单体液压支柱的生产、性能测试工艺过程的分析--毕业设计说明书.doc

毕业设计(论文)设计(论文)题目： 专 业 班 级： 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 设 计 时 间： 重庆工程职业技术学院重庆工程职业技术学院毕业设计（论文）成绩认定书xxx 系 机 电 专业 041 班 学生 xxx ，其毕业设计（论文） 单体液压支柱的生产、性能测试工艺过程的分析 ，经 xxx 答辩委员会答辩，成绩评定为 。答辩委员会主任签字： xxx 答辩委员会（ 代章） 2007 年 6 月 13 日指导教师评语井下采区供电任务设计书一、设计要求： 1、设计要符合煤矿安全规程、煤矿工业设计规范、煤矿井下供电设计技术规定和煤矿井下继电保护装置整定细则 2、设计遵循煤炭工业建设的方针政策，在保证供电安全可靠的基础上进行技术经济比较，选用最佳方案。 3、设备选型时，应采用定型的成套设备，尽量采用新技术、新产品、积极采取措施减少电能损耗，节约能源。 4、设计质量要确保技术的先进性、经济合理性、安全适用性。 二、原始资料；采区井巷布置平面图如图一所示，煤层东西走向，向南倾斜，倾12；采区的开掘是中间上山，采区内分三个区段，区段长170米，工作面长150米，采区一翼走向长320米；煤层厚度1.3米。煤质中硬，煤层的顶、底板较平稳；上山周围环境较平稳；上山周围环境温度为+20C，运输平巷用工作面温度为+25C。本矿为有煤和瓦斯突出煤层。1、 煤方法：走向长壁，区内后退式采煤法，两翼同时开采，掘超前，回采工作面采用BMD-100型单滚筒采煤机组，两班出煤，一班整修及放顶。2、 煤的运输：工作面采用SGB-630/60型刮板运输机；区段平巷采用SGW-40T型运输机；采区上山采用SPJ-800型吊挂披带运输机；采区轨道上山采用于55千瓦单筒绞车作材料运输。3、 掘进煤平巷时，用电钻打眼，ZMZ2P-17型铲斗式装岩机装煤，开切眼掘进，加设调度绞车,人工装煤。4、 工作面采用金属支架和绞接顶梁（梁长1.2米）回柱。5、 采区内各用电设备的台数用其技术数据见表1。它们的分布位置见图一。目 录1、确定采区变电所和工作面配电点的位置； 2、拟定采区供电系统；3、计算与选择采区变电所动力变压器（型号，容量，台数）；4、选择采区低压动力电缆（型号，长度，芯数，截面）；5、选择采区电气设备；6、整定采区低压电网过流保护装置；7、制订采区接地保护措施；8、制订采区漏电保护措施；9、制订采区变电所防火措施；10、绘制采区供电系统图；11、绘制采区设备布置图；12、绘制采区变电所设备布置图。第一节 确定采区变电所和工作面配电点的位置1.1、由煤矿井下供电设计指导书。采区变电所位置应按以下条件选择。1.11、尽量接近采区负荷中心，以减少低压线长度和电压损失，保证采区设备的供电质量。变电所至工作面的最远距离与最大容量的用电设备的电压损失应保证在允许范围之内。1.12、每个采区最好设一个变电所对整个采区采掘工作面进行供电，应尽量减少变电所的迁移次数。减少变电所硐室的开拓费用，并且要在布线时要考虑初期向掘进供电、后期向回采供电。1.13、通风良好，且进出线和运输方便。1.14、顶底板稳定，并避免淋水。综合上述四项要求，可见前两者要求相互矛盾。因此，确定采区变电所的位置时应全面分析、综合考虑。在后两者满足的情况下，我列出三种常见的方案，对其进行经济和技术比较后择优选用。（采区通风系统的新鲜风流由水平运输大巷，经采区运输上山、运输平巷进入工作面，污浊风流经轨道平巷、轨道上山、采区回风石门至斜风井）。1.2、采区巷道布置平面图A、B、C三点设变电所进行分析。1.2.1、方案A：变电所设在第二区段平巷（a）处时；此处是整个采区负荷中心，对整个采区和掘进工作面供电可以不迁移变电所，减少迁移费用，同时只对硐室进行维护，无须开拓新的硐室，减少劳力和财力。还能满足整个采区的初期向掘进供电，后期向回采供电。但是低压线路较长造成电压损失较大，从而使设备供电质量降低。1.2.2、方案B：变电所设在第一区段甩道（b）处时，距采煤工作面较近，回采时减少线路长度和电压损失，保证了回采供电质量。