Модернизация электроподъемника на руднике "Октябрьский"

Бурение, заряжание и крепление выработок

1690

Приготовление и транспорт закладочного бетона

940

Механизмы околоствольных дворов и дозаторных

160

Механизмы надшахтных здании и механические мастерские

100

Прочие приемники

150

Общий расход сжатого воздуха по руднику, м³/мин.

3040

Подача сжатого воздуха к подземным потребителям осуществляется по двум магистральным воздухопроводам 600 мм, проложенным в стволах КС-1 и КС-2, и одному магистральному воздухопроводу 500 мм, проложенному от компрессорной до вспомогательного объекта стволов и далее по стволу ВСС.

1.5.4 Водоотливные установки

Откачка притока рудничных вод обеспечивается главной и вспомогательной водоотливными установками заглубленного типа. Главная водоотливная установка, расположенная на гор.-800м, производит выдачу воды на поверхность по трубопроводам d=350 мм (2 рабочих и 2 резервных), проложенным в стволах КС-1 и КС-2. Hасосные агрегаты вспомогательной водоотливной установки, расположенной на гор-950 м подают воду в водосборники главной водоотливной установки. Схема водоотлива рудника предусматривает самотечное поступление рудничных вод со всех горизонтов шахт 1 и 2 в водосборники соответственно главной и вспомогательной водоотливных установок, а также в связи с имеющимся запасом производительности последних прием на горизонтах -800м, -950м рудничных вод, перекачиваемых с горизонтов-1300м и -1050м рудника "Таймырский". Очистка водосборников принята способом взмучивания водой с откачкой образовавшейся пульпы рабочими насосами.

Для механизации монтажных, транспортных и ремонтных работ в насосных камерах предусмотрено использование ручных талей, специальных грузовых платформ и грузовых лебедок. Общий водоприток по руднику на период полного развития горных работ по медистым рудам с учетом остаточных водопитоков по вертикальным стволам и технологической воды от закладки выработанного пространства, бурения с водой, орошения выработок ожидается 351,5 - 381,5 м³/ч, из которых естественных приток подземных вод составит 55 - 65 м³/ч.

Рудником не производится сброс технических вод в поверхностные водоемы. Вода поступает на очистные сооружения, и часть воды расходуется поверхностным закладочным комплексом.

Таблица 1.5.9

Баланс водопотребления и водоотведения на технологические нужды

Наименование	Первое полугодие	Второе полугодие
	тыс.м3	м3/час	тыс.м3	м3/час
Приход 1. Холодная вода питьевая в шахту 2. Горячая вода в шахту (промывка бункеров) 3. Вода шахтная на ПЗК 4. Естественный водоприток 5. Получено от рудника «Таймырский»	655 8 353 233 278	150,8 1,8 81,3 53,6 64	707 9 340 288 342	160,1 2 77 65,2 77,5
Итого	1527	351,5	1686	381,8
Расход 1. Откачено воды всего от рудника «Таймырский» 2. Передано шахтных вод, всего на ОШВ на ПЗК 3. Потери, всего	968 278 968 615 353 559	222,8 64 222,8 141,6 81,3 128,7	1120 342 1120 780 340 566	253,6 77,5 253,6 176,6 77 128,2
Итого	1527	351,5	1686	381,8

Данному водопритоку удовлетворяет насос ЦНС 300 - 780 1300.

Насос ЦНС 300 - 780 1300 предназначен для откачки нейтральных вод из шахт угольной и горнорудной промышленности, при содержании механических примесей в воде не более 0,1 г/л при размере твердых частиц 0,1 мм.

Ц - центробежный.

Н - насос.

С - секционный.

Согласно нормам проектирования водоотливных установок, работающих в условиях малообводненных рудных месторождений, насосная камера оборудуется тремя насосными агрегатами, из которых один в работе, один в резерве, один в ремонте. По Правилам Безопасности предусматриваем установку четырех насосов.

1.6 Электроснабжение предприятия

Электрические нагрузки и расход электроэнергии. Основными потребителями электроэнергии на поверхности рудника является являются электродвигатели б кВ и 0.4 кВ подъемных машин турбо компрессоров, вентиляторов, калориферов и электроосвещение. Источником электроэнергии для электроприемников рудника

"Октябрьский" является ТЭЦ-2. Основными потребителями электроэнергии на поверхности рудника являются электродвигатели 6кВ подъёмных машин, турбокомпрессоры, вентиляторы, калориферы, элекгроосвещение.

Потребители электроэнергии рудника «Октябрьский» по степени бесперебойности электроснабжения относятся к I и П категориям по классификации ПУЭ.

Источником электроэнергии для электроприёмников рудника «Октябрьский» является Норильская ТЭЦ-2, электроснабжение всех

ГПП рудника осуществляется от ТЭЦ-2 по ВЛ 110кВ.

Схемы коммутации ГПП принимаются без выключателей на стороне высшего напряжения с установкой короткозамыкателей в цепях трансформаторов.

На ОРУ-110кВ принята упрощённая схема с отделителями и короткозамыкателями, и «мостиком» со стороны ВЛ.

РУ бкВ выполняется с одинарной системой шин, секционированный на четыре секции, с АВР на секционных масляных выключателей предусматриваются комплектные устройства БПРУ.

Предусматриваются следующие виды защит на трансформаторах ТРДН-25000/110:

1. Продольная диф.защита.

2. Максимальная токовая защита с выдержкой времени с вольтметровой блокировкой на стороне высшего напряжения.

3. Максимальная токовая защита с выдержкой времени на вводах бкВ.

4. Газовая защита в баке трансформатора, действующая на отключение и на сигнал.

5. Газовая защита в баке переключающего устройства, действующая на отключение и на сигнал.

6. Реле уровня масла с действием на сигнал.

7. Защита от перегрузки с действием на сигнал.

Защиты дефференциальная, газовая, максимальная действуют на включение короткозамыкателя для отключения питающей линии 110 кВ со стороны ТЭЦ-2.

После включения короткозамыкателя в первую бестоковую паузу производится отключение повреждённого трансформатора с помощью отделителя.

На питающих линиях 110кВ на ТЭЦ-2 (яч.6,21) предусматривается 2-х ступенчатая токовая защита от междуфазных к.з. и 2-х ступенчатая земляная защита. Ячейка №6 оборудована вышеуказанной защитой, для ячейки №21 необходимо предусматривать защиту вновь.

