Расчет комбайнового комплекса

ВВЕДЕНИЕ 

     Современные калийные рудники России – крупнейшие в мире горные предприятия по подземной  добыче полезных ископаемых. Объём  выдаваемой руды на некоторых из них  достиг 8 млн. т в год. Ведется проектирование и строительство рудников со значительно  большой производительностью. Это  определило большие размеры шахтных  полей и протяженностью горных выработок, измеряемою десятками километров, а  также быстрое продвижение очистных и горно-подготовительных забоев.

     Невозможность применения на ряде предприятий буровзрывного  метода отбойки руды из-за неустойчивости кровли сильвинитовых пластов и  необходимость более полной механизации  труда горняков потребовали принятия срочных мер по созданию проходческо-очиных комбайновых комплексов.

     На  очистных работах широко применяют  самые мощные в России горные комбайны. Комбайновая технология характеризуется  простотой производственного цикла, сведением до минимума числа людей, непосредственно работающих в забое  и т.д. Для приема руды от комбайна, временного её накопления и перегруза  в самоходный вагон применяют  бункеры-перегружатели типа БП-3 или  БП-14. применение перегружателей значительно  сокращает время простоев комбайнов  в ожидании вагонов в период их разгрузки, что обеспечивает резкое повышение производительности комбайновых  комплексов.

     При значительной длине выработок, когда  время пробега вагона превышает  время наполнения бункера-перегружателя  и комбайн вынужденно простаивает, возможен вариант комплекса с  использованием двух самоходных вагонов. Далее вагон отгружает руду через  скважину на конвейерную систему.     

     В связи с большой энерговооруженностью горного оборудования приходиться  монтировать развитую сеть энергоснабжения, возводить мощные стационарные и  передвижные подстанции.

     Необходимая наиболее высокая техническая производительность комбайнов может быть обеспечена за счет энерговооруженности, выбора оптимальных  параметров резания и конструкции  исполнительного органа. Для повышения  эффективности очистных и проходческих комплексов техническая производительность комбайнов должна возрасти на первом этапе до 7-8 т/мин., а в последующем  до 10-15 т/мин. При этом энерговооруженность  комбайнов также должна возрасти до 800-1000 кВт, что потребует перехода на питающее напряжение 1140 В и в  дальнейшем 6000 В.

     Для эффективного разрушения прочных и  вязких сильвинитовых пластов с  наименьшими энергозатратами необходимы оптимизация параметров разрушения режущим инструментом, увеличении толщины  стружки, снижения выхода мелких фракции  и повышение напорной способности  комбайна.

     Значительное  увеличение производительности и повышение  скоростей движения комбайнов ставит определённый предел возможностям машиниста  в реальных условиях забоя следить  за технологией выемки, работой комплекса  оборудования, приборов и т.п. Эта  тенденция требует введения автоматического  и дистанционно-автоматического  управления комбайном. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ИСХОДНЫЕ  ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА 
 

Таблица-1

 
 
 

Принимаем, что:

           - полная мощность трехфазного  тока короткого замыкания, в  базовой точке, на шинах ЦПП  составляет: = 50 МВ.А;

           - электроприемники по степени  надежности питания электроэнергией  относятся ко II категории;

           - температура окружающей среды  +С;

          - продолжительность максимума нагрузки  Т мах., для комбайновых комплексов  рудников составляет 4500 часов в  год. 
 

2  ВЫБОР  МОЩНОСТИ ПИТАЮЩЕЙ ПОДСТАНЦИИ 

     Передвижные комплексные трансформаторные подстанции получили широкое распространение  для питания электроприемников  очистных и подготовительных участков угольных и калийных шахт, опасных  по газу и пыли.

     Расчетная мощность КТП определяется по формуле:

                      

кВ А,                               (2.1)   [1]

     где:    - сумма номинальных мощностей электроприемников от данной КТП, кВт.;

     Кс. - коэффициент спроса группы электроприемников;

     cos φ - средневзвешенный коэффициент мощности группы электроприемников.

     Величина  коэффициента спроса равна отношению  устойчивой максимальной нагрузки электроприемников  за время не менее 30 мин. к их суммарной  установленной мощности. Коэффициент  спроса учитывает степень загрузки и одновременности работы двигателей и других электроприемников, их К.П.Д., а также К.П.Д. сети. По данным исследований, выполненных кафедрой ЭАГП ППИ, для комбайновых комплексов рудников:

К_с. = 0,65;

cos φ = 0,7.