但是，对第二区段和第三区段供电服务有局限性，只能通过迁移变电所对初期向掘进供电，因此要开拓新的硐室或增加设备投资，花费大量财力物力。1.2.3、方案C：变电所设在第三区段上山和下山交叉（c）处距掘进区较近，掘进初期时减少线路长度和电压损失保证掘进区供电质量，但距离回采甚远，只能通过迁移变电所或增加变电所对回采供电，从而增加投资，综合上述三个方案，我们在环境较好的情况下进行经济技术指标择优选用，很明显我们要确定选用A方案。1.3选择工作面的配电点：1.31、采煤工作面配电点距回采工作面60米的巷道中。1.32、掘进工作面配电点距掘进头80米处。 第二节 拟定采区供电系由煤矿井下供电设计指导书可知采区变电所的拟定原则如下：1、保证供电可靠性，力求减少使用开关，起动器，使用电缆的数量应该最少。2、原则上一台起动器控制一台设备。3、采区变电所动力变压器多于一台时，应合理分配变压器负荷，通常一个变压器担负一个工作面的用电设备。4、变压器最好不并联运行。5、采煤机宜采用单独电缆供电，工作面的配电点到各用电设备宜采用辐射式供电，上山及下顺槽宜采用干线式供电。6、工作面配电点最大容量电动机的起动器应靠近配电点进线以减少起动器间联接电缆的截面。7、供电系统尽量减少回头供电。8、煤尘瓦斯突出矿中，所有掘进工作面的局部扇风机设三专二闭锁设施，（专用变压器、专用开关、专用线路），（风电闭锁、是磁力开关；瓦斯电闭锁、是瓦斯断电仪，继电器）即风、电、沼气闭锁。按以上原则，根据采区机械设备配置图，进行采区供电系统图的拟定。 附图二第三节 计算与选择采区变电所动力变压器31变压器选择的注意事项：变压器是供电系统中的主要电气设备，对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要意义。如果变压器容量选择的过大，不仅供电系统中的功率因数值减小，在长期过负荷运行情况下，铜损耗将增大，使线圈过热而加速老化，缩短变压器寿命，既不安全也不经济，因此，正确计算负荷和选用变压器是井下供电设计的重要组成部分，必须予以足够重视。所选全为矿用节能型变压器KS7系列；32台数：西翼东翼采煤工作面各一台变压器分别为、号，两个掘进工作面、绞车房和吊挂皮带运输机共用一台变压器号，局扇变压器一台号；共用四变压器。3.3变压器的选型和计算：3.3.1西翼采煤工作面变压器号：按需用系数选择；供电总有功功率：=2+2+4+ =（1.22+82+404+13+100+30）KW =321.4（KW） =0.286+0.714 =0.286+0.714 =0.286+0.222 =0.508一般机采工作面：最大一台电动机功率指采煤机。：该变压器供电的总有功功率。：一般机采工作面加权平均功率因素。 见煤矿井下供电设计指导书表12：采煤机需用系数。 = =0.508321.4/0.6 272（KVA）=272（KVA）所以：=315 KVA选用315/6（6/0.693） 3.3.2东翼采煤工作面变压器号与西翼采煤工作面变压器号完全相同。3.3.3两个掘进工作面、绞车房和吊挂皮带运输机共用一台变压器号。 供电总容量： =2+2+2+2+2 =（3021721.2211.42550.50.5） =175.2（KW） = = 0.65 KVA 167.7 （KVA）=167.7 KVA所以选取200/6（6/0.693）表示运输机需用系数。 查表1-2 取=0.65表示运输机加权平均功率因素。 查表1-2 取=0.73.3.4局部风扇机变压器一台号的计算和选择：=2=112=22KW= =0.820.5（KVA） =20.5 KVA所以选择50/6（6/0.693）第四节 低压电缆的选择4.1、电缆选择的原则：4.1.1、在正常工作时电缆芯线的实际温升不得超过绝缘所允许的最高温升，否则电缆将因过热而缩短其使用寿命迅速损坏，因此为保证电缆的正常运行，必须保证实际流过电缆的最大长时工作电流不超过它所允许负荷电流。4.1.2、正常工作时电缆网络的实际电压损失不大于网路所允许的电压损失，为保证电动机的正常运行，其端电压不得低于额定电压的95%，否则电动机等电气设备将因电压过低而过流甚至过热而烧毁，所以被选定的电缆须保证其电压损失不超过允许值。