Предусматривается УРДВ. На секционных маслянных выключателях предусматривается максимальная токовая защита с выдержкой времени с ускорением при действии АВР.

На линиях ТП предусматривается максимальная токовая защита от однофазных замыканий с действием на сигнал.

На линиях электродвигателей турбокомпрессоров предусматривается дифференциальная защита от асинхронного хода с реле мощности, защита от однофазных замыканий с действием на отключение, защита минимального напряжения, защита от перегрузки, Предусматриваются следующие автоматические устройства:

1. АВР СМВ 6кВ при отключении одного из трансформаторов или питающей линии. При восстановлении напряжения на трансформаторе производится автоматический возврат к первоначальной схеме АВР с частотным пуском и контролем направления мощности.

2. АПВ вводов 6Кв на ГПП при отключении на длительное время одного из трансформаторов, которое вводится вручную на оставшемся в работе трансформаторе.

3. АВР собственных нужд 220в.

4. АЧР.

5. Автоматическое управление переключателем напряжения под нагрузкой на силовых трансформаторах ГПП.

6. Управление обдувкой трансформаторов ГПП.

7. Автоматические осциллографы для записи аварийных процессов на ГПП.

Управление вводными и секционными выключателями 6кВ на ГПП предусматривается со щита управления, на котором размещается также аппаратура защиты и автоматики силовых трансформаторов и секционных выключателей. Управление выключателями линий 6кВ производится с помощью ключей, установленных на камерах. Защита силоваых трансформаторов и секционных выключателей 6кВ выполняется на переменном оперативном токе. В качестве источника энергии для отключения вводных и секционных выключателей 6кВ и отделителей 110 кВ используются предварительно заряженные конденсаторы.

Релейная защита, управление, автоматика и сигнализация отходящих линий бкВ выполняется на выпрямленном оперативном токе с применением выпрямительных блоков БПТ и БПН с выходным напряжением 220В.

Для подключения блоков на выводах бкВ предусматривается установка второго комплекта трансформаторов тока 2-х фазах.

Питание цепей соленоидов включения электромагнитных приводов выключателей предусматривается от комплектных выпрямительных устройств типа БПРУ.

Предусматривается аварийная и предупредительная сигнализация на подстанции, приспособленная для выдачи телесигналов диспетчеру сетей и подстанций. Предусматривается измерение тока на вводах 6;0,4кВ всех отходящих линий бкВ. Измерение напряжения на шинах 6;0,4;0,22кВ.

Учёт активной и реактивной электроэнергии производится на вводах бкВ, на отходящих линиях бкВ.

Распределительные устройства 110кВ открытого типа ~ ОРУ 110кВ) всех ГПП выполнены по упрощенной схеме с отделителями и короткозамыкателями.

На ОРУ 110кВ для обслуживания оборудования сооружаются специальные решетчатые площадки.

Из-за больших снежных заносов всё электрооборудование ОРУ 110кВ приподнято над землёй.

Распредилительные устройства 6кВ всех ГПП (РУ-6кВ) выполняется закрытого типа, комплектуются шкафами серии КРУ2-6Э с выключателями ВМГ-10К и приводами ПЭ-11.

Закрытая часть ГПП выполняется в одноэтажном исполнении, с продуваемым кабельным подпольем.

Для защиты окрытой части ГПП от прямых ударов молний наприёмных порталах 110кВ и зданиях ГПП устанавливаются стержневые молниеотводы. Для защиты оборудования от атмосферных перенапряжений на вводах ГПП со стороны 110кВ и на шинах 6кВ устанавливаются комплекты вентильных разрядников.

Трансформаторное маслянное хозяйство проектом не предусматривается.

Ремонт, ревизия трансформаторов и очистка масла производться централизованно в цехе ремонта трансформаторов комбината.

Отвод масла из-под гравия в аварийных случаях существляется в подземный резервуар для слива масла, расчитанный на полный объём масла одного трансформатора. Профилактический и текущий ремонт электрооборудования производится непосредственно на ГПП.

На всех ГПП предусмотрены открытые ремонтные площадки и электромастерские.

Распределительные подстанции 6кВ и трансформаторные подстанции 6/0,4кВ выбраны с учётом распределения нагрузок, удобства обслуживания.

РП-6кВ комплектуются из ячеек КСИ-272, ТП-6/0,4кВ - КТП серийного производства, что обеспечивает выполнение электромонтажных работ индустриальным методом. На вводах 6кВ ГПП-3О-бис, РП-395-Т, ПР-315-1Т, расположенных на промплощадке ВПС-1, для ограничения мощности трехфазного КЗ, устанавливаются токоограничивающие реакторы;

-защита подземных кабельных сетей на стороне 0,4кв основана напринципе опережающего отключения комплекса коммутационных операций, исключающих возможность появления опасных электрических разрядов в месте повреждения кабеля или электроаппарата;

-защита выполнена автоматами АФВ и пускателями, установленными на отводящих линиях 0,4кВ;

-защита от токов утечки в низковольтных подземных сетях выполняется с помощью реле утечки УАКИ, действующих на отключение при снижении уровня изоляции в кабельных сетях ниже допустимых значений.

Схема электроснабжения подземных электроустановок на стороне 6кВ должна отвечать следующим условия

-мощность трехфазного КЗ в любой точке сети 6кв менее 50мВА;

-максимальная токовая защита на всех участках выполняется на отключение выключателя без выдержки времени типовыми камерами ЯК6400, ВВД-6, КРУВ-6;

-отключение всех электрически связанной поврежденной сети при замыканиях на землю и опасных токах утечки.

Виды работ, выполняемые слесарем, дежурным по ремонту оборудования:

-техническое обслуживание работающего оборудования;

-установление причин неисправности оборудования, демонтаж агрегатов, узлов и деталей;

-разборка, очистка, ремонт, сборка и установка отремонтированных агрегатов, узлов и деталей на оборудование;

-запуск отремонтированного оборудования в эксплуатацию.

К работе слесарем дежурным по ремонту оборудования допускаются лица в возрасте не моложе 21 года прошедшие специальное обучение, сдавшие экзамены и получившие соответствующее удостоверение.

