【正文】 緒 論 提升機械設備是沿井筒（包括斜井及盲井）升降人員，提升煤炭，礦石，器材的機械設備。在畢業(yè)設計過程中，我們要較系統(tǒng)的了解 礦運及提升的設計中的每一個環(huán)節(jié)，包括從總體設計原則，本次設計綜合三年所 學的專業(yè)課程，以《設計任務書》的指導思想為中心，參照有關(guān)資料，有計劃、 有頭緒、有邏輯地把這次設計搞好！ 該設計力求內(nèi)容精練，重點突出。 畢業(yè)設計是一個重要的教學環(huán)節(jié)，通過畢業(yè)實習使我們了解到一些實際與理 論之間的差異。 WINCC 前 言 畢業(yè)設計是培訓學生綜合運用本專業(yè)所學的理論知識和專業(yè)知識來分析 ,解決實際問題的能力的重要教學環(huán)節(jié) ,是對三年所學知識的復習與鞏固 ， 同樣，也促使了同學們之間的互相探討，互相學習。有效地解決了信號系統(tǒng)中的遠距離傳輸和可靠性問題。 采用 PLC 控制不但提高了信號傳輸?shù)目煽啃院蜏蚀_性 ,而且具有極大的靈活性和擴展性。組態(tài)設計使用 WINCC 完成，能夠?qū)崿F(xiàn)上位監(jiān)控功能。 本設計主要對礦井生產(chǎn)所用的提升機械設備選型 及控制 進行的一次合理選擇 ，了解了煤礦生產(chǎn)礦井的提升系統(tǒng)的基構(gòu)造和原理，對提升設備的選型和設計有了初步的了解，而且對井下大巷和采區(qū)的機械有了進一步的深入了解，對 提升機，皮帶，以及絞車的設計和選擇有了更深一步的認識。48 礦井提升機 選型 及控制 設計 摘 要 礦井提升機是礦井運輸?shù)闹匾O備，是溝通礦井上下的紐帶的，其 任務是沿井筒提煤、礦石、矸石，下放材料，升降人員和設備 。 礦井提升機是煤礦、鐵礦、有色金屬礦生產(chǎn)過程中的重要設備 ，它的可靠運行直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的安全， 礦井提升機信號系統(tǒng)的可靠性和準確性是礦井提升和安全運輸?shù)闹匾ＷC。 設計中運用 PLC 控制技術(shù)， PLC 系統(tǒng)采用三菱公司的 FX2N 系列作為主控制器，對井口、井底、機房信號臺進行信號聯(lián)絡。使用編程軟件實現(xiàn)信號的聯(lián)絡。在不改變系統(tǒng)硬件的前提下 ,僅靠改變 PLC 內(nèi)部的程序就可滿足用戶要求。 關(guān)鍵詞：礦井提升機信號系統(tǒng)；提升機；鋼絲繩 ；電動機 PLC；上位監(jiān)控 。因此，我們必須認真、謹慎、塌實、一 步一步的完成設計 ， 給我們?nèi)甑膶W習生涯畫上一個圓滿的句號。通過畢業(yè)設計不僅可以鞏固專業(yè)知識 ,為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ) ,而且還可以培養(yǎng)和熟練使用資料 ,運用工具書的能力 .在各位老師及有 關(guān)技術(shù)人 員的指導下鍛煉自己獨立思考、分析、解決的能力，把我們所學的課本知識與實 踐結(jié)合起來，起到溫故而知新的作用。在整個設計過程中，輔導老師員創(chuàng)治老師 給予我許多指導與幫助，在此，我們表示深深的感激。是礦山的大型固定設備之一，是聯(lián)系井下與地面的主要運輸工具。礦井提升設備的主要組成部分是：提升容器，提升鋼絲繩，提升機（包括機械及拖動控制系統(tǒng)），井架（或井塔）及安裝，卸載設備等。有時，在開峒或豎井開拓的井中，深部水平延伸也采用斜井 開拓。 。電耗小，但不能用水平提升。對于斜井提升方式主要有串車、箕斗和帶式輸送機三種。七 2煤井設計生產(chǎn)能力為 ，采用立井開拓，二個提升井筒，其中主井井深 277m，擔負七 2煤礦井提煤任務；副井井深 277m，擔負七 2煤礦井輔助提升任務；二 1煤井設計生產(chǎn)能力為 ，采用立井開拓，利用 七 2煤井 二個提升井筒延深至二 1煤的開采水平，在 七 2煤井開采結(jié)束后進行 二 1煤的開采，48 二 1煤主井井深 577m，擔負二 1煤礦井提煤任務；副井井深 577m，擔負二 1煤礦井輔助提升任務。 