矿用机电设备选型设计初探

余必玖

【摘要】：随着社会的发展，工业自动化程度的离要求。矿用机电设备设计与选型工作是一项复杂的系统工程。

【关键词:机电设备；选型；设计；

【 abstract 】 : along with the development of society, industrial automation degree from the requirement. Mechanical and electrical equipment selection and design is a complex system engineering.

【 key words】: mechanical and electrical equipment; selection; design;

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

0. 引言

机电设备是一个公司，一个企业正常生产运作和经营活动的重要物质技术保障，它们在当代自动化程度要求较高的社会环境，发挥出越来越重要的角色。随着人类社会的进步和科学技术的不断更新换代。机电设备的大型化、专业化，自动化程度越来越高。机电设备是一个公司一个企业固定资产的重要组成部分，肩负着整个公司、企业的生产运作经营，因此做好机电设备确保机电设备设计与选型，为生产提供安全可靠的机电设备，为公司创造更大的经济效益。

机电设备组成部件的设计。

1采煤机的选择

矿井顶板完好，煤层为中等硬度，煤层倾角10。，倾斜煤层，煤层厚度为2．1 m，为中厚煤层，矿井年产量A。=90万t，工作14 h／d。300 d／a，初选工作面实行“三八”作业制．即零点班和四点班每班8 h生产。八点班检修。各工种作业人员应互相协调充分利用工时．提高生产效率．特别要坚持正规循环作业．确保工作面安全生产和设备高效运转．从而实现稳产、高效。

2.液压支架的选型

2.1.液压支架的选型

2.1.1架型的选择

液压支架根据对顶板的支护方式和结构特点不同，可分为支撑式、掩护式、支撑掩护式三种基本型式。

支撑式支架顶梁长，立柱多，且垂直支撑，工作阻力大，切顶能力强，通风断面大，后部有简单的挡矸装置，架间不撑紧，对顶板不密封，它适应于稳定或坚硬以上直接顶和周期来压明显和强烈的老顶条件。

掩护式支架有宽大的掩护梁可挡住采空区冒落的矸石，它的顶梁较短，支柱少且倾斜支撑，架间密封，支架工作阻力较小，切顶能力差，但由于顶梁较短，控顶面积小，支护强度不一定小，它使用于不稳定和中等稳定直接顶条件。

支撑掩护式支架兼有上述两种支架的结构特点，顶梁较长，立柱较多，呈垂直或倾角较小倾斜支撑，故工作阻力大，切顶能力强，具有掩护梁架间密封，挡矸掩护性能好，它使用于稳定以下各类顶板，有取代支撑式支架的趋势，但结构复杂，重量较大，价钱相对较高。

由于本工作面的直接顶类别及老顶级别均以确定，所以可直接根据“适应不同类级顶板的架型及支护强度表”直接选择。

根据表中给定的架型选择标准，确定本工作面的支架类型为支撑掩护式。虽然该支架结构复杂，成本较高，但该类型支架技术成熟，安全性高，工作性能稳定，对不同地质条件的煤层适应性强，应用广泛。

2.1..2液压支架结构参数的确定

Hmax＝hmax＋a

Hmin＝hmin－S2－b－C

式中：Hmax——支架最大支护高度，m，

Hmin——支架最小支护高度，m，

hmax——煤层最大厚度，2.9m

hmin——煤层最小厚度，取2.4m，

a——考虑伪顶，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撑力所需要的支

撑高度的补偿量；中厚煤层取200mm，

S2——顶板最大下沉量，取160mm，

b——支架卸载前移时，立柱伸缩余量，煤层厚度大于1.2m时取

80～100mm，本次设计取100mm，

c——支架顶梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，取100mm。

则：Hmax＝2.9＋0.2＝3.1m

Hmin＝2.4－0.16-0.1-0.1=2.04m1.23.2

2.2提升容器选型

2.2.1提升容器的选择

2.2.1.1小时提升量

Ah = C×An/br×t

=1.1×900000/ 300×14

=236(t/h)

2.2.1.2经济提升速度:

Ht=Hs+Hx+Hz

=300+18+18

=336(米)

Vj =0.4

＝0.4

＝7.3m/s

1.2.1.3.一次提升经济时间估算

Tj＝

＝

＝75.2s

式中：a——提升加速度，箕斗提升取0.8m/s2

u——容器爬升时间，对双箕斗提升取10s

θ——提升终了休止时间，暂取10s

1.2.1.4.一次经济提升量

式中：An——矿井设计年产量，900000t/a

af——提升富裕系数，取1.2

C——提升不均匀系数，有煤仓取1.1

t——日工作日，一般取14h

b——矿井年工作日，取300d

2.2.1.5.提升容器选择

根据计算，选择标准箕斗，型号JL－6。技术参数如下：

名义吨位：6t

有效容积：6.6m3

提升钢丝绳直径：43mm

自重：5.0t

最大终端负荷:120kN

最大提升高度：700m

箕斗总高：9.45m

箕斗中心距：1.87m

使用井筒直径：5m

提升机型号：2JK－3.5

2.2.1.6.重新计算最大提升循环时间

2.3电动机预选

2.3.1电动机的估算功率

=

式中：N——电动机的估算功率，kW

V″m——提升机的标准速度，取4.5m/s

k——矿井阻力系数，箕斗提升取1.15

Q——一次提升货载重量，60000N

ψ——考虑到提升系统运转时，有加、减速度及钢丝绳重力等因素影响的系数，箕斗提升取1.2

ηj——减速器传动效率，单击传动取0.92

电动机的估算转数

＝573 rpm

式中：i——减速器的传动比，20

D——滚筒直径，3m

2.3.2初选电动机

根据以上计算，选取电动机为：

JR1512-8/570

Ne=570kW nd=738rpm V=6000V

(GD2)d=5100Nm2 λ＝2.0

提升机实际提升速度：

Vmax=πDgnd/60i＝3.14×3.0×738/60×20=5.78m/s

立井提升物料时，速度不得超过下式限定速度：

Vmax≤0.6 =0.6 ＝10.4m/s

提升速度满足要求。

3排水设备选型

3.1初选水泵型号、台数

3.1.1工作水泵必须的排水能力Qb 及净排水扬程高度Hg

Qb≥1.2Qz＝1.2×620=744m3/h

Hg＝Hx＋Hp＝5+360+1=366m

式中：Hx——吸水高度，取5m

Hp——排水高度，取开采水平距井口的标高差再加1m。

3.1.2初选水泵型号

根据要求的水泵排水能力及扬程，设计初选排水泵型号为

MD450-60×7，额定流量Qe＝450m3/h，扬程420m

3.1.3确定水泵台数

正常排水时水泵台数n1

n1=

确定正常排水时工作泵为2台MD450-60×7型离心式多级泵。

备用泵的台数n2

n2=0.7×1.6=1.12台

暂定备用泵的台数为1台

最大排水时水泵的台数n3

工作泵和备用泵的排水能力为3×450＝1350m3/h

1350÷830=1.6＞1.2

即工作泵和备用泵的排水能力满足最大涌水时的排水要求。

检修水泵的台数n3

n3=0.25n1=0.5

检修泵数量选1台

则水泵台数n为

n＝n1＋n2＋n3=2＋1＋1=4台

3.1.4验算水泵工作稳定性

水泵正常工作时，要求满足下式

Hg≤0.9He=0.9×420=378m排水管路及布置

3.1.5选定管路的条数

根据排水泵的数量及各涌水期排水泵的台数，设计选择3趟排水管路，正常排水时、最大排水时合用2趟，备用1趟。

3.1.6选定管路的内径

正常排水及最大涌水时均为2台水泵工作。工作管路均为2趟，排水管内径计算如下：

排水管流量：

Qp＝

取排水管内经济流速为Vp＝2m/s

则排水管内径为：

dp＝

根据计算选择自标准YB231-70查得外径Dp=325mm的无缝管，壁厚8、10、14mm等，取壁厚为10mm试算。

dp=325 – 2×10=305mm

所需壁厚：

＝

＝0.78cm

式中：dp——标准管内径，30.5cm

σs——无缝钢管许用应力，80MPa

P——管内水流压强，P＝0.011Hg＝0.011×366=4.03MPa

C——附加厚度，无缝钢管取0.1cm

与所选管径相近，确定管壁厚度为10mm。

西水管外径：

dx＝

＝

＝0.82cm

取dx＝335mm

δx＝10mm

4 机电设备预知维修与故障诊断系统设计

设备的预知维修和故障诊断技术涉及机械、电子、材料、控制、电气、计算机仿真和人工智能以及信息等多学科综合的新兴边缘学科，要实现设备的预知维修需要获得与系统当前状态相关的数据并进行处理，从而对设备的状态做出判断，预测未来时间可能发生的故障，并进行维修决策。本系统是针对汽轮机等大型机电设备的通用远程实时监控与故障诊断的设计，将企业对设备预知维修的需求与设备故障诊断的实用技术相结合，开发了一套集企业设备信息管理、数据分析和故障诊断技术于一体的、功能强大的设备预知维修与故障诊断系统。

5. 机电设备技术管理

1)加强新购电气元件，仪表仪器和机械零件等材料的入库管理。据统计，机电设备很大一部分故障是采用了不合格的零部件和材料造成的，给公司和国家财产造成了很大的浪费，所以在日产的工作中，材料入库管理不能忽视。在材料入库前一定要把关，认真检查材料是否有产品合格证和相对应的说明书，便于日后安装使用，认真检查型号是否符合要求，检查材料是否完整，完好方可入库，入库后按照管理要求做好分类管理。

2)在使用中，要教育操作人员正确的使用和操作各种机电设备，不能在超过机电设备所能承受的最大负荷下进行工作，尽量保证负荷的均匀加减，使机电设备承受的负荷处于较为平缓的变动，杜绝野蛮操作机电设备。

3）加强维修管理，采取“计划维修”与“预防性维修”两种制度的相结合的维修制度。科学合理的安排机电设备的维修工作。计划维修坚持“养修并重，预防为主”的指导思想，杜绝机电设备带病作业。经验表明．严重机电设备故障往往是由一些较小的故障引发的。究其原因，就在于忽视了对小故障的及时处理，存在侥幸的心里。因此，在维修方面，一是重视小故障的及时处理，做到防患于未然。切不可认为小故障不影响使用，为了赶任务让机电设备带故障作业，最后小毛病拖成了大故障，不但增加了修理难度，又延误修复工期，造成设备不能正常使用，严重时可能造成机电设备突然报废。从某种意义上来说，对出现的故障及时进行处理，就是减少和防止故障的一种有效措施。

6.结语

对机电设备进行选型设计,是建新矿或对老矿井进行改造的重要环节。因此对机电设备进行选型设计，应该严格按照煤矿的基本条件，同时结合实际情况及经济条件等因素．依据选型的基本理论．对所选机电设备进行理论分析和校验．保证所选设备达到最优化和最合理配置。切勿仅考虑基本条件需求．选取型号过大的机电设备。这样就会造成不必要的经济损失和设备配套的不协调。

参考文献

【1】汪浩．矿山运输及同定机械选型设计指导：上【M】．京：北京出版社．2008．

【2】毋虎城，聂静．矿山运输及同定机械选型设计指导：下【M】．北京：北京出舨社．2009

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。