Реферат: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКИ В УСЛОВИЯХ ШАХТЫ ДЗЕРЖИНСКОГО

Реферат: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКИ В УСЛОВИЯХ ШАХТЫ ДЗЕРЖИНСКОГО

Министерство топлива и энергетики РФ

Прокопьевский горнотехнический колледж

Специальность: Эксплуатация и ремонт горного

                                электромеханического оборудования и

                                автоматических устройств при разработки

                                угольных месторождений.

                                                                    К защите допущен

                                                            Зав. отделением

Омельченко В.И.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКИ В УСЛОВИЯХ ШАХТЫ  «ДЗЕРЖИНСКОГО»

Пояснительная записка

ДП.1808.00.00.00.ПЗ

Содержание

Введение

1.   Общие сведения о шахте

1.1.     История шахты

1.2.     Геологическая характеристика

1.3.     Границы шахтного поля

1.4.     Обводненность и газоносность

1.5.     Применяемая система разработки

1.6.     Нарушенность шахтного поля

1.7.     Вскрытие шахтного поля

1.8.     Подъем

1.9.     Вентиляция

1.10.   Водоотлив

1.11.   Внутришахтный транспорт

1.12.   Охрана окружающей среды

1.13.   Охрана воздушного бассейна

1.14.   Охрана земельных ресурсов

2.   Механический и электрический расчет вентилятора

2.1.     Исходные данные

2.2.     Выбор вентилятора

2.3.     Характеристика вентиляционной сети

2.4.     Рабочие режимы

2.5.     Реверсирование вентиляционной сети

2.6.     Расчет необходимой мощности двигателя и определение расхода эл. энергии

2.7.     Расчет и выбор кабельной сети высокого напряжения

2.8.     Расчет и выбор КРУ

2.9.     Выбор разъединителя

2.10.   Выбор трансформатора для вспомогательного оборудования

2.11.   Расчет сечения и типа кабеля для вспомогательного оборудования

2.12.   Выбор типа и сечения кабеля

2.13.   Выбор пусковой и защитной аппаратуры для вспомогательного оборудования

2.14.   Выбор автоматов

2.15.   Заземление вентиляционных установок

2.16.   Автоматизация вентилятора

2.17.   Эксплуатация вентиляционной установки

2.18.   Эксплуатация электрооборудования вентиляционной установки

3.   Экономический расчет

3.1.     Расчет себестоимости по элементу заработная плата

3.2.     Расчет себестоимости по элементу электроэнергия

3.3.     Расчет себестоимости по элементу амортизация

3.4.     Затраты на содержание вентиляторной установки

3.5.     Сводная таблица затрат

4.   Список используемой литературы
Введение

По разведанным запасам и объёму добычи угля Россия занимает одно из ведущих мест в мире. Уголь в нашей стране используется для производства электроэнергии , выплавки стали и чугуна , удовлетворения коммунально-бытовых нужд. Быстро расширяется его использование как технологического сырья для химической промышленности.

Несмотря на сложные процессы экономического развития нашего общества на данном этапе (экономический кризис в промышленности) продолжается строительство и развитие нового месторождения по добыче угля     Ерунаковского. 

Пологое залегание угольных пластов позволяет применить здесь высоко эффективные методы вскрытия, подготовки и отработки месторождения  опираясь на мировую практику ведения горных работ в аналогичных горно-геологических условиях.

Параллельно с развитием нового месторождения в Кузбассе продолжается ведение горных работ на шахтах построенных ранее.

Уникальное по своему строению и качественным  показателям  добываемых углей Прокопьевско -Киселевское месторождение продолжает  поставлять на металлургические заводы страны самые качественные коксующиеся угли.

На данном этапе развития Прокопьевско -Киселевского месторождения для отработки угольных пластов применяются следующие системы разработки : щитовая (АЩ,ЩО,АНЩ....),лавы ,системы с закладкой выработанного пространства (НСГЗ,ПНСГЗ,ДСГЗ......),КГП,ПШО.

1. Общие сведения о шахте

1.1. История шахты

В 1932 г. на северном борту лога «Манеиха» закладывается вертикальный ствол №9. В 1935 г. шахта сдается в эксплуатацию. В первые утверждение запасов в ВКЗ произведено 21,021940г. «протокол №1622». Запасы утверждены в следующих границах:

на севере – лог «Крутые топки» до дизюнктива Е-Е по дизюнктиву и далее по оси подъездного пути на шахту

на юге – лог «Безкулачиха».

на западе – почва пласта «Безымянного» восточного крыла 2 синклинали.

07,07,1944г. к полю шахты произведена прирезка от поля шахты им. «Калинина». В 1949г. произвели вторую прирезку на площадях 32,72 га, 8,64 га. Всего за два раза прирезан участок в границах:

на севере – целик под промплощадку шахты №7 ( Калинина )

на юге – целик под лог «Крутые топки»

на востоке – кровля пласта «4 Внутреннего» западного крыла 3 синклинали

на западе – дизюнктива А-Н

1.2. Геологическая характеристика

Таблица 1 Характеристика пластов

1.3. Границы шахтного поля.

Поле шахты им. Дзержинского расположено в юго-западной части Прокопьевского каменноугольного месторождения Кузбасса. По территориальному делению большая часть поля в черте города Прокопьевска, одного из крупнейших промышленных  центров Кемеровской области.

Южная часть поля административно попадает на земли Прокопьевского сельского района.

Северная граница - проходит по городской трамвайной линии (по целику под пром. площадку ш. им. Калинина)

Южная граница – проходит по разведочной линии «Кулачиха»

Западная граница – по почве пласта Безымянного 1 с большого восточного крыла 2 синклинали.

Восточная граница – определяется кровлей пласта 6 Внутреннего на западном крыле 3 синклинали, дизюнктивом    ”S-S“  и южнее Х1, Р1 – почвой пласта Метрового на восточном крыле 3 синклинали.

В указанных границах 23.09.1958 г. произведено переутверждение запасов в СКЗ обособленно по основному полю и Северо-западной прирезки. Поле вытянуто в меридиональном направлении с неправильными уступчивыми северными и восточными границами. Максимальная длинна поля по западному крылу 3 синклинали 5,3 км.

