礦井提升設備選型設計技術探析

高蘇洋

（煙臺德和冶金設計研究有限公司，山東 煙臺市 264000）

礦井提升設備選型設計技術探析

高蘇洋

（煙臺德和冶金設計研究有限公司，山東 煙臺市 264000）

文章簡要介紹了目前國內外礦井提升系統的發展現狀，通過工程實例詳細介紹了礦井提升設備的選型計算，包括方案的選擇，鋼絲繩、提升主電動機等主要設備的選型和校驗。本文對今后礦井提升設備的選型設計具有一定的借鑒意義。

礦井；提升設備；選型；設計

1 國內外礦井提升系統的現狀

根據主井提升系統電動機容量較大和目前提升電控設備的發展情況，設計選用技術先進、成熟的交—直—交控制系統。與傳統的交交變頻相比具有以下優點：諧波低，無需無功補償，無需濾波器，對電網質量要求不高，變壓器的數目、功率及動力電纜均可減少，控制更快更精確，占地面積小。

目前生產大型摩擦輪提升機的國外制造廠主要為SIEMAG TECBERG和ABB公司，國內主要為中信重型機械公司和上海冶金礦山機械廠。

SIEMAG TECBERG 公司生產的提升機最大直徑為 8m，鋼絲繩根數最多為 6 根，單臺電動機最大功率為 7500kW。SIEMAG TECBERG公司還可以與西門子公司合作生產內裝電機式摩擦輪提升機。內裝電機式多繩摩擦輪提升機是機電一體化設備，結構緊湊、占地 面積小，但設備價格較貴。

ABB公司生產的提升機最大直徑為 6.75m，鋼絲繩根數最多為 8根，單臺電動機最大功率為 9400kW。ABB公司可提供全套提升機機械和電控設備。

中信重型機械公司和上海冶金礦山機械廠均生產塔式及落地式多繩摩擦式提升機，根據多繩摩擦式提升機國家標準 GB/T 10599-1998，塔式多繩摩擦式提升機鋼絲繩根數最多為 6根，落地式多繩摩擦式提升機鋼絲繩根數最多為 4 根。國內制造廠已生產的落地式提升機最大直徑為 5.7m，單臺電動機最大功率為 5300kW。

由于本礦井井型大，主井需裝備大型提升設備，從國內外大型提升設備的使用情況及設備可靠性方面綜合考慮建議選用進口設備，有利于礦井安全生產，減少維護工作量，提高礦井現代化生產水平。

2 方案選擇

主井擔負礦井提升任務，設計裝備二套提升系統。經過方案對比，最終選用5× 6塔式多繩摩擦輪提升機二臺，平行布置。為減小井筒斷面尺寸，要求二臺提升機內側制動器尺寸盡可能的小，井筒設計施工前，應根據訂貨提升設備實際尺寸核定井筒斷面尺寸。根據主井提升系統電動機等效容量及過載能力要求，主井提升機如果配置單電機拖動，電動機容量達7200kW，鑒于目前用于礦井提升的單電機最大容量已做到9400kW，且單機拖動比雙機拖動節省設備投資及土建費用，因此推薦采用單機拖動，即配置7200kW 50r/min低頻交流同步電動機單機拖動，電控設備選用交—直—交成套設備。提升容器為兩對45t 箕斗，采用定重裝載方式。最大提升速度為13.09m/s，按330d/a、16h/d兩套主井提升系統年提升能力為1212萬t/a。

3 提升設備選型計算

3.1 設計依據

井型：10Mt/a（一套提升系統5Mt/a）；

工作制度：330d/a，16h/d；

主井井口標高：+1248.5m；

卸載標高：+1266.5m；

裝載標高：+446m；

提升高度：834.7m；

鋼絲繩懸垂高度：911.5m；

提升容器：立井多繩45t 雙箕斗；

標稱裝載質量：45t（定重裝載）；

箕斗自重：（包括懸掛裝置等）58t；

3.2 鋼絲繩選型及校驗

提升主鋼絲繩選52 ZBB 6×36WS+FC(R) 1770 ZS（SZ）各三根，共計六根。尾繩選用三根扁尾繩，首尾繩為平衡提升系統。

提升主鋼絲繩安全系數校驗：

所選鋼絲繩滿足要求。

3.3 提升設備選型及校驗

選用一臺5×6塔式多繩摩擦輪提升機，其主要技術參數如下：提升機校驗：

主導輪及天輪直徑：DN=Dt=5000mm＞90d1=4680mm

名稱參數主導輪直徑5m主提升繩根數6導向輪直徑 5m允許最大靜張力1800kN允許最大靜張力差500Kn襯墊摩擦系數≥0.25提升機變位質量41600kg（預估）導向輪變位質量12800kg（預估）

鋼絲繩最大靜張力：Fj’=1568.399kN＜Fj =1800kN

鋼絲繩最大靜張力差：Fc’= 441.45kN＜Fc =540kN

摩擦襯墊比壓：q=1.73＜2MPa

所選提升機滿足要求。

3.4 提升主電動機

低頻交流同步電動機，其參數為：

額定功率：7200kW；額定轉速：50r/min；額定電壓：3150V；過載倍數：2倍；轉動慣量：70000kg·m2。

最大提升速度：Vmax=13.09m/s。

3.5 提升主電動機校驗

電動機等效力：Fd=438.300kN

電動機等效容量：Pd=5854.436kW

電動機功率富裕系數：k= 1.23

電動機過載能力校驗：Fmax/FN=1.45＜0.85λm

所選電動機符合要求。

3.6 防滑校驗

根據相關規程，上提重載時緊急制動減速度as不得超過5m/s2，下放重載時緊急制動減速度ax不得小于1.5m/s2，且各種載荷（滿載或空載）和各種提升狀態（上提或下放重物）下緊急制動減速度不得超過鋼絲繩滑動極限減速度。

采用恒減速液壓站，在安全制動過程中制動力矩是自動調節的，在不同工況（提升、下放、空運行）下，制動力矩不同，但可保證安全制動減速度基本相同，設計取各工況安全制動減速度為1.5～1.8m/ s2。經計算各項速度均滿足防滑要求。

3.7 年提升能力

一套提升系統：

式中：不均衡系數C=1.1

兩套提升系統年提升能力12.12M t/a。

4 電氣控制設備及輔助設施的選擇

二套提升機各有10kV雙回路高壓電源引自礦井110/10kV主變電所不同母線段，380V雙回路低壓電源引自提升機房內輔助變壓器，均為一回工作，一回備用。電控設備選用交—直—交提升機成套電控設備。主井井塔內設一臺100/20t 電動超卷揚橋式起重機一臺及一臺載重1600kg 客貨兩用電梯。

[1]劉訓濤.礦井提升運輸設備[M].北京：地圖出版社,2006.

高蘇洋（1984.11-），男，漢族，江蘇沭陽人。2008年畢業于山東科技大學機械設計制造及其自動化專業，本科，學士學位。現在煙臺德和冶金設計研究有限公司從事礦山機械設計工作，助理工程師。