Для комплексов с автоматической электрической  блокировкой очередности пуска  электродвигателей коэффициент  спроса найдем по формуле : 

,                    (2.2)  [1] 
 

где,   - номинальная мощность наиболее мощного электродвигателя или группы электродвигателей, включаемых одним пускателем.

     Тогда,

 = ++  ,          (2.3) [3]

 22+122+(344+404,6)+30+4= 929,6 кВт 

           Учитывая примечания к работе  электродвигателей ходовой части  самоходного вагона АВТ-15 работающего  с продолжительностью включения

с ПВ равное 25% найдем номинальную условную мощность самоходного вагона:

     тогда, 

     Р_н.у. = , кВт                                    (2.20)   [3]

     Р_{н.у.5ВС-15М} = 2∙46∙ +30= 76 кВт.

где,

2 - это  количество ходовых электродвигателей  АВТ-15;

46 –  это мощность одного ходового  электродвигателя:

30 –  мощность двигателя конвейера.  

      Подставим известные нам значения  в формулу(2.1) и определим расчетную  мощность трансформаторной подстанции  для комплекса с комбайном  Урал-20Р.

 

тогда:

                               Sр.тр.(1) = (0,65*929,6)/0,7 =863,2  кВА 

По таблице 1.2 (1) выбираем КТП типа  КТПВ- 1000/6  

 

 

3 РАСЧЕТ КАБЕЛЬНОЙ СЕТИ

     Расчет  кабельной сети сводится к определению  таких сечений силовых жил  кабелей, которые обеспечивали бы подвод к потребителям электроэнергии с  напряжением, достаточным для нормальной работы, не перегреваясь сверх допустимой нормы , и удовлетворяли бы условиям механичности и механической прочности . В соответствии с этим , расчет кабельной сети заканчивается выбором марки и сечения кабеля с последующей проверкой на термическую стойкость к воздействию токов к.з., которая производится после расчетов токов к.з. Расчет кабельной сети по потери напряжения связан с выбором сечения кабелей , но выделяется в самостоятельную часть сетевых расчетов .  

3.1 Высоковольтная кабельная сеть

          Высоковольтная кабельная сеть  выполняется 3-х жильным кабелем  с бумажной пропитанной  изоляцией   в свинцовой оболочке на напряжение 6 кВ. 

     3.1.1 Расчет кабелей питающих КТПВ

       Высоковольтная кабельная сеть выполняется трех жильным кабелем с бумажной пропиткой  изоляции в свинцовой оболочке напряжением на 6кВ.

     3.1.2  Расчет и выбор кабелей по  допустимой нагрузке и длительно  допустимой температуре нагрева жил

     .

     Выбор сечения проводников по условию  нагрева производится через расчетную  токовую величину, приходящуюся на токопровод.

     Расчетный ток кабеля К_в 2, питающего КТП, определяем по формуле:

                               

, А,                              (3.1)  [1]

где: - расчетный ток потребления трансформатором, при нормальной его загрузке, со стороны 6 кВ;

             - номинальное, питающее, напряжение КТП, кВ. 

Тогда:                         = =83,08  А        

                                          = 83,08  А  
 

           По таблице 1.3 /1/ выбираем и определяем:

     1) характеристику кабелей: 

• кабели трехжильные с бумажной пропитанной изоляцией в свинцовой оболочке, номинальное напряжение 6 к Вт;
• длительно допустимая температура нагрева жил : ;

     2) стандартные сечения токопроводящих  жил кабелей S_ж по условию, что расчетные токовые нагрузки не превышают длительно допустимых справочных величин;

     3) марка кабелей: СБ_н -6.

     Следовательно для кабеля Кв2 при =83,08 А выбираем :

                        = 25

                              = 90 А  

      Дальнейшие  расчеты и выбор сечений кабелей, для упрощения и наглядности, снесем в таблицу 3.

        Учитывая, что температура, при которой эксплуатируются наши кабели +10⁰ С, не соответствует стандартной (справочной, +25⁰ С), необходимо произвести проверку выбранных нами сечений, по формуле: