煤礦壓氣設(shè)備ppt

第四篇

煤礦壓氣設(shè)備1第一章概述一、作用：壓縮空氣為許多礦用工具提供動(dòng)力源。如風(fēng)鎬、風(fēng)鉆、風(fēng)動(dòng)裝巖機(jī)、混凝土噴射機(jī)鍛釬機(jī)等風(fēng)動(dòng)設(shè)備。1—進(jìn)氣管;2—空氣過(guò)濾器;3—調(diào)節(jié)裝置;4—低壓缸;5—中間冷卻器;6—高壓缸;7—壓后冷卻器;8—逆止閥;9—風(fēng)包;10—壓氣管路;11—安全閥2壓氣機(jī)站一般安設(shè)在地面，在井口附近，這樣主風(fēng)管路可以短些，壓降也可以小些。另外，站址應(yīng)在空氣潔凈、通風(fēng)良好，日照較弱、距矸石場(chǎng)及煙囪有一定距離并位于主導(dǎo)風(fēng)流上方。還要便于安裝，維修時(shí)的運(yùn)輸。只有用風(fēng)量不大的低瓦斯礦井，在井下主要進(jìn)風(fēng)巷道內(nèi)才可設(shè)能力不大于20m3／min的壓氣機(jī)，且壓氣機(jī)和風(fēng)包應(yīng)分別安裝在兩個(gè)硐室內(nèi)。3空壓機(jī)主軸由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，空氣由吸氣管經(jīng)濾風(fēng)器，經(jīng)調(diào)節(jié)裝置進(jìn)入低壓缸經(jīng)過(guò)第一級(jí)壓縮后，進(jìn)入中間冷卻器，經(jīng)冷卻后進(jìn)入第二級(jí)缸，再經(jīng)第二級(jí)壓縮至要求的排氣壓力從排氣管排出，然后經(jīng)過(guò)冷卻器和止回閥進(jìn)入風(fēng)包最后由風(fēng)包處通過(guò)管道送至井上、下用風(fēng)處。4附屬設(shè)備及作用1、濾風(fēng)器（金屬絲網(wǎng)和金屬芯上涂粘性油）空氣中含有大量懸浮的塵埃，進(jìn)入空壓機(jī)后與油氣混合成為積垢，附著在氣閥和氣缸壁上，如果附著在氣閥表面，會(huì)破壞氣閥的嚴(yán)密性；如果附著在活塞上，會(huì)造成拉缸現(xiàn)象，加速氣缸壁面，活塞環(huán)的磨損，同時(shí)也降低空壓機(jī)的排氣量。52、儲(chǔ)氣罐（風(fēng)包）用鍋爐鋼板焊接而成，安裝在空壓機(jī)和管道之間。應(yīng)設(shè)在室外陰涼處，與空壓機(jī)的距離不大于12~15米，空壓機(jī)和風(fēng)包的連接管上不裝閘閥，并應(yīng)定期用鹽酸溶液清洗。1）緩和由于空壓機(jī)排氣量的脈動(dòng)而引起的壓力脈動(dòng)2）分離出壓縮空氣中所含的水分和潤(rùn)滑油3）儲(chǔ)存一定量的壓縮空氣，供耗氣量增大時(shí)使用。6二、使用壓縮空氣的特點(diǎn)最大優(yōu)點(diǎn)是介質(zhì)充足。安全

與電力相比，不產(chǎn)生火花。過(guò)負(fù)荷能力強(qiáng)容易實(shí)現(xiàn)沖擊式機(jī)械的高往復(fù)速度，沖擊強(qiáng)；改善井下的通風(fēng)狀況。廢氣可通風(fēng)降溫。缺點(diǎn)