При поступлении на рудник слесарь должен пройти медицинское освидетельствование и в дальнейшем проходить его в установленном порядке с обязательной рентгенографией.

При поступлении на работу, а также при переводе с одного участка на другой, допуск слесарей к самостоятельной работе производится после инструктажа по технике безопасности.

Периодически, один раз в пол года, все слесари обязаны пройти повторный инструктаж по технике безопасности, проводимый участковым техническим надзором, ознакомиться под роспись с планом ликвидации аварий в части, относящейся к месту их работы, и с правилами личного поведения во время аварии.

Выполнять порученную работу слесарь должен в предусмотренной для этой цели спецодежде и спецобуви и при необходимости использовать предохранительные приспособления и средства индивидуальной защиты (предохранительный пояс, очки и т.д.). Спецодежда должна быть соответствующих размеров, куртка и рукава должны быть застёгнуты и не иметь свисающих концов,каска зафиксированна под бородочным ремнём.

Слесарь обязан внимательно относиться к выполнению полученной работы, следить за сигналами, имеющими отношение как к его напосредственной работе, так и за сигналами предупреждающими о возникновении опасности; не отвлекаться от работы посторенними разговорами и внимательно относиться к личной безопасности.

На месте ремонта оборужования слесарь долженн иметь исправный инмтрумент и приспособления.

В своей работе слесарь должен руководствоваться общими инструкциями по безопасности труда, рабочими технологическими инструкциями, инструкциями на отдельные виды работ, технологическими картами, проектами производства работ, картами безопасности и настоящей инструкцией.

2. Проектирование скиповой подъемной установки СС-2

При расчете скиповой подъемной установки будем выбирать многоканатную подъемную машину т. к. одноканатные ПМ не могут обеспечить подъем грузов с заданной глубины (Н_ст = 1103 м). Многоканатные подъемные установки по сравнению с одноканатными имеют следующие преимущества: возможность подъема со значительных глубин больших грузов; большая безопасность работы; диаметр каждого подъемного каната значительно меньше диаметра каната при одноканатном подъеме, в связи с чем меньше диаметр органа навивки, масса машины и мощность двигателя; меньше число перегибов каната герметизация копра, устраняющая влияние атмосферных факторов на канаты; отсутствие крутящего момента приложенного к сосуду со стороны канатов (благодаря применению четного числа канатов и поочередное расположение канатов правой и левой свивки), что способствует уменьшению износа проводников и смягчению ударов на их стыках; нет надобности в применении парашютов в связи с малой вероятностью одновременного обрыва всех канатов.

Многоканатные подъемные машины способны обеспечить подъем полезного ископаемого с глубины до 1600 метров.

Основными параметрами механической части шахтной подъемной установки (ШПУ) являются такие величины, как оптимальная масса поднимаемого груза, диаметр головных и хвостовых канатов, оптимальные скорость, ускорение и замедление движения, эффективная мощность подъема. Расчет этих параметров и выбор соответствующих изделий - задача проектирования механической части ШПУ.

Рассчитываемая скиповая подъемная установка предназначен для подъема руды со второй шахты.

Годовая производительность (А_г) одной подъемной установки при 14 часах работы в сутки и 305 дней в году с учетом коэффициента неравномерности работы подъема - 1,25 и коэффициента реверса подъема 1,1 составляет 2345000 т. Глубина вертикального ствола скиповой подъемной установки Н_ст = 1103 м.

2.1 Выбор подъемных сосудов и определение концевой нагрузки

Расчетная высота подъема с учетом расположения скипов в копре и нижней части ствола:

Н_р=Н_ст+h_загр+h_разгр+2=1103+12+17+0,35=1132,35 м

где Н_ст - глубина вертикального ствола;

h_загр - расстояние по вертикали от отметки откаточного гори-

зонта до нижней кромки загрузочного бункера;

h_разгр - расстояние по вертикали от «нулевой» отметки до верх

ней кромки приемного бункера;

Д - расстояние от уровня разгрузочного лотка (загрузочного лотка) до приемного бункера (лотка дозатора).

Часовая производительность ШПУ:

А_ч=== 755 т/ч,

где А_ч - часовая производительность ШПУ, т/ч;

А_г - годовая производительность ШПУ, т/год;

С - коэффициент резерва производительности (с=1,25);

А - коэффициент реверса подъема;

n_д - число рабочих дней в году;

t - время работы подъемной установки в сутки, ч.

Оптимальная грузоподъемность Q_опт, кг, при которой суммарные годовые эксплуатационные затраты на подъемной установке будут минимальными, определяем по формуле для многоканатных двухскиповых подъемов:

Q_опт = А_ч=755=38 680 кг,

где А_ч - часовая производительность, кг;

Н_р - высота подъема, м;

t_п - продолжительность паузы, с.

Выбираем стандартный скип 2СН11-2 грузоподъемностью Q_п=25т, массой Q_с=24,4т, путем разгрузки h=2,4м.

Высота подъема с учетом высоты скипа h_с=13м:

Н=Н_р+h_с=1132,35+13=1145,35м

Расстояние от нижней приемной площадки до оси шкива трения:

Н_к=Н_р+h_к=1132,35+56,6 ? 1189 м,

где Н - высота подъема, м;

h_к= 56,6 - длина отвесов подъемных канатов в копре, м;

2.2 Расчет и выбор подъемных канатов

Линейную массу каната P_к, кг/м, определим по формуле:

Р_к===33,8 кг/м,

где Q_п и Q_с - масса полезного за один раз поднимаемого груза и собственная масса скипа, кг;

_в - временное сопротивление разрыву проволок каната Н/м²;

g = 9,81м/с²;

z_min= 7 - коэффициент запаса прочности;

_о - условная плотность каната, кг/м³;

Н_к - расстояние от нижней приемной площадки до оси шкива

трения, м.

Число подъемных канатов n_к многоканатного подъема определили по формуле:

n_к=Р_к= 33,8= 3,36

где Р_к - линейная масса канатов, кг/м;

D_шт - диаметр шкива трения, м;

_к - коэффициент, зависящий от конструкции каната;

- отношение D_шт к диаметру каната d_к, по ПБ для системы с

отклоняющими канатами 95.

Принимаем количество канатов n_к=4

Определим линейную массу p_к одного подъемного каната:

Р_к = = = 8,45 кг/м.