4.1.3、 距离电源最远的电动机起动时，因起动电流过大而对电网造成的电压损失也最大。因此，须检验大容量电动机起动时，是否能保证其它用设备所必须的最低电压，进行起动条件检验。4.1.4、 电缆的机械要求应满足要求，特别是对移动设备供电的电缆。根据现场长期工作经验，对不同用电设备要求电缆机械强度的允许截面见煤矿井下供电设计指导书表2-23。4.1.5、 对于低压电缆，由于低压网路短路电流较小，按上述方法选择的电缆截面的热稳定性和电动力稳定性均能满足其要求，因此，不必在进行短路时的热稳定校验。4.2、根据以上原则，进行支线电缆的选择，不同用电设备要求电缆机械强度的允许截面见煤矿井下供电设计指导书表2-23，电缆编号如附图二 所示。4.2.、号变压器支线电缆的截面选择按机械强度和长时允许电流选择。根据公式：电缆实长（）=供电距离（）a a-是电缆敷设要求的弯曲系数 （a=1.1）=（60+10）1.1m=77m取80 m=（60+10+150）1.1 m=242 m 取250 mZ111（采煤机）：MCP1000350110250Z121（喷雾泵站）：MYP100031080 Z122（回柱绞车）：MYP100031611080 Z123（煤电钻）：MZ500341480 Z131（可弯曲刮板运输机）：MYP100032511080 Z132（回柱绞车）：MYP10003161680 Z133（煤电钻）：MZ500341480Z135、Z136、Z137、Z134（刮板运输机）：MYP1000325110104.3、号变压器的干线计算与选择： 4.3.1、 G11干线按允许电压损失选择截面：G11 ： =20+10+85+170+40+（估算）20+（32060）=615m =6051.1 m=665.5 m 取670 m 、 总电网允许电压损失：ur=2NT95N =693V-627V =66（V） 、支线电压损失： = =14.85（V）：该放射式最大功率机组的负荷系数； ：采煤机的额定容量；：采煤机支线的截面积； ：采煤机支线长度；：采煤机实际效率；：橡套电缆的电导率；、变压器的电压损失：=V=23.28（V）：315/6（6/0.693）的额定低压；：变压器电阻； ：变压器感抗；、G11干线允许电压损失： g11 =ur （T + bc） =66V38.13V =27.87V、G11干线截面积的计算：=42.5 （）因为 所以干线G11要选取：MYP10003501256704.3.2、用最大长时工作电流校验： = = =74.1（A）参考:供矿供电134页:载流导体的长时允许电流实际流过导体的最大长时工作电流;=173A=74.1A满足要求:温度系数;4.3.2、用启动条件校验：、最小启动电压计算：查表设计指导书54页238表=1.2 a=2.5（任务书、表一）= =660 457.26（V）：生产机械所需的最小启动转矩与电动机额定转矩之比；a :电动机在额定电压时的启动转矩与电动机额定转矩之比；启动时，支线电缆中的电压损失：=V=62.6V启动时，G11干路电缆中电压损失：= =V 174.8（V）：橡套干线电缆的实际长度 ：铠装电缆的电导率（42.5）变压器的起动电压损失： =（+）+ （） =+ =83.9V：除最大一台功率其他负载有功功率之和；：除最大一台功率其他最大的一台负载的需用系数；校验：（+） =693（62.6+147.8+83.9） =371.7（v） =457.26V=235.74V371.7V校验不满足要求；G11干线用的电缆MYP1000350125670，不满足起动要求，要另改用铠装1000395650；变压器的起动电压损失、支线电缆的起动电压损失都不变则铠装1000395650起动电压损失：= =V =85.6V ：铠装干线电缆的实际长度 ：铠装电缆的电导率（44.3）校验：（+） =693V（62.6V+85.6V+83.9V） =460.1V460.1V=457.26V校验满足要求；4.3.3、干线G12电缆的计算与选择： G12： =20+10+85+170+40+（估算）20+（32060）=615m =6051.1 m=665.5 m 取670 m 总电网允许电压损失：ur=2NT95N =693V627V =66V 支线电压损失： =3.16V（变压器的电压损失，同一台变压器的电压损失相同：T=23.28V G12干线允许电压损失： g11 =ur （T + bc） =66V（23.28V3.16V） =39.56V G12干线截面积的计算：=12因为 所以干线G12要选取：MYPQ1000316110670长时工作电流的小了校验： = = =20.6A参考:煤矿供电134页:载流导体的长时允许电流实际流过导体的最大长时工作电流;=85A=20.6A 满足要求4.3.4、干线G13电缆的计算与选择：G13： =20+10+85+170+40+（32060）=585m =5851.1 m=643.5 m 取650 m 总电网允许电压损失：ur=2NT95N =693V627V =66V 支线电压损失： =6.37V变压器的电压损失，同一台变压器的电压损失相同：T=23.28VG12干线允许电压损失： g11 =ur （T + bc） =66V（23.28V6.37V） =36.35VG12干线截面积的计算： ：运输系统的需用系数=60.65因为 所以干线G13要选取：MYPQ1000370125650长时工作电流的小了校验：是运输系统机的平均功率因素0.7 = = 149.4A参考:供矿供电134页:载流导体的长时允许电流实际流过导体的最大长时工作电流;=215A=149.4A 满足要求4.4、号变压器与号变压器的计算和电缆的选择完全相同；4.5、号变压器支线电缆的截面选择按机械强度和长时允许电流选择。 （4.5.1、根据公式：电缆实长（）=供电距离a（a=1.1） a是橡套电缆敷设要求系数 =（80+10）1.1m=99m取100mZ341、Z311：（铲斗式装岩机）：MYP1000325110100Z342、Z312（调度绞车）：MYP10003616100 Z343、Z313（煤电钻）：MZ5003414100 Z321、Z322（吊挂皮带运输机）：MYP100033511610 Z331（绞车房）：MYP1000325110104.5.2、干线的计算方法与上相同： G31 ：MYP1000325110740 G32 ：MYP1000335116320 G33 ：MYP1000325110440 G34 ：MYP10003251106904.6、号变压器支线电缆的截面选择按机械强度和长时允许电流选择；G41：MYP1000325110130G42：MYP1000325110300第五节 选择采区配电装置5.1、配电装置选择原则；由煤矿井下供电设计指导书P85可知， 5.1.1、根据煤矿安全规程规定，矿用隔爆型高压配电箱适用于有煤与沼气突出的矿井井底车场主变电所用所有采区变电所中，作为配电开关和控制保护高压电动机和变压器用。我国产品型号主要有PB2-6型、BGP6-6 及PBL-6型隔爆高压真空配电箱。在选择高压配电箱时，除考虑使用场合外，其额定电压要符合井下高压电网的额定电压等级，额定电流不小于所控制负荷的长期工作电流。高压开关在选择使用时，其断流容量不得小于变电所母线的实际短路容量。5.1.2、矿用低压隔爆开关的选择原则：矿用隔爆开关可使用在沼气突出的矿井的任何地点，和有沼气、煤尘爆炸危险的矿井的采区进风巷道内，回风巷道用采掘工作面。在选择用低压隔爆开关时，其额定电压要大于或等于被控制线路的额定电压，其额定电流要大于或等于被控制线路的长期最大工作电流，同时应根据控制线路需要选定过流保护继电器的整定电流值。矿用低压隔爆开关的接线喇叭口，数目及内径要符合各受控线路所选电缆的系数及外径要求，一个喇叭口只允许接一条电缆。 矿用低压开关使用地点的海拔高度不得超过1000m，环境温度不得超过35摄氏度，环境相对湿度不得超过65125，垂直面倾斜度不得大于15度，同时在周围介质中不得有使金属腐蚀和绝缘损坏的气体存在，不得有水和其它液体侵入。 