По восточному крылу 3 синклинали – 4,2 км.

Средняя ширина поля 1,7 км.

Пром. площадка шахты им. Дзержинского со всеми надшахтными сооружениями расположено в северной части поля в районе 5 разведывательной  линии.

1.4. Обводненность и газоносность

Рельеф поверхности шахтного поля довольно спокойный и имеет общий уклон к востоку, к долине реки Обы, протекающей в 2,0 – 2,3 км от отвалов шахты.

Поверхность шахтного поля лишена древесной растительности и в широком направлении прорезается четырьмя логами. С севера на юг, «Средние топки», «Крутые топки», «Манеиха», «Кулачиха» и за южной границей шахтного поля лог «Безкулачиха».

Водообильность логов в большую часть года незначительна, летом лога почти пересыхают.

Максимальный расход воды по логам в весенний период:

«Средние топки» – 5700 м3/час

«Крутые топки» – 1100 м3/час

«Кулачиха» – 1100 м3/час

«Безкулачиха» – 2200 м3/час

Максимальные высотные отметки рельефа приходятся на западную окраину поля и достигают 320 – 326 м (над ур. моря)

Шахта относится к сверхкатегорной по газу и пыли. На одну среднесуточную тонну приходится примерно 6,8 м3 метана.

Наибольшее выделение метана характерно для пластов на западном крыле 3 синклинали и в непосредственной близости от крупных нарушений – пласт Горелый – юг с квершлага 42.

1.5. Применяемая система разработки

В настоящее время на шахте применяются следующие системы разработки: с обрушением кровли, эластичные щиты, КС, ДСО, КГП, КСО.

Иногда для отработки небольших частей пластов применяется  система подэтажных шреков. Системы отработки с закладкой выработанного пространства в настоящее время не применяются.

1.6. Нарушенность шахтного поля.

Прокопьевско - Киселевский угольный район расположен в юго-западной части Кузбасса, в пределах "присалаирской" полосы. Основной тектонической формой района является брахисинклинальная структура. На ее сторонах четко вырисовываются более мелкие синклинальные складки, оси которых простираются с Сз-Юв. В поле шахты повторяются все главные черты тектонического района.

Взброс Е-Е сдваивает восточное крыло  третьей синклинали.

Амплитуда взброса значительна и измеряется величиной нескольких сотен метров.

Наибольшего размаха этот тектонический разрыв достигает в центральной части поля. Дизъюнктив сопровождается рядом апофиз, имеющих форму согласных взбросов.

Нарушение А-Н в северной части шахтного поля срезая Тайбинскую антиклиналь разделяет восточное крыло второй синклинали и западное крыло третьей синклинали.

Амплитуда достигает 250м между третьей и четвертой разведочной линией.

Между восьмой и девятой разведочной линией  нарушение А-А приходит на восточное крыло второй синклинали и далее к югу уже прослеживается в виде несогласного взброса.

На всем протяжении сброса проявляется ряд апофис, некоторые достигают значительной амплитуды.

Преобладающая часть мелких нарушений относится к согласованным взбросам, особенно нарушено западное крыло третьей синклинали.

1.7. Вскрытие шахтного поля.

Вскрытием месторождения или шахтного поля называется проходка горных выработок, открывающих доступ с поверхности к полезному ископаемому и обеспечивающих возможность проведения подготовительных выработок.

Основными факторами влияющими на выбор системы вскрытия шахтного поля или его части, являются: число вскрываемых пластов, угол падения пластов, свойства боковых пород, расстояние между пластами , мощность наносов или покрывающей непродуктивной толщи, наличие плывунов или других водообильных порд, нарушенность месторождения, глубина разработки, газаносность пластов, рельеф местности, производственная мощность шахты, уровень развития горнодобывающей техники, способ подготовки шахтного поля,

системы разработки и схема вентиляции и др..

При выборе схемы вскрытия необходимо учитывать следующие требования: обеспечение не менее двух запасных выходов, возможность своевременной подготовки нового горизонта.

Поле шахты первоначально было вскрыто двумя вертикальными стволами №9 и  №9бис, расположенных на северном борту лога «Манеиха». В настоящее время стволы №№9,9бис,11 в связи с реконструкцией шахты ликвидированы.

Основным грузолюдским стволом является ствол №10 с бетонным креплением, диаметром 7.0м. Пройден до горизонта +120.0м. Действующими стволами на настоящее время на шахте являются стволы: клетевой ствол пройденный до горизонта +20.0м, закладочный ствол, скиповой ствол пройденный до горизонта +20.0м, ствол №1 находится в процессе углубки, главным подающим вентиляционным стволом является ствол пройденный до горизонта +20.0м с  установленным  вентилятором ВОД-50 (Qр-13300, Qф-18250), ствол ЦВС служит как выдающий исходящию струю (Qисх-1500). Для выдачи исходящей струи воздуха на каждом участке пройдены скаты и шурфы: (ш. Садовый, ш.Спутник, ш. Пятилетка, ш. Безымянный, ш.Угловой) . На существующих горизонтах (+20 м, +120 м, +110 м, +135 м, +145 м) развитие горных работ ведется с квершлагов и полевых штреков пройденных между выше перечисленными вертикальными стволами.

1.8. Внешнее электроснабжение шахты

В настоящее время внешнее электроснабжение шахты производится напряжением 35 кВ от подстанции 110/35/6 кВ «Зенковская» по двухцепной ВЛ-35 кВ на металлических опорах протяженностью 6,5 км проводом АС-185

Для распределения электроэнергии на главной промплощадке шахты размещена подстанция 35/6 кВ «Юго-Западная». На открытой части подстанции расположено два трансформатора по 10000 кВА. В закрытой части подстанции находятся распредустройства на 35 и 6 кВ, щит управления и щит собственных нужд.

РУ-6 кВ оборудовано ячейками КСО-2М на 10 отходящих фидеров, 6 из них заняты «сторонними потребителями» .

Подстанция 35/6 кВ «Юго-Западная» обслуживается центральными электросетями РЭУ Кузбассэнерго.

От подстанции 35/6 кВ «Юго-Западная» напряжение 6 кВ получают следующие потребители:

Центральная распределительная подстанция  6/0,4-0,23 кВ №11 оборудована двумя трансформаторами по 630 кВА и ячейками   КСО-2УМ в количестве 30 штук.

Центральная распределительная подстанция  6/0,4-0,23 кВ №12 оборудована двумя трансформаторами по 630 кВА и ячейками   КСО-2УМ в количестве 18 штук.

Суммарная нагрузка шахты состовляет 6000 кВт полная загрузка подстанции «Юго-Западная» 7000 кВт.

От ЦРП-6кВ №11 запитона существующая подстанция 6/0,4-0,23 кВ котельной с трансформаторами 560 и 630 кВА, а также запроектированная подстанция в закрытом складе угля типа     2КТП-630.

1.9. Подъем.

В пределах шахтного поля расположено 5 стволов: скиповой , центральный вентиляционный, клетевой и вспомогательные №9 и №11. В рабочем состоянии находятся три:

Скиповой ствол пройден с основной промплощадке шахты диаметром 5,5м до горизонта +120м оборудован двумя парами 11т скипов для выдачи угля с горизонта +145 и +120. Оборудован машиной типа 2Ц-5х2,3 с редуктором ЦО-22 (передаточное отношение 1:10,5), электродвигатель АКН-17-46-24 мощностью- 1000 кВт, напряжение питания - 6 кВ и скоростью 250 об/мин. В вентиляционном отношении ствол нейтральный.

Клетевой ствол №10 пройден с основной промплощадке шахты диаметром 7,0 м до горизонта +120м. Ствол имеет сопряжение с горизонтом +145 м. Оборудован двухклетевым подъемом с одноэтажными клетями на трехтонную вагонетку, с трубным и лестничным отделениями. Установлена машина типа 2Ц-5х2,3 (передаточное отношение редуктора 1:11,5), электродвигатель асинхронный ДА213/39-24 мощностью 750 кВт, напряжение питания- 6 кВ и скоростью 250 об/мин. Ствол служит для спуска и подъема людей, выдачи породы, выполнение вспомогательных операций и подачи свежего воздуха.

Центральный вентиляционный ствол пройден с промплощадке бывшей шахты «Манеиха» диаметром 7,0 м до горизонта +120 м. Оборудован двухклетевым подъемом с одноэтажными клетями на трехтонную вагонетку, с лестничным отделением. Установлена машина типа 2Ц-4х1,8 (передаточное отношение редуктора 1:11,5), электродвигатель АКН15-51-16 мощностью 630 кВт, напряжение питания - 6 кВ и скоростью 750 об/мин. Служит для выдачи породы с горизонта +120 м и подачи (на горизонт +120 м) свежего воздуха.

Лесоспускной уклон пройден до горизонта +200 м и служит для спуска леса и длинномера. Оборудован машиной ПН-10 с приводом мощностью 95 кВт.

1.10. Вентиляция.

До реконструкции шахты шахтное поле было разделено на два района. В каждом районе был установлен свой подающий вентилятор ВОКД-3,6 работающий на нагнетание. Горные работы на горизонтах развивались с главных квершлагов. Подающие стволы располагались в центре поля. Исходящяя струя поступала на фланговые шурфы.

После реконструкции шахты  схема проветривания  получила значительные изменения.

Подающим (нагнетательным) стволом на настоящее время служит главный вентиляционный ствол (ствол №2). Ствол №2 оборудован вентилятором ВОД-50  (Qрас-13300,Qф-18250).

Основным выдающим стволом( Qисх-1100-1500) является ствол ЦВС. Из очистным и подготовительных участков шахты расположенных на флангах шахтного поля исходящяя струя воздуха выдается на поверхность по скатам пройденным на выемочных участках в основном по вынимаемым пластам угля и затем по шурфам, пройденным с поверхности. Также для выдачи исходящей струи воздуха используются все существующие стволы (скиповой ствол Qисх-1300, ствол №10-1800, закладочный( Qисх-2250), ствол №1( Qисх-1550).

1.11. Водоотлив.

Общее питание подземных вод происходит за счет атмосферных осадков и за счет притока вод из отдаленных областей. Подземные воды шахтного поля доброкачественны и пригодны для технических нужд и частично для питья. Для откачки естественного притока из шахты на горизонт +120 м имеется водоотливная установка оборудованная восемью насосами ЦНС300х300.

Вода с горизонта +145 м и +200 м перепускается на горизонт +120 м.

Зумфовая водоотливная установка клетевого ствола №10 оборудована двумя насосами ВНМ-18х2.

Зумфовой водоотлив скипового ствола совмещается с гидроэлеваторной чисткой.

Вода с горизонта +20 м перепускается на горизонт –80 м где намечается оборудовать насосную установку из 10 насосов ЦНС-300х480 для откачки нормального притока 800 м3/час и максимального 1000 м3/час.

Для откачки воды с уклонного поля у вентиляционного ствола №2 предусматривается временная водоотливная установка из 5 насосов ЦНС-300х180 для откачки нормального (250 м3/час) и максимального (400 м3/час).

 На поверхности вода подается по трубопроводу в очистные сооружения, которые находятся на южном борту лога «Манеиха».

1.12. Внутришахтный транспорт.

Подземный транспорт является одним из главных звеньев технологической цепи по добыче полезного ископаемого на шахте.  Назначением его является транспортирование полезного ископаемого и породы от забоев по выработкам к стволу шахты, перевозка оборудования и материалов к месту производства работ и обратно, а также перевозка людей по подземным выработкам. На шахте применяются аккумуляторные электровозы. Локомативная откатка применяется в выработках с уклоном 0,005, а при выполнении специальных мероприятий 0,05. Основными типами электровозов применяемых в настоящее время на шахте являются  АМ8Д, 2АМ8Д, аккумуляторный электровоз 5АРВ2.   Электровоз 5АРВ2 имеет взрывобезопасное исполнение. Источник питания  является аккумуляторная батарея 66ТЖНШ-300П.

1.13. Охрана окружающей среды.

Общее количество сбрасываемых сточных вод на шахте за 1998 год составило14000м3 в сутки. Все хозяйственно-бытовые сточные воды шахты в количестве 678,6м3 в сутки через насосно - перекачную станцию поступают на городские очистные сооружения.

