【學(xué)習(xí)課件】第3章-礦山壓縮空氣設(shè)備

1、第三章 礦山壓縮空氣設(shè)備精選課件 壓縮空氣一直是礦山所采用的原動力之一，用以帶動鑿巖機(jī)、風(fēng)鎬及其它風(fēng)動機(jī)械進(jìn)行。由于像鑿巖機(jī)這類風(fēng)動工具的沖擊力強(qiáng)，適用于鉆削堅(jiān)硬的巖石，而且風(fēng)動工具結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、操作方便，尤其在有瓦斯和煤層爆炸危險(xiǎn)的礦井里，使用這種動力比電力安全。雖然整個(gè)氣力系統(tǒng)（包括壓縮空氣的生產(chǎn)和輸送，以及在風(fēng)動機(jī)具中的使用）的效率很低，成本較高，但目前礦山采掘工作，仍然普遍采用風(fēng)動工具來鑿巖和落煤。 空氣壓縮設(shè)備是指壓縮和輸送氣體的整套設(shè)備。包括空氣壓縮機(jī)（簡稱空壓機(jī)）、輸氣管路和附屬設(shè)備。精選課件一、礦山空壓機(jī)站的組成 礦山空壓機(jī)站主要包括：空壓機(jī)、電動機(jī)及電控設(shè)備、冷卻泵站、附

2、屬設(shè)備、管路等。二、空壓機(jī)的分類（Pg96）現(xiàn)代工業(yè)中使用的壓縮機(jī)種類很多，按其結(jié)構(gòu)型式不同，分類如下：精選課件精選課件空壓機(jī)的主要結(jié)構(gòu)：（Pg107，L型，氣缸直角式布置）精選課件機(jī)身（Pg111）精選課件精選課件精選課件 過去礦山最廣泛使用的是低壓（p106Pa）活塞式壓縮機(jī)，目前螺桿式和滑片式壓縮機(jī)以基本替代活塞式。常見的活塞式壓縮機(jī)有以下幾種：1、按氣缸中心線的相對位置分 可分為立式、臥式、角式（可分為V型、L型、W型）三種。2、按壓縮級數(shù)分 可分為單級、雙級、多級三種。3、按活塞往復(fù)一次作用次數(shù)分 可分為單作用、雙作用。4、按冷卻方式分 可分為水冷式、風(fēng)冷式。精選課件精選課件精選課件

3、精選課件空氣壓縮機(jī)的兩級壓縮1、定義兩級壓縮是將氣體的壓縮過程分兩級，在第一級壓縮后，將氣體導(dǎo)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻，再經(jīng)第二級壓縮后排出以供使用。2、采用兩級壓縮的原因（1）容積系數(shù)的減小 限制了壓縮比的提高；（2）排氣溫度增高限制了壓縮比的提高；（3）煤礦安全規(guī)程規(guī)定：空壓機(jī)排氣溫度，單缸不得超過190oC，雙缸不得超過160oC。以此為條件，可計(jì)算出在最不利的情況下（即絕熱壓縮），單級壓縮的極限壓縮比約為5。 （4）礦用空壓機(jī)屬中壓空壓機(jī)，排氣壓力為（0.70.8）MPa，其壓縮比為78，所以必須采用兩級壓縮。高壓空壓機(jī)還有采用多級壓縮的。精選課件兩級壓縮的工作系統(tǒng)（Pg105）圖9-6兩

4、級壓縮的優(yōu)點(diǎn)1、節(jié)省功耗。采用兩級壓縮除了可以提高空壓機(jī)排氣量和降低排氣溫度外，還可以節(jié)省功率的消耗；圖9-72、降低排氣溫度；3、提高空壓機(jī)的排氣量；4、可以降低活塞力；采用兩級壓縮還能大大地降低活塞上的最大氣體作用力。使運(yùn)動機(jī)構(gòu)輕巧，機(jī)械效率改善。5、中間冷卻器可以分離一部分油和水，提高壓氣的質(zhì)量。精選課件精選課件三、冷卻系統(tǒng)與潤滑系統(tǒng)1、空壓機(jī)冷卻的意義和方式（1）意義（Pg101，按等溫壓縮最有利）（2）方式 空壓機(jī)的冷卻方式可分為風(fēng)冷式和水冷式兩種，風(fēng)冷是使壓縮過程放出的熱量由氣缸壁輻射，發(fā)散于大氣中。為了增加發(fā)散面積，通常在氣缸外壁制成許多散熱薄片。但其散熱效果很差，只限于小型空壓

