最新-第3章-礦山壓縮空氣設(shè)備-課件

第三章礦山壓縮空氣設(shè)備第三章礦山壓縮空氣設(shè)備1

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、風(fēng)鎬及其它風(fēng)動機械進行。由于像鑿巖機這類風(fēng)動工具的沖擊力強，適用于鉆削堅硬的巖石，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的礦井里，使用這種動力比電力安全。雖然整個氣力系統(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（簡稱空壓機）、輸氣管路和附屬設(shè)備。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2一、礦山空壓機站的組成

礦山空壓機站主要包括：空壓機、電動機及電控設(shè)備、冷卻泵站、附屬設(shè)備、管路等。二、空壓機的分類（Pg96）現(xiàn)代工業(yè)中使用的壓縮機種類很多，按其結(jié)構(gòu)型式不同，分類如下：一、礦山空壓機站的組成3最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件4空壓機的主要結(jié)構(gòu)：（Pg107，L型，氣缸直角式布置）空壓機的主要結(jié)構(gòu)：（Pg107，L型，氣缸直角式布置）5機身（Pg111）機身（Pg111）6最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件7最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件8

過去礦山最廣泛使用的是低壓（p≤106Pa）活塞式壓縮機，目前螺桿式和滑片式壓縮機以基本替代活塞式。常見的活塞式壓縮機有以下幾種：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。過去礦山最廣泛使用的是低壓（p≤106Pa）活塞式壓9最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件10最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件11最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件12空氣壓縮機的兩級壓縮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）礦用空壓機屬中壓空壓機，排氣壓力為（0.7～0.8）MPa，其壓縮比為7～8，所以必須采用兩級壓縮。高壓空壓機還有采用多級壓縮的?？諝鈮嚎s機的兩級壓縮13兩級壓縮的工作系統(tǒng)（Pg105）圖9-6兩級壓縮的優(yōu)點1、節(jié)省功耗。采用兩級壓縮除了可以提高空壓機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。使運動機構(gòu)輕巧，機械效率改善。5、中間冷卻器可以分離一部分油和水，提高壓氣的質(zhì)量。兩級壓縮的工作系統(tǒng)（Pg105）14最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件15三、冷卻系統(tǒng)與潤滑系統(tǒng)1、空壓機冷卻的意義和方式（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，只限于小型空壓機采用。一般空壓機采用水冷方式。2、空壓機的水冷系統(tǒng)（見圖9-12）空壓機的水冷系統(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。

三、冷卻系統(tǒng)與潤滑系統(tǒng)161．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1．冷卻系統(tǒng)圖14-16兩級空壓機串聯(lián)冷卻系統(tǒng)17最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件18最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件192．潤滑系統(tǒng)

空壓機有兩套潤滑系統(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)，潤滑油池位于機架內(nèi)底部，潤滑油通過粗過濾器、油冷卻器后被吸進齒輪泵，增壓后通過精過濾器進入空壓機內(nèi)潤滑部位，最后又流回油池。另一套靠注油器將空壓機油壓入氣缸進行潤滑，油進入氣缸后即隨著壓氣排走。圖14-17為L型空壓機潤滑系統(tǒng)。2．潤滑系統(tǒng)20圖14-17L型空壓機潤滑系統(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-頂桿圖14-17L型空壓機潤滑系統(tǒng)原理圖21四、排氣量調(diào)整機構(gòu)1、停止空壓機工作n=0，則Q=0。此法雖能節(jié)省電能消耗，但電動機經(jīng)常啟動和停止，對于電路負荷極為不利。因此，只能用于小容量的空壓機調(diào)節(jié)。采用此法調(diào)節(jié)時，應(yīng)根據(jù)空壓機的功率，電網(wǎng)容量，以及啟動的次數(shù)，來選擇電動機及啟動方式。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9—14和圖9—15）四、排氣量調(diào)整機構(gòu)22最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件23最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件243、壓開吸氣閥調(diào)節(jié)

