Технология подземных горных работ на шахте

      h = 0.597*10^-2 Q- 0.146*10^-4 Q² + 0.0096*10^-6 *Q³ 

   Q   50        100     150        250        300     350       400     500

   H   683.5   687    679.5     631.5      591     539.5     477     319

   h   0.26      0.44   0.68      0.729     0.73      0.72       0.66    0.53

 

4.3.3 Выбор мощности электродвигателя.

 

Nр = k (p*g*Q*H) / (1000*3600*h) = (1050*9.8*300*540)/(1000*3600*0.71)*1.1 = 625,кВт

          Выбираем ближайший в сторону  увеличения двигатель по мощности . Таковым является электродвигатель  взрывобезопасного исполнения с рабочим напряжением 6000, В.     

 

           ВАО2 –560LА –4

Р = 800, кВт ;    n = 1485, мин ^-1 ;

h= 0.95 ;       cos j = 0.87

 

5. Коэффициент запаса мощности.

K_g = N/ Np = 800/625 = 1.23

6. Расчет энергетических показателей.

а) Число часов  работы  при нормальном режиме откачки

Тн = (24*125)/300 = 10 часов

При максимальном притоке

Т м = (24*170)/300 = 13.6 часа

б) Годовой приток воды     

Агод = 24(125*330+170*35) = 1132800, м³

  в) Годовой расход электроэнергии

Wг = (Q*p*g*H) / (1000*3600*h_н h_дв h_с)* k₁ (n_н * Tн* n_max*T_max) =

= (300*1050*9.8*540) / (3.6*10⁶*0.71*0.95*97)*1.1*(330*10+35*13.6) = 2806050 , кВт*ч

г) Удельный расход электроэнергии на откачку одного метра  кубического

Wу = Wг / Аг = 2806050 / 1132800 = 2.477, кВт ч/ м³

д) Полезный расход энергии на подъем одного кубометра воды

Wn = (p*g*H) / (3600*10³) = (1050*9.8*540) / (3.6*10⁶) = 1.544, кВт

е) К.П.Д. водоотливной установки

h^¢_у = Wn / Wy = 1.544/2.477 = 0.62

h^²_у = h_д h_н h_с = 0.95*0.97*0.71 = 0.654

h^¢_у  »  h^²_у

 

 

 

5.  ЭЛЕКТРОПРИВОД  ВЕНТИЛЯТОРНЫХ , КОМПРЕССОРНЫХ И      НАСОСНЫХ УСТАНОВОК.

             Для электроприводов вентиляторов  мощностью свыше 1000 кВт с нерегулируемой применяются исключительно синхронные двигатели , до 3200 кВт –асинхронные короткозамкнутые двигатели.

             Электропривод шахтных поршневых  компрессоров большой производительности  с нерегулируемой скоростью оборудуется  тихоходными синхронными двигателями , соединенными с валом компрессора.

             Турбокомпрессоры , в отличие от  поршневых , работают с высокой  частотой вращения при неизменном  моменте на валу , электропривод  в этом случае оснащается мощными  высокоскоростными синхронными  двигателями с повышающей передачей между ними.

             В качестве электроприводов насосов  в шахтных участковых и центральных  водоотливных установках применяются  асинхронные двигатели с короткозамкнутым  ротором. Электродвигатели насосов  работают в продолжительном режиме с постоянной нагрузкой.

            5.1       ЭЛЕКТРОПРИВОД  КОНВЕЙЕРНЫХ УСТАНОВОК.

             Приводы конвейеров должны обеспечивать  регулированные скорости грузонесущего  органа при постоянном моменте  на его валу , то есть при  постоянном натяжении независимо от диапазона регулирования скорости.

                        В качестве электропривода ленточных  конвейеров целесообразно применять  регулируемый электропривод. Для  ленточного конвейера может быть  использован электропривод переменного  тока на базе асинхронного двигателя с фазным ротором по системе асинхронного вентильного каскада.

5.2       ЭЛЕКТРОПРИВОД ЭЛЕКТРОВОЗНОГО ТРАНСПОРТА.

            Электропривод электровоза должен  работать как в двигательном ,

так и в тормозном  режиме и быть реверсивным.

                        В качестве электропривода электровозов  применяются электродвигатели постоянного  тока с последовательным возбуждением. Это позволяет иметь меньшую  мощность преобразовательной подстанции , меньшее сечение контактных  проводов и кабелей. При одной и той же мощности силовых подстанций на линию может быть выведено большее число подвижного состава.

