某矿主斜井带式输送机设计

引言

带式输送机运输能力大,能实现连续运输,有利于实现矿井的安全高效生产。而且带式输送机自动化程度高,操作简便,易于实现集中管理,能够简化运输环节、提高生产效率和保证生产安全,因此带式输送机在煤矿运输中应用广泛。

主斜井带式输送机是煤矿的"咽喉",决定了煤矿生产能力的大小。本文针对某矿主斜井实际工程案例,对主斜井带式输送机进行了设计、计算和选型。

1设计原始参数

原煤粒度为0~300mm,输送能力0=5000t/h,堆积密度p=950kg/m3,动堆积角9=209,机长L≈2200m,提升高度H≈331m,倾斜角度6=29~0.29~129。

2初定带式输送机参数

根据带式输送机输送能力、提升高度,综合各种因素,初步确定带宽B=2000mm,带速w=5..m/6,上托银间距as=1200mm,下托银间距a0=3000mm,上托银槽角入=359,下托银槽角入=109,托银直径19Umm。

3技术方案比选

主斜井带式输送机是矿井生产的关键设备,为了保证其设备选型技术先进、经济合理及安全可靠运行,有必要对输送机选型方案进行技术比较。通过分析井筒及运输设备等因素,对输送机的布置提出以下方案:

方案一:在井筒内安装一部带式输送机,机长2200m,提升高度331m,驱动装置设在头部。

方案二:在井筒内安装两部前后搭接布置的带式输送机,机长分别为1250m、9.0m,提升总高度331m,驱动装置分别设在井口和井筒中部。

方案三:在井筒内安装一部带式输送机,机长2200m,提升高度331m,头部、中部分别设置相同的驱动装置。主斜井带式输送机三个选型方案技术比较如表1所示。

方案二、方案三都能有效降低输送带带强,但井筒中部需要设相关碉室,增加了井巷工程的工程量和施工难度,中部的设备运送及检修也不方便。当采用变频驱动时,由于大功率高压防爆变频器目前尚无正式产品,所以变频器只能放在井口房内,距离中部驱动装置较远,需用长电缆下送。方案一采用一台带式输送机,驱动装置设在主斜井井口处,检修维护方便,井筒中部不设驱动装置碉室,减少了井筒工程量,虽带强较高,但目前国内外产品均能满足要求。经综合比较,选择方案一为设计方案。主斜井带式输送机布置简图如图1所示。

4计算选型

4.1张力计算

4.1.1核算输送能力

根据B=2000mm,9=209查表得s=0.U419m2:根据6=129查表得k=0.93,计算s实=0.UU41m2:经计算,输送带的装满系数约为.18,满足要求。

4.1.2圆周驱动力计算

其中,主要阻力CFH=400012N:物料提升阻力Fst=802913N:主要特种阻力Fs1=5512N:附加特种阻力Fs2=27798N:计算得:全程满载时圆周力FU=1236235N。

4.1.3传动功率计算传动滚筒轴功率:

电动机功率:

式中,n为总传动效率,n=0.83。

选用双滚筒四电机传动,选电动机型号YBBP800M2-4(防爆),N=4×2800kw,功率备用系数为1.34,满足要求。

4.1.4输送带张力

(1)输送带不打滑条件校核:

输送带不打滑条件为:

FUmaⅩ=KAFU,第一级传动滚筒围包角。=190o,第二级传动滚筒围包角。=190o,尤拉系数euo=2.7,启动系数KA=1.20。设euo用足,F2=FUmaⅩ2/(euo-1)=435570N。则:机尾张力F4=F3=F2＋FHC＋Fr＋Fe2-HggB=74632N。

(2)输送带下垂度校核:

承载分支最小张力F承min为:

回程分支最小张力F回min为:

因此,可取F4=74632N,则F2=435570N,F1-2=1053687N,F1=1671805N。

F1/F1-2=1.59≤euo=2.70,F1-2/F2=2.42≤euo=2.70,满足要求。

(3)输送带安全系数:

输送带额定拉断强度:

输送带安全系数sA≤FLD/FmaⅩ=7.54>7,其中输送带稳定运行的最大张力FmaⅩ=F1=1671805N,因此,选用sT6300(阻燃)输送带满足要求。

(4)拉紧力计算:

带式输送机采用尾部液压自动拉紧装置,计算拉紧力F拉=2F4=149.26kN。

4.2各部件选型

GB50431一2008《带式输送机工程设计规范》第9.6.1条第1款规定:发生逆转的向上输送的带式输送机,应装设制动装置或逆止装置:发生逆转的向上输送的大型带式输送机,应同时装设制动装置和逆止装置。