利用一個壓開裝置，把吸氣閥強制壓開，使吸氣閥全部或部分地喪失正常工作能力，吸進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)節(jié)時，在空壓機的全部行程中吸氣閥始終處于壓開狀態(tài)，吸進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，空壓機處于空運行狀態(tài)，因為僅需克服吸氣閥阻力造成的功耗，故調(diào)節(jié)的經(jīng)濟性較好。3、壓開吸氣閥調(diào)節(jié)25

壓開叉因其驅(qū)動機構(gòu)不同分為隔膜式壓開叉和活塞式壓開叉（圖9—16）兩種。對于兩級空壓機，各級吸氣閥均應(yīng)設(shè)置壓開叉，調(diào)節(jié)時各級吸氣閥應(yīng)同時壓開。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)進氣行程結(jié)束時，氣閥仍被強制頂開，在進入壓縮行程后氣體從氣缸中回入進氣管，但到行程的一定時候強制作用取消，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)，運轉(zhuǎn)經(jīng)濟性好，但閥開因受額外的負荷（彎曲與沖擊），壽命較短，密封性差。

壓開叉因其驅(qū)動機構(gòu)不同分為隔膜式壓開叉和活塞式壓開叉（26最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件27五、安全保護裝置溫、水、油、壓的保護。防止超溫、斷水、斷油、超壓。五、安全保護裝置28最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件29六、活塞式空壓機的附屬設(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中用得最普遍的是紙質(zhì)和金屬濾芯的濾風(fēng)器。金屬網(wǎng)濾風(fēng)器的結(jié)構(gòu)（見圖9-18）：機殼由筒體、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。

六、活塞式空壓機的附屬設(shè)備（Pg115）（一）濾風(fēng)器30最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件31（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2～3倍，進氣接管在下，排氣接管在上，進氣接管在罐內(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的管接頭等。（二）儲氣罐32當(dāng)壓力不超過1MPa時，要對儲氣罐用超過工作壓力1.5倍的壓力進行水壓試驗。儲氣罐須裝設(shè)在地基之上，并裝在空壓機房外面靠近空壓機房的陰涼地方，與空壓機房的距離不超過12～15m。裝在機房外面是為了安全。在儲氣罐與空壓機之間的排氣管道上，不應(yīng)裝閘閥，因為閘閥關(guān)閉時啟動空壓機可能引起事故。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。

當(dāng)壓力不超過1MPa時，要對儲氣罐用超過工作壓力1.5倍的壓33七、壓氣設(shè)備選型設(shè)計（Pg125）一、設(shè)計的原始資料(1)采掘機械配置圖，同時使用的風(fēng)動機具的型號和臺數(shù)；(2)機修廠、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)最遠采區(qū)的距離，各水平及井口標高；(5)礦井年產(chǎn)量及服務(wù)年限。二、設(shè)計的主要任務(wù)(1)選擇空壓機的型式并確定所需的臺數(shù)；(2)選擇電動機及電控設(shè)備；

(3)選擇空壓機的輔助設(shè)備；七、壓氣設(shè)備選型設(shè)計（Pg125）一、設(shè)計的原始資料34二、設(shè)計的主要任務(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)廣場內(nèi)集中設(shè)置一個空壓機站，負責(zé)所有用氣機械的供氣。

優(yōu)點是供電方便，設(shè)備集中，冷卻水可循環(huán)使用；缺點是離用氣地點遠，敷設(shè)的管道長，投資高，阻力損失大，遠距離供氣不及時。適用于用氣量較集中的系統(tǒng)。二、設(shè)計的主要任務(wù)35三、選型設(shè)計的步驟和方法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，低沼氣礦井空壓機可設(shè)置在井下。優(yōu)點是離用氣地點較近，敷設(shè)壓氣管道短，壓損小，供氣及時；缺點是供電費用高，空氣濕度大，使空壓機的排氣量減少，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。