Предварительно применим четыре каната n_к=4, диаметром d_к= =48,5мм, линейной массой каната Р_к=8,47 кг/м, разрывным усилием Q_р=137510³Н/мм².

Проверим запас прочности канов:

 = = 10,4

Это соответствует условию:

Z_ПР ? 9,5 (норма)

Окончательно применим четыре каната n_к=4, диаметром d_к=48,5мм, линейной массой каната Р_к=8,47 кг/м, разрывным усилием Q_р=137510³Н/мм².

Линейную массу g_к уравновешивающих канатов определили по формуле:

g_к===11,5 кг/м

где n_к - количество подъемных канатов;

Р_к - линейная масса подъемного каната, кг/м;

n_ук - количество уравновешивающих канатов, которых по ПБ должно быть не менее двух.

Применили три стандартных плоских каната с размерами 17027,5мм расчетной массой g_к=11,5кг/м.

Разность линейных масс:

n_кР_к=n_укg_к 4•8,47-3•11,5=0,6 кг/м

Считаем предварительно выбранную систему уравновешенной.

2.3Выбор подъемной машины

Наметим к применению многоканатную подъемную машину ЦШ-54 Машины ЦШ по схемным решениям и компоновке идентичны машинам МК, но конструкция их более совершенна.

Таблица 2.3.1

Технические характеристики подъёмной машины ЦШ-54

Наименование параметра
Коренная часть машины: длина, мм ширина, мм масса, т Массы основных узлов подъёмной машины: исполнительного органа тормоза, т привода тормоза, т приводных элементов, кг стоек для сборки приводных элементов, кг рамы машины, т постаментов под подшипники, т сборки главного вала, т	9100 4340 157 13?2=26 1,7?4=6,8 - - 1,5 - 105

Ниже приведены технические характеристики подъёмной машины ЦШ-54 необходимые для дальнейших расчётов:

Диаметр канатоведущего шкива трения, м 5

Количество подъемных канатов 4

Статическое натяжение канатов, кН, не более 1450

Разность статических натяжений канатов, кН, не более 350

Маховый момент машины без редуктора, отклоняющих

шкивов и двигателя, кНм² 4900

Маховый момент отклоняющих шкивов, кНм² 500

Фактические значения статических натяжений канатов и разности статических натяжений канатов рассчитаем по формулам:

Т_{ст max}=(Q_п+Q_с+4Р_кН_к)g=(19343+24,4•10³+4•8,47•1189)9,81=824,298•10³Н

Т_ст=824,298•10³ Н(факт)1450•10³Н(норма);

F_ст=Q_п+(4Р_к-3q)Н_рg=19343+(4•8,47 - 3•11,5)1132,35 9,81= 182,787•10³Н

F_ст=182,868•10³Н(факт)350•10³Н(норма).

Коэффициенты запаса прочности Z_о и Z_min, рассчитали по формулам:

Z_о=== 12,82 (факт) 9,5 (норма)

Z_min==

==

= 6,6 (факт) 4,5 (нор),

где Z_о, Z_min - фактические значения коэффициентов запаса прочности;

Q_п, Q_с - масса полезного груза и масса сосуда, кг;

n_к, n_ук - количество подъемных и уравновешивающих канатов;

Q_р - суммарное разрывное усилие всех проволок каната, Н;

Р_к, q_к - линейная масса подъемного и уравновешивающего канатов, кг/м;

Н_к - расстояние от нижней приемной площадки до оси канатов ведущего шкива, м;

l_з - отвес уравновешивающих канатов в зумпфе, м.

По рекомендации заводов изготовителей удельное давление канатов на футеровку канатоведущего шкива (ф) для круглопрядных канатов не должно быть больше 2,0 Мпа (20 кг/см²) [6] и определяется по формуле:

Проверку по условию нескольжения канатов по шкиву трения машины производят по отношению статического натяжения гружёной ветви канатов (Т1) к натяжению порожней ветви (Т2). При этом коэффициент статических натяжений канатов (kст=Т1/Т2) не должен превышать допустимый:

kст?1,3 при f=0,2;

kст?1,5 при f=0,25;

kст?1,75 при f=0,3,

где f - коэффициент трения каната о футеровку.

Значения статических натяжений ветвей канатов предоставлены в табл. 2.3.2.

Таблица 2.3.2

Статические натяжения ветвей канатов

Положение сосудов	Формулы	kст
1	Скип гружёный вверху		1,308
	Скип порожний внизу
2	Скип гружёный внизу		1,283
	Скип порожний вверху

Окончательно применим многоканатную машину типоразмера ЦШ-54, четыре подъемных каната типа ЛК-З диаметром 48,5мм и три уравновешивающих каната размером 17027,5мм.

Техническая характеристика машины ЦШ-54.

Диаметр канатоведущего шкива D_ш=5м;

Количество подъемных канатов n_к=4;

Маховый момент машины GD²_м=4900кНм²;

Маховый момент отклоняющих шкивов GD²_ош=500кНм²;

2.4.Кинематика и динамика подъемной системы

2.4.1 Кинематика подъемной установки

Число подъемных операций в час n_пч определили по формуле:

n_пч=А_ч/Q_п=75510³/38 685 = 20.

Расчетная продолжительность подъемной операции Т_рп определим по формуле: Т_рп=3600/n_пч=3600/20=180с.

Продолжительность движения подъемных сосудов Т_р рассчитаем по формуле: Т_р=Т_рп-t_п=180-10=170с, где t_п - продолжительность паузы, с.

Среднюю скорость подъема V_ср определяем по формуле:

V_ср=Н_р/Т_р=1132,35/170=6,7 м/с,

где Н_р - расчетная высота подъема, м.

Ориентировочную максимальную скорость подъема V_max рассчитаем по формуле:

V_max=a_cV_ср=1,356,7=9,1 м/с,

где а_с - множитель скорости, принимаемый 1,151,35.

Принимаем семипериодную диаграмму скорости, а₁ = 1 м/с², а₃ = 0,75 м/с², скорости V^ґ = V? = 0,8 м/с.

Ускорение и замедление скипа в разгрузочных кривых а = a = 0,3 м/с².

Продолжительность t, t₁ движения порожнего скипа при ходе ролика его по разгрузочным кривым, продолжительность t, t₁ движения груженого скипа при ходе ролика по разгрузочным кривым определим по формулам:

t=t=V/а=V/a=0,8/0,3=3 с;

t₁=t₁===2 c.

