煤礦壓氣設備ppt

第四篇

煤礦壓氣設備1第一章概述一、作用：壓縮空氣為許多礦用工具提供動力源。如風鎬、風鉆、風動裝巖機、混凝土噴射機鍛釬機等風動設備。1—進氣管;2—空氣過濾器;3—調節(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—風包;10—壓氣管路;11—安全閥2壓氣機站一般安設在地面，在井口附近，這樣主風管路可以短些，壓降也可以小些。另外，站址應在空氣潔凈、通風良好，日照較弱、距矸石場及煙囪有一定距離并位于主導風流上方。還要便于安裝，維修時的運輸。只有用風量不大的低瓦斯礦井，在井下主要進風巷道內才可設能力不大于20m3／min的壓氣機，且壓氣機和風包應分別安裝在兩個硐室內。3空壓機主軸由電機帶動旋轉，空氣由吸氣管經濾風器，經調節(jié)裝置進入低壓缸經過第一級壓縮后，進入中間冷卻器，經冷卻后進入第二級缸，再經第二級壓縮至要求的排氣壓力從排氣管排出，然后經過冷卻器和止回閥進入風包最后由風包處通過管道送至井上、下用風處。4附屬設備及作用1、濾風器（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，進入空壓機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，會破壞氣閥的嚴密性；如果附著在活塞上，會造成拉缸現(xiàn)象，加速氣缸壁面，活塞環(huán)的磨損，同時也降低空壓機的排氣量。52、儲氣罐（風包）用鍋爐鋼板焊接而成，安裝在空壓機和管道之間。應設在室外陰涼處，與空壓機的距離不大于12~15米，空壓機和風包的連接管上不裝閘閥，并應定期用鹽酸溶液清洗。1）緩和由于空壓機排氣量的脈動而引起的壓力脈動2）分離出壓縮空氣中所含的水分和潤滑油3）儲存一定量的壓縮空氣，供耗氣量增大時使用。6二、使用壓縮空氣的特點最大優(yōu)點是介質充足。安全

與電力相比，不產生火花。過負荷能力強容易實現(xiàn)沖擊式機械的高往復速度，沖擊強；改善井下的通風狀況。廢氣可通風降溫。缺點

空壓機運轉效率低、耗電量大、成本高。使用中提高空壓機效率，減少壓氣管道內的壓力損失和泄漏，可節(jié)約壓氣的消耗。7三、空壓機的分類空壓機是產生壓縮氣體的設備，為井下風動設備提供動力源。按工作原理劃分如下速度式：首先使氣體獲得較高速度，然后再經擴散，使動能變成壓能；容積式：氣體在氣缸內直接受活塞的壓縮使容積縮小，壓力增加。8四、活塞式壓縮機的主要工作原理一個循環(huán)包含：1、吸氣過程2、壓縮過程3、排氣過程9

吸氣過程：電機轉動時，通過曲柄和連桿機構，將轉動變?yōu)榛钊耐鶑瓦\動，當活塞從氣缸左端向右移動時，活塞左側將呈現(xiàn)真空狀態(tài)，外界空氣推開進氣閥進入氣缸，隨活塞的右移氣體將充滿氣缸。壓縮過程：當活塞返回運動的瞬間，吸氣閥自動被封閉，隨活塞的運動，氣缸容積減小，空氣被壓縮，壓力逐漸增大。排氣過程：當空氣壓力增大到一定程度時，排氣閥打開，壓縮空氣經排氣閥進入排氣管直到活塞移動左端為止，壓縮空氣被全部排出。10114L-20/8L型空壓機排氣量：20m3/min排氣壓力：8Mpa排氣量大小序號12五、空壓機的主要性能參數(shù)1、排氣量Q（m3/min）：單位時間內由空壓機排出的氣體體積數(shù)，然后換算到空壓機吸氣狀態(tài)下的體積數(shù)。2、排氣壓力P(Pa):空壓機出口壓力，用相對壓力表示。3、吸、排氣溫度T1、T2（K）空壓機吸入和排出的氣體溫度。4、比功率NB（Kw/m3/min）：當吸入的空氣為標準狀態(tài)時，其軸功率與排氣量之比。NB=N/Q13六、活塞式空壓機的理論工作過程為了分析單級往復空壓機的理論工作過程，假定：（1）在吸氣過程中，氣體的狀態(tài)不變；（2）氣缸內被壓縮的氣體全部無遺地排出（即空壓機沒有余隙容積）；（3）在排氣過程中，壓

縮空氣狀態(tài)保持不變；（4）空壓機內沒有能量

損失和漏氣損失，吸、排

氣閥無阻力。14六、活塞式空壓機的理論工作過程設：活塞對外作功為正，外界對活塞作功為負。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、活塞式空壓機的理論工作過程對絕熱過程PVk=C對多變過程PVn=C對等溫過程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：t1=15℃，L=161kJ

絕熱壓縮時：t1=187℃，L=210kJ

多變壓縮時：t1=125℃，L=188kJ因此，要加強對壓縮機氣缸的冷卻，使壓縮過程放出的熱量盡快被冷卻水帶走，從而降低溫升，盡量接近等溫過程，使消耗的功最小。17七、活塞式空壓機的實際工作循環(huán)1．實際壓縮過程2．實際排氣過程3．實際膨脹過程4．實際吸氣過程V4’18理論工作循環(huán)和實際工作循環(huán)的比較過程理論工作循環(huán)實際工作循環(huán)壓縮，n=常數(shù)n≠常數(shù)，開始時是吸熱壓縮，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，溫度降低。膨脹無有（余隙容積），，m≠常數(shù)，開始時是放熱膨脹，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，溫度升高。19八、活塞式空氣壓縮機的排氣量活塞式空壓機的理論排氣量，即每分鐘所吸入的氣體量QT。

對于單作用氣缸的理論排氣量對于雙作用氣缸的理論排氣量20由于各種因素的影響，空壓機的實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、活塞式空壓機的功率和效率1.指示功率空壓機的指示功率，指氣缸內活塞加于氣體的功率，也就是空壓機的實際循環(huán)功率。確定空壓機的指示功率可根據(jù)：①等溫或絕熱壓縮時的理論功率并加以修正；②在空壓機試驗中所測得的示功圖的面積直接求取。等溫理論循環(huán)功為：如果空壓機的排氣量為Q，則等溫理論功率為：231.指示功率如果空壓機的排氣量為Q，則絕熱理論功率為：241.指示功率測取示功圖面積Ficm2m：示功圖容積座標比例尺m3/cma：示功圖壓力座標比例尺Nm-2/cm252.軸功率空壓機的軸功率即主軸上的功率。ηm=0.9-0.95(大中型壓縮機)，ηm=0.85-0.9(小型壓縮機)。263.驅動功率驅動功率是原動機（大多采用電動機）驅動空壓機所需的功率：4.比功率比功率是單位排氣量所消耗的軸功率．即：5．空壓機的工作效率（1）等溫效率（2）絕熱效率27十、兩級壓縮2829采用兩級壓縮的原因：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型空壓機的構造L型空壓機，由若干個具有特定作用的系統(tǒng)組成，它分別是：傳動系統(tǒng)，氣路系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，調節(jié)系統(tǒng)和控制保護系統(tǒng)。32一、傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)的主要部件有：曲軸、連桿、十字頭、飛輪及機架等，其作用是傳遞動力，把電機的旋轉運動轉變成活塞的往復運動。1．機身機身起連接、支承、定位和導向等作用。332．曲軸曲軸的材料一般為球墨鑄鐵。它由兩段軸頸、兩塊曲臂和一個曲拐組成。曲軸上有油孔，通過齒輪油泵供油潤滑軸頸，同時向連桿供油。343．連桿連桿包括桿體、大頭、小頭三部分，大頭采用剖分結構,連桿體內有一通孔，從曲軸得到的潤滑油由大頭通過孔到小頭潤滑十字頭銷。354．十字頭十字頭主要有十字頭體和十字頭銷兩部分，十字頭體上有內螺紋孔以連接活塞桿，通過調節(jié)螺紋擰入深度可調節(jié)余隙容積。十字頭穿過連桿小頭與十字頭體固結。365．飛輪由于活塞近似作簡諧運動，整個傳動機構與活塞的慣性力在旋轉過程中很不均勻，另外，在一個循環(huán)內氣缸內的氣體壓力也是變化的，因而曲軸上的阻力矩也是變化的，為了使傳動平穩(wěn)，減少對電機的負荷波動，配置質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：空氣過濾器、氣缸、活塞、氣閥、密封裝置和風包等。1.氣缸382．活塞

393.氣閥（a）（c）1、2級吸氣閥；（b）（d）3、4級排氣閥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。

空壓機中的填料多用自緊式密封，按結構形狀分為平面和錐形密封圈兩種。414.填料及填料函425.風包風包是L型活塞式空壓機必須配置的設備，一般豎立裝在室外。風包概括起來有三個作用：①穩(wěn)壓作用。②貯存一定量壓氣，對風動機具用氣的不均衡性起一定的調節(jié)作用。③風包內可分高壓縮空氣中的油、水，提高氣體質量。43三、冷卻系統(tǒng)44四、潤滑系統(tǒng)l—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—油壓調節(jié)閥；8—螺帽；9—調節(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—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45五、調節(jié)系統(tǒng)--1.打開吸氣閥調節(jié)部分行程打開吸氣閥調節(jié)裝置l——制動墊圈；2——小彈簧；3——壓叉；4——導軸；5——大彈簧；6——銷；7——彈簧座；8——指針；9——手輪462.關閉進氣管調節(jié)473.改變余隙容積調節(jié)483.改變余隙容積調節(jié)49六、控制保護裝置1．安全閥2．釋壓閥3.壓力繼電器4.溫度保護50七、壓縮空氣站一）壓縮空氣站的布置方案1.設置在礦井地面工業(yè)廣場集中或分散。2.設在井下。3.井下移動。二）地面壓縮空氣站的布置1．站址的選擇。2．設備的布置。512．設備的布置52第三章壓縮空氣設備的選型設計一、設備選擇的原則與要求

