凯马公司主井提升系统更新改造方案可行性研究一、主井提升系统现状及改造理由凯马公司现使用的主井提升系统为1954年安装，系2БМ2000/1020A 型缠绕式提升机，电动机为绕线式仿AM6128－8电动机，功率为155kW ，提升机速度V=3.7m/s 。

提升机电控为老式的逻辑控制方式，型号为KKX ，为比较落后的电控系统，控制线路已经老化，故障率比较高，且金属电阻发热耗能较大。

制动方式为块式弹簧闸制动。

提升容器为4t 斜井箕斗。

运输方式为斜井轨道运输，轨距为1300mm ，轨道长度为417m ，在近两年的轨道运行中出现过几次断道现象，安全运行可靠度降低。

钢丝绳使用周期短，磨损量较大，一般情况是8个月更换一次钢丝绳，更换钢丝绳比较频繁，维护量比较大，每天需要工作人员观察检查检测钢丝绳。

现2БМ2000/1020A 型提升机已经被列入国家淘汰设备，被限制使用。

根据以上情况我公司决定对主井提升系统进行改造。

二、拟定的改造方案1、原系统需做的工作及效果分析根据主井提升系统运行情况和当前提倡节能、高效、安全可靠的要求，改造原系统需要做很多工作。

更换主井提升机卷筒，拆除原系统的所有机构，重新安装新型提升机，重新打基础进行预制，需要垫铁、基础螺栓二次灌浆。

主电动机选用变频电动机，功率155KW 。

电控选用交流变频调速系统，甩掉原提升系统转子回路串金属电阻部分，可以节能20%左右。

原设备进行更新改造时还要从以下几个方面考虑：（1）从设备生产性来说，改造后的设备与原设备没有太大差别，不能实现连续运输，生产能力没有提高，所以从生产效率来考虑，生产效率没有提高，生产性较差。

（2）从设备可靠性来说，现在的现代化技术可以达到设备可靠运行，但斜井运输存在易断绳、箕斗下滑等事故，事故率较高。

（3）从设备维修性来说，改造后的设备比原来设备检修时减少了电气方面的维修强度和难度，但从机械设备方面考虑和原来提升系统没有多大区别，设备的拆卸、安装难度较大，维修强度较大，维修时间较多，每天必须进行检查检修，每年必须进行大型的检修任务，钢丝绳更换率高，维修费用较高，显然维修性较差。

（4）从安全性来说，斜井提升机运输井架维护需要蹬高，井架高度为18米，维护工作人员需要蹬上井架进行天轮维修，属于高空作业，安全性较低，且斜井提升机运输事故率较高，所以安全性方面较差。

（5）从耐用性来说，提升设备使用寿命较长，但从整个系统来说，就出现了较多问题，钢丝绳使用寿命短，每年必须进行零部件的检修和更换，比如提升机主轴必须每年进行探伤，天轮轴必须探伤，每4年必须起大轴进行检查检修，费用和强度都很高，从整个系统来考虑耐用性不高。

综合考虑，改造后的提升系统不能消除以上几个方面的弊端，需要从新考虑改造方案，决定不选用提升机提升系统运输。

2、改造为DX 型主皮带提升的研究（1）设计参数及计算凯马公司主井基础数据，斜井倾角为30度，斜长416m 。

运输物料为原煤，松散度为1.2t/m3。

输送距离为412m ，上运高度为212m ，倾角为30度。

运输量计算Q=94.6816*330500000 t/h 根据运输机械设计选用手册选择：94.68/0.76=124.6t/h所以选用运输量为150t/h 。

参数及计算A 、选择带宽为800mm 。

B 、带速选择为0.5～2.0m/s 。

C 、输送能力计算Q=CρQ 0=0.68*1.2*388=316.6t/h式中：Q-输送量，t/hC-倾角系数，取0.68ρ物料松散密度，1.2t/m 3。

Q 0-水平输送能力，m 3/h 。

D 、其他参数（a ）每米钢绳芯输送带质量q 0取20.2kg/m 2(输送带强度为1250N/mm,带宽为800mm)。

（b ）每米输送机上物料质量q 的计算q=vQ 6.3=150*1.2/（3.6*2.0）=25kg/m 式中：q-每米输送机上物料质量，kg/m ；Q-输送量，t/h ；v-带速，m/s 。

（c ）每米输送机上托辊转动部分质量q 1及下托辊转动部分质量q 11，采用冲压座。

q 1=11.7kg/mq 11=4.0kg/m（d ）运行阻力系数ω，ω值与托辊形式有关。

侧辊前倾角为3～5度。

选用双侧前倾角，运行阻力系数ω为0.030（灰尘较多，输送摩擦较大的物料）。

（f ）上分支允许挠度下的输送带张力S 1，按公式S 1=f l q q 8)20 （g 计算S 1=（25+20.2）*1.2*1.2*9.8/（8*0.024）=3322N式中：S 1-上托辊间输送带张力，N ； q 、 q 0-物料和输送带每米质量，kg/m ；l-上托辊间距，1.2m ；f-挠度，推荐f=0.02l=0.02*1.2=0.024。

（g ）下分支允许挠度下的输送带张力S 1，查表为14kN 。

（h）校核倾斜输送机最小张力Sk，查表（运输机械设计手册表6-14）得：8.0kN。

注：倾斜输送机最小张力不得小于该值。

（j）传动滚筒选择：1000mm滚筒面纹为菱形的滚筒。

（k）带强Gx选择为1250N/mm。

（2）选型设计计算根据主井情况选择上运输送机计算方式（a）运行时的总阻力与总圆周力的计算运行时的总阻力：F=F1+F2+F3+F1式中：F-运行时的总阻力，N；F1-上分支运行阻力，N。