空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率低、耗電量大、成本高。使用中提高空壓機(jī)效率，減少壓氣管道內(nèi)的壓力損失和泄漏，可節(jié)約壓氣的消耗。7三、空壓機(jī)的分類空壓機(jī)是產(chǎn)生壓縮氣體的設(shè)備，為井下風(fēng)動(dòng)設(shè)備提供動(dòng)力源。按工作原理劃分如下速度式：首先使氣體獲得較高速度，然后再經(jīng)擴(kuò)散，使動(dòng)能變成壓能；容積式：氣體在氣缸內(nèi)直接受活塞的壓縮使容積縮小，壓力增加。8四、活塞式壓縮機(jī)的主要工作原理一個(gè)循環(huán)包含：1、吸氣過(guò)程2、壓縮過(guò)程3、排氣過(guò)程9

吸氣過(guò)程：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)曲柄和連桿機(jī)構(gòu)，將轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞從氣缸左端向右移動(dòng)時(shí)，活塞左側(cè)將呈現(xiàn)真空狀態(tài)，外界空氣推開(kāi)進(jìn)氣閥進(jìn)入氣缸，隨活塞的右移氣體將充滿氣缸。壓縮過(guò)程：當(dāng)活塞返回運(yùn)動(dòng)的瞬間，吸氣閥自動(dòng)被封閉，隨活塞的運(yùn)動(dòng)，氣缸容積減小，空氣被壓縮，壓力逐漸增大。排氣過(guò)程：當(dāng)空氣壓力增大到一定程度時(shí)，排氣閥打開(kāi)，壓縮空氣經(jīng)排氣閥進(jìn)入排氣管直到活塞移動(dòng)左端為止，壓縮空氣被全部排出。10114L-20/8L型空壓機(jī)排氣量：20m3/min排氣壓力：8Mpa排氣量大小序號(hào)12五、空壓機(jī)的主要性能參數(shù)1、排氣量Q（m3/min）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)由空壓機(jī)排出的氣體體積數(shù)，然后換算到空壓機(jī)吸氣狀態(tài)下的體積數(shù)。2、排氣壓力P(Pa):空壓機(jī)出口壓力，用相對(duì)壓力表示。3、吸、排氣溫度T1、T2（K）空壓機(jī)吸入和排出的氣體溫度。4、比功率NB（Kw/m3/min）：當(dāng)吸入的空氣為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，其軸功率與排氣量之比。NB=N/Q13六、活塞式空壓機(jī)的理論工作過(guò)程為了分析單級(jí)往復(fù)空壓機(jī)的理論工作過(guò)程，假定：（1）在吸氣過(guò)程中，氣體的狀態(tài)不變；（2）氣缸內(nèi)被壓縮的氣體全部無(wú)遺地排出（即空壓機(jī)沒(méi)有余隙容積）；（3）在排氣過(guò)程中，壓

縮空氣狀態(tài)保持不變；（4）空壓機(jī)內(nèi)沒(méi)有能量

損失和漏氣損失，吸、排

氣閥無(wú)阻力。14六、活塞式空壓機(jī)的理論工作過(guò)程設(shè)：活塞對(duì)外作功為正，外界對(duì)活塞作功為負(fù)。每一工作循環(huán)消耗的總功等于吸氣功與壓縮功、排氣功的代數(shù)和。15六、活塞式空壓機(jī)的理論工作過(guò)程對(duì)絕熱過(guò)程PVk=C對(duì)多變過(guò)程PVn=C對(duì)等溫過(guò)程PV=C16空氣的初壓力P1＝105Pa，終壓力P2＝5*105Pa，空氣的初始溫度t1=15℃，試求1m3空氣按照等溫、絕熱和多變壓縮時(shí)的終溫度和理論循環(huán)功。多變指數(shù)n=1.25。解等溫壓縮時(shí)：t1=15℃，L=161kJ