選擇礦山壓縮空氣設備的原則是，必須保證在整個礦井服務年限內，在用風量最多、輸氣距離最遠的情況下，供給足夠數(shù)量和壓力的壓縮空氣。同時在設計中要充分考慮設備使用的效能，以便為設備運轉的經濟性打下有利的基礎，要投資少，操作及維修方便。

1.選型設計時必須的資料1）采掘機械配置圖，同時使用的風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動機械的型號和臺數(shù)，或用風數(shù)量。3）地面工業(yè)廣場的平面圖，巷道開拓系統(tǒng)圖。53一、選型設計時必須的資料4）最遠采區(qū)的距離，各水平及井口標高；5）礦井年產量及服務年限。

2．選型設計的主要任務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備；3）選擇空壓機的輔助設備；4）選擇輸氣管道及附件；5）提出技術經濟指數(shù)；6）繪制壓縮空氣站的設備布置圖及管道布置圖。54二、選擇空氣壓縮機型式和臺數(shù)空壓機型式的選擇和臺數(shù)的確定，是依據(jù)礦井所需的供氣量及供氣壓力。由于礦井生產年限較長，考慮到空氣壓縮機的使用年限，故沒有必要礦井生產末期的采掘工作所需的風量，作為設計的依據(jù)（服務年限較短的礦井除外）。

通常可按礦井生產達到設計產量時，需要的供氣量和壓力設計，并適當考慮后期機站有擴建的場所。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站，或分散設站。輸氣管路系統(tǒng)的確定：在保證各用風點有足夠的風量條件下，布局要合理且盡量縮短管路長度，同時要考慮管道拆裝和維護方便等要求。

2.壓縮空氣站總的供氣量

式中：α1——沿管路全長的漏氣系數(shù)；α2——風動機具磨損后，耗氣量增加的系數(shù)；y——海拔高度修正系數(shù)；ni——在一個工作班內同型號風動機具的臺數(shù)；qi——一臺風動機具的耗氣量（m3／min）;ki——同型號風動機具的同時工作系數(shù)。562.壓縮空氣站總的供氣量1）2）α2＝1.1～l.15。3）

4）在同一工作面上風鎬和鑿巖機，不可能同時開動,計算耗氣量時按鑿巖機的工作臺數(shù)計算。572.壓縮空氣站總的供氣量5）ki是考慮風動機具都不是連續(xù)工作，從而使耗氣量減少的因素。對于錨噴機的臺數(shù)及同時工作系數(shù)，應按實際情況計算。因為在一個支管中錨噴機和其它風動機具是錯開使用的，當無可靠資料時，大型礦井按4臺計算，同時工作系數(shù)可按：2臺：Ki=0.83臺：Ki=0.64臺：Ki=0.5583．估算空壓機必須的出口壓力4．選擇空壓機型式和臺數(shù)壓縮空氣站內空壓機的型號，一般采用一種型號，安設臺數(shù)不超過五臺，其中備用臺數(shù)為一臺。如果選用不同型號時，其備用量應按最大一臺檢修外，其余各臺的總供氣量仍應能滿足所需耗氣量為原則來確定。井下按《規(guī)程》要求考慮，數(shù)量一般不超過3臺。Pe——所使用的各種風動機械中，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，同時計算出壓氣在管道中的壓力損失。輸氣管道自空壓機站至采掘工作面管路固定不動，一般選用焊接鋼管或無縫鋼管，工作面由于風動機具經常要移動，采用橡膠軟管，由于膠管壓力損失大，其長度一般不大于15m。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是計算管長。選擇干管管徑時，管路長度（L）應從礦井服務年限內最遠的工作面至空壓機站的距離考慮；而選擇支管管徑時，可按達到設計產量時采區(qū)工作面至空壓機站的距離考慮。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.校驗壓力損失用風地點的供氣壓力要比風動機械工作壓力高0.1MpaL__考慮局部損失在內的該管段折算長度，L‘是實際管長。63某礦年產量120萬t，第一水平劃分為二個階段開采達到設計產量時，有10個巖巷掘進工作面，其中開拓4個頭（M1～M4），準備6個頭（N1～N6），集中巷采用噴射混凝土支護，各掘進工作面使用風動工具的型號和數(shù)量如圖所示。地面機廠設置一臺IR50型鍛釬機。井口標高為36米。輸氣管路各管段長度列于表中。64651．計算礦井所需的供氣量：98.37m3/min2.計算出口壓力L=100+386+253+450+300+250+250+1500=3490m3.選擇空壓機的型式和臺數(shù)選用四臺5L—40／8型空壓機，該機配用TDKll8/24－16型同步電動機及4.6m3的儲氣罐。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.校驗空壓機的排氣壓力年耗電量：69第四章螺桿壓縮機