计算F1=（q+q+q1）ωLgcosβ=（25+20.2+11.7）*0.03*412*9.8*COS300=5969N式中：q-每米物料质量，kg/m;q-每米输送带质量，kg/m；q1-每米输送机上托辊转动部分质量，kg/m；ω-运行阻力系数，0.03；L-输送机长度，m;β-输送机倾角，300。

F2-下分支运行阻力，N计算F2=（q+q11）ωLgcosβ=（20.2+4.0）*0.03*412*9.8* COS300=2539N式中：q11-下托辊转动部分质量，kg/m；计算F3=qLsinβg=qHg=25*212*9.8=51940N式中：H-输送机提升高度，即物料输送高度，m。

F1-附加阻力，N；.计算出输送机正常运行时传动滚筒的总圆周力FUF U =F= F1+F2+F3+F1简化计算时，F1暂时不考虑，则FU = F1+F2+F3=5969+2539+51940=60448N.正常运行时传动滚筒的轴功率PP0= FU*v/1000=60448*2/1000=121kW式中：P-传动滚筒轴功率，kW;v-带速，m/s，v=2.0m/s.（b）张力计算选用单传动滚筒，围包角φ=210度，单传动滚筒计算简图。

此时，在传动滚筒趋入点的张力S1最大，传动滚筒奔离点的张力S2最小，在下分支中最小张力为S3，在上分支中最小张力为S4。

按式FU = F1+F2+F3和式F m= S1-S2则有：FU= F1+F2+F3= S1-S2先确定S2，化简得S 1= S2+ FUS3= S4= S2+ F2- qHg或S4= S1- F1- F3- qHgS 1= FU*1.3=60448*1.3=78582N=79 kNS2= S1- FU=79-60=19kNS3= S4=19+2.5-20.2*212*9.8/1000=21.5-42=-20.5kN上述算式应满足以下条件：a.应满足不打滑条件，即S1/ S2=4.25<4.33满足要求；b. S3=20.5kN大于下分支最小张力14kN,满足要求。

c. S4=20.5kN大于上分支最小张力3.9kN，满足要求。

d.最大张力S1=79kN小于于表中所列带强为1250N/mm的所列100kN值，满足要求。

（c）电动机功率计算a.计算公式PM =K1*K2*P式中：PM-电动机功率，kW;K1-电动机功率系数；K2-电动机起动方式系数，一般情况选取K2=1；P-传动滚筒轴功率，kW。

b.电动机功率系数的选取采用绕线型电动机时，其值如下：一般情况，单机驱动时取K1=1.2～1.3。

选取1.3。

采用防爆鼠笼型电动机配安全型液力偶合器时其值如下：一般情况，单机驱动时取K1=1.2.计算PM=1.2*1*121=145kW(d)钢绳芯胶带强度计算m=BGX/ S1=0.8*(1250*1000)/79000=12.65式中：B-胶带宽度，0.8m；GX-胶带破断强度，1000000N/m;S1-胶带最大张力，79000N；m-安全系数（3）附加阻力及附加功率计算a.清扫器阻力及其附加功率每组弹簧清扫器：F11=（700～1000）B=560～800N每组空段清扫器：F11=200B=160N式中：F11-附加阻力，N；B-带宽，m。

附加功率：P4=∑F11v/1000=(560～800)*2/1000=(1120～1600)/1000 =1.12～1.6kW取值为2kW。

式中：P4-清扫器附加功率，kW；∑F11-附加阻力和，N；v-带速，m/s.b.导料槽阻力及其附加功率附加阻力：F12=（1.6B2ρg+70）l=82N附加功率：P4= F12v/1000=82*2/1000=0.164kW式中：P4-附加功率，kW；F12-导料槽附加阻力，N；B-带宽，m；ρ-物料松散密度，t/m3；v-带速，m/s。

c.进料处物料加速阻力及其附加功率附加阻力：F13=0.142Qv=0.142*150*2=42.6N附加功率：P4=0.00014Qv2=0.084kW式中：P4-附加功率，kW；F13-进料处物料加速引起的附加阻力，N；Q-输送量，t/h；v-带速，m/s。

（3）起动和制动a.起动与制动计算原则由于长距离、高强度输送机的带速与张力都比较大，因此在设计中对起动与制动必须考虑惯性问题，其目的是要求在各种条件下起动和制动平稳，而不致发生故障。

一般设计中，首先要确定单台输送机的起动或制动时间，它是由起动加速度或制动减速度、最大起动力或最大制动力等主要参数共同确定的。

为了便于分析，这里所有力的计算，都是按作用于传动滚筒的圆周力来分析的。

一般长距离输送机特别是水平输送机取传动滚筒最大起动圆周力为工作圆周力的1.5倍。

FQ =AF=A（S1+S2）式中：FQ-起动圆周力，N；F-工作时圆周力，N；A-起动系数，取A=1.5；S1-传动滚筒趋入点最大张力，N；S2-传动滚筒奔离点最小张力，N。

FQ=1.5*（79000+19000）=147000Nb.起动与制动负荷计算输送机在起动时，需要克服惯性，使输送机由静止逐渐加速至额定带速。

在制动时也需要克服惯性，使输送机由额定带速减速至停机。

因此在稳定运转时，动能恒定，在起动和制动过程中动能是变化的。

计算方程式①传动滚筒在各种状态下所需圆周力的基本算式F= F1+F2+F3+F1FQ =∑Fa+（F1+F2+F3+F1）FZ =∑Fa-（F1+F2+F3+F1）式中：F-工作时圆周力，N；F1-上分支运行阻力，N；F2-下分支运行阻力，N；F3-物料提升阻力，N；F1-附加阻力，N；FQ-起动时圆周力，N；FZ-制动时的圆周力，N；∑Fa-总的动负荷，N。