絕熱壓縮時(shí)：t1=187℃，L=210kJ

多變壓縮時(shí)：t1=125℃，L=188kJ因此，要加強(qiáng)對(duì)壓縮機(jī)氣缸的冷卻，使壓縮過(guò)程放出的熱量盡快被冷卻水帶走，從而降低溫升，盡量接近等溫過(guò)程，使消耗的功最小。17七、活塞式空壓機(jī)的實(shí)際工作循環(huán)1．實(shí)際壓縮過(guò)程2．實(shí)際排氣過(guò)程3．實(shí)際膨脹過(guò)程4．實(shí)際吸氣過(guò)程V4’18理論工作循環(huán)和實(shí)際工作循環(huán)的比較過(guò)程理論工作循環(huán)實(shí)際工作循環(huán)壓縮，n=常數(shù)n≠常數(shù)，開(kāi)始時(shí)是吸熱壓縮，然后是放熱壓縮。排氣狀態(tài)不變狀態(tài)變化，壓力降低且波動(dòng)，溫度降低。膨脹無(wú)有（余隙容積），，m≠常數(shù)，開(kāi)始時(shí)是放熱膨脹，然后是吸熱膨脹。吸氣狀態(tài)不變狀態(tài)變化，壓力降低且波動(dòng)，溫度升高。19八、活塞式空氣壓縮機(jī)的排氣量活塞式空壓機(jī)的理論排氣量，即每分鐘所吸入的氣體量QT。

對(duì)于單作用氣缸的理論排氣量對(duì)于雙作用氣缸的理論排氣量20由于各種因素的影響，空壓機(jī)的實(shí)際排氣量總是小于理論排氣量。這些影響因素是：（1）余隙容積的影響。（2）吸氣阻力的影響。（3）吸氣溫度的影響。（4）氣體濕度的影響。（5）漏氣的影響。2122九、活塞式空壓機(jī)的功率和效率1.指示功率空壓機(jī)的指示功率，指氣缸內(nèi)活塞加于氣體的功率，也就是空壓機(jī)的實(shí)際循環(huán)功率。確定空壓機(jī)的指示功率可根據(jù)：①等溫或絕熱壓縮時(shí)的理論功率并加以修正；②在空壓機(jī)試驗(yàn)中所測(cè)得的示功圖的面積直接求取。等溫理論循環(huán)功為：如果空壓機(jī)的排氣量為Q，則等溫理論功率為：231.指示功率如果空壓機(jī)的排氣量為Q，則絕熱理論功率為：241.指示功率測(cè)取示功圖面積Ficm2m：示功圖容積座標(biāo)比例尺m3/cma：示功圖壓力座標(biāo)比例尺Nm-2/cm252.軸功率空壓機(jī)的軸功率即主軸上的功率。ηm=0.9-0.95(大中型壓縮機(jī))，ηm=0.85-0.9(小型壓縮機(jī))。263.驅(qū)動(dòng)功率驅(qū)動(dòng)功率是原動(dòng)機(jī)（大多采用電動(dòng)機(jī)）驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)所需的功率：4.比功率比功率是單位排氣量所消耗的軸功率．即：5．空壓機(jī)的工作效率（1）等溫效率（2）絕熱效率27十、兩級(jí)壓縮2829采用兩級(jí)壓縮的原因：節(jié)省循環(huán)功降低排氣溫度提高容積系數(shù)3031第二章L型空壓機(jī)的構(gòu)造L型空壓機(jī)，由若干個(gè)具有特定作用的系統(tǒng)組成，它分別是：傳動(dòng)系統(tǒng)，氣路系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)和控制保護(hù)系統(tǒng)。32一、傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)的主要部件有：曲軸、連桿、十字頭、飛輪及機(jī)架等，其作用是傳遞動(dòng)力，把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。1．機(jī)身機(jī)身起連接、支承、定位和導(dǎo)向等作用。332．曲軸曲軸的材料一般為球墨鑄鐵。它由兩段軸頸、兩塊曲臂和一個(gè)曲拐組成。曲軸上有油孔，通過(guò)齒輪油泵供油潤(rùn)滑軸頸，同時(shí)向連桿供油。343．連桿連桿包括桿體、大頭、小頭三部分，大頭采用剖分結(jié)構(gòu),連桿體內(nèi)有一通孔，從曲軸得到的潤(rùn)滑油由大頭通過(guò)孔到小頭潤(rùn)滑十字頭銷。354．十字頭十字頭主要有十字頭體和十字頭銷兩部分，十字頭體上有內(nèi)螺紋孔以連接活塞桿，通過(guò)調(diào)節(jié)螺紋擰入深度可調(diào)節(jié)余隙容積。十字頭穿過(guò)連桿小頭與十字頭體固結(jié)。365．飛輪由于活塞近似作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與活塞的慣性力在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中很不均勻，另外，在一個(gè)循環(huán)內(nèi)氣缸內(nèi)的氣體壓力也是變化的，因而曲軸上的阻力矩也是變化的，為了使傳動(dòng)平穩(wěn)，減少對(duì)電機(jī)的負(fù)荷波動(dòng)，配置質(zhì)量較大的皮帶輪兼作飛輪。37二、氣路系統(tǒng)氣路系統(tǒng)的主要部件有：空氣過(guò)濾器、氣缸、活塞、氣閥、密封裝置和風(fēng)包等。1.氣缸382．活塞

