螺杆式空气压缩机在煤矿企业的应用

空气压缩机是矿山生产重要的四大固定设备之一,它生产压缩空气,用以带动凿岩机、风动装岩机等设备及其他风动工具。其能否安全运行直接影响着煤矿生产的产量和效益问题。矿井压风系统作为煤矿企业的重要动力之一,是矿井生产必不可少的重要系统。在煤矿使用压风设备和机具比使用电气设备更安全,另外也可提供更强的冲击力量,适用于气动凿岩设备。

随着煤矿现代化的发展,对矿山设备的要求越来越高,建设本质安全型矿山已成为煤矿生产建设的核心。矿山设备不断更新,不断进步,可靠性、易操作性、可监视性、易维护性等已是最基本的要求了。而矿山以前用的老式活塞型空压机,多为70年代的产品。由于它在造气的过程中,活塞往复运动,惯性力大,转速不能太高,使得机器体积大且笨重。其能耗高、噪音大、排气温度高(一般均在140℃左右,夏季容易出现风包超温现象),工作效率也非常低,而且结构复杂、易损件多。这种设备已相对比较落后,性能较差,事故时有发生,是煤矿生产中需要尽快更新换代的机电设备之一。喷油螺杆式空压机现已成为当今空气压缩机发展的主流,它具有优越而且可靠的性能,其振动小、噪音低、效率高、无易损件,具有活塞式空压机无可比拟的优点。因此,在煤矿企业推广使用,有着极其重要的现实意义。

1 螺杆式空压机的工作原理

螺杆式压缩机属于容积式压缩机,分为单螺杆和双螺杆两种,由于他具有性能可靠、体积小、振动小、噪音低、效率高、无易损件、便于移动以及在同等排气压力下与往复活塞式空气压缩机无可比拟的优点,已成为当今空压机发展的方向。

螺杆式空压机是靠安装于机壳内的一对相互啮合的主副转子,两面三刀转子转动时实现对空气的压缩,空气经过进气滤风器、进气控制阀至压缩机并与压缩机油混合,补压缩后进入油分离器,分离后的气体经最低压力止回阀、复合冷却器、液气分离器排至储气罐,供给风动工具使用;粗分离后的油经过油过滤器、温控阀、冷却器至压缩机进油口,在油气分离器过滤芯内底部沉积的油,经过油管、回油单向阀至压缩机回油口。

压缩机启动时,进气控制阀处于关闭状态,空气经进气孔进入压缩机,经压缩后在油分离器罐中渐渐形成系统背压,此压力经最大压力选择阀打开进气控制阀阀板,使压缩机正常工作,系统压力逐渐升高。当系统压力达到最低压力止回阀开启压力时系统开始向网路中供气,网络压力开始升高,如果用气量小于压缩机排气量。网络中压力及系统压力会逐渐升高,当压力达到反比例阀的调节压力时,系统会控制压力机吸气量减少甚至关闭,此时系统处于空载状态。

当用气设备开始用气,系统压力降低时机组会自动进行到加载状态,开始吸气使网络中压力逐渐升高,如此循环运转。

2 智能联控系统

随着计算机工业和PLC等微型计算机的应用,基于螺杆式空压机发展的智能联控系统受到了广泛关注和应用,两台或多台空压机的智能远程控制解决了能源和维护浪费问题:当多开一台空压机压力偏高,少开一台压力又偏低时,只能多开一台,同时采取打开放空阀放掉一部分压缩空气,从而达到稳压的作用,这种做法能源浪费是相当惊人的。同时空压机频繁起停,造成设备故障率上升,运行、检修工作量、备件费用都很高。

以联控箱采用FX2N系列PLC的北京复盛公司SA185A型控制系统为例,智能远程监控系统还能实现以下功能:

(1)在联控状态下:按任意处于联控状态下的空压机的触摸按钮,此机组将作为主机启动运转,其他处于联控状态的备机将根据管网压力及开机延时时间启动运行。主机启动后如总管压力己到预定高限值,则未起动的备机不再启动。

(2)在联控状态下:压力达到总管网压力上限值后,控制器根据卸载延时时间自动卸载备机;如仍处于压力上限值时,继续延时自动卸载主机。总管网压力低于压力下限设定值,控制器将根据加载延时时间,首先给主机自动加载;如管网压力仍低于压力下限设定值,根据加载延时时间,将给备机自动加载。

(3)在联控运行过程中,控制器可对各台机组进行运行时间的计时,并根据设定的主机转换时间(各机组可互为主机)自动进行主备机切换,以达到均衡各台机组的运行工作时间。

(4)空压机在联控运行过程中,如任意运行机组发生故障后,控制器会自动将其切出联控系统并将故障显示于触摸屏上;如此时造成管网压力低于压力设定下限值时,将根据延时启机时间,启动备用机,以满足总管压力的需求。

(5)在联控运行过程中,用户可根据系统的需求将任意空压机组切出联控状态(例如进行检修或保养),并可将处于单控状态的任意空压机组投入到联控运行中去。

3 应用技术经济效益

葛泉矿于2年前引进4台螺杆式空压机以及设计了配套智能联控系统,自运转以来一直都很稳定。与原有活塞式空压机相比,无论从运转维护还是从节能环保方面,螺杆式空压机都具备很强的优越性。

(1)可靠性高。螺杆空气压缩机零部件少,没有易损件,它运转可靠,寿命长(大修间隔期可达4~8万小时)其长期高稳定性得到普遍认可。

(2)动力平衡好。螺杆空气压缩机没有不平衡惯性力,机器可平稳地高速工作,可实现无基础运转,它体积小、重量轻、便于搬运。

(3)操作维护方便。螺杆空气压缩机的完全智能化控制,高精度的电子传感器准确地采集了各种数据,从而使机器按照合理压力要求、运行时间、自我保护完全进行自我管理。操作人员不必经过长时间的专业培训,机房内可不必设置专人巡检,只需系统每天进行一次带检即可,符合企业减人提效目的。

(4)噪音低。采用了降噪措施,噪音小于78d B,符合设备环保要求。

(5)出气品质优。由于螺杆空气压缩机的出气含油量低于3ppm,远远低于活塞式压缩机出气含油量(最低10ppm以上),从而使后端气源处理设备的寿命大大延长,也保护了气动设备。

(6)电耗低、维修工作量少。该螺杆型空气压缩机电机功率只110k W,每年每台维修费只几百元。虽配备安装4台机组,正常生产一般只运行一到两台就可满足井下用风要求,另2台为备用机,系统压力低于设定值其中一台才自动启动,故工作非常可靠。

4 结语

综上所述,螺杆式压缩机有着活塞式压缩机不可比拟的优点,无论是在外型设计、工作环境、安装维修、自动控制、高效节能、运行费用等诸多方面,都有其独特的优势。选用螺杆式压缩机尽管初期投资大,但其运行费用低,可在短期内收回多出的投资,仅节电这一项,每年就能节约可观的经济,且还具有显著的社会效益和环境效益,其环保设计和自动化控制,又大大地改善了工作条件,是矿区老式活塞式空压机的理想替代产品,适用于大面积的推广和应用。

摘要：本文浅析了老式活塞型空压机的缺点,论述了新型螺杆式空压机的工作原理及特点,并说明了该空压机在煤矿企业中应用的优越性。

关键词：螺杆式空压机,煤矿企业,节能环保