Г. И. Носова Кафедра Механизации и электрификации горного производства пояснительная записка
 Скачать 0.76 Mb.
|
 (2.23)Согласно ПБ на преобладающем уклоне при перевозки грузов тормозной путь lт=40 м. Допустимая скорость груженого поезда (км/ч) на расчетном преобладающем уклоне  пути (2.24)Проверка массы поезда по условию нагрева тяговых двигателей электровоза Сила тяги, отнесенная к одному тяговому двигателю в грузовом F’г и порожняковом F’п направлениях  (2.25) (2.26)где nдв- число тяговых двигателей; ωп - удельное сопротивление движению порожних вагонеток, Н/кН (ωп=8 Н/кН). Согласно электромеханической характеристике электродвигателя ДТН45, полученным значениям силы тяги соответствуют токи Iг=40 А, Iп=70А.[1,стр168.рис10.7]  Рис.2.4. Электромеханическая характеристика ДТН45 Время движения груженого состава определим исходя из скорости движения допустимой по торможению  (2.27)где Lг - длина пути в грузовом направлении, км; kг - коэффициент, учитывающие снижение скорости в периоды разгона и торможения, (kг=0,75); Vг - скорость движения в грузовом направлении, км/ч (Vг=Vдоп.г.=14км/ч).  При силе тока Iп=70 А, скорость движения поезда в порожняковом направлении по электротехнической характеристике Vп=28 км/ч. Время движения порожнякового состава  (2.28)где Lп - длина пути в порожняковом направлении, км; kп - коэффициент, учитывающие снижение скорости в периоды разгона и торможения, (kп=0,8)[1,стр179].  Продолжительность пауз θц включает продолжительность разгрузки в опрокидыватели tразгр=0,67 мин, загрузке под люком tзагр =2 мин и резерв времени на различные задержки (10 мин)[1,стр185]  (2.29)Продолжительность одного рейса  (2.30)Эффективный ток тягового двигателя  (2.31)где α - коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев двигателей при выполнении маневров (α=1,3 - для контактных электровозов).  (2.32)Длительный ток электровоза определяем по его технической характеристике Iдл=122А, т.к. Iэф < Iдл, следовательно, оставляем в составе 7 вагонеток. Длина разминовки  (2.33)Вывод: в результате расчетов принимаем наименьшее значение массы груженого поезда исходя из условии четырех проверок 2.3.2 Эксплуатационный расчет Число рейсов одного электровоза в смену  (2.34)где kэ - коэффициент, учитывающий время подготовки электровоза к эксплуатации (kэ=0,8 - для контактных электровозов)[1,стр181].   Число рейсов в смену необходимое для вывоза горной массы при суммарной сменной производительности  , (2.35)где kн - коэффициент неравномерности работы поступления груза (kн=1,25 - при наличии аккумулирующей емкости)[1,стр181]; nл, nм - число рейсов на одно крыло соответственно с людьми и вспомогательными материалами, (nл=2, nм=2).  рейсовЧисло электровозов необходимых для работы  электровозов (2.36)Инвентарное число электровозов Nи=Nр+Nрез, где Nрез - число резервных электровозов, (Nрез=2 при Nр=5). Nи=7+2=9 электровозов (2.37) Сменная производительность одного электровоза  1313,5 (т·км) (2.38)Необходимое число вагонеток zв.п.=1,25·z·Np+zв.м., (2.39) где zв.м - число вагонеток, транспортирующих вспомогательные материалы, (zв.м=4). zв.п.=1,25·7·7+4 = 66 вагонеток Расход энергии на электровозный транспорт Расход энергии за один рейс, отнесенный к колесам электровоза  , МДж (2.40) Расход электровозом энергии за 1 рейс, отнесенный к шинам подстанции  (2.41)где ηэ - КПД электровоза (ηэ=0,6); ηс - КПД тяговой сети (ηс=0,95); ηп - КПД подстанции (ηп=0,93)[1,стр181].  Удельный расход энергии на шинах подстанции за смену, отнесенный к 1 т·км транспортируемого груза  (2.42)Общий расход энергии за смену  (2.43)Коэффициент одновременности  (2.44)Средний ток  (2.45)Потребная мощность подстанции  (2.46)где U - напряжение сети, В.  Максимально допустимую длину участка по одну сторону от тяговой подстанции определяют по условиям падения напряжения  (2.47)где ΔU - допустимое падение напряжения в контактной сети, которое при наибольшей нагрузке не должно превышать 15-20%, В (ΔU = 0,2·220=44В);  - среднее сопротивление контактного провода и рельсовых путей , Ом/м (Rср = 0,105+0,028=0,133 Ом/м). Т.к. Lу < Lг, следовательно, необходимо проложить усиливающий кабель от тяговой подстанции на 1/2 длины(1,8 км) откаточного участка. Усиливающий кабель присоединяется к контактной сети через каждые 200-300 м.[1,стр182] 2.3.3 График организации движения Приведем организацию движения электровозов на первом участке рудника. Где число рабочих электровозов примем, Np = 2. Применим организацию движения с закреплением электровоза за определенным составом, электровоз протягивает состав в процессе погрузки и разгрузки. При такой организации движения упрощается диспетчерское управление. График организации движения электровозов приведена на рис. 2.5  Рис.2.6. График организации движения электровозной откатки 2.4 Ленточный конвейер Часовая производительность конвейера  (2.48)где tсм - продолжительность смены, ч; kи - коэффициент использования конвейера, (kи=0,9).  Необходимая ширина ленты конвейера[1,стр 272 ]  (2.49)где kп - коэффициент производительности, (kп =550 при δ = 200, φд=200);[1,таб.15.4]kв - коэффициент снижения площади поперечного сечения горной массы на ленте в зависимости от угла наклона конвейера, (kв=1 - при 0 угле наклона конвейера)[1,стр271]; k1 - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации, (k1=1 - для стационарных установок); V - скорость движения ленты, м/с (V=2,5м/с)[1,стр271]; γ - насыпная плотность, т/м3.  Проверяем ширину ленты по кусковатости руды  (2.50)где аmax - наибольший размер куска, мм (аmax=300 мм).  Принимаем ленту шириной 800 мм, которая удовлетворяет требования по кусковатости транспортируемой руды. В=800 мм.[1,стр249,табл15.2] Масса груза на 1 м конвейера  (2.51)На конвейере на верхней ветви установлены трехроликовые опоры, при расстоянии между опорами lв=1м, масса вращающихся частей верней роликоопор Gв=22 кг. На нижней ветви установлены однороликовые опоры, lн=2 м, Gн=7,7 кг. Масса вращающихся частей роликоопор соответственно в верхней и нижней ветви.   (2.52)Линейная масса резинотросовой ленты 2РТЛО-500 шириной 800 мм, прочность 500H/мм. и массой 20,5 кг/м  qл = В · mл =800·20,5=16,4 кг/м (2.53) Для определения натяжения и запаса прочности ленты выполним тяговый расчет ленточного конвейера методом обхода контура по точкам с учетом конфигурации трассы и схемы обводки лентой барабана.  5   Р    ис.2.7. Схема ленточного конвейера и его привода.Сопротивление перемещению груженой ленты на верхней ветви  (2.54)где Lконв - длина конвейерной ленты, м; g - ускорение свободного падения, м/с2; β - угол наклона конвейерной ленты, (β=0); ω - коэффициент сопротивления движению ленты по роликовому ставу, (ω=0,04).  Сопротивление перемещению порожней ленты на нижней ветви  (2.55) Составим систему уравнения   (2.56)Минимальное натяжение ленты у привода на сбегающей ветви по условию её пробуксовки  (2.56)где kт - коэффициент запаса тяговой способности привода, (kт=1,5); kд - коэффициент, учитывающий перегрузку ленты при пуске и торможении конвейера, (kд = 1); eμα - тяговый фактор привода конвейера (eμα =3,52 - при α=1800 - угол обхвата, футерованный резиной при сухих условиях работы конвейера). Обычно для горизонтальных конвейеров натяжение у привода S’min=S1=Sсб, а S’max=Sнаб=S4, следовательно,  Решая уравнения получим S1=1881 Н; S4=4415 Н. Запас прочности ленты  (2.57)Мощность привода конвейера  (2.58)где kзап - коэффициент запаса, (kзап=1,2); η - коэффициент использования электропривода во времени, (η=0,85).  3. Эксплуатационный расчет водоотливной установки 3.1 Технологическая схема водоотлива Опытом эксплуатации и технико-экономическим сравнением установлено, что одноступенчатая схема является наиболее экономичной. Откачка воды из водосборника на поверхность обеспечивается одним насосным агрегатом.  Рис. 3.1. Схема одноступенчатого водоотлива 3.2 Определение водопритока в шахте Нормальный суточный водоприток  (3.1)где kв - коэффициент водообильности; Dк - количество календарных дней в году.  Максимальный суточный приток  (3.2)где kкр - коэффициент кратности водопритока.  3.3 Производительность насоса При откачке нормального водопритока  , (3.3)где Т - нормативное время откачки суточного притока воды в соответствии с правилами безопасности, ч (Т=20 ч - для рудных шахт).  