Основание трапецеидальной диаграммы скорости Т_о, соответствующее путь Н_о и модуль ускорения а_м определим по формулам:

Т_о=Т_р-t-t₁-t₁-t+=170-3-2-2-3+=162 c,

где Т_р - продолжительность движения, с;

t, t₁, t, t₁ -продолжительность движения скипа при ходе по разгрузочным кривым, с;

V и V - скорость отхода и скорость дотяжки, м/с;

а₁ и а₃ - ускорение и замедление, м/с².

Н_о=Н_р - 2h_р+=1132,35 - 22,4+=1128,3м,

где Н_р - высота подъема, м;

h_р - путь движения скипа в разгрузочных кривых, м.

а_м=а₁а₃/(а₁+а₃)=10,75/(1+0,75)=0,43м/с.

Расчетную максимальную скорость подъема V_max определили по формуле:

V_рм=а_мТ_о-=0,43162 -

=7,4 м/с.

Ориентировочная частота вращения двигателя:

Фактическая максимальная скорость:

V_max = = 13 м/с.

Выбор двигателя

Ориентировочная мощность двигателя:

где k=1,1 - коэффициент, учитывающий вредные сопротивления;

=1,2…1,3 - коэффициент динамического режима установки, учитывающий динамическую нагрузку.

Намечаем к применению двигатель П2-800-256-8КУХЛ4 10 со следую-щими параметрами:

Номинальная мощность, кВт 5000

Частота вращения, об/мин 50

Маховый момент двигателя, кНм² 2400

Коэффициент полезного действия, % _ном=90,5

Перегрузочная способность (рабочая) _р=1,6

Перегрузочная способность (выключающая) _в=1,8

Путь отхода и путь дотяжки:

hґ = h? = Vґ tґ₁= 0,8•2=1,6 м.

Продолжительность t₁,t₃ и путь h₁,h₃ движения скипа с ускорением а₁ и замедлением а₃ найдем по формулам:

t₁= = =12,2 с;

t₃== =16,3 с;

h₁= ==84 м

h₃===112,5 м.

Путь h₂ и продолжительность t₂ равномерного движения опрелим по формулам:

h₂=Н_р - 2h_p - hґ - h? - h₁ - h₃=1132,35 - 22,4 - 1,6 - 1,6 - 84 - 112,5 = 928 м;

t₂=h₂/V_max=928/13=71с.

Продолжительность движения Т подъемных сосудов определили по формуле:

Т=t+t₁+t₁+t₂+t₃+t₁+t=3+2+12,2+71+16,3+2+3=110с

Фактический коэффициент резерва производительности С_ф нашли по формуле:

С_ф=С=1,25=1,86,

где С=1,25 - коэффициент резерва производительности.

Окончательно примем параметры диаграммы скоростей и ускорений:

V=V=0,8м/с; t=t=3с; h_p=2,4 м; V_max=13 м/с;

t₁=12,2 с; h₁=84 м hґ = h? = 1,6 м;

t₃=16,3 с; h₃=112,5 м; h₂=928 м; t₂=71 с;

a=a=0,3м/с²; a₁=1 м/с²; Т=110 с; Н_р=1132,35м;

t₁=t₁=2c. a₃=0,75 м/с²

2.4.2 Динамика подъемной установки

Масса машины типа МК-54 m_м, отклоняющих шкивов m_ош и двигателя типа П2-800-255-8КУ4 m_д, расчитали по формулам:

m_м=GD²_м/gD²_шт=490010³/9,815²=2010³ кг;

m_ош=GD²_ош/gD²_шт=50010³/9,815²=2038 кг;

m_д=GD²_д/gD²_шт=240010³/9,815²=9786 кг.

где GD²_м, GD²_ош, GD²_д - маховые моменты машины, отклоняющих шкивов и якоря двигателя, Нм².

Длину подъемных канатов L_пк определяем по формуле:

L_пк=Н_р + 2(h_к-h_ск) + D_шт/2=1132,35 + 2(56,6 - 13) + 3,145/2=1227,4 м,

где Н_р - расчетная высота подъема, м;

h_к - длина отвесов подъемных канатов в копре, м;

h_с - высота скипа, м;

D_шт - диаметр шкива трения, м.

Длину уравновешивающих канатов L_ук определяем по формуле:

L_ук=Н_р+30=1132,35+30 = 1162,35 м,

где 30 - ориентировочная длина каната на образование петли в зумпфе ствола и закрепление каната к подъемным сосудам, м.

Массу m_п всех движущихся частей подъемной установки приведенную к окружности шкива трения, определим по формуле:

m_п=Q_п+2Q_c+L_пк n_кР+L_укn_укq+m_ош+m_м+m_д=

=19343+2•24,4•10³+1227,4•4•8,47+1162,35•3•11,5+20•10³+2038+9786=

=181,65210³кг,

где Q_п и Q_c - масса полезного груза и масса скипа, кг;

P и q - линейная масса подъемного и уравновешивающего канатов, кг;

L_пк и L_ук - длина подъемных и уравновешивающих канатов, кг;

m_ош, m_м, m_д - масса отклоняющего шкива, машины и якоря двигателя, кг.

Движущие усилия F получаем из основного динамического уравнения академика М.М. Федорова:

F=1,15Q_п+(Н_р - 2h_x)(n_укq - n_кP)g m_па=

=1,15•19343+(1132,35 - 2h_x)(3•11,5 - 4•8,47)9,81 181,34610³а=

=225,10510³ - 12,3h_x 181,65210³a.

Эквивалентное усилие F_эк рассчитываем по формуле:

F_эк=,

Где

Т_п=к_уд(t+t₁+t₁+t₃+t+t₁)+t₂+k_пt_п=0,5(3•2+2•2+12,2+16,3)+71+0,25•10=93 с;

к_уд=0,5, к_п=0,25 - коэффициенты, учитывающие ухудшение условий охлаждения во время соответственно ускоренного и замедленного движения;

F и t - усилие и продолжительность элементарного участка на диаграмме усилий.

=(279600,6²+279571,32²)+

(225075,72²+225075,72225056,2+225056,2²)+

+(406708,2²+405683,4²)+

+(224031,4²+224031,4212709,8+212709,8²)+

+(76470,8²+75098,3²)+ (211337,3²+211337,3211319+211319²)+

+(156823,4² + 156794,73²)= 5991911136994 Н.