5、機(jī)采用。一般空壓機(jī)采用水冷方式。2、空壓機(jī)的水冷系統(tǒng)（見圖9-12） 空壓機(jī)的水冷系統(tǒng)由氣缸水套、中間冷卻器（見圖9-13）、后冷卻器、水泵、管路以及冷卻水池（或冷卻水塔）組成。 精選課件1冷卻系統(tǒng)（1）作用：降低壓氣的溫度 。（2）組成：由冷卻水管、氣缸水套、中間冷卻器和后冷卻器等組成。 圖14-16 兩級空壓機(jī)串聯(lián)冷卻系統(tǒng)1-一級缸；2-中間冷卻器；3-二級缸；4-后冷卻器；5-閘閥圖中“”為氣流方向；“ ”為冷卻水流方向精選課件精選課件精選課件2潤滑系統(tǒng) 空壓機(jī)有兩套潤滑系統(tǒng)。一套靠齒輪泵輸送潤滑油潤滑曲軸、連桿、十字頭等傳動系統(tǒng)，潤滑油池位于機(jī)架內(nèi)底部，潤滑油通過粗過濾器、油冷卻器后被

6、吸進(jìn)齒輪泵，增壓后通過精過濾器進(jìn)入空壓機(jī)內(nèi)潤滑部位，最后又流回油池。另一套靠注油器將空壓機(jī)油壓入氣缸進(jìn)行潤滑，油進(jìn)入氣缸后即隨著壓氣排走。圖14-17為L型空壓機(jī)潤滑系統(tǒng)。精選課件圖14-17 L型空壓機(jī)潤滑系統(tǒng)原理圖1-曲軸；2-傳動空心軸；3-蝸輪蝸桿；4-外殼；5-從動輪；6-主動輪；7-油壓調(diào)節(jié)閥；8-螺帽；9-調(diào)節(jié)螺釘；12-回油管；13-壓力表；14-濾油器；13-連桿；14-十字頭；15-十字頭銷；16-氣缸；17-凸輪；18-杠桿；19-柱塞閥；20-球閥；21-吸油管；22-油槽；23-頂桿精選課件四、排氣量調(diào)整機(jī)構(gòu)1、停止空壓機(jī)工作n=0，則Q=0。此法雖能節(jié)省電能消耗，但

7、電動機(jī)經(jīng)常啟動和停止，對于電路負(fù)荷極為不利。因此，只能用于小容量的空壓機(jī)調(diào)節(jié)。采用此法調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)根據(jù)空壓機(jī)的功率，電網(wǎng)容量，以及啟動的次數(shù)，來選擇電動機(jī)及啟動方式。2、關(guān)閉吸氣管調(diào)節(jié)關(guān)閉吸氣管調(diào)節(jié)裝置由減荷閥和壓力調(diào)節(jié)器。（見 圖914和圖915）精選課件精選課件精選課件3、壓開吸氣閥調(diào)節(jié) 利用一個(gè)壓開裝置，把吸氣閥強(qiáng)制壓開，使吸氣閥全部或部分地喪失正常工作能力，吸進(jìn)的空氣在壓縮和排氣行程中仍回到吸氣管路，不向排氣管道輸送壓氣，以達(dá)到調(diào)節(jié)排氣量的目的。 壓開吸氣閥調(diào)節(jié)裝置由壓力調(diào)節(jié)器和壓開叉兩部分構(gòu)成，壓開叉的動作由壓力調(diào)節(jié)器控制。 壓開吸氣閥的調(diào)節(jié)裝置可分為兩種形式：（1）完全壓開吸氣閥 調(diào)