При откачке максимального притока воды  (3.4)3.4 Определение напора насоса Расчетный напор насоса  (3.5)где Нг - геодезическая высота насосной установки, м; Нвс - высота всасывания насоса, м (Нвс = 8м); Нн - высота нагнетания, м (Нн=Нш=480- м); Нсл - высота слива на поверхности, м (Нсл=2м). Нр=3+480+2=485 м 3.5 Выбор типа и количества насосов Выбираем центробежный насос по графику зон промышленного использования насосов (Рис.3.2). Насос принимаем по расчетным значениям подачи Qp и напора Нр. Необходимо учитывать, что главные водоотливные установки оборудуются обычно однотипными насосными агрегатами. Это связано с заменами запасных частей насоса. При этом стремятся выбрать насосы таким образом, чтобы расчетные значения обеспечивались одним насосным агрегатом. При Qp = 347 м3/ч и Нр =485 м, выбираем насос ЦНС- 300-600  Рис. 3.2. Зоны промышленного использования насосов типа ЦНС Расчетные параметры для дальнейшего расчета выбираются по индивидуальной характеристике насоса при максимальном КПД. Индивидуальная характеристика представлена на рис.3.5. При ηmax=71 %, Qн=380 м3/с; Нр.к.=110 м; Нвс=18м. Количество колес для обеспечения подачи напора на глубине шахты определяем по выражению  колес (3.6)Количество насосов для откачки суточного водопритока по нормальному водопритоку  (3.7)где Qн - производительность насоса, м3/с. 3.6 Обоснование количества нагнетательных ставов и составление гидравлической схемы Главная водоотливная установка должна быть оборудована не менее чем двумя нагнетательными трубопроводами, один из которых является резервным. Принимаем кольцевую схему соединения с параллельным включением коммутационных задвижек. В этом случае нагнетательные трубопроводы 8 и 9 соединяются между собой перемычками 5. На каждой перемычке устанавливаются две коммутационные задвижки 10, между которыми через тройники подключаются насосы 4.  Рис. 3.3. Гидравлическая кольцевая схема 3.7 Расчет характеристики внешней сети Расчетным путем определим характеристику внешней сети водоотливной установки для наиболее удаленного участка сети. Внутренний диаметр нагнетательного трубопровода  (3.8)где Vн - скорость движения воды в нагнетательном трубопроводе, м/с (Vн=2 м/с).  Внутренний диаметр всасывающего трубопровода  (3.9)где Vн - скорость движения воды во всасывающем трубопроводе, м/с (Vн=1,5 м/с).  Коэффициенты местных гидравлических сопротивлений в нагнетательном и всасывающем трубопроводе   (3.10)Постоянная трубопровода  (3.11)где lвс - длина всасывающего трубопровода, м (по рис 3.3); lвс=l1+l2=3+3=6 м (3.12) lн - длина нагнетательного трубопровода, м (по рис 3.3); lн=lпов+Hш+lходка+b2+lкамеры+hкамеры=30+480+20+3+30+2=565 м (3.13)  , - эквивалентная длина арматуры всасывающего и нагнетательного трубопровода. (3.14) (3.15)где ξс, ξк.п., ξо.к., ξу.к., ξз.к., ξз, ξт - гидравлические коэффициенты потерь соответственно в приемной сетке, приемном клапане, обратном клапане, угловом колене, закругленном колене, задвижке, тройнике (ξс=2,51, ξк.п.=0,5, ξо.к.=1,7, ξу.к.=0,32 - при угле поворота 1350, ξз.к.,=1,265 - при повороте 900, ξз=0,07, ξт=1,5); nо.к., nу.к., nз.к., nз., nт. - число обратных клапанов, угловых колен, закругленных колен, задвижек, тройников (nо.к.=1, nу.к.=2, nз.к.=3, nз.=2, nт.=2).    Расчет напорной характеристики внешней сети водоотливной установки производится по формуле  и ведется в табличной форме
Графики характеристик напорной внешней сети и насоса представлены на рис.3.5. Работа насоса с шестью и семью рабочими колёсами не обеспечивает выдачу на поверхность нормального суточного водопритока, следовательно, принимаем насос с восемью рабочими колесами. Пересечение кривых характеристики внешней сети и технической характеристики напора насоса на 4 рабочих колес (т.С), является действительным режимом работы насоса. Ннд = 560 м; ηнд = 71 %; Qнд= 390 м3/ч.  Рис.3.4. Определение действительного режима работы насосной установки 3.8 Проверка действительного режима работы насосной водоотливной установки Проверка режима работы на обеспечение необходимой подачи Qнд > Qр; 390м3/ч > 347 м3/ч Проверка режима работы на экономичность ηнд > 0,9·ηmax; 71 % > 65% Проверка режима работы на обеспечения напора Ннд > Нг (Нш); 560 м > 485 м Водоотливная установка проверяется на время для откачки нормального водопритока. Которое должно быть не менее 20 ч.  3.9 Расчет мощности на валу насоса электропривода Мощность на валу насоса электродвигателя   Расчетная мощность Np электродвигателя рассчитывается Nр.