393.氣閥（a）（c）1、2級(jí)吸氣閥；（b）（d）3、4級(jí)排氣閥l——閥座；2——閥蓋；3——彈簧；4——閥片；5一一螺帽；6——螺栓；7——開(kāi)口銷；8——墊404.填料及填料函填料是指密封氣缸和活塞桿間隙的元件。它充填或裝配在氣缸體的填料函內(nèi)。

空壓機(jī)中的填料多用自緊式密封，按結(jié)構(gòu)形狀分為平面和錐形密封圈兩種。414.填料及填料函425.風(fēng)包風(fēng)包是L型活塞式空壓機(jī)必須配置的設(shè)備，一般豎立裝在室外。風(fēng)包概括起來(lái)有三個(gè)作用：①穩(wěn)壓作用。②貯存一定量壓氣，對(duì)風(fēng)動(dòng)機(jī)具用氣的不均衡性起一定的調(diào)節(jié)作用。③風(fēng)包內(nèi)可分高壓縮空氣中的油、水，提高氣體質(zhì)量。43三、冷卻系統(tǒng)44四、潤(rùn)滑系統(tǒng)l—曲軸；2—傳動(dòng)空心軸；3—蝸輪蝸桿；4—外殼；5—從動(dòng)輪；6—主動(dòng)輪；7—油壓調(diào)節(jié)閥；8—螺帽；9—調(diào)節(jié)螺釘；10—回油管；11—壓力表；12—濾油器；13—連桿；14—十字頭；15—十字頭銷；16—?dú)飧祝?7—凸輪；18—杠桿；19—柱塞閥；20—球閥；21—吸油管；22—油槽；23—頂桿45五、調(diào)節(jié)系統(tǒng)--1.打開(kāi)吸氣閥調(diào)節(jié)部分行程打開(kāi)吸氣閥調(diào)節(jié)裝置l——制動(dòng)墊圈；2——小彈簧；3——壓叉；4——導(dǎo)軸；5——大彈簧；6——銷；7——彈簧座；8——指針；9——手輪462.關(guān)閉進(jìn)氣管調(diào)節(jié)473.改變余隙容積調(diào)節(jié)483.改變余隙容積調(diào)節(jié)49六、控制保護(hù)裝置1．安全閥2．釋壓閥3.壓力繼電器4.溫度保護(hù)50七、壓縮空氣站一）壓縮空氣站的布置方案1.設(shè)置在礦井地面工業(yè)廣場(chǎng)集中或分散。2.設(shè)在井下。3.井下移動(dòng)。二）地面壓縮空氣站的布置1．站址的選擇。2．設(shè)備的布置。512．設(shè)備的布置52第三章壓縮空氣設(shè)備的選型設(shè)計(jì)一、設(shè)備選擇的原則與要求

