矿井提升设备选型设计技术探析

高苏洋

（烟台德和冶金设计研究有限公司，山东 烟台市 264000）

矿井提升设备选型设计技术探析

高苏洋

（烟台德和冶金设计研究有限公司，山东 烟台市 264000）

文章简要介绍了目前国内外矿井提升系统的发展现状，通过工程实例详细介绍了矿井提升设备的选型计算，包括方案的选择，钢丝绳、提升主电动机等主要设备的选型和校验。本文对今后矿井提升设备的选型设计具有一定的借鉴意义。

矿井；提升设备；选型；设计

1 国内外矿井提升系统的现状

根据主井提升系统电动机容量较大和目前提升电控设备的发展情况，设计选用技术先进、成熟的交—直—交控制系统。与传统的交交变频相比具有以下优点：谐波低，无需无功补偿，无需滤波器，对电网质量要求不高，变压器的数目、功率及动力电缆均可减少，控制更快更精确，占地面积小。

目前生产大型摩擦轮提升机的国外制造厂主要为SIEMAG TECBERG和ABB公司，国内主要为中信重型机械公司和上海冶金矿山机械厂。

SIEMAG TECBERG 公司生产的提升机最大直径为 8m，钢丝绳根数最多为 6 根，单台电动机最大功率为 7500kW。SIEMAG TECBERG公司还可以与西门子公司合作生产内装电机式摩擦轮提升机。内装电机式多绳摩擦轮提升机是机电一体化设备，结构紧凑、占地 面积小，但设备价格较贵。

ABB公司生产的提升机最大直径为 6.75m，钢丝绳根数最多为 8根，单台电动机最大功率为 9400kW。ABB公司可提供全套提升机机械和电控设备。

中信重型机械公司和上海冶金矿山机械厂均生产塔式及落地式多绳摩擦式提升机，根据多绳摩擦式提升机国家标准 GB/T 10599-1998，塔式多绳摩擦式提升机钢丝绳根数最多为 6根，落地式多绳摩擦式提升机钢丝绳根数最多为 4 根。国内制造厂已生产的落地式提升机最大直径为 5.7m，单台电动机最大功率为 5300kW。

由于本矿井井型大，主井需装备大型提升设备，从国内外大型提升设备的使用情况及设备可靠性方面综合考虑建议选用进口设备，有利于矿井安全生产，减少维护工作量，提高矿井现代化生产水平。

2 方案选择

主井担负矿井提升任务，设计装备二套提升系统。经过方案对比，最终选用5× 6塔式多绳摩擦轮提升机二台，平行布置。为减小井筒断面尺寸，要求二台提升机内侧制动器尺寸尽可能的小，井筒设计施工前，应根据订货提升设备实际尺寸核定井筒断面尺寸。根据主井提升系统电动机等效容量及过载能力要求，主井提升机如果配置单电机拖动，电动机容量达7200kW，鉴于目前用于矿井提升的单电机最大容量已做到9400kW，且单机拖动比双机拖动节省设备投资及土建费用，因此推荐采用单机拖动，即配置7200kW 50r/min低频交流同步电动机单机拖动，电控设备选用交—直—交成套设备。提升容器为两对45t 箕斗，采用定重装载方式。最大提升速度为13.09m/s，按330d/a、16h/d两套主井提升系统年提升能力为1212万t/a。

3 提升设备选型计算

3.1 设计依据

井型：10Mt/a（一套提升系统5Mt/a）；

工作制度：330d/a，16h/d；

主井井口标高：+1248.5m；

卸载标高：+1266.5m；

装载标高：+446m；

提升高度：834.7m；

钢丝绳悬垂高度：911.5m；

提升容器：立井多绳45t 双箕斗；

标称装载质量：45t（定重装载）；

箕斗自重：（包括悬挂装置等）58t；

3.2 钢丝绳选型及校验

提升主钢丝绳选52 ZBB 6×36WS+FC(R) 1770 ZS（SZ）各三根，共计六根。尾绳选用三根扁尾绳，首尾绳为平衡提升系统。

提升主钢丝绳安全系数校验：

所选钢丝绳满足要求。

3.3 提升设备选型及校验

选用一台5×6塔式多绳摩擦轮提升机，其主要技术参数如下：提升机校验：

主导轮及天轮直径：DN=Dt=5000mm＞90d1=4680mm

名称参数主导轮直径5m主提升绳根数6导向轮直径 5m允许最大静张力1800kN允许最大静张力差500Kn衬垫摩擦系数≥0.25提升机变位质量41600kg（预估）导向轮变位质量12800kg（预估）

钢丝绳最大静张力：Fj’=1568.399kN＜Fj =1800kN

钢丝绳最大静张力差：Fc’= 441.45kN＜Fc =540kN

摩擦衬垫比压：q=1.73＜2MPa

所选提升机满足要求。

3.4 提升主电动机

低频交流同步电动机，其参数为：

额定功率：7200kW；额定转速：50r/min；额定电压：3150V；过载倍数：2倍；转动惯量：70000kg·m²。

最大提升速度：Vmax=13.09m/s。

3.5 提升主电动机校验

电动机等效力：Fd=438.300kN

电动机等效容量：Pd=5854.436kW

电动机功率富裕系数：k= 1.23

电动机过载能力校验：Fmax/FN=1.45＜0.85λm

所选电动机符合要求。

3.6 防滑校验

根据相关规程，上提重载时紧急制动减速度as不得超过5m/s2，下放重载时紧急制动减速度ax不得小于1.5m/s2，且各种载荷（满载或空载）和各种提升状态（上提或下放重物）下紧急制动减速度不得超过钢丝绳滑动极限减速度。

采用恒减速液压站，在安全制动过程中制动力矩是自动调节的，在不同工况（提升、下放、空运行）下，制动力矩不同，但可保证安全制动减速度基本相同，设计取各工况安全制动减速度为1.5～1.8m/ s2。经计算各项速度均满足防滑要求。

3.7 年提升能力

一套提升系统：

式中：不均衡系数C=1.1

两套提升系统年提升能力12.12M t/a。

4 电气控制设备及辅助设施的选择

二套提升机各有10kV双回路高压电源引自矿井110/10kV主变电所不同母线段，380V双回路低压电源引自提升机房内辅助变压器，均为一回工作，一回备用。电控设备选用交—直—交提升机成套电控设备。主井井塔内设一台100/20t 电动超卷扬桥式起重机一台及一台载重1600kg 客货两用电梯。

[1]刘训涛.矿井提升运输设备[M].北京：地图出版社,2006.

高苏洋（1984.11-），男，汉族，江苏沭阳人。2008年毕业于山东科技大学机械设计制造及其自动化专业，本科，学士学位。现在烟台德和冶金设计研究有限公司从事矿山机械设计工作，助理工程师。