Шахтные воды через водоотлив по трем ставам диметром 300мм подаются на поверхность и поступают на очистные сооружения механической очистки. Очистка шахтных вод производится путем механического отстаивания в горизонтальных отстойниках и хлорирование стоков известью. Хлорирование идет постоянно. Анализ на остаточный хлор производится через каждый час. Химический анализ вод, прошедших очистку и сбрасываемый в ручей Манеиха осуществляется санитарно-профилактической лабораторией.

1.14. Охрана воздушного бассейна.

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха является промышленная котельная и горящий терриконик.                   Основная часть терриконика на настоящее время разобрана на строительство дорог. За отопительный сезон в котельной сгорает примерно 15000тонн угля.

Промышленная котельная шахты представляет собой отдельно стоящее здание. Оснащена котельная двумя котлами Е 1,9 . Котлы оснащены пылеулавливателями марки БЦ-2. Коэффициент полезного действия которых достигает 62-75%.

1.15. Охрана земельных ресурсов.

Шахта ведет горные работы на земельном отводе с 1935года. В результате подработки на поверхности шахты образовались провалы различной глубины, а также постоянно происходит образование трещин и оседание земной поверхности. Кроме подработанных площадей на земельном отводе шахты расположен терриконик, шесть плоских отвалов площадью 7.6га., выемки от открытых работ. Общая площадь нарушенных земель составляет около 900га. По мере образования провалов на земной поверхности по графику производится их засыпка.

Терриконик  разбирается на строительство дорог. Участки земли где не будут в ближайшее время вестись горные работы с нарушением земной поверхности рекультивируются. Часть земельного отвода засеяна сосной, тополем, карагачем (около 400га.).

2. Механический и электрический расчет вентилятора главного проветривания.

Вентиляторные установки в соответствии с ПБ должны иметь резерв по производительности  от 20% до 45% и обеспечивать реверсирование воздушного  потока  не более чем за 10 минут, при этом производительность должна составлять  не мене 60% от нормальной производительности.

Правила безопасности требуют также, чтобы современные установки были оборудованы двумя одинаковыми вентиляторами: одним рабочим и одним резервным.

Компоновочная схема установки должна быть такой, чтобы утечки воздуха или его подсосы были минимальными. Утечки воздуха должны не превышать 10%.

2.1. Исходные данные.

QВ = 352 м3/сек – производительность вентилятора;

Qш = 300 м3/сек – производительность шахтная;

Нсут мин =1150  Па – давление минимальное;

Нсут мак = 2300Па – давление максимальное;

2.2. Выбор вентилятора.

Для проектирования и выбора вентиляторной установки из проекта реконструкции шахты берем данные о потребном расходе воздуха и давлениях в шахте в различные периоды ее эксплуатации.

Выбор вентиляторной установки поризводим по аэродинамическим и шумовым характеристикам.

По данным проекта вентиляции шахты составляем график изменения расхода QВ  и давления Нсут  во времени на весь срок службы вентилятора.

График QВ  и Нсут наносим на сводный график областей промышленного использования вентиляторных установок главного проветривания.

После реконструкции шахты применяем вентиляторную установку ВОД – 50  в область промышленного использования которой вписался весь график изменения Qш и Нсут шахты.

По аэродинамическим характеристикам установки определяем к.п.д., при Нст min и Нстmax  и мощьность двиготеля:

nmin - 0.68

nmax - 0.78

N – 2000 кВт

2.3. Характеристика вентиляционной сети.

Сводные графики областей промышленного использования вентиляторов:

Характеристика вентиляторной сети при максимальном давлении:

Rmin = Hуст min/Q2 =1150/3522=0,009281               (2.1)

Характеристика вентиляторной сети при минимальном  давлении:

Rmax = Hуст max/Q2 =2300/3002=0,018563              (2.2)

Уравнение характеристик сети при min и max давлениях

Нуст  min = 0,009281Q2.

Нуст  min = 0,018563Q2.

В полученное выражение подставляем Q от 0,25 до 1,5 требуемой производительности и получаем соответствующее значение.

Таблица 1 – Решение уравнения характеристики сети

На основании полученных данных на аэродинамической характеристике ВОД-50 строим характеристики 1 и 2 вентиляционной сети.

2.4. Рабочие режимы

Через точку «а» и «в» заданных режимов и находим режим «с»

Qс1=362               Qс2=466           Hс1=1800                  Hс2=3450

Прямая «а» и «в» пересекает кривую которая указывает на величину угла установки лопаток Qк=30°, т,е. угол при котором начинается эксплуатация вентилятора. 

Rс1=Hс1/Qс12=1800/3622= 0,0137                               (2.3)

Rс2=Hс2/Qс22=3450/4662= 0,0159                               (2.4)

Hс1=0,0137358Q12:                                             (2.5)

Hс2=0,0158872Q22:                                             (2.6)

Таблица2  Режимы регулирования

Построенная характеристика позволяет установить ступени регулирования рабочих режимов установки, на первой ступени угол установки лопаток равен 30°, при этом обеспечивается режим Q

2.5. Реверсирование вентиляционной сети

Реверсирование вентиляционной струи обеспечивается изменением направления движения ротора вентилятора с одновременным поворотом лопаток промежуточного спрямляющего аппарата. При этом производительность вентилятора в режимах при H=292.16 м3/с, m=264 м3/с, 260.5         м3/с, состовляет соответственно 87%, 75% и 74% от заданной производительности Q=352м3/с

2.6. Расчет необходимой мощности электродвигателя                          и определение расхода электроэнергии.

Мощность двигателя вентиляторной установки N,кВт определяется по формуле:

N = Q*H / 100*n;                                                    (2.7)

Где:  Q-подача турбомашины, м3/сек

         Н-давление турбомашины, Па

         n-к.п.д. турбомашины

На первой ступени регулирования требуемая мощность двигателя равна 830кВт

На первой ступени работы установки применяем двигатель:

СДН-17-41-16, с мощностью 1000кВт и скоростью 375 об/мин,  к.п.д.=0,94, cos  =0,9, U=6000В.