эл.дв.=(1,1÷1,15)·Nв=1,15·  =103,5 кВтНа водоотливных установках горных предприятий используется электропривод, работающий в длительном режиме с относительно постоянной нагрузкой. Применительно к такому режиму работы наиболее экономичны асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, которые получили наибольшее распространение на водоотливных установках. По мощности электродвигателя Nр.эл.дв = 103,5 кВт и синхронной частоте вращения 1500 мин-1 принимаем ближайший больший по мощности электродвигатель, 4А280-4, Nэл.дв.=110 кВт, КПД = 92,5 %. 3.10 Обоснование объема водосборника Объем водосборника определяется по формуле согласно требованиям ЕПБ. Qвод > 4·Qнорм, следовательно объем водосборника равен Qвод=4·300 = 1200м3. Параметры водосборника (ширину, длину, высоту) подбираем таким образом, что бы его объем был равен 1200 м3. Ширина а = 8м. Высота h = 6 м. Длина l = 25 м. 4. Эксплуатационный расчет вентиляторов главного проветривания 4.1 Описание схемы проветривания и выбор типа вентилятора Схема проветривания рудника фланговая, по вспомогательному стволу, пройденный параллельно главному, свежий воздух подается, по второму вспомогательному - выдается. Способ проветривания нагнетательный, так как применяется в шахтах опасных по взрыву газа и пыли. На таких рудниках главные вентиляторные установки могут состоять из одного агрегата с резервным электроприводом. Выбор вентилятора главного проветривания производится по графику промышленного использования центробежных вентиляторов. Выбор центробежных вентиляторов обоснован тем, что они являются более производительными по сравнению с осевыми. По расходу воздуха Qвозд=430 м3/с, максимальным и минимальным депрессиям, hmin = 235мм.вод.ст.=235/0,102=2304 Па, hmax=465мм.вод.ст.=455/0,102=4461 Па, по рис. 4.1., примем вентиляторВЦД-47,5У/495.  Рис.4.1.График промышленного использования центробежных вентиляторов. 4.2 Определение действительного режима работы вентилятора главного проветривания Характеристика внешней сети для минимальной и максимальной депрессии определяются по общему уравнению  (4.1)где Нс - сопротивление внешней сети вентиляторной установки, Па; Q - расход воздуха, м3/с; Rc - коэффициент сопротивления внешней сети. Коэффициент сопротивления сети при минимальной депрессии  (4.2)Коэффициент сопротивления сети при максимальной депрессии  (4.3)Расчеты характеристики внешней сети в начале и конце эксплуатации ведем в табличной форме   (4.4)
По полученным табличным значениям на индивидуальной характеристике вентилятора строим кривые h1, h2 (Рис.4.2.).  Рис.4.2.Характеристика вентилятора ВЦД-47,5У и характеристика сети Регулирование режимов работы вентилятора производится изменением угла установки лопастей направляющих аппаратов. Угол установки лопастей направляющих аппаратов определяется по пересечению перпендикуляра, исходящий из расхода воздуха необходимый для проветривания шахты, и кривых характеристик углов установки лопаток направляющего аппарата на вентиляторе. Определяются статические давления при соответствующих углов. Время, через которое необходимо заменить установку угла лопаток  года (4.5) лет (4.6) лет(4.7) лет (4.8)Резерв производительности вентилятора - в начале эксплуатации  (4.9)- в конце эксплуатации  , (4.10)где  , -необходимый расход воздуха, принимаемый по заданию4.3 Расчет электропривода вентилятора главного проветривания Мощность электропривода - в начале эксплуатации  (4.11)- в конце эксплуатации  (4.12)Необходимую мощность привода определяем по большей из полученных расчетов. Принимаем электропривод сдсз-2-17-76-12. N=4000кВт, частота вращения. 500 мин-1, КПД 95,5%. 5. Эксплуатационный расчет пневмоснабжения рудника 5.1 Схема пневмосети и потребителей сжатого воздуха 150 50 БЗМ Ц  Ц480   100 300 350 250 250 200 100   50   УК Р ЦКС ис.5.1. Расчетная схема централизованного снабжения подземных горных работ сжатым воздухом Таблица 5.1. Технические характеристики потребителей сжатого воздуха на каждой стрелке (см. схему)
|