選擇礦山壓縮空氣設(shè)備的原則是，必須保證在整個(gè)礦井服務(wù)年限內(nèi)，在用風(fēng)量最多、輸氣距離最遠(yuǎn)的情況下，供給足夠數(shù)量和壓力的壓縮空氣。同時(shí)在設(shè)計(jì)中要充分考慮設(shè)備使用的效能，以便為設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性打下有利的基礎(chǔ)，要投資少，操作及維修方便。

1.選型設(shè)計(jì)時(shí)必須的資料1）采掘機(jī)械配置圖，同時(shí)使用的風(fēng)動(dòng)機(jī)具的型號(hào)和臺(tái)數(shù)。2）機(jī)修廠、井口及井底車場(chǎng)使用的風(fēng)動(dòng)機(jī)械的型號(hào)和臺(tái)數(shù)，或用風(fēng)數(shù)量。3）地面工業(yè)廣場(chǎng)的平面圖，巷道開(kāi)拓系統(tǒng)圖。53一、選型設(shè)計(jì)時(shí)必須的資料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。

2．選型設(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(tái)數(shù)；2）選擇電動(dòng)機(jī)及電控設(shè)備；3）選擇空壓機(jī)的輔助設(shè)備；4）選擇輸氣管道及附件；5）提出技術(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。54二、選擇空氣壓縮機(jī)型式和臺(tái)數(shù)空壓機(jī)型式的選擇和臺(tái)數(shù)的確定，是依據(jù)礦井所需的供氣量及供氣壓力。由于礦井生產(chǎn)年限較長(zhǎng)，考慮到空氣壓縮機(jī)的使用年限，故沒(méi)有必要礦井生產(chǎn)末期的采掘工作所需的風(fēng)量，作為設(shè)計(jì)的依據(jù)（服務(wù)年限較短的礦井除外）。

通?？砂吹V井生產(chǎn)達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)，需要的供氣量和壓力設(shè)計(jì)，并適當(dāng)考慮后期機(jī)站有擴(kuò)建的場(chǎng)所。選型的步驟和方法大致如下：551.確定壓縮空氣站位置及輸氣管路系統(tǒng)壓縮空氣站一般立在地面集中設(shè)站，或分散設(shè)站。輸氣管路系統(tǒng)的確定：在保證各用風(fēng)點(diǎn)有足夠的風(fēng)量條件下，布局要合理且盡量縮短管路長(zhǎng)度，同時(shí)要考慮管道拆裝和維護(hù)方便等要求。

2.壓縮空氣站總的供氣量

式中：α1——沿管路全長(zhǎng)的漏氣系數(shù)；α2——風(fēng)動(dòng)機(jī)具磨損后，耗氣量增加的系數(shù)；y——海拔高度修正系數(shù)；ni——在一個(gè)工作班內(nèi)同型號(hào)風(fēng)動(dòng)機(jī)具的臺(tái)數(shù)；qi——一臺(tái)風(fēng)動(dòng)機(jī)具的耗氣量（m3／min）;ki——同型號(hào)風(fēng)動(dòng)機(jī)具的同時(shí)工作系數(shù)。562.壓縮空氣站總的供氣量1）2）α2＝1.1～l.15。3）