F_экв==253829 Н.

Таблица 2.4.1

Усилия на валу подъемной машины

№	h,м	а,м/с2	F,Н
1	0	0,3	279600,6
2	2,4	0,3	279571,32
3	2,4	0	225075,72
4	4	0	225056,2
5	4	1	406708,2
6	88	1	405683,4
7	88	0	224031,4
8	1016	0	212709,8
9	1016	0,75	76470,8
10	1128,5	0,75	75098,3
11	1128,5	0	211337,3
12	1130	0	211319
13	1130	0,3	156823,4
14	1132,35	0,3	156794,73

Диаграммы движущих усилий приведены на рис.2.4.3

Коэффициент перегрузки при подъеме:

к_под===1,62(норма),

где F_max - максимальное движущее усилие при подъеме груза, Н.

Номинальную мощность двигателя Р_д выбираем из условия:

Р_ном Р_эф=N_экв===3300 кВт.

Запас мощности:

K_д===1,5 1,6 (норма),

N_{1==0 кВт;}

N_{2==224 кВт;}

N_{3==180 кВт;}

N_{4==180,1 кВт;}

N_{5==325,4 кВт;}

N_{6==5273,9 кВт;}

N_{7==2912,4 кВт;}

N_{8==2765,2 кВт;}

N_{9==994,1 кВт;}

N_{10==60,1 кВт;}

N_{11==169,1 кВт;}

N_{12==169 кВт;}

N_{13==125,5 кВт;}

N_{14==0 кВт;}

Окончательно примем двигатель П2-800-256-8КУХЛ4 номинальной мощностью Р_ном=5000кВт 14, частотой вращения n_ном=50об/мин, так как разность между эквивалентной мощностью и номинальной превышает 5%, т.е.:

рудник подъемный электрический

=51 %,

а перегрузка в период разгона составит:

=== 1,1 _дв=1,8,

где _дв - перегрузочная способность выбранного двигателя.

На основании оптимальной грузоподъемности, при которой суммарные годовые эксплуатационные затраты будут минимальны был произведен выбор двух скипов марки 2СН11-2 грузоподъемностью 25 т. и массой 24,4 т.

Были выбраны четыре каната диаметром 48,5 мм., линейной массой каната 8,47 кг/м, и разрывным усилием 137510³Н/мм² и три уравновешивающих плоских каната размером 17027,5 и линейной массой 11,5 кг/м. Все канаты проверены на запас прочности.

По расчетам была принята многоканатная подъемная машина ЦШ 5*4, со статическим натяжением канатов 1450 кН, разностью статических натяжений 350 кН. Была произведена проверка на статическое натяжение и разность статических натяжений канатов.

Также была произведена проверка по удельному давлению канатов на футеровку канатоведущего шкива и проверка по условию нескольжения канатов по шкиву трения.

Произвели расчет кинематики и динамики подъемной системы, проверили на коэффициент перегрузки при подъеме.

В конце расчета был подтвержден выбор электропривода постоянного тока марки П2-800-256-8КУХЛ4 номинальной мощностью 5000 кВт и частотой вращения 50 об/мин, он был проверен на разность эквивалентной и номинальной мощностей, и на перегрузку в период разгона.

2.5 Техническое обслуживание и ремонт оборудования подъемной машины

2.5.1 Техническое обслуживание и ремонт механического оборудования подъемной машины

Органы навивки, коренные валы, подшипники, соединительные муфты. Органы навивки -- барабаны и канатоведущие шкивы -- несущие элементы подъемных машин, воспринимающие высокие статические и динамические нагрузки. Срок службы механической части крупных подъемных машин составляет не менее 20--25 лет.

При работающей подъемной машине машинист проверяет температуру нагрева подшипников, которая не должна превышать для подшипников качения 100° С, а для подшипников скольжения 80° С. Шум в подшипниках при работе машины должен быть незначительным и ровным, без стуков и других посторонних звуков. Не допускается также утечка смазки из подшипников.

Ежесуточно органы навивки подъемных машин должны осматривать шахтные электрослесари, закрепленные за данным видом оборудования.

Наиболее простой диагностический параметр, определяющий состояние органов навивки подъемных машин, -- скрип барабана или стук в нем, появляющийся при работе машины. Причинами скрипа барабана могут быть: ослабление крепления болтов лобовины к ступице, ослабление заклепок или расшатывание швов. Стук барабана во время работы может появиться из-за ослабления шпонок или износа вкладышей переставного барабана.

В многоканатных подъемных машинах осматривается пространство между ребордами канатоведущего шкива и боковыми поверхностями щитка, в котором не должно быть грязи.

Ежесуточно обслуживающий персонал при остановленной подъемной машине проверяет целостность и надежность крепления защитного кожуха соединительной муфты, осматривает участки валов, примыкающие к муфтам. Не допускается течь смазки из муфт.

Еженедельно проверяют крепление футеровки канатоведущих шкивов многоканатных машин. Проверку производят обычно простукиванием молотком болтов и крепежных колодок.

Появление дребезжащего звука при простукивании свидетельствует о слабой затяжке болтов. Ослабленные болты освобождают от проволоки, затягивают и попарно стопорят проволокой. Деформированные и срезанные болты заменяют новыми.

Ежемесячно детально осматривают металлоконструкции канатове-дущего шкива или барабана. Для этого их внутреннюю поверхность очищают От грязи и простукиванием молотком проверяют целостность обечайки, колец жесткости, лобовин, сварных швов, заклепок, а также состояние и затяжку резьбовых соединений разъемных частей органа навивки. Сомнительные места осматривают при помощи лупы 7-10-кратного увеличения. Дефектные заклепки с трещинами в головке или основании и не имеющие плотного прилегания к поверхности обечайки заменяют новыми.

При эксплуатации подъемной машины важное значение имеет состояние места соединения ступицы барабана (шкива) с коренным валом. Износ вкладышей переставного барабана вызывает увеличение зазора между валом и вкладышем.

Зазор между валом и вкладышем измеряют набором щупов.

Повышенный износ вкладышей проявляется в увеличении осевого '"разбега переставного барабана. Ремонт производят подтягиванием вкладыша, если это возможно, либо вкладыши заменяют новыми.

