小 时，确定提升速度、提升方式，将年提升量换算成每钩提 升量，选定钢丝绳后，再选提升机。 ④回风巷对拉绞车校验 （1）、钢丝绳校验。 （2）、电机功率校验 P=FCVm∮/1000n ⑤切眼回柱绞车提升能力校验 钢丝绳符合要求。 回柱绞车额定最大牵引力大于Fmax：回柱机提升能力满足 要求。
[(U
D %) _(U R %) 2
2
]
B.高压电缆电压损失校验：查《煤矿电工手册》第五册公 式10-3-10 ΔU%＝PL（R0＋X0 Tgφ）/10UN2 R0、X0－电缆线路单位长度的电阻及电抗，欧/千米。 3.1.3按热稳定性校验 短路电流的周期分量稳定性I∞=Sd/√3Ucp 式中:Sd—母线的短路容量 因短路电流不衰减,假想时间等于短路器的动作时间 (0.25S) 电缆最小热稳定截面:Smin=I∞3√Tj/C 式中:C—电缆热稳定系数
3.2.2.1.1、求干线、支线电缆的电源损失 DU=PekflZ133/DUeSZh ⊿U=∑PELBS103/UERSCAMS 面 式中RSC＝42、5 AMS＝电缆截
3.2.2.1.2、求变压器的电源损失 △UB=△UB%×U2NT/100=S/SE×(UR%×COSФ+UX%×SinФ)×U2 NT/100 3.2.2.1.3、 对于特别远的电动机，可只供应90%的额定电压. 3.2.2.2、按长时允许电流校验干线电缆截面
Sj=Ij/Jj，按最大长时工作电流选用电缆,大于计算值，符
3.1.2.电压损失校验 按末端电压不小于额定电压的5%计算, 末端电压不小于 6000×(1-5%)=5700V,根据实际测量情况,矿井地面主变压 器二次侧最高电压一般为6300-6700V,则允许压降为6001000V. 校核电压损失:地面主变压器电压损失△UB+地面变电站至 井下中央变电所电压损失+井下中央变电所至移变站电压损 失≤600-1000V,满足要求,否则,更换电缆.
(4)校验输送带的垂度条件 Szmin≥5(q+qd)Lt/ S7=KS6=K3S1+KW5输送带悬垂度不符合条件要求。 取S6=650Kg，用逐点计算法， (5)校验输送带强度 B--胶带宽度 m--胶带安全系数 m=BGX/ Smax＞7 皮带强度满足要求 （6）电机功率 传动滚筒总牵引力F=S10-S1+0.03（S10+S1） N0=1.17FV/（102η） 此处取电机功率备用系数为1.17 电机传动效率为0.9
3.2、低压电缆的选择 根据设备布置，设置配电点。根据所测巷道长度乘以1.15 的富余系数，算出电缆长度。另绘出综采面设备、上平巷 设备、下平巷运输设备供电示意图。 低压电缆选择时，负荷线按电动机额定电流选择，干线电 缆按满足正常工作电压损失要求选电缆截面，按允许长时 电流、满足电动机起动要求、保护灵敏度达到要求校验电 缆截面。 3.2.1、选择负荷线。按设备额定电流选择电缆. 3.2.2、选择干线 3.2.2.1、按满足正常工作电压损失要求选择干线电缆。允 许电压损失=移变站损失+干线电缆损失+支线电缆损失<5%
(三)、电气设备的选择及整定计算
1、采煤机馈电开关及电磁启动器整定 （1）馈电开关整定 短路保护的实际整定值： 短路保护的实际整定值：IDz ≥IQe+ KX∑Ie 选用带有相敏保护的KBDZ-400/1140（660）Z真空馈电开关， 能识别起动电流和短路电流，可使短路整定下调40%。 灵敏校验： 灵敏校验：Kr=Id(2)/IDz， 查表Id(2) 满足要求。 （2）电磁启动器整定：IGz ＝Ie， 电磁启动器整定： 式中： 式中：IGz ---过载整定值 灵敏校验： 灵敏校验：Kr = Id(2)/ IDz ＞1.2 IDz ＝8 IGz IDz---短路整定值 满足要求。