三、選型設(shè)計的步驟和方法36三、選型設(shè)計的步驟和方法2．空壓機型號和臺數(shù)的確定（1）空壓機站必須供氣量的確定空壓機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?？諌簷C站必須的供氣量卡按下式計算：Q’＝α1α2α3∑niqiki（14－12）式中：α1－沿管路全長的漏氣系數(shù)，表14－2；α2－風(fēng)動機械磨損后，耗氣量增加系數(shù)，取＝1.10~1.15；α3－海拔調(diào)度修正系數(shù)，表14－3；ni－用氣量最大工作時間內(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)動工具的同時使用系數(shù)，見表14-4。三、選型設(shè)計的步驟和方法37三、選型設(shè)計的步驟和方法2．空壓機型號和臺數(shù)的確定（2）估算空壓機必須的出口壓力出口壓力應(yīng)保證工作地點的壓力要比風(fēng)動機械的額定壓力高一個大氣壓外，同時還要考慮輸氣管路和工作面軟管的最大壓力損失。因此，空壓機必須的出口壓力p’應(yīng)按下式計算：p’＝pe+∑Δp’i+0.1（14－13）pe－所用風(fēng)動機具中最大的額定工作壓力，MPa；

∑Δp’i－估算的輸氣管道中最遠一路的所有壓力損失之和，MPa，可按1km管長損失0.03~0.04MPa進行計算；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三、選型設(shè)計的步驟和方法38三、選型設(shè)計的步驟和方法2．空壓機型號和臺數(shù)的確定（3）確定空壓機的型號和臺數(shù)在地面空壓機站，選擇臺數(shù)時，一般所需空壓機的總供氣能力大于但盡可能接近礦井所需的供氣量，空壓機的臺數(shù)一般不超過5臺，同時還要考慮其中有一臺備用空壓機。在低沼氣礦井井下的空壓機站，可將其設(shè)在井下主要運輸大巷中有新鮮風(fēng)流通過的地方，但站內(nèi)每臺空壓機的能力一般不大于20m3/min，臺數(shù)不超過3臺，空壓機和風(fēng)包必須分別裝設(shè)在兩個硐室內(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。備用空壓機一般為一臺，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，其備用量應(yīng)按最大一臺檢修時，其余各臺空壓機的總供氣量仍能滿足所需用氣量的原則確定。三、選型設(shè)計的步驟和方法39三、選型設(shè)計的步驟和方法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的耗氣量，確定出每一管段的流量Qi，再計算各管段的直徑d’i，根據(jù)鋼管規(guī)格表選取標準管徑di。三、選型設(shè)計的步驟和方法40三、選型設(shè)計的步驟和方法4．計算管路的壓力損失（1）計算各管段的壓力損失式中：Δpi－各管段的壓力損失，MPa；di－計算管段的內(nèi)徑，m；Li－計算管段的管長，Li=1.15L，m；L—計算管段的實際長度，m；Qi—通過該計算管段的壓氣量，m3/min。

三、選型設(shè)計的步驟和方法41三、選型設(shè)計的步驟和方法4．計算管路的壓力損失（2）確定最不利管路及其總壓力損失∑Δpi計算在枝狀管網(wǎng)中，空壓機的供氣壓力要根據(jù)管網(wǎng)中所需能量最大的分支來確定。一般情況下，把管路壓力損失與所在用氣點風(fēng)動機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）計算實際所需的空壓機出口壓力

p＝pe+∑Δpi+0.1（14－15）若計算得出的壓力值大于所選空壓機的額定排氣壓力，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整管路各管段管徑。三、選型設(shè)計的步驟和方法42最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件43表14-2沿管路全長漏氣系數(shù)表管路全長/km<11~2>2α11.101.151.20表14-2沿管路全長漏氣系數(shù)表<11~2>244表14-3海拔高度修正系數(shù)海拔高度400500600700800900α31.041.051.061.071.081.09海拔高度100011001200130014001500α31.101.111.121.131.141.15表14-3海拔高度修正系數(shù)海拔4005006007008045表14-4風(fēng)動機具的同時使用系數(shù)同型號風(fēng)動工具使用臺數(shù)ni≤1011~3031~60>60同時使用系數(shù)ki1.00~0.850.84~0.750.75~0.650.65表14-4風(fēng)動機具的同時使用系數(shù)≤1011~3031~6046《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定第四百三十七條