В практике эксплуатации подъемных машин, в частности, устаревших конструкций известны случаи разрушения коренных валов в зонах напряженных шпоночных соединений. Анализом причин поломок коренных валов из-за высоких контактных давлений установлено, что все разрушение происходили при больших зазорах в сопряжениях валов со ступицами. Поэтому ослабленные шпонки должны туго расклиниваться и фиксироваться, а деформированные или сильно ослабленные следует заменять новыми.

Ежемесячно проверяют и смазывают зубчатую муфту. Для этого подъемную машину затормаживают предохранительным тормозом и демонтируют защитный кожух муфты. Проверяют надежность затяжки болтов. Для равномерного распределения общей нагрузки между болтами желательно, чтобы все болты имели примерно одинаковый натяг. Из-за неодинакового натяга отверстия и болты изнашиваются, что приводит к увеличению зазора в сопряжении и к срезанию болтов. Отверстия при этом принимают форму эллипса, что требует проведения довольно сложного ремонта.

Проверку и смазку пружинной муфты производят ежеквартально. При этом проверяют степень затяжки болтов и надежность посадки ступиц на валах. Муфту периодически заполняют смазкой.

Ежеквартально проводят детальный внешний осмотр футеровки барабанов и канатоведуших шкивов. На барабанах с помощью линеек проверяют высоту футеровки от поверхности желоба до головок болтов, крепящих футеровку.

Износ футеровки более чем на 1/3 ее высоты не допускается, при этом расстояние от поверхности желобов футеровки до головок крепежных болтов должно составлять не менее 4 мм. футеровка не должна иметь треснувших тростей, эллипсности по окружности навивки, а также уступов по ручью между соседними тростями. Ослабевшие болты, крепящие футеровку к обечайке, затягивают, деформированные заменяют. При этом головки новых болтов должны быть утоплены на 1/3 высоты футеровки. Лопнувшие или надколотые трости заменяют, обеспечивая при этом их точную подгонку к смежным. Минимальный зазор между витками каната должен быть не менее 2 мм. Если вследствие износа спиральной нарезки футеровки это требование нарушено, то делают соответствующую запись в Книге осмотра подъемной установки, при ремонте футеровка протачивается и ручьи нарезаются вновь. При проточке футеровки следует иметь в виду, что головки болтов должны быть утоплены не менее чем на 5 мм. Если толщина футеровки не допускает проточки, то ее необходимо заменить.

1 раз в полгода производят проверку состояния и смазку подшипников качения органа навивки.

Перед выполнением данной работы порожние подъемные сосуды устанавливают в середине ствола (наперевес), а подъемная машина затормаживается. Затем вскрывают боковые крышки подшипникового узла и с помощью скребков из дерева или цветного металла удаляют засохшую смазку и грязь. Очищенные места промывают ацетоном или бензолом. Внешним осмотром проверяют состояние шариков или роликов, сепараторов, колец и уплотнений, а также отсутствие трещин на кольцах, роликах и сепараторах. Обнаруженные цвета побежалости указывают на нагревание подшипников. Смазка в подшипниковом узле должна быть чистой, без признаков разложения (специфический запах, клейкость). При необходимости смазку пополняют. Если же смазка испорчена и требуется ее заменить, то подшипниковый узел полностью очищают от старой смазки и промывают ацетоном или бензолом.

Характерная неисправность подшипник ов качения крупных подъемных машин -- проворот внутреннего кольца подшипника относительно шейки вала. Поэтому рекомендуется на валу и внутреннем кольце подшипника наносить контрольные метки, периодически наблюдая за положением которых можно установить факт проворачивания внутреннего кольца на шейке вала.

Подшипниковый узел считают исправным, если при работе подъемной машины в нем слышен легкий равномерный шелест, отсутствуют перемежающиеся стуки, а температура не превышает допустимую.

В подшипниках скольжения с кольцевой смазкой при работе машины смазочные кольца должны вращаться, а масло должно быть залито до требуемого уровня. При принудительной системе смазки указатели течения масла должны быть исправны, масло в них не должно накапливаться. Не допускается течь масла в местах разъема подшипника и через уплотнения.

Ежегодно специализированные бригады наладочной организации проводят ревизию и наладку органов навивки, коренного вала, подшипниковой соединительных муфт подъемных машин.

Отклоняющие шкивы. В качестве отклоняющих на многоканатных подъемных установках применяют сварные шкивы с коническими лобовинами.

Целостность футеровки и состояние подшипниковых опор отклоняющих шкивов ежесменно проверяют машинисты, принимающие смену, а ежесуточно в ремонтную смену электрослесари. По меткам, нанесенным на футеровку и обод шкива, устанавливают, было ли перемещение футеровки относительно шкива.

В отклоняющих шкивах устаревшей конструкции еженедельно производят смазку бронзовых втулок свободно посаженных шкивов.

Для этого порожние подъемные сосуды устанавливают наперевес, машину затормаживают предохранительным тормозом и затем через тавотницы подают смазку Литол-24.

Ежемесячно отклоняющие шкивы снаружи очищают от грязи. Простукиванием молотком проверяют целостность металлоконструкции, шкивов-дисков, ободов, колец жесткости, сварных швов. Наличие дребезжащего звука при простукивании свидетельствует о наличии дефекта в металлоконструкции шкива.

Ежеквартально смазывают подшипники отклоняющих шкивов. Эту операцию выполняют в порядке, аналогичном смазке подшипниковых опор подъемной машины.

Тормозные устройства подъемных машин. Тормозное устройство состоит из исполнительного органа, непосредственно воздействующего на движущуюся систему подъемной машины, привода, создающего нужные для торможения усилия, а также системы управления приводом. Для удержания подъемной машины в неподвижном положении при ремонте тормозного устройства каждая машина имеет стопорное устройство в виде форкопфа, жестко связывающего барабан или канатоведущий шкив с фундаментом машины.

Тормозное устройство подъемных машин может иметь спаренный исполнительный орган с общим приводом или два самостоятельных комплекта исполнительного органа с отдельными приводами.

В зависимости от рода источника усилия тормозные приводы подъемных машин подразделяют на грузовые, гидрогрузовые, пружинно-гидравлические, пружинно-пневматические (с тормозными грузами и без тормозных грузов) и грузопневматические.