Запас мощности равен:

RД = Nдв / Nmin = 1000 / 830 = 1,20482                        (2.8)

Где:   Nдв- Мощность двигателя

           Nmin- Минимальная требуемая мощность

На второй ступени регулирования требуемая мощность двигателя равна 1577кВт. Для второй ступени принимаем двигатель мощностью 2000 кВт.

Запас мощности равен:

RД=Nдв / Nmin=2000 / 1577=1,26823

Где:   Nдв- Мощность двигателя

        Nmin- Минимальная требуемая мощность

Запас мощности принятого двигателя к расчетной мощности должен быть не менее 10-12%.

Годовой расход электроэнергии Wг, кВт*час. определяется по  формуле:

Wг=(Qср*Нср  / Nд*nср*nн*nд*nс*nр)nчас*nдн,                                (2.9)

Где :  Qср =Qшах+Qmin/2 –среднее значение производительности.

           Hc=Hmax+Hmin/2 –среднее значение давления.

           nср -средний к.п.д. вентиляторной установки.

           nп –к.п.д. передачи от двигателя к вентилятору (0,9…0,95).

           nд –к.п.д. двигателя (0,85…0,95).

           nс - к.п.д. электрической сети (0,95).

           nчас –число рабочих часов вентилятора в сутки (24).

           nдн –числоо рабочих дней в году (365).

На первой ступени регулиования годовой расход электроэнергии равен:

WГ = 1079221,63 кВт*час

На второй ступени регулиования годовой расход электроэнергии равен:

WГ  = 2558443,26 кВт*час

Дистанционное управление и контроль вентиляторной установки осуществляется с помощью аппаратуры УКАВ.

2.7. Расчет и выбор кабельной сети высокого напряжения.

Сечение кабеля высокого напряжения определяется исходя из тока нагрузки электродвигателя. Расчет производится по допустимому нагреву, экономической плотности тока, термической устойчивости к токам к.з. и допустимым потерям напряжения.

Для расчета сечения жилы кабеля по допустимому нагреву рабочим током необходимо определить ток в кабеле  Jк, А:

Jк = Nдв / 1,732 * Uн ;                                            (2.10)

Nдв -номинальная мощность двигателя, кВт

Uн -напряжение сети, В

Jк  = 2000 / 1,732 * 6 = 192,45 А.

Минимальное сечение жилы кабеля по допустимому нагреву принимаемое к прокладке 50 мм2. Кабель прокладывается по воздуху.

Экономическое сечение жилы кабеля по допустимому нагреву рабочим током Sэк, мм2

Sэк=Jк   / Jэк ,                                                    (2.11)

Jк -номинальный ток.

Jэк –экономически выгодная плотность тока, (2,5 А).

Sэ к = 192 / 2,5 = 76,8мм2

Принимаем кабель сечением 95мм2.

Минимальное сечение жилы кабеля по термической устойчивости к току короткого замыкания: Smin, мм2

Smin=J*tф1/2/C,                                                       (2.12)

С –коэффициент, учитывающий конечную температуру нагрева жил и напряжения кабеля.

Для кабеля с медными жилами и бумажной пропитанной изоляцией напряжением  10 кв. С=145,

Для кабеля с резиновой или полихлорвиниловой изоляцией

С=122;

tф = tрм = tвм ; - фиктивное время тока короткого замыкания,

которое для шахтных кабельных сетей  можно принимать равным реальному времени срабатывания максимального реле (tрм) и высоковольтного выключателя (tвм);

t = 0.05 + 0.1 = 0.15 с;

Jф – действующее значение установившегося  тока короткого замыкания А определяется по фактической мощности тока короткого замыкания на жилах ЦПП;

Jф=Sкз * ЦПП / 31/2 U =100000/31/2*6=9622,5                      (2.13)

Где:   SкзЦПП = 100000 КВА.- мощность тока короткого замыкания на жилах ЦПП. 

Sмин =9622.5*0.251/2/186 = 29.16 мм2.

Принимаем кабель сечением жилы  50 мм2,

Сечение жилы кабеля с учетом допустимых потерь напряжения;

Sдоп = 31/2 * Jк * L2 * соsV / Y * Uдоп;                              (2.14)

Где:   L2 - длинна кабеля от ЦПП до двигателя вентилятора;

Y =50 м/ом мм – удельная проводимость жилы бронированного кабеля.

Uдоп – допустимая потеря напряжения в высоковольтном кабеле от ЦПП до двигателя;

Условно принимаем 2.5% от Uном;

Uдоп = Uном* 25 / 100 = 150 В.                          (2.15)

Отсюда:

Sдоп = 31/2*120*800*0.9 /50*150 = 20 мм2;

Из четырех значений сечений принимаем наибольшее –50 мм2.

Окончательно принимаем кабель СБН 3 * 95 .

2.8. Расчет и выбор КРУ.

Выбор высоковольтного КРУ производится по номинальному рабочему току и напряжению по отключающей способности;

По электродинамической и термической устойчивости к токам КЗ;

Кроме того расчитывается и проверяется уставка минимального реле.

Номинальное напряжение сети известно 6 кв;

Номинальный рабочий ток высоковольтного КРУ Iном, А

Iном=Рдв / 31/2*Uc = 192.45;                                         (2.16)

Где:   Рдв - Мощность двигателя, кВт

           Uc - Напряжение сети, В

Принимаем высоковольтное КРУ типа КСО-285  на номинальные токи отключения 10 кА.

Расчетный ток отключения при коротком замыкании равен действующему значению установившегося тока КЗ  JФ  и определяется по мощности  КЗ на жилах ЦПП J¥ = 9.62 кА.

Электродинамическая устойчивость высоковольтного КРУ

Электродинамическая устойчивость высоковольтного КРУ проверяется по iу- ударному  и эффективному ( полному ) Jф току короткого замыкания, А

Iу =Ку * 21/2*J¥;                                              (2.17)

Ку=1.3 – ударный коэффициент

Iу =1.3*21/2  *9.62 =17.69 кА.

Эффективное значение тока КЗ, кА

Jф  =1.09 *9.62 =10.49 ,                                     (2.18)

Расчет термической устойчивости

Расчет термической устойчивости сводится к определению соответствующего тока термической устойчивости.