井深： H=277m 提升方式：雙箕斗提升，采用定重裝載。 井深： H=577m 提升方式：雙箕斗提升，采用定重裝載。計算過程以后期開采二 1 煤的提升設備選型計算為準。 Qj= 4 5 0 0 0 0 1 .2 1 .2 9 8 .13 6 0 0 3 3 0 1 6?????= 據(jù)此提升容器選擇 JDS4/55 4Y 型標準多繩箕斗（鋼絲繩罐道）， 箕斗自重 QZ=6500kg（含連接裝置） ,載重量 Q=4000kg，提升鋼絲繩 4 根，平衡尾繩 2 根，鋼絲繩間距 300mm。 = 110()B cQnHm? ?d=10500110 1674 ( 593 .1 )7???=式中：δ B— 鋼絲繩計算抗拉強度，取 1670MPa m— 鋼絲繩安全系數(shù)，取 7 根據(jù)以上計算，首繩選用 22ZAB6V 30+FC1670307型鋼絲繩左右捻各兩根。 尾繩單位長度重量計算 qk180?！?尾繩鋼絲繩根數(shù) n180。 （四）提升機選擇 主導輪直徑 D180。 （五）提升系統(tǒng)的確定（見圖 611） 井架高度 Hj=HX+Hr+Hg++e=12+++ +5= 取 HJ=36m 提升機摩擦輪中心線距井筒中心線距離 LS≥ ++D= 36++＝ 取 LS=28m 鋼絲繩弦長 下弦長LX1= 2210( ) ( )22 tjS DsH C L? ? ? ?= 222 .0 0 4 2 .2 5( 3 1 0 .8 ) ( 2 8 )22? ? ? ? = 上弦長LX= 220( ) ( )22 tjS DsH C L? ? ? ?= 222 .0 0 4 2 .2 5( 3 6 0 .8 ) ( 2 8 )22? ? ? = 48 式中： HJ1井架下層天輪高度 C0摩擦輪中心與地平距離 鋼絲繩的出繩角 下出繩角 圖 611 + 0m 主井提升系統(tǒng)圖 本圖井口標高設為 + 0m。 尾繩為 85*17NATP8*4*7 型， 2根。 繩間距為 300mm。 39180。 37180。 1180?！?[ 11(1 2 )( 1) jw we?? ?? ??]QnPkHc=D1QnPkHc = 40004 = 經(jīng)查表，當圍包角а =181176。4時 D1= 式中： w1箕斗提升時礦井阻力系數(shù) w1= δ j靜防滑安全系數(shù) δ j= 按動防滑條件 QZ180。 1180。 式中： Gd天輪的變位質(zhì)量。 （七）鋼絲繩安全系數(shù)與提升機的校驗 首繩安全系數(shù)校驗 m= qcnQ(Q Q + )kP H g?= 4 3 0 7 2 0 0( 6 5 0 0 4 0 0 0 4 1 .9 6 5 9 3 .1 ) 9 .8?? ? ? ? ?= － = 滿足要求 最大靜張力和最大靜張力差 最大靜拉力： Fj=15150kg=148kN215kN 最大靜張力差： Fc=4000kg=39kN65kN 滿足要求 （八）預選電動機 電動機估算功率 P′=1000KQgVj?Φ= 1 .1 5 4 0 0 0 9 .8 6 .51 0 0 0 0 .9 2? ? ?? 1. 2= 48 式中： K—— 礦井阻力系數(shù)，取 K=； Q—— 一次提升實際貨載量； Φ—— 提升系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時 ，加減速度及鋼絲繩重力因素影響系數(shù)； ηj—— 減速器傳動效率， ηj=； 電動機估算轉(zhuǎn)數(shù) n= 60ViD? ?? = 60 ??? =據(jù)此主井絞車電機選用 Z4503A 型直流電動機， 660V， 500kW，其額定轉(zhuǎn)速為 ne=611r/min，轉(zhuǎn)動慣量 md=?m2。 （提升速度圖力圖見圖 612） 初加速度階段 卸載曲軌初加速時間： t0= ooVa = = 箕斗在卸載中曲軌內(nèi)的行程： h0= 正常 加速度階段 加速時間： t1= 01mVVa? = ? = 加速階段行程： h1= 02mVV? t 1= ? = 正常 減速階段 48 減速階段時間： t3= 43mVVa? = ? = 減速階段行程： h3= 42mVV?t 3= 2?= 爬行階段 爬行時間： t4= 44hV = =6s 爬行距離： h4=3m 抱閘停車時間 t5=1s 等速階段 等 速 階 段 行 程 ：h2=Hth0h1h3h4== 式中： Ht 提升高度 Ht=HHZ+HX+Hr=57730+12+= 等速階段時間： t2= 2mhV = = 48 V 4 =V m=v(m/s)V0=a1=a3=t 4 t 56 1t (s)t3t 2t 1t 0F(N)660814508065240圖 (6 12)2224080450806524066081450802408045080 一次提升循環(huán)時間 Tx=t0+t1+t2+t3+t4+t5+θ=++++6+1+12= 式中 : θ— 休止時間取 12s 提升設備年實際提升量 An′= 3600 4 330 ? ? ?? =56 萬 t/a 提升能力富裕系數(shù)為 af= AnAn? = 5645 = 提升能力滿足要求 （十）提升系統(tǒng)動力學計算 提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量 48 ∑m=m+2mz+4PkLp+2mt+mj+md =4000+26500+41212+22300+6500+4399 =42021kg 式中： Lp—— 鋼絲繩全長 Lp=1212m（包括尾繩） 。 主加速階段 開始時： F1=F0′+∑m（ a1－ a0） =65240+42021（ － ）=66081N 終了時： F1′=F1=66081N 等速階段 開始時： F2=F1′ － ∑ma 1=66081－ 420210. 50=45080N 終了時： F2′=F2=45080N 減速階段 開始時： F3=F2′－ ∑ma3=45080－ 42021=24080N 終了時： F3′=F3=24080N 爬行階段 開始時： F4=F3′+∑ma3=24080+42021=45080N 終了時： F4′=F4=45080N （ 九 ）提升電動機容量驗算 等效時間 48 Td=α（ t0+t1+t3+t4+t5） +t2+βθ = 12（ +++6+1） ++1312= 式中： α—— 低速運轉(zhuǎn)散熱不良系數(shù)， α= 1/2 ； β—— 停車間歇時間散熱不良系數(shù) ,β=1/3。 式中： MZ制動力矩 MJ靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩 （十一）電控設備 本提升機采用直流拖動，電控設備隨主機成套供貨。 （十二）供電電源 48 提升機采用雙回路供電，一回工作，一回備用。 三、開采七 2煤 時主提升能力計算 礦井在初期開采七 2 煤時設計生產(chǎn)能力為 ，井筒深度H=277m，主井提升裝置選用以開采二 1煤計算為準的 JKMD－ 4（ I） E 型落地式多繩摩擦式提升機，提升容器為 JDS4/55 4Y 型標準多繩箕斗（鋼絲繩罐道）。尾繩選用 88 15NATP8 4 71360 型扁鋼絲繩 2 根，該提升設備在初期開采七 2煤時一次安裝到位，分期服務于七 2煤和二 1煤的開采。 （提升速度及力圖見圖 613） 初加速度階段 卸載曲軌初加速時間： t0=oVoa = = 48 箕斗在卸載中曲軌內(nèi)的行程： h0= 正常 加速度階段 加速時間： t1= 01mVVa? = ? = 加速階段行程： h1= 02mVV?t 1= 2?= 正常 減速階段 減速階段時間： t3= 43mVVa? = ? = 48 4508045080450802644022圖 (61 3 )62975