4.2.1逆止器选型

逆止力矩的计算依据GB50431一2008《带式输送机工程设计规范》第9.6.3条规定:

带式输送机所需逆止力矩:ML=(Fst-FH)D/2:

逆止器额定逆止力矩:M=k2ML。

其中输送机倾斜阻力Fst=803kN:主要阻力FH=fLg[(gRo＋gRU)＋(2gB＋gG)cos6]=105kN(式中f=0.012):传动滚筒直径D=2000mm:k2为逆止装置工况系数,取1.5~2,每天不超过3~4次,取低值,否则取较高值。

则计算带式输送机所需逆止力矩ML=698kN·m:逆止器所需的额定逆止力矩M=k2ML=1396kN·m(其中工况系数k2=2)。

由于带式输送机运量较大,采用双滚筒四电机驱动,设计考虑选用2台逆止器,确保带式输送机安全运行。

逆止力矩的选择必须保证单个逆止器的逆止力矩大于或等于整机的逆止力矩。因此,选用2台BC-1200MA型逆止器,单台逆止器额定逆止力矩为1628kN·m>1396kN·m,满足要求。

4.2.2制动器选型

GB50431一2008《带式输送机工程设计规范》第9.6.1条第3款规定:向上及向下输送的带式输送机,制动装置的制动力矩不得小于带式输送机所需制动力矩的1.5倍。

制动力矩计算时应考虑几种不利工况,即带式输送机满载制动工况、空载制动工况及斜段满载停车逆止工况制动。

通过计算可以发现:斜段满载、平段空载停车的逆止工况下情况最为不利,故选用制动器时,依据此工况下逆止力为制动力计算最为可靠。前文已计算逆止力矩ML=698kN·m,计算制动器的额定制动力矩M=K1×ML=1.5×698=1047kN·m,其中K1=1.5。选用sHI252/380x4型制动器一套,制动盘直径2000mm,额定制动力矩为1152kN·m>1047kN·m,满足要求。

4.2.3驱动装置选型

驱动装置是主斜井带式输送机的关键部件,对于大型带式输送机,驱动方式的选择和带式输送机的控制,对整机的稳定、可靠运行至关重要。由于本输送机运输距离较长、运输能力大,为降低启动和紧急制动时输送带的动张力,减少启动时对电网的冲击和启动过程中各承力部件的动载荷,延长减速器、电动机和工作机构等关键部件的使用寿命,实现电机间的功率平衡,应对带式输送机的启动/制动加速度进行控制,因此驱动装置应具有软启/停功能。

经综合考虑,本设计确定采用6kV/10kV变频器配套普通防爆变频异步电动机＋减速器的驱动方式。

选用H3sH25型减速器4台,配风冷油站(防爆),速比i=28。

4.2.4拉紧装置选型

自动张紧装置可根据启动与稳定运行的工况自动调节张力,使得正常运行时输送带张力处于较低状态,对输送带有利:在启动时输送带张力处于较高状态,防止机头传动滚筒发生"打滑"现象。

设计选用型号为ZLY-250的尾部液压自动拉紧装置。

4.2.5主斜井带式输送机的保护与供电

根据《煤矿安全规程》(2016版)的规定,主斜井带式输送机选用一套集监测、控制、信号、通信为一体的监控系统,包括驱动滚筒打滑、堆煤、跑偏、温度、烟雾、输送带撕裂、输送带接头异常、输送带张力下降、溜槽堵塞、电动机过载、电机超温等多项保护功能,以及沿线拉线开关和启动预告信号装置。

由于主斜井带式输送机提升高度较大,为确保运行和人员安全,有效降低断带的危险,在头部驱动的适当位置安装一套输送带接头在线检测系统。

5结论

经过详细计算、综合分析、选型比较,最终确定主斜井带式输送机的主要技术参数为:输送能力Q=5000t/h,带宽B=2000mm,速度,=5.6m/s,机长L≈2200m,倾斜角度6=0s~12s,输送带sT6300(阻燃型防撕裂),采用双滚筒四电机传动。防爆变频电动机型号YBBP800M2-4(6kV),功率N=2800kw×4台:减速器H3sH25+风冷油站(防爆),速比i=28:采用变频驱动:采用尾部液压自动拉紧:配sHI252/380x4型液压盘式制动器一套和BC-1200MA型低速轴逆止器两台,确保该输送机安全运行。