Перед приемкой смены дежурный персонал производит внешний осмотр состояния тормозного устройства во время работы подъемной машины. При этом не должно быть вибраций тормозных колодок и тяг, ход поршня цилиндра рабочего торможения должен ограничиваться отмеченными метками, поставленными при ревизии и наладке. Тормозные грузы должны быть надежно закреплены, а в яме под ними не должно быть воды, масла или каких-либо предметов. С помощью щупов проверяют зазор между тормозными колодками и ободом, который должен быть в пределах, установленных в период последней наладки, но не более 2 мм. Осматривают также элементы панели тормоза. Необходимо убедиться в исправной работе воздушной масленки визуальным контролем через смотровое стекло подачи масла. Исправной работе масленки соответствует подача одной капли масла за время впуска воздуха в тормозные цилиндры. При необходимости производят регулировку подачи масла.

Ежесуточное техническое обслуживание тормозных устройств включает в себя визуальный осмотр всех деталей рычажно-шарнирного механизма -- тяг, рычагов, стоек, тормозных колодок, шарниров, буферных пружин и др. Эти детали не должны иметь дефектов, а элементы крепления надежно застопорены. Простукиванием молотком проверяют надежность крепления тормозных тяг, грузов.

Тщательно осматривают и проверяют состояние рабочих поверхностей тормозных ободов барабанов и шкивов трения. При обнаружении воды или грязи рабочая поверхность тормозных ободов должна быть немедленно очищена и промыта ацетоном или бензолом. При обнаружении на тормозных ободах трещин, а на их рабочих поверхностях неровностей делают запись в Книге осмотра подъемной установки и намечают меры по их устранению.

Не допускается сильный нагрев тормозного обода. Причинами этого могут быть плохая подгонка тормозных колодок, неправильная регулировка исполнительного органа тормоза, неполное оттормаживание машины, выпуклость обода при местном его нагреве.

Проверяют зазор и равномерность его распределения по дуге между тормозными ободами и колодками при отторможенном положении машины. Для этого порожние подъемные сосуды устанавливают в середине ствола (наперевес), а барабан или канатоведущий шкив стопорится стопорным устройством. Зазор между тормозными ободами и колодками должен быть равномерно распределен по дуге охвата колодками тормозного обода, а его значение должно быть не более 2 мм,

Одновременно при застопоренном органе навивки проверяют исправность рабочего и предохранительного торможения. В машинах с приводами тормоза пружинно-пневматическим или пневматическим пружинно-грузовым при медленном затормаживании давление воздуха в цилиндрах рабочего торможения должно уменьшаться плавно, без скачков. При оттормаживании машины давление в цилиндрах рабочего торможения и выход штока из цилиндра должны быть не ниже значений, указанных в отчете по ревизии и наладке, тормозные грузы должны опуститься. При пневмогрузовом приводе тормоза проверяют величину выхода поршня цилиндра рабочего торможения, которая не должна превышать 120мм.

Внешним осмотром проверяют целостность воздухопроводов, подводящих воздух к тормозным цилиндрам, очищают от пыли и грязи шкаф и узлы панели тормоза, выпускают конденсат из воздухосборника панели тормоза.

Еженедельно следует смазывать шарниры и трущиеся поверхности штоков тормозного устройства. Смазку подают специальным шприцем через тавотницы при расторможенной машине. С помощью щупа проверяют уровень масла в кольцевой выточке поршня цилиндра рабочего торможения. Уровень масла должен составлять 35--40 мм. При необходимости масло доливают.

В пневмогрузовых приводах тормозов производят продувку цилиндров. Для этого при отторможенном положении машины вывинчивают пробки из днищ цилиндров рабочего торможения и включением рабочего торможения продувают до полного удаления масла и конденсата из-под поршней.

Смазку шарниров и трущихся поверхностей штоков и поршней таких тормозных устройств производят 1 раз в две недели.

Один раз в две недели при участии главного механика или его помощника проверяют правильность работы предохранительного торможения.

Ежемесячно следует проверять электропневматический регулятор давления панели тормоза. Для этого при заторможенной машине доступ сжатого воздуха к панели тормоза перекрывается вентилем и выпускается сжатый воздух из воздухосборника панели тормоза. Регулятор давления отсоединяют от воздухопровода и производят его разборку с извлечением золотника. Тщательно осматривают внутреннюю полость корпуса регулятора, а также рабочие поверхности втулки и золотника, которые должны быть чистыми, без царапин или задиров. Поверхности втулки и золотника смазывают. Далее отсоединяют фильтр регулятора давления, разбирают и осматривают его сетки. Если сетки не имеют порывов, то их промывают в ацетоне или бензоле, в противном случае их заменяют новыми. Осматривают и прочищают калиброванное отверстие, проверяют состояние уплотнений и дефектные заменяют новыми.

Ежеквартально необходимо проверять электромагнитный клапан тормозной системы. Произведя операции, аналогичные операциям при демонтаже регулятора давления, от корпуса клапана отсоединяют пневмоусилитель с электромагнитом. Промывают в керосине корпус пневмоуснлителя и золотник, осматривают их рабочие поверхности. Проверяют диафрагму и в случае ее неудовлетворительного состояния заменяют. Рабочие поверхности золотника и втулки смазывают индустриальным маслом И-20А (И-25А).

С такой же периодичностью проверяют состояние воздухораспределительного клапана с электромагнитным вентилем пневмогрузового привода тормоза. При остановленной подъемной машине от воздухопровода панели тормоза отсоединяют клапан с вентилем. Клапан разбирают, извлекают седло и шток с поршнем. Все элементы промывают керосином, продувают сжатым воздухом и просушивают. Внешним осмотром проверяют состояние элементов клапана, дефектные детали заменяют. После сборки шток должен перемещаться легко, без заеданий. Затем от крышки с катушкой отсоединяют корпус электромагнитного вентиля. Извлекают верхний и нижний клапаны. Все элементы вентиля (кроме катушки) промывают в керосине, продувают сжатым воздухом и просушивают. Рабочие поверхности клапанов и втулки не должны иметь царапинки раковин. После сборки верхний клапан должен перемещаться легко, без заеданий.

Характеристики тормоза ухудшаются, если ход поршня для выбора зазоров в шарнирах превышает 20 % от максимального хода.