空氣壓縮機必須有壓力表和安全閥。壓力表必須定期校準。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必須裝設(shè)斷油保護裝置或斷油信號顯示裝置。水冷式空氣壓縮機必須裝設(shè)斷水保護裝置或斷水信號顯示裝置。

《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定第四百三十七條47第四百三十八條空氣壓縮機的排氣溫度單缸不得超過190℃、雙缸不得超過160℃。必須裝設(shè)溫度保護裝置，在超溫時能自動切斷電源?？諝鈮嚎s機吸氣口必須設(shè)置過濾裝置?？諝鈮嚎s機必須使用閃點不低于215℃的壓縮機油。第四百三十八條空氣壓縮機的排氣溫度單缸不得超過190℃、雙缸48第四百三十九條空氣壓縮機的風(fēng)包，在地面應(yīng)設(shè)在室外陰涼處，在井下應(yīng)設(shè)在空氣流暢的地方。在井下，固定式壓縮機和風(fēng)包應(yīng)分別設(shè)置在2個硐室內(nèi)。風(fēng)包內(nèi)的溫度應(yīng)保持在120℃以下，并裝有超溫保護裝置，在超溫時可自動切斷電源和報警。風(fēng)包上必須裝有動作可靠的安全閥和放水閥，并有檢查孔。必須定期清除風(fēng)包內(nèi)的油垢。新安裝或檢修后的風(fēng)包，應(yīng)用1.5倍空氣壓縮機工作壓力做水壓試驗。在風(fēng)包出口管路上必須加裝釋壓閥，釋壓閥的口徑不得小于出風(fēng)管的直徑，釋放壓力應(yīng)為空氣壓縮機最高工作壓力的1.25～1.4倍。

第四百三十九條空氣壓縮機的風(fēng)包，在地面應(yīng)設(shè)在室外陰涼處，在井49第三章礦山壓縮空氣設(shè)備第三章礦山壓縮空氣設(shè)備50

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、風(fēng)鎬及其它風(fēng)動機械進行。由于像鑿巖機這類風(fēng)動工具的沖擊力強，適用于鉆削堅硬的巖石，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的礦井里，使用這種動力比電力安全。雖然整個氣力系統(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（簡稱空壓機）、輸氣管路和附屬設(shè)備。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51一、礦山空壓機站的組成

礦山空壓機站主要包括：空壓機、電動機及電控設(shè)備、冷卻泵站、附屬設(shè)備、管路等。二、空壓機的分類（Pg96）現(xiàn)代工業(yè)中使用的壓縮機種類很多，按其結(jié)構(gòu)型式不同，分類如下：一、礦山空壓機站的組成52最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件53空壓機的主要結(jié)構(gòu)：（Pg107，L型，氣缸直角式布置）空壓機的主要結(jié)構(gòu)：（Pg107，L型，氣缸直角式布置）54機身（Pg111）機身（Pg111）55最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件56最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件57

過去礦山最廣泛使用的是低壓（p≤106Pa）活塞式壓縮機，目前螺桿式和滑片式壓縮機以基本替代活塞式。常見的活塞式壓縮機有以下幾種：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。過去礦山最廣泛使用的是低壓（p≤106Pa）活塞式壓58最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件59最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件60最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件61空氣壓縮機的兩級壓縮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）礦用空壓機屬中壓空壓機，排氣壓力為（0.7～0.8）MPa，其壓縮比為7～8，所以必須采用兩級壓縮。高壓空壓機還有采用多級壓縮的。空氣壓縮機的兩級壓縮62兩級壓縮的工作系統(tǒng)（Pg105）圖9-6兩級壓縮的優(yōu)點1、節(jié)省功耗。采用兩級壓縮除了可以提高空壓機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。使運動機構(gòu)輕巧，機械效率改善。5、中間冷卻器可以分離一部分油和水，提高壓氣的質(zhì)量。兩級壓縮的工作系統(tǒng)（Pg105）63最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件64三、冷卻系統(tǒng)與潤滑系統(tǒng)1、空壓機冷卻的意義和方式（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，只限于小型空壓機采用。一般空壓機采用水冷方式。2、空壓機的水冷系統(tǒng)（見圖9-12）空壓機的水冷系統(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。