4）在同一工作面上風(fēng)鎬和鑿巖機(jī)，不可能同時(shí)開(kāi)動(dòng),計(jì)算耗氣量時(shí)按鑿巖機(jī)的工作臺(tái)數(shù)計(jì)算。572.壓縮空氣站總的供氣量5）ki是考慮風(fēng)動(dòng)機(jī)具都不是連續(xù)工作，從而使耗氣量減少的因素。對(duì)于錨噴機(jī)的臺(tái)數(shù)及同時(shí)工作系數(shù)，應(yīng)按實(shí)際情況計(jì)算。因?yàn)樵谝粋€(gè)支管中錨噴機(jī)和其它風(fēng)動(dòng)機(jī)具是錯(cuò)開(kāi)使用的，當(dāng)無(wú)可靠資料時(shí)，大型礦井按4臺(tái)計(jì)算，同時(shí)工作系數(shù)可按：2臺(tái)：Ki=0.83臺(tái)：Ki=0.64臺(tái)：Ki=0.5583．估算空壓機(jī)必須的出口壓力4．選擇空壓機(jī)型式和臺(tái)數(shù)壓縮空氣站內(nèi)空壓機(jī)的型號(hào)，一般采用一種型號(hào)，安設(shè)臺(tái)數(shù)不超過(guò)五臺(tái)，其中備用臺(tái)數(shù)為一臺(tái)。如果選用不同型號(hào)時(shí)，其備用量應(yīng)按最大一臺(tái)檢修外，其余各臺(tái)的總供氣量仍應(yīng)能滿足所需耗氣量為原則來(lái)確定。井下按《規(guī)程》要求考慮，數(shù)量一般不超過(guò)3臺(tái)。Pe——所使用的各種風(fēng)動(dòng)機(jī)械中，所需要的最大工作壓力。59三、選擇輸氣管路選擇輸氣管道主要是選擇管徑和管材，同時(shí)計(jì)算出壓氣在管道中的壓力損失。輸氣管道自空壓機(jī)站至采掘工作面管路固定不動(dòng)，一般選用焊接鋼管或無(wú)縫鋼管，工作面由于風(fēng)動(dòng)機(jī)具經(jīng)常要移動(dòng)，采用橡膠軟管，由于膠管壓力損失大，其長(zhǎng)度一般不大于15m。1．管道直徑的選擇選擇輸氣管徑有兩種方法：一種是概算法；另一種查表法。工程上一般采用查表法，

601）概算法L是計(jì)算管長(zhǎng)。選擇干管管徑時(shí)，管路長(zhǎng)度（L）應(yīng)從礦井服務(wù)年限內(nèi)最遠(yuǎn)的工作面至空壓機(jī)站的距離考慮；而選擇支管管徑時(shí)，可按達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)采區(qū)工作面至空壓機(jī)站的距離考慮。支管L=100+386+253+450+300+250+250=1989m干管L=100+386+253+450+300+250+250+1500=3489m612）查表法622.校驗(yàn)壓力損失用風(fēng)地點(diǎn)的供氣壓力要比風(fēng)動(dòng)機(jī)械工作壓力高0.1MpaL__考慮局部損失在內(nèi)的該管段折算長(zhǎng)度，L‘是實(shí)際管長(zhǎng)。63某礦年產(chǎn)量120萬(wàn)t，第一水平劃分為二個(gè)階段開(kāi)采達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)，有10個(gè)巖巷掘進(jìn)工作面，其中開(kāi)拓4個(gè)頭（M1～M4），準(zhǔn)備6個(gè)頭（N1～N6），集中巷采用噴射混凝土支護(hù)，各掘進(jìn)工作面使用風(fēng)動(dòng)工具的型號(hào)和數(shù)量如圖所示。地面機(jī)廠設(shè)置一臺(tái)IR50型鍛釬機(jī)。井口標(biāo)高為36米。輸氣管路各管段長(zhǎng)度列于表中。64651．計(jì)算礦井所需的供氣量：98.37m3/min2.計(jì)算出口壓力L=100+386+253+450+300+250+250+1500=3490m3.選擇空壓機(jī)的型式和臺(tái)數(shù)選用四臺(tái)5L—40／8型空壓機(jī)，該機(jī)配用TDKll8/24－16型同步電動(dòng)機(jī)及4.6m3的儲(chǔ)氣罐。664．選擇各段管道直徑674．選擇各段管近直徑支管L=100+386+253+450+300+250+250=1989m干管L=100+386+253+450+300+250+250+1500=3489m685.校驗(yàn)空壓機(jī)的排氣壓力年耗電量：69第四章螺桿壓縮機(jī)