5.1.3、隔爆型磁力起动器的选择原则：磁力起动器的额定电压必须大于或等于受控电动机的额定电压，其额定电流应大于或等于受控电动机的最大工作电流，同时要根据过流保护需要对过流继电器选定适当的整定电流值。磁力起动器进出线及控制线喇叭口内径必须符合联接电缆的最大外径要求，并且一个喇叭口只能接一条电缆。工作机械不要求带负荷改变旋转方向时，可选用不可逆的磁力起动器，如果要求远距离起动，停止用换向时，要选用可逆的磁力起动器。磁力起动器必须具备良好的隔爆性能用可靠的过载和短路保护装置，对使用环境的要求与隔爆自动馈电开关相同。根据以上原则。选择菜区配电装置如表2所示， 5.2.1、高压开关的计算公式及选型参考工矿供电54页、55页： =5.2.2、 第一、二台变压器的高压配电开关：= =A =26A 因此 =30A选用PB2-6 开关的额定电流选用30A ：开关的额定电流；：高、低额定电压；5.2.3、第三台变压器的高压配电开关： =A=19.25A 因此 =20A选用PB2-6 开关的额定电流选用30A5.2.4：第四台变压器的高压配电开关： =A=1.28A 因此 =20A选用PB2-6 开关的额定电流选用30A5.2.5第一、二台变压器低压总开关： = =A =299.5A 因此：=400F选用DW81-400F 开关的额定电流选用30A5.2.6：第三台变压器低压总开关： = =A =127.8A 因此：=200F选用DW81-200F 开关的额定电流选用200A5.2.7：第四台变压器低压总开关：= =A =17.9A 因此：=200F选用DW81-200F 开关的额定电流选用200A5.3.1磁力起动器的选择按额定电流选用：Z111：=113A 因此 =120选用QC83-120Z 开关的额定电流选用120AZ121：=14.7A 因此 =30 选用QC83-30 开关的额定电流选用30AZ122: =9.5A 因此 =30选用QC83-30 开关的额定电流选用30A5.4 用查表法计算两相短路电流5.4.1将铝芯电缆的实际长度换算成同截面铜芯电缆的长度，其换算公式为 式中 铝芯电缆换算成同截面铜芯电缆的长度，m； 铝芯电缆的实际长度，m； 1.68换算系数。5.4.2将不同截面的长度电缆换算成标准截面下的等效长度，可用下式计算 式中 电缆的实际长度，m；换算成标准截面后的等效长度，m；换算系数，可查表求取。5.4.3利用查表法计算低压电网两相短路电流的方法步骤为： 绘制短路计算图，并选定短路计算点； 通过查表或计算确定各段电缆的换算长度； 求出短路点至变压器二次侧全部电缆的总换算长度； 根据总换算长度和变压器型号、变比、容量，在相应的变压器栏目下查出对应的两相短路电流值。第六节 整定采区低压电网过流保护装置6.1、 低压电网短路保护装置整定细则规定：馈出线的电源均需加装短路保护装置。使用馈电自动开关时，采用过流继电器；使用手动开关时；使用磁力起动器时，采用限流继电器或熔断器。6.2、选择和整定要求：选择性好：保护装置动作时，保证只切除故障部分的电路，其他部分还能正常工作。动作可靠：电动机起动或正常运转时保护装置不能误动作。当电动机或线路发生短路或过负荷时，保护装置可靠动作。 动作迅速：保护范围内发生短路时，保护装置迅速动作，切除被保护的电路，防止事故蔓延，减少故障电流对设备的损坏。 动作灵敏：在保护范围内发生最小两相短路时，保护装置可靠动作。6.3、 低压熔断器的选用原则： 熔断器的额定电压与电网额定电压相符，一般等于或大于电网的额定电压。 熔断器的额定电流要大于或所带负荷的最大长时工作电流。在一定额定电流的熔断器中，可以装设几种额定电流不同的熔体。 极限分断能力应满足保护范围内最大三相短路电流的要求。 熔体额定电流的选取要保证当保护范围内出现最小两相短路电流时，能很快熔断，而负荷中流过电动机最大起动电流时不会熔断。6.4、高压开关的整定（过流继电器）动作电流的计算：查工矿企业供电6系列高压配电箱过电流继电器的动作电流的整定值有3、7、9、11、13、15这个6 个等级。所以实际整定值应取符合要求的当中最高一级，并记作以及灵敏度校验；6.4.1、第一、二台变压器的高压配电开关的整定：的计算： =8.66 =A =30A18.63A 当=30A在六个等级中没有满足的要求。因此选用100A =8.66 =A 7.04A 选用10A：变压比 ：变流比（国家规定的5A） ：其余的电动机的额定电流之和；：被保护干线中最大一台电动机的额定起动电流；灵敏度校验；=4.781.5满足灵敏度校验要求； ：两相短路最小值根据查表法（7583页）6.4.2、第三台变压器的高压配电开关的整定：的计算： =8.66 =A =20A12.66 选用13A灵敏度校验；=7.81.5满足灵敏度校验要求；6.4.3、第四台变压器的高压配电开关的整定：的计算： =8.66 =A =20A3.03 选用7A灵敏度校验；=14.49A1.5满足灵敏度校验要求；6.4.4、低压配电开关整定：K12动作电流的计算：=103A+18.5A=121.5A 取160A：其余的电动机的额定电流之和；：被保护干线中最大一台电动机的额定起动电流；灵敏度校验： =10.191.5 ：两相短路最小电流满足灵敏度校验要求；K13动作电流的计算：= 294A186.5A=480.5A 取 600A灵敏度校验： =2.241.5 满足灵敏度校验要求；6.4.5、控制开关整定（熔断器的熔件计算）：1）采煤机的整定用综保JDB系列工矿供电 52页表34i. 过负荷整定=113A综保JDB系列JDB-120G = 90Aii. 短路保护整定：（610）=690A=540A = =1.91.5满足灵敏度校验要求；2） 保护单台电动机：K121控制开关的熔断器计算： = =0.4103A =41.2A轻载K=0.4 重载K=0.56灵敏度校验： =11.9747煤矿井下供电设计指导书查99页灵敏度校验满足要求；3） 保护多台电动机K314控制开关的熔断器计算： = + =0.4138A12.9A9A=77.1A灵敏度校验：=4.45灵敏度校验满足要求；第七节 制定采区保护接地措施 井下保护接地网按煤矿安全规程第448条453条。规定执行7.1、第448条：36V以上和由于绝缘损失可能带有危险电压的电气设备的金属外壳构架等都应该有保护接地。电气保护接地工作，应按煤炭工业部规定的有关矿井保护接地装置的安装，检查，测定工作细则执行。7.2、第449条：接地网上任一保护接地点测得的接地电阻值不得超大型过2欧，每一移动式和手持式电气设备同接地网2间的保护接地用的电缆芯线（其它相当接地导线以下各条同）的电阻值不得超过1欧。7.3、第450条，所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装，铅皮，接地芯线）和局部接地装置，都应与井下主接地级形成一个总接地网。7.4、第451条 下列地点应装设局部接地级：7.4.1、每个装有电气设备的硐室。7.4.2、每个单独装设的高压电气设备。7.4.3、每个低压配电点，如果采工作面的机巷，回风巷和掘进巷道内无低压配电点时，上述巷道内至少应分别设置一个局部拉地极。7.4.4联接动力铠装电缆的每个接线盒，局部接地极可设置于巷水沟内或其它就近的潮湿处，设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6mm厚度不小于3mm的钢板或具有相同有效面积的钢管制成，并应平放于水沟深处，设置在其它地点的局部接地极，可用直径小于25mm,长度不上于1.5同的钢管制成，管上至少钻20个直径不小于5mm的透眼，并垂直埋于地下。7.5、第452条：联系主接地极的接地母线，应用截面不小于50 mm的铜线，截面不小于100 mm 镀锌铁线或厚度不小于4mm，截面不小于100 mm的扁钢。电气设备的外壳 同接地母线和局部接地极的联接电缆接地盒两头的铠装，铅皮的联接：应用截面不小于25 mm的铜线，截面不小于50 mm的镀锌铁线或厚度不小于4mm，截面不小于50 mm的扁钢。7.6、第453条橡胶电缆的接地芯线，除用做监测接地回路外，不可兼作其他用途。采用屏蔽橡胶电缆。用于本质安全回路不受此限。第八节 制定采区漏电保护措施由煤矿井下供电设计指导书P106可知对低压电网漏电保护的要求：1） 正