JT=JФ*(tф  / t)1/2=9.62*(0.25*0.15)1/2=12.4 кА.                                 (2.19)

tф= 0.15 с.

Параметры принятого аппарата должны быть не менее расчетных.

Сравнение расчетных величин с параметрами принятого аппарата.

Таблица 3 Сравнение расчетных величин

Ток уставки максимального реле высоковольтного комплексного распределительного устройства определяется:

Iу ³ (1.2 – 1.4) Iп / Кт , А                                             (2.20)

Где 1.2 – 1.4 – коффициент, предотвращающий ложное срабатывание максимального реле.

Кт=80 коэффициэнт трансформации трансформаторов тока.

Iпн = 1152А – номинальный пусковой ток двигателя;

Iу=(1,2-1.4)*1152/80=(17,28 – 20,16)

Выбираем уставку 20 А (Уставка выбрана из таблиц паспорта ячейки КСО-285)

Iкз. На вводе в КРУ, кА

Iкз.=Sк/1,73* 6=9,622                                          (2.21)

Определяем сопротивление магистрали до шин ЦПП

rм=Uн/1,73*Iкз=6/1,73*9,622=0,36 Ом.                           (2,22)

Растояние от ячейки до двигателя вентилятора 350 м, пркладываем кабель СБН 3х95.

Определяем активное сопротивление кабеля:

rк=R0*L1=0.91*0.35=0.06685 Ом                                     (2.23)

Оределяем индуктивное сопротивление:

Xk=X0*L1=0,078*0,35=0,0273                                          (2.24)

Определяем полное сопротивление:

Jk=(r2k+Xk)0.5=(0.066852+0.02732)0.5=0.07220 Ом               (2.25)

Определяем установившейся ток КЗ на шинах ЦПП

I¥=6000/1,73*0,0766=45223,26 А                                  (2.26)

Проверяем выбранную уставку

Iкз/Iу³1,5:                                                              (2.27)

                                  9622/1600=6

Что удовлетворяет нашим условиям

2.9.   Выбор разъединителя

Выбор разъединителя производится по номинальному току и напряжению. Исходя из выше указанных условий выбираем разъединитель типа: РВЗ-6/400 с внутренней вставкой

2.10. Выбор трансформатора для вспомогательного оборудования

Расчет ведется по коэффициенту спроса, для этого составляется таблица в которую вносятся данные вспомогательного оборудования.

Таблица№4  Вспомогательное оборудование

Продолжение таблицы 4

Расчетная мощность трансформатора находится по формуле:

Sраст.тр.=åРуст.*Кс /соsjсрвз =57.1*0.5/0.7=40.8кВА.           (2.27)

Где:.   åРуст – установленная мощность потребителя.

           Кс =0.5-коэффициэнт спроса.

           соsjсрввз-средневзвешенный коэффициэнт мощности.

Выбираем трансформатор мощностью 50 квт типа ТМ-50/6

Техническая характеристика трансформатора.

Таблица 5  Технические данные трансформатора

2.11. Расчет сечения и типа кабеля для вспомогательного оборудования

Выбор сечения кабеля производится по току нагрузки:

I=Рн*1000/31/2Uн*соsjн;А                                    (2.28)

Где:   Рн- номинальная мощность потребителей, кВА;

           Uн- номинальное напряжение сети, В;

           соsjн- номинальный коэффициент мощности,В;

Составляем расчетную схему:

                            Расчетная схема №1

ЛГРУ-10        ЛГРУ-10                 ЛГРУ-10                       ЛГРУ-10

I1=I2=I3=I4=Рн*1000/31/2* U* соsjн =7.5*1000/1.73*380*0.86=1.3А

                          Расчетная схема№2

МНА                 МСА            МН1          МН2                ЭГ               ЭН

I5=Рн*1000/31/2* U* соsjн =3*1000/1.73*380*0.86=5.3А

I6=Рн*1000/31/2* U* соsjн =3*1000/1.73*380*0.86=5.3А

I7=Рн*1000/31/2* U* соsjн =1.1*1000/1.73*380*0.86=1.9А

I8=Рн*1000/31/2* U* соsjн =1.1*1000/1.73*380*0.86=1.3А

I9=Рн*1000/31/2* U* соsjн =3*1000/1.73*380*0.86=1.3А

I10=Рн*1000/31/2* U* соsjн =1.1*1000/1.73*380*0.86=1.9А

  Расчетная схема №3

I11=I 12=I 13=I 14=Рн*1000/31/2* U* соsjн =1*1000/1.73*380*0.86=1.7А

2.12. Выбор типа и сечения кабелей.

Таблица 6  Сводная таблица кабельной сети

2.13. Выбор пусковой и защитной аппаратуры для вспомогательного оборудования.

Выбираем пускатели с тепловой защитой по Iп и Uнп-рабочей мощности.

Таблица 7    Выбор пускателей.

Для защиты потребителей от токов короткого замыкания перед пускателем устанавливаются автоматические выключатели, их выбор производится по номинальному току и напряжению.

2.14. Выбор автоматов.

Таблица 8  Сводная таблица вспомогательного оборудования

2.15.  Заземление вентиляционных установок.

Для обеспечения безопасности людей на вентиляционных установках сооружают заземляющие устройства. При устройстве заземления используется естественное и устраивается искусственное заземление. Естественные – трубы, водоводы, обсадные трубы, металлоконструкции, арматура, железобетонные здание имеющие соединение с землей, свинцовые оболочки кабелей проложенных в земле. В качестве искусственного заземления  применяют металлические трубы, забиваемые в землю, а так же стержни и угловую сталь. Для связи между заземлителем и заземленным объектом используют металлоконструкции зданий, рспредустройств, стальные трубы, электропроводку, свинцовые оболочки кабелей. Стальные заземлители и заземляющие проводники должны иметь следующие минимальные размеры: круглого сечения 6мм, прямоугольного 48х10 мм.

Высокая степень защиты достигается при выполнении заземляющих устройств с наименьшим сопротивлением. Эта величина для магнитных установок не должна превышать 0,2 Ом, а для установок малым током замыкающим на землю не должна превышать 10 Ом, при заземлении электрических установок напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью сопротивление не должно быть >40 Ом.

На вентиляционных установках с различной величиной напряжения допускается устройство заземляющей сети с сопротивлением не больше собственного.

При расчете заземляющего устройства определяется необходимая величина сопротивления, при котором напряжение относительно земли будет безопасным.

При установки естественных заземлителей между ними возникает взаимное экранирование, что увеличивает общее сопротивление заземляющего устройства. Для расчета вводится коэффициент использования.

Коэффициент использования при заземлении заземлителя по периметру заземлительного контура

Таблица 9 Коэффициент использования

2.16. Автоматизация вентилятора.

Вентиляторы автоматизированы по схеме УКАВ.

Комплект УКАВ предназначен для автоматизации вентиляторных установок, оборудованных двумя или одним реверсивным или нереверсивным осевым вентилятором одностороннего или двустороннего всасывания.

Комплект аппаратуры УКАВ М представляет собой набор шкафов закрытого исполнения и пульт дистанционного управления вентиляторными агрегатами ШУ-1, УКАВ М, ШУ-2, УКАВ М ипульт дистанционного управления ШУ, УКАВ М – кроме того, в зависимости от привода в комплект входит либо ШУ-5 – УКАВ – М, если привод синхронный ; либо ШУ – 6 – УКАВ – М, если привод асинхронный, если привод двух двигательный , то в комплект входит ШУ-5 – УКАВ М;

Шкаф ШУ3-УКАВ-4 обеспечивает распределение электроэнергии на напряжение 380 В по всем шкафам управления.

Если количество ляд в управлении не более трех, то устанавливают шкаф ШУ4-УКАВ-м.

2.17. Эксплуатация вентиляционной установки.

В соответствии с ПБ вентиляторная установка должна не реже одного раза в сутки осматриваться специально обученными рабочими, назначенными главным механиком и не менее двух раз в месяц главным механиком или его помошником по стационарному оборудованию.

Результаты осмотра заносятся в «книгу осмотра вентилторных установок и проверки реверсирования».

Один раз в три месяца оборудование вентиляционных установок должно осматриваться особенно тщательно. При переходе с одного вентилятора на другой на остановленном поставленном в резерв вентиляторе обязательно вскрывают торцевые крышки подшипников и проверяют затяжку, крепление гаек и болтов, крепление торцевой шайбы, исправность стопорных  усиков.

По рискам, нанесенным на вал или конусную втулку, проверяют отсутствие прокручивания подшипника на валу.

Риски наносят краской или наклеивают. При каждом ежемесячном осмотре их обновляют.

Вовремя замеченное начало прокручивания подшипников на валу или втулке значительно сокращает время ремонтных работ и затраты.

Подшипники насаженные на конусную втулку при первых признаках прокручивания  необходимо немедленно демонтировать и после тщательного осмотра при отсутствии дефектов на посадочных поверхностях, дорожках или телах качения. Насаживают подшипники, заново строго соблюдая заданную чертежами технологию.

Проверяется также радиальный зазор между рамками и наружной обмоткой подшипника.

В правильно выставленном и работоспособном подшипнике зазоры по двум рядам отличаются не более чем  на 0.02 – 0.03 мм. При этом следует помнить, что абсолютная величина радиального зазора ни в какой мере не может служить браковочным признаком, так как один и тот - же тип подшипника выпускается промышленностью с разными рядами зазоров.

Важно только как изменяется зазор при работе. При быстром износе зазор по окружности становится неравномерным, что может служить причиной вибрации. Если вибрации нет, то можно допустить величину износа 0.025 мм. Для диаметра шейки 100 - -500 мм

На вскрытом подшипнике проверяется частота масла  осадок на дне масляной ванны.

При наличии в ванне песка или частиц металла масло надо слить, ванну промыть и залить чистое масло, предварительно проверив его по сертификату или анализатором соответствие марки маслом указанном в карте.

Закрывая торцевые крышки необходимо проверить зазор в лабиринтных уплотнителях и выставить их равномерно по окружности, проворачивая вал ротора за колесо ломиком за болты муфты. Для обеспечения надежной работы направляющих аппаратов на резервном вентиляторе производится проверка легкости поворота лопаток.

При нормальном состоянии механизма поворота лопаток один человек переводит лопатки от 0 до 90 градусов за две три минуты.

Одновременно надо проверить правильность установки лопаток, отсутствие рассогласования углов их установки. Поверхность необходимо очистить от налипших комков пыли и ржавчины. На рабочем колесе следует также очистить лопатки, осмотреть сварные швы и заклепки, чтобы не было трещин. Проверить крепление ступицы рабочего колеса к коренному диску (у центрального вентилятора).

Шплинты стопорные шайбы на болтах крепления ступицы и обтекателей на колесах осевых вентиляторов. Проверить их одинаковость установки по рискам на втулке, а если риски невидны то по шаблону. Если при работе вентилятора было зафиксировано увеличение вибрации, то надо проверить, не попала ли вода в лопатки рабочего колеса; для этого сверлят отверстие у выходной крышки на нерабочей стороне профильных лопаток диаметр 8 –10   мм. На центробежных вентиляторах отверстие сверлят на самой тяжелой лопатке, которая при остановке ротора оказывается в низу.

При осмотре  реверсивных устройств вентиляторной установке надо обратить внимание на настройку и проверку фрикционов лебедок.

Настройка производится при поднятии ляд поджатием пружины предохранительной муфты регулировочными винтами или гайками в цепи выключателей.  Натягиваются так , чтобы при сжатии рукой обоих ветвей в средней части цепи суммарное перемещение  не превышало 7 мм.

Все ролики канатов должны легко проворачиваться на осях, для чего не реже одного раза в шесть месяцев следует промывать отверстие осевых блоков, заполнять их густой смазкой.

При ежемесячных осмотрах проверяется срабатывание концевых выключателей. Они регулируются так, чтобы обеспечивалось прижатие ляды к уплотнителям рамы. Одновременно осматривается крепление канатов к лядам, проверяется затяжка болтов, наличие и сохранность шплинтовых осей шарниров ляд. Если между шарнирами рам есть не плотности, то ох заполняют густым цементным раствором. Необходимо знать, что если не плотности имеют больше 10% длинны периметра ляды, производительность вентилятора снижается на 1.2%.Проверка углов девиации и наладка вентилятора должны производится не реже одного раза в два года. Ежедневно должен производится осмотр аппаратуры УКАВ М .

Необходимо проверить целостность предохранителей и сигнальных ламп на всех станциях управления, периодически очищать контакты от пыли и старой смазки. При обнаружении вибрации и шума работающих контактов реле необходимо очистить от пыли и смазки контактные поверхности магнитных систем. Особое внимание следует уделить содержанию в чистоте программных реле времени. На станции автоматизации барабан должен свободно вращаться в подшипниках; нажатие контактов должно быть отрегулировано так, чтобы не было затираний. При вращении барабана необходимо иметь ввиду, что при производстве любых работ по осмотру и настройке аппаратуры переключатели 1-УПО (общие цепи) на станциях автоматизации необходимо ставить в положение «выкл.».

2.18. Эксплуатация электрооборудования вентиляционных установок.

Слесарь производящий осмотр оборудования должен сразу после перехода на резервный вентилятор не реже одного раза в месяц провести ревизию высоковольтного распределительного устройства, состоящего из выключателей, измерительных трансформаторов тока и напряжения. Ревизия производится на вводе вентилятора, поставленного в резерв. При опробовании ножи разъединители должны выключатся одновременно, запаздывание включения отдельных ножей не должно превышать 3 мм. Для разъединителя 6 – 10 квт нормально отрегулированные ножи при полном включении не доходят на 3-5мм до упоров контактной площадки, а включение происходит плавно, без ударов ножей о головки изоляторов или губки неподвижных контактов. При полном включении или отключении холостой ход (люфт привода) не должен превышать 5%. Смещения подшипников не должно быть. При осмотрах масляных выключателей в зависимости от их типа следует обращать внимание на целостность проходных изоляторов, гибких токопроводов подвешенных контактов, отсутствие течи масла из емкостей масляных выключателей, надежность крепления. Уровень масла в выключателях должен находится в пределах, указанных на маслоуказателях. Приводы масляных выключателей должны быть отрегулированы так, Чтобы обеспечить их надежное включение и отключение. Механизмы свободного расцепления проводов при ежесуточном осмотре следует смазывать.

Высоковольтных РУ проверяется: надежность вторичных обмоток трансформаторов тока, не подключенных к приборам; исправность высоковольтных предохранителей, трансформаторов напряжения. Вторичные обмотки трансформаторов напряжения должны быть заземлены.

При осмотре приводного электродвигателя необходимо обращать внимание на уровень масла в подшипниках скольжения, температуру подшипников, отсутствие вибрации, контактные кольца электродвигателя. Коллектор генератора возбуждения должен быть всегда чистым, его можно чистить на ходу машины с помощью дощечки, обернутой сухой  тряпкой. При этом следует изолировать себя от соприкосновения с токоведущими частями, не задевать руками и одеждой вращающихся частей машины.

Угольные щетки должны иметь зеркальную поверхность по всей площади соприкосновения с поверхностью коллектора или контактными кольцами.

Щетки должны быть хорошо притерты. Сработавшиеся щетки следует заменить новыми той - же модели. В случае выявления на коллекторе других дефектов его следует отполировать бумагой или слюдой. Между коллекторными пластинами должна быть выпилена на глубину 1.2- 2.0 мм.

3. Экономический расчет.

3.1. Расчет себестоимости по заработной плате.

Зарплата руководителей (данные заносим в таблицу).

Таблица 10 Зарплата руководителей

Таблица 11 Заработная плата повременщика.

Заработная плата руководителей и повременщиков составит:

Зпл/рук+Зпл/повр=2223+812.27=3035.27 руб.                          (3.1)

Себестоимость 1 тонны по заработной плате составит:

Сз/пл=(Зрук+Зпов. )/Дм=3035.27/71000=0.04руб/тонну;                   (3.2)

Где Дм –месячная добыча угля по шахте.

3.2. Расчет себестоимости по элементу электроэнергия

Стоимость электроэнергии за год:

Сэл.кват.час  =Wг*а=  10797221,63*0.09=971750 руб.                      (3.3)

Где: а=0.09 руб.- тарифная ставка за 1квт/час.

Стоимость за заявленную мощность 1 кВА.

С=N/соsj=100/0.9=111,1 кВА.                                     (3.4)

Сзаяв.  = Р*а=111,1*54=5999,4 руб.                           (3.5)

Где Р- заявленная мощность, квт.

а- тарифная ставка за один кВА в год.

Стоимость электроэнергии по двухставочному тарифу:

Сэл =Сэл квт/час + Сзаявл =971750+5999,4=977749,4 руб.                (3.6)

Себестоимость одной тонны угля по электроэнергии.

Сэл.=Сэл./Дм*12=977749,95/(71000*12)= 1,14 руб/т                     (3.7)

3.3. Расчет себестоимости по элементу амортизация.

Таблица 12 Амортизационные отчисления

                                                                                                            å83088,5

Себестоимость одной тонны угля по элементу амортизации.

СА=Аа/ДМ=83088,5/71000=1.17 руб/тонн.                    (3.8)

Расчет затрат на вспомогательные материалы:

Таблица 13 затраты на вспомогательные материалы

                                                                                                å3000

Затраты на содержание вентиляторной установки в месяц:

Зв,у=Зр+Зэл+А+Зв.м=3035,27+977749,4+83088,5+3000= =1066873,17 руб                                                                                                                             (3.9)

Таблица 14 сводная таблица затрат

Список литературы

1. Медведев Г. Д. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий. -М. : Недра, 1985-250с.

2. Дзюбан В. С. Риман Я. С. Маслий А. К. Справочник энергетика угольной шахты. –М. : Недра, 1983-542с.

3. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. –М. : Недра, 1975-238с.

4. Хаджиков Р. Н. Бутаков С. А. Горная механика. –М. :Недра, 1982-407с.

5.Правила Безопасности в угольных и сланцевых шахтах. –М. :Недра, 1988-288с.

6. Вентиляторы главного и местного проветривания. Отраслевой каталог №209005. –М. : 1990-62с.