8、節(jié)時(shí)，在空壓機(jī)的全部行程中吸氣閥始終處于壓開狀態(tài)，吸進(jìn)的氣體將全部自吸氣閥返回到吸氣管中，故排氣量為零，屬間斷調(diào)節(jié)。 壓開吸氣閥時(shí)，空壓機(jī)處于空運(yùn)行狀態(tài)，因?yàn)閮H需克服吸氣閥阻力造成的功耗，故調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性較好。精選課件 壓開叉因其驅(qū)動機(jī)構(gòu)不同分為隔膜式壓開叉和活塞式壓開叉（圖916）兩種。 對于兩級空壓機(jī)，各級吸氣閥均應(yīng)設(shè)置壓開叉，調(diào)節(jié)時(shí)各級吸氣閥應(yīng)同時(shí)壓開。根據(jù)氣量變化，壓開一側(cè)或兩側(cè)的吸氣閥，可以實(shí)現(xiàn)排氣量100%、50%、0%三級調(diào)節(jié)。氣量的變化是通過雙壓力調(diào)節(jié)器來控制壓開叉動作。 調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器中彈簧的預(yù)緊力，可以改變壓力調(diào)節(jié)器的開閉壓力。（2）部分行程壓開吸氣閥調(diào)節(jié) 當(dāng)進(jìn)氣行程結(jié)束時(shí)，

9、氣閥仍被強(qiáng)制頂開，在進(jìn)入壓縮行程后氣體從氣缸中回入進(jìn)氣管，但到行程的一定時(shí)候強(qiáng)制作用取消，吸氣閥關(guān)閉，在剩余的行程中氣體受到壓縮并排出。按照吸氣閥在壓縮行程中壓開時(shí)間的長短，可以得到連續(xù)的多級調(diào)節(jié)。 壓開吸氣閥調(diào)節(jié)，運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性好，但閥開因受額外的負(fù)荷（彎曲與沖擊），壽命較短，密封性差。 精選課件精選課件五、安全保護(hù)裝置 溫、水、油、壓的保護(hù)。防止超溫、斷水、斷油、超壓。精選課件精選課件六、活塞式空壓機(jī)的附屬設(shè)備（Pg115） （一）濾風(fēng)器1、作用2、結(jié)構(gòu) 濾風(fēng)器的結(jié)構(gòu)主要由殼體和濾芯組成。按濾芯材料的不同分為許多種：如紙質(zhì)的、織物的、泡沫塑料的、金屬的等?？諌簷C(jī)中用得最普遍的是紙質(zhì)和金屬濾芯的

10、濾風(fēng)器。 金屬網(wǎng)濾風(fēng)器的結(jié)構(gòu)（見圖9-18） ：機(jī)殼由筒體、兩端封頭組成；筒內(nèi)濾芯由多層波紋狀鐵絲做成筒形過濾網(wǎng)，表面涂一層粘性油（一般用60%氣缸油和40%柴油相混合），灰塵粘于網(wǎng)上，空氣得以過濾。 精選課件精選課件（二）儲氣罐1、作用1）穩(wěn)壓2）儲氣3）分離壓縮空氣中的油和水2、結(jié)構(gòu) 儲氣罐有立式和臥式兩種。立式儲氣罐是用鍋爐鋼板焊接的筒狀密封容器，其高度約為直徑D的23倍，進(jìn)氣接管在下，排氣接管在上，進(jìn)氣接管在罐內(nèi)的一段呈弧形，它的出氣口向下傾斜且彎向罐壁，使氣體進(jìn)入罐內(nèi)后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，以便更好地分離空氣中的油水，借助于空氣把油水從排泄閥排出。儲氣罐上設(shè)置清洗用的人孔及安裝安全閥和壓力計(jì)的管

11、接頭等。 精選課件當(dāng)壓力不超過1MPa時(shí)，要對儲氣罐用超過工作壓力1.5倍的壓力進(jìn)行水壓試驗(yàn)。儲氣罐須裝設(shè)在地基之上，并裝在空壓機(jī)房外面靠近空壓機(jī)房的陰涼地方，與空壓機(jī)房的距離不超過1215m。裝在機(jī)房外面是為了安全。在儲氣罐與空壓機(jī)之間的排氣管道上，不應(yīng)裝閘閥，因?yàn)殚l閥關(guān)閉時(shí)啟動空壓機(jī)可能引起事故。如果必須裝設(shè)閘閥，須在它的前面裝設(shè)安全閥及通到調(diào)節(jié)器的小管。儲氣罐和排氣管道內(nèi)部應(yīng)定期清洗?？捎名}酸溶液清洗，絕對禁止用火燒的辦法來清洗。每個(gè)儲氣罐上應(yīng)裝設(shè)以下附件：1）安全閥和釋壓閥；2）清理和檢查用的人孔或手孔；3）指示儲氣罐內(nèi)空氣壓力的壓力表；4）儲氣罐底部應(yīng)有排放油水的壓力表。 精選課件七