三、冷卻系統(tǒng)與潤滑系統(tǒng)651．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1．冷卻系統(tǒng)圖14-16兩級空壓機串聯(lián)冷卻系統(tǒng)66最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件67最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件682．潤滑系統(tǒng)

空壓機有兩套潤滑系統(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)，潤滑油池位于機架內(nèi)底部，潤滑油通過粗過濾器、油冷卻器后被吸進齒輪泵，增壓后通過精過濾器進入空壓機內(nèi)潤滑部位，最后又流回油池。另一套靠注油器將空壓機油壓入氣缸進行潤滑，油進入氣缸后即隨著壓氣排走。圖14-17為L型空壓機潤滑系統(tǒng)。2．潤滑系統(tǒng)69圖14-17L型空壓機潤滑系統(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-頂桿圖14-17L型空壓機潤滑系統(tǒng)原理圖70四、排氣量調(diào)整機構(gòu)1、停止空壓機工作n=0，則Q=0。此法雖能節(jié)省電能消耗，但電動機經(jīng)常啟動和停止，對于電路負荷極為不利。因此，只能用于小容量的空壓機調(diào)節(jié)。采用此法調(diào)節(jié)時，應(yīng)根據(jù)空壓機的功率，電網(wǎng)容量，以及啟動的次數(shù)，來選擇電動機及啟動方式。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9—14和圖9—15）四、排氣量調(diào)整機構(gòu)71最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件72最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件733、壓開吸氣閥調(diào)節(jié)

利用一個壓開裝置，把吸氣閥強制壓開，使吸氣閥全部或部分地喪失正常工作能力，吸進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)節(jié)時，在空壓機的全部行程中吸氣閥始終處于壓開狀態(tài)，吸進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，空壓機處于空運行狀態(tài)，因為僅需克服吸氣閥阻力造成的功耗，故調(diào)節(jié)的經(jīng)濟性較好。3、壓開吸氣閥調(diào)節(jié)74

壓開叉因其驅(qū)動機構(gòu)不同分為隔膜式壓開叉和活塞式壓開叉（圖9—16）兩種。對于兩級空壓機，各級吸氣閥均應(yīng)設(shè)置壓開叉，調(diào)節(jié)時各級吸氣閥應(yīng)同時壓開。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)進氣行程結(jié)束時，氣閥仍被強制頂開，在進入壓縮行程后氣體從氣缸中回入進氣管，但到行程的一定時候強制作用取消，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)，運轉(zhuǎn)經(jīng)濟性好，但閥開因受額外的負荷（彎曲與沖擊），壽命較短，密封性差。

壓開叉因其驅(qū)動機構(gòu)不同分為隔膜式壓開叉和活塞式壓開叉（75最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件76五、安全保護裝置溫、水、油、壓的保護。防止超溫、斷水、斷油、超壓。五、安全保護裝置77最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件78六、活塞式空壓機的附屬設(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中用得最普遍的是紙質(zhì)和金屬濾芯的濾風(fēng)器。金屬網(wǎng)濾風(fēng)器的結(jié)構(gòu)（見圖9-18）：機殼由筒體、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。

六、活塞式空壓機的附屬設(shè)備（Pg115）（一）濾風(fēng)器79最新-第3章--礦山壓縮空氣設(shè)備-課件80（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2～3倍，進氣接管在下，排氣接管在上，進氣接管在罐內(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的管接頭等。（二）儲氣罐81當(dāng)壓力不超過1MPa時，要對儲氣罐用超過工作壓力1.5倍的壓力進行水壓試驗。儲氣罐須裝設(shè)在地基之上，并裝在空壓機房外面靠近空壓機房的陰涼地方，與空壓機房的距離不超過12～15m。裝在機房外面是為了安全。在儲氣罐與空壓機之間的排氣管道上，不應(yīng)裝閘閥，因為閘閥關(guān)閉時啟動空壓機可能引起事故。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。可用鹽酸溶液清洗，絕對禁止用火燒的辦法來清洗。每個儲氣罐上應(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。

