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        綜采工作面遠距離供電設(shè)計分析與研究

        2019-09-10 02:25:38劉立平何小軍
        關(guān)鍵詞:綜采工作面泵站

        劉立平 何小軍

        摘 要:為了提高綜采工作面采煤水平,探討遠距離供電設(shè)計方案。以某礦為例介紹遠距離供電設(shè)計現(xiàn)狀,從設(shè)備負荷、電壓等級、移動變電站型號選擇、高壓電纜、短路電流5個方面探討供電設(shè)計方案,希望能夠提高采煤信息化水平。

        關(guān)鍵詞:綜采工作面;遠距離供電;供電設(shè)計;泵站

        目前我國礦井綜采裝備能力與性能顯著提升,煤礦綜采工作面的要求越來越高,順槽設(shè)備所采用的供電方式必須要進行創(chuàng)新,規(guī)避不安全因素對于綜采工作面的影響。與此同時,為了提高供電效率,開始應(yīng)用現(xiàn)代化的采煤技術(shù),為開采工作賦予了數(shù)字化特點,尤其是煤礦綜采工作面遠距離供電系統(tǒng)設(shè)計,在原來的基礎(chǔ)上得到優(yōu)化,這為綜采工作面一系列工作提供了極大便利。

        1 項目概況

        目前某礦設(shè)計的綜采工作面一般移動變電站二次側(cè)離設(shè)備列車供電距離220米左右,設(shè)備列車距工作面刮板機機頭部150米左右,加上工作面長度,供電距離約500米左右。同時,綜采工作面運順1680米。工作面切眼長度240米,工作面坡度5°左右,拉上山,經(jīng)驗算,使用刮板輸送機2×525kw電機不能滿足現(xiàn)生產(chǎn)需求。經(jīng)計算,前、后部刮板輸送機需配置2×700kw電機。綜采工作面遠距離供電系統(tǒng)圖見圖1。

        2 綜采工作面遠距離供電設(shè)計現(xiàn)狀

        該礦二盤區(qū)綜采工作面地質(zhì)條件較差,頂板壓力大,地鼓嚴重,巷道變形嚴重,導(dǎo)致巷道空間狹小,設(shè)備列車與帶式輸送機同時布置于運輸巷道,設(shè)備檢修及行人困難?;夭善陂g拉移設(shè)備次數(shù)較多,經(jīng)常需擴幫,起底,挑頂,設(shè)備列車放置拉移困難,耗費大量的人力物力,進行大坡度運輸時安全隱患多,影響生產(chǎn)。

        經(jīng)驗算,現(xiàn)使用刮板輸送機2×525kw電機不能滿足目前生產(chǎn)需求。經(jīng)計算,前、后部刮板輸送機需配置2×700kw電機。為滿足前、后部刮板輸送機帶負荷啟動和轉(zhuǎn)載機負荷啟動,使用兩臺組合變頻器控制。一臺三組合變頻器控制后部刮板機兩個電機,一路備用,另一臺三組合變頻器控制前部刮板機兩個電機,及轉(zhuǎn)載機,電壓等級3300v。

        3 綜采工作面遠距離供電優(yōu)化設(shè)計方案

        經(jīng)過實際情況的研究以及設(shè)計要求的分析可以明確遠距離供電設(shè)計方案結(jié)構(gòu),然而泵站設(shè)備主要被安裝于工作面機頭位置,運行過程中液化液系統(tǒng)以遠距離供液系統(tǒng)為核心,為工作面提供電量的過程中并沒有對泵站系統(tǒng)予以考慮[1]。從成本方面考慮,泵站系統(tǒng)需要運用1140 V電壓。以此為前提展開綜采工作面遠距離供電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。

        3.1 設(shè)備負荷設(shè)計

        綜采工作面裝機總功率為6080 kW,其中包括前部刮板輸送機、采煤機、后部刮板輸送機、乳化液泵、噴霧泵等。采煤機及破碎機 供電布置方式和原來一樣利用原來設(shè)備,負荷電纜從原來的500米增加到2100米,截面有所增加,具體見圖2。

        3.2 電壓等級設(shè)計

        變電所供電高壓為6kV,經(jīng)過移動變電站為所有用電設(shè)備提供電量。具體電壓等級如下:3.3kV電壓設(shè)備主要包括采煤機、刮板輸送機以及破碎機等,1.14 kV電壓的設(shè)備有乳化液泵、噴霧泵等,而0.66 kV電壓的設(shè)備則包含運輸絞車與水泵等。

        3.3 移動變電站型號選擇

        綜采工作面中運用的刮板輸送機、采煤機、轉(zhuǎn)載機、破碎機在供電方面所使用的移動變電站,需用系數(shù)是0.67,移變?nèi)萘縎=2981kV·A。按照現(xiàn)場實際情況,選擇KBSGZY-2500/10/2×1.905、KBSGZY-2500/10/3.45、KBSGZY-1600/10/1.2這三種型號。

        3.4 高壓電纜設(shè)計

        高壓電纜主要采用MCPTX-3300/3*95、MYPT-3×95、MYPT-3×70、MYPT-3×50這四種類型,根據(jù)經(jīng)濟電流密度確定電纜截面。綜采工作面移動變電站設(shè)備的額定功率為6080kW,需用系數(shù)設(shè)置為0.6,而加權(quán)平均功率因數(shù)則為0.8,對移動變電站供電最大電流進行計算[2]。根據(jù)短路時熱穩(wěn)定條件展開校驗工作,觀察得知短路電流持續(xù)時間為0.25s,那么將電纜芯線熱穩(wěn)定系數(shù)計為145,通過計算便可以得出電纜最大短路電流以及電纜最小熱穩(wěn)定截面。根據(jù)允許電壓損失組織校驗工作,高壓配電線路的允許電壓損失為7%,而線路實際電壓損失則需要按照公式進行計算,

        即:△U實=①。公式中的P點負荷有功功率,U代表電纜線路的額定電壓,而Lca代表電纜的實際長度,R0、X0則分別代表電纜線路單位長度電阻、電抗,最終計算所得電壓損失如果小于允許電壓損失,即可確定電纜符合規(guī)定。

        3.5 短路電流

        針對移動變電站的高壓進線電纜短路電流進行計算,按照電源系統(tǒng)所給出的額定電壓數(shù)值以及電源系統(tǒng)短路容量,對電源系統(tǒng)電抗進行計算,一般電源系統(tǒng)短路容量以50MV·A為準(zhǔn)[3]。隨后計算6kV電纜線路阻抗、移動變電站的一次側(cè)電阻、移動變電站高壓側(cè)兩相短路電流、移動變電站高壓側(cè)短路電流、移變串接與移動變電站電纜長度、移動變電站低壓電網(wǎng)兩相短路電流等進行準(zhǔn)確計算,將所得數(shù)值與規(guī)定對比。電源最遠點采煤機兩相短路電流數(shù)值進行驗算,計算得出干線電纜的短路電流以及靈敏度系數(shù),大于1.5即滿足要求。本次所述綜采工作面計算結(jié)果顯示,綜采工作面遠距離供電設(shè)計方案合理、可行。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,綜采工作面遠距離供電設(shè)計非常重要,一方面需要結(jié)合實際情況明確供電設(shè)計需求,另一方面則要采用現(xiàn)代化設(shè)備,保證遠距離供電效果,改善設(shè)備運行環(huán)境減少設(shè)備故障率、減輕了工人勞動強度,提高設(shè)備檢修效率,避免了膠帶和設(shè)備列車并列布置帶來的行人安全空間不足、多項交叉作業(yè)等危險因素,減少了大量的起底、擴幫、挑頂工作,從而提高綜采工作面開采能力,為今后煤礦開采工作提供有價值的參考。

        參考文獻

        [1]范曉龍.綜采工作面機頭側(cè)工作面延長對接技術(shù)研究[J/OL].當(dāng)代化工研究,2019(05):72-73.

        [2]張文科.煤礦井下大采高工作面遠距離供電、供液研究[J].能源與環(huán)保,2018,40(09):161-164+189.

        [3]李鵬程.滑動構(gòu)造影響下綜放工作面遠距離供電設(shè)計與應(yīng)用[J].機械管理開發(fā),2017,32(04):14-15.

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