12、、 壓氣設(shè)備選型設(shè)計(jì)（Pg125）一、設(shè)計(jì)的原始資料(1)采掘機(jī)械配置圖，同時(shí)使用的風(fēng)動機(jī)具的型號和臺數(shù)；(2)機(jī)修廠、井口及井底車場使用的風(fēng)動接卸的型號和臺數(shù)，或用風(fēng)的數(shù)量；(3)地面工業(yè)廣場的平面圖，巷道開拓系統(tǒng)圖；(4)最遠(yuǎn)采區(qū)的距離，各水平及井口標(biāo)高；(5)礦井年產(chǎn)量及服務(wù)年限。二、設(shè)計(jì)的主要任務(wù)(1)選擇空壓機(jī)的型式并確定所需的臺數(shù)；(2)選擇電動機(jī)及電控設(shè)備； (3)選擇空壓機(jī)的輔助設(shè)備；精選課件二、設(shè)計(jì)的主要任務(wù)(4)選擇輸氣管道及附件；(5)提出級數(shù)經(jīng)濟(jì)指數(shù)；(6)繪制壓縮空氣站的設(shè)備布置圖及管道布置圖。 三、選型設(shè)計(jì)的步驟和方法1供氣方案的選擇（1）地面集中供氣在地面工業(yè)廣場

13、內(nèi)集中設(shè)置一個(gè)空壓機(jī)站，負(fù)責(zé)所有用氣機(jī)械的供氣。 優(yōu)點(diǎn)是供電方便，設(shè)備集中，冷卻水可循環(huán)使用 ；缺點(diǎn)是離用氣地點(diǎn)遠(yuǎn)，敷設(shè)的管道長，投資高，阻力損失大，遠(yuǎn)距離供氣不及時(shí)。 適用于用氣量較集中的系統(tǒng)。 精選課件三、選型設(shè)計(jì)的步驟和方法1供氣方案的選擇（2）分區(qū)供氣在地面分區(qū)或在井下設(shè)置空壓機(jī)站。若供氣范圍大而分散，可采用在地面設(shè)分區(qū)站房，低沼氣礦井空壓機(jī)可設(shè)置在井下。優(yōu)點(diǎn)是離用氣地點(diǎn)較近，敷設(shè)壓氣管道短，壓損小，供氣及時(shí)；缺點(diǎn)是供電費(fèi)用高，空氣濕度大，使空壓機(jī)的排氣量減少，冷卻水不能循環(huán)使用。（3）移動式供氣適用于用氣量少而又分散的供氣情形。 精選課件三、選型設(shè)計(jì)的步驟和方法2空壓機(jī)型號和臺數(shù)的確

14、定（1）空壓機(jī)站必須供氣量的確定空壓機(jī)站必須的供氣量與所用的風(fēng)動工具的耗氣量有關(guān)。常用風(fēng)動工具的耗氣量和表14-1所列。 空壓機(jī)站必須的供氣量卡按下式計(jì)算：Q123niqiki （1412）式中：1沿管路全長的漏氣系數(shù)，表142；2風(fēng)動機(jī)械磨損后，耗氣量增加系數(shù)，取1.101.15；3海拔調(diào)度修正系數(shù)，表143；ni用氣量最大工作時(shí)間內(nèi)同型號風(fēng)動工具的臺數(shù) ；qi某類型風(fēng)動工具的耗氣量，m3/min ；ki同型號風(fēng)動工具的同時(shí)使用系數(shù)，見表14-4 。精選課件三、選型設(shè)計(jì)的步驟和方法2空壓機(jī)型號和臺數(shù)的確定（2）估算空壓機(jī)必須的出口壓力出口壓力應(yīng)保證工作地點(diǎn)的壓力要比風(fēng)動機(jī)械的額定壓力高一個(gè)大

15、氣壓外，同時(shí)還要考慮輸氣管路和工作面軟管的最大壓力損失。因此，空壓機(jī)必須的出口壓力 p應(yīng)按下式計(jì)算：p pe + pi +0.1（1413）pe所用風(fēng)動機(jī)具中最大的額定工作壓力，MPa； pi估算的輸氣管道中最遠(yuǎn)一路的所有壓力損失之和，MPa，可按1 km管長損失0.030.04 MPa進(jìn)行計(jì)算； 0.1考慮到橡膠軟管、舊管和上下山影響增加的壓力損失，MPa精選課件三、選型設(shè)計(jì)的步驟和方法2空壓機(jī)型號和臺數(shù)的確定（3）確定空壓機(jī)的型號和臺數(shù)在地面空壓機(jī)站，選擇臺數(shù)時(shí)，一般所需空壓機(jī)的總供氣能力大于但盡可能接近礦井所需的供氣量，空壓機(jī)的臺數(shù)一般不超過5臺，同時(shí)還要考慮其中有一臺備用空壓機(jī)。在低沼