當(dāng)壓力不超過1MPa時，要對儲氣罐用超過工作壓力1.5倍的壓82七、壓氣設(shè)備選型設(shè)計（Pg125）一、設(shè)計的原始資料(1)采掘機械配置圖，同時使用的風(fēng)動機具的型號和臺數(shù)；(2)機修廠、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)最遠采區(qū)的距離，各水平及井口標高；(5)礦井年產(chǎn)量及服務(wù)年限。二、設(shè)計的主要任務(wù)(1)選擇空壓機的型式并確定所需的臺數(shù)；(2)選擇電動機及電控設(shè)備；

(3)選擇空壓機的輔助設(shè)備；七、壓氣設(shè)備選型設(shè)計（Pg125）一、設(shè)計的原始資料83二、設(shè)計的主要任務(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)廣場內(nèi)集中設(shè)置一個空壓機站，負責(zé)所有用氣機械的供氣。

優(yōu)點是供電方便，設(shè)備集中，冷卻水可循環(huán)使用；缺點是離用氣地點遠，敷設(shè)的管道長，投資高，阻力損失大，遠距離供氣不及時。適用于用氣量較集中的系統(tǒng)。二、設(shè)計的主要任務(wù)84三、選型設(shè)計的步驟和方法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，低沼氣礦井空壓機可設(shè)置在井下。優(yōu)點是離用氣地點較近，敷設(shè)壓氣管道短，壓損小，供氣及時；缺點是供電費用高，空氣濕度大，使空壓機的排氣量減少，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。

三、選型設(shè)計的步驟和方法85三、選型設(shè)計的步驟和方法2．空壓機型號和臺數(shù)的確定（1）空壓機站必須供氣量的確定空壓機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。空壓機站必須的供氣量卡按下式計算：Q’＝α1α2α3∑niqiki（14－12）式中：α1－沿管路全長的漏氣系數(shù)，表14－2；α2－風(fēng)動機械磨損后，耗氣量增加系數(shù)，?。?.10~1.15；α3－海拔調(diào)度修正系數(shù)，表14－3；ni－用氣量最大工作時間內(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)動工具的同時使用系數(shù)，見表14-4。三、選型設(shè)計的步驟和方法86三、選型設(shè)計的步驟和方法2．空壓機型號和臺數(shù)的確定（2）估算空壓機必須的出口壓力出口壓力應(yīng)保證工作地點的壓力要比風(fēng)動機械的額定壓力高一個大氣壓外，同時還要考慮輸氣管路和工作面軟管的最大壓力損失。因此，空壓機必須的出口壓力p’應(yīng)按下式計算：p’＝pe+∑Δp’i+0.1（14－13）pe－所用風(fēng)動機具中最大的額定工作壓力，MPa；

∑Δp’i－估算的輸氣管道中最遠一路的所有壓力損失之和，MPa，可按1km管長損失0.03~0.04MPa進行計算；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三、選型設(shè)計的步驟和方法87三、選型設(shè)計的步驟和方法2．空壓機型號和臺數(shù)的確定（3）確定空壓機的型號和臺數(shù)在地面空壓機站，選擇臺數(shù)時，一般所需空壓機的總供氣能力大于但盡可能接近礦井所需的供氣量，空壓機的臺數(shù)一般不超過5臺，同時還要考慮其中有一臺備用空壓機。在低沼氣礦井井下的空壓機站，可將其設(shè)在井下主要運輸大巷中有新鮮風(fēng)流通過的地方，但站內(nèi)每臺空壓機的能力一般不大于20m3/min，臺數(shù)不超過3臺，空壓機和風(fēng)包必須分別裝設(shè)在兩個硐室內(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。備用空壓機一般為一臺，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，其備用量應(yīng)按最大一臺檢修時，其余各臺空壓機的總供氣量仍能滿足所需用氣量的原則確定。三、選型設(shè)計的步驟和方法88三、選型設(shè)計的步驟和方法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的耗氣量，確定出每一管段的流量Qi，再計算各管段的