5.3       ЭЛЕКТРОПРИВОД ЗАБОЙНЫХ ГОРНЫХ  МАШИН.

             В настоящее время в качестве  электропривода исполнительных  органов комбайнов применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и запускаются прямым подключением к источнику питания.

4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД.

             В настоящее время на шахте  «Заполярная» на грузо-людской  подъемной установке управление  пуском электродвигателя подъемной машины осуществляется путем введения в цепь ротора активного сопротивления.

             Предлагается вместо пусковых  сопротивлений применить метод  импульсивного регулирования частоты  вращения асинхронного двигателя  с фазным ротором , что значительно сократит расход электроэнергии на пуск подъемной установки. Регулирование жесткости механической характеристики производится изменением сопротивления в цепи выпрямленного тока импульсным методом.

             В цепь ротора асинхронного двигателя включается неуправляемый выпрямитель , выпрямленное напряжение которого подается на резистор Rd через дроссель L .

             Параллельно этому резистору  включен коммутатор , состоящий из  двух тиристоров VS1,VS2, двух диодов  VD7,VD8 , резистора R1 , индуктивности Lk и источника питания Ик . Тиристорный коммутатор Тк позволит изменять скважность широтно-импульсной модуляции j=t3\Tk ,а следовательно , влиять на среднее значение дополнительного сопротивления Rd согласно выражению:

Где t3 -время включенного состояния тиристора VS1.

t3+t0=Tk -время цикла коммутации.

t0  -время закрытого состояния тиристора VS1.

             Таким образом , регулируя скважность y , можно получить семейство механических характеристик.

              Характеристика 1 соответствует открытому состоянию тиристора .

             Характеристика 2 соответствует закрытому  состоянию тиристора .

             Аналитическое выражение механической  характеристики асинхронного двигателя  с импульсным регулированием  в цепи выпрямленного тока ротора описывается выражением:

 

где Ed0-выпрямленное напряжение ротора.

XdB-приведенное  к цепи ротора активное сопротивление  фазы асинхронного двигателя  при S=1.

Id-среднее значение  выпрямленного тока.

W0-скорость холостого  хода двигателя.

5. РАСЧЕТ И ВЫБОР СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ.

Предлагается  произвести расчет и выбор силовых  элементов 

схемы управления пуском электродвигателя вспомогательной  подъемной установки ш. «Заполярная».

                        Параметры двигателя подъемной  установки приведены в таблице.

Наименование параметров	Единица                      измерения	Величина
Тип двигателя		АКН16-41-16
Мощность двигателя	кВт	800
Номинальная скорость вращения	об\мин	365
Перегрузочная способность		2,49
Напряжение  ротора	В	970
Ток ротора	А	495
КПД двигателя	%	93,8

 

 

 

6. ВЫБОР ВЫПРЯМИТЕЛЯ.

Вентили неуправляемого мостового выпрямителя 

выбираем по среднему значению тока через вентиль и максимальному  значению обратного напряжения. Для  схемы «Ларионова» среднее значение тока через вентиль:

где Id – среднее значение тока через вентиль.

где y=0,4-скважность

в1,в2-периоды  коммутации соответственно в первом и во втором интервалах в относительных  единицах

в1=0,278,в2=2,278

I3 – максимальное значение тока в цепи

R1 – суммарное сопротивление в первый интервал времени

                                        R1 = RЭ + R

                             RЭ = 1,75Rдв + 3/ПXдвS

где Rдв , Xдв –  активное и индивидуальное сопротивление  фазы асинхронного двигателя.

Rдв=щ,93 Ом , Хдв=0,88 Ом , Rэ=2,23Ом , Еd0=1,35Ер=1310 В

U=4 В – суммарное падение напряжения на скользящем контакте и вентилях выпрямленного моста.

 

          Максимальное значение обратного напряжения на вентиле

                                       Ивmax =1,045Еd0 = 1370 В

           Выбираем шесть вентилей типа В25 с параметрами:

                        Прямой ток – 25А

                        Обратное напряжение 150-1400В

                        Прямое падение напряжения –  до 1,35В

                        Обратный ток – до 5А

7. ВЫБОР ДОБАВОЧНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ.

Необходимо  выбрать такое сопротивление  резистора Rd , которое

при неподвижном  состоянии двигателя и полностью  закрытом состоянии тиристора VS1 создаст момент , равный 0,5 Мн. Тогда имеем Rd=2Rном.

                          W0 

 

                                                                        Rном

                                                      Rd                                                      М

                                               0,5

 

 

                                    Rd = 2,32 Ом      

8. ВЫБОР ТИРИСТОРОВ.

Тиристоры VS,b,VS2 выбираем по максимальному

значению cреднего выпрямленного тока ротора Imax и допустимому напряжению на тиристоре Итдоп.

                        где Кзап = 1,3-1,8 – коэффициент запаса

                         Id = 347A                Итдоп = 1457В       

                        Выбираем тиристоры Т133-400 с параметрами:

          Прямой предельный ток – 400А

          Повторяющееся напряжение 400-1600В

          Прямое падение напряжения –  до 1,75В

          Обратный ток – до 30А

9. ВЫБОР КОНДЕНСАТОРА Ск.

Емкость конденсатора Ск во избежание срыва коммутации

Принимаем конденсатор  емкостью 50Мкф и напряжением 1500В.

 

 

 

        6    ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ.

Специфика электроснабжения подземных машин и комплексов определяется следующими факторами: ростом глубины горных работ и в связи с этим ухудшением горногеологических условий и все большим удалением источника питания от центров электрических нагрузок, удалением транспортных путей, тенденцией увеличения единичных мощностей подземных и поверхностных установок; соизмеримостью мощности главных двигателей добычных машин с мощностью участковой трансформаторной подстанции от которой они питаются. Все это ведет к увеличению сопротивления шахтной сети и ухудшению условий электроснабжения электродвигателя, особенно с увеличением его мощности.

Указанные факторы, главные из которых - ограниченная мощность короткого замыкания на шинах  центральной подземной подстанции, значительное сопротивление низко - и высоковольтных распределителей  из - за их большой протяженности  и применения асинхронных двигателей - при частых пусках и перегрузках забойных машин являются основными причинами колебаний напряжения в участковых сетях.

Отключения  напряжения на шинах подземных распределителей (при U = 660 В) могут находиться в пределах от 12.5 -13.7 % до 13.2 % . Даже в нормальном режиме напряжения на зажимах двигателей горных машин составляет иногда не более 88 - 89 % номинального. Поэтому добиться повышения производительности горных машин можно только путем устранения потерь напряжения в шахтной сети.

В связи с этим можно назвать следующие способы снижения влияния шахтной сети на реальную электровооруженность шахтных машин: увеличение сечения кабелей, глубокий ввод высокого напряжения; применение минусовых отпаек на трансформаторах, раздельный пуск двигателей, перевод машин на электроснабжение повышенным напряжением.

В настоящее  время происходит переход на напряжение 1140 В. В перспективе намечается питание  передвижных электроприемников  напряжением 6000 В.

          6.1        Расчет электроснабжения  участка на 1140 В.

6.1.1  Расчет мощности  силового трансформатора очистного  забоя и выбор типовой ПУПП.

Для этого составляем таблицу мощностей забойного  оборудования.

Потребители	Тип эл.двиг.	Мощность, Рн, кВт	Ток Iн, А	Пуск ток, Iп, А	К.П.Д	cos
1	2	3	4	5	6	7
Комбайн 2ГШ68Б	ЭКВЧ-160-245	160*2	110*2	632	0.9	0.82
Конв. СУОКП	ЭДКОФВ- 53/4	110*2	68.5*2	822	0.87	0.88
Перегр. СП-63	ЭДКОФВ- 43/4	55*2	35*2	450	0.88	0.85
Насосная станц.	ЭДКОФВ- 43/4У2	2*55	35*2	2*230	0.9	0.85
СНТ-32 2 шт.	ВАО61-4-У5	2*13	2*9	2*63	0.86	0.86
Насос орошения	ВАО-72-2-У5	30	18.5	129.5	0.88	0.92
НУМС- 200-Е
"Унезенк"	ВР-200 М2	37	23.7	130	0.92	0.86
1ЛГКН	ВАОФ 62-4 У5	17	11	77	0.89	0.89
1ЛЕП	ВАОФ 62-4 У5	17	11	77	0.89	0.89
Агрегат пусков	АПВИ 1140	4
Агрегат освещ	АОС - 4В	4