16、氣礦井井下的空壓機(jī)站，可將其設(shè)在井下主要運(yùn)輸大巷中有新鮮風(fēng)流通過的地方，但站內(nèi)每臺空壓機(jī)的能力一般不大于20 m3/min，臺數(shù)不超過3臺，空壓機(jī)和風(fēng)包必須分別裝設(shè)在兩個(gè)硐室內(nèi)。為了便于維修和管理，應(yīng)盡可能選用同一型號、同一廠家的空壓機(jī)。備用空壓機(jī)一般為一臺，備用供氣量為總供氣量的20%50%。如果選用不同型號的空壓機(jī)，其備用量應(yīng)按最大一臺檢修時(shí)，其余各臺空壓機(jī)的總供氣量仍能滿足所需用氣量的原則確定。精選課件三、選型設(shè)計(jì)的步驟和方法3輸氣管道的選擇 （1）管材的選擇輸氣管道從空壓機(jī)站到采掘工作面，管路固定不動，一般選用焊接鋼管或無縫鋼管；工作面由于風(fēng)動工具經(jīng)常要移動，采用橡膠軟管，由于膠管壓力

17、損失大，其長度一般不大于15m。（2）管徑的選擇根據(jù)輸氣管路布置和各用氣點(diǎn)的耗氣量，確定出每一管段的流量Qi，再計(jì)算各管段的直徑di，根據(jù)鋼管規(guī)格表選取標(biāo)準(zhǔn)管徑di。精選課件三、選型設(shè)計(jì)的步驟和方法4計(jì)算管路的壓力損失（1）計(jì)算各管段的壓力損失式中：pi各管段的壓力損失，MPa； di計(jì)算管段的內(nèi)徑，m；Li計(jì)算管段的管長，Li=1.15L，m； L計(jì)算管段的實(shí)際長度，m； Qi通過該計(jì)算管段的壓氣量，m3/min。 精選課件三、選型設(shè)計(jì)的步驟和方法4計(jì)算管路的壓力損失（2）確定最不利管路及其總壓力損失pi計(jì)算在枝狀管網(wǎng)中，空壓機(jī)的供氣壓力要根據(jù)管網(wǎng)中所需能量最大的分支來確定。一般情況下，把管

18、路壓力損失與所在用氣點(diǎn)風(fēng)動機(jī)械額定工作壓力之和最大的分支稱為最不利管路，其所需能量最多。（3）計(jì)算實(shí)際所需的空壓機(jī)出口壓力 p pe + pi +0.1（1415）若計(jì)算得出的壓力值大于所選空壓機(jī)的額定排氣壓力，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整管路各管段管徑。精選課件精選課件表14-2 沿管路全長漏氣系數(shù)表管路全長/km2 11.101.151.20精選課件表14-3 海拔高度修正系數(shù)海拔高度400500600700800900 31.041.051.061.071.081.09海拔高度100011001200130014001500 31.101.111.121.131.141.15精選課件表14-4 風(fēng)動機(jī)具的同時(shí)使用系數(shù)同型號風(fēng)動工具使用臺數(shù)ni101130316060同時(shí)使用系數(shù)ki1.000.850.840.750.750.650.65精選課件煤礦安全規(guī)程的規(guī)定第四百三十七條 空氣壓縮機(jī)必須有壓力表和安全閥。壓力表必須定期校準(zhǔn)。安全閥和壓力調(diào)節(jié)器必須動作可靠，安全閥動作壓力不得超過額定壓力的1.1倍。使用油潤滑的空氣壓縮機(jī)必須裝設(shè)斷油保護(hù)裝置或斷油信號顯示裝置。水冷式空氣壓縮機(jī)必須裝設(shè)斷水保護(hù)裝置或斷水信號顯示裝置。精選課件第四百三十八條空氣壓縮機(jī)的排氣溫度單缸不得超過190、雙缸不得超過160。必須裝設(shè)溫度保護(hù)裝置，在