海孜煤電公司螺桿式空氣壓縮機技術改造

摘要：通過將5L-40/8型活塞式空氣壓縮機更換為螺桿式壓風機（型號：ML—300螺桿式60.2m3/min），提升了我礦井供風系統的安全性、可靠性、經濟性，滿足礦井生產需要，使我礦井質量標準化水平上了一個新臺階。系統選型、安裝合理規范，使用效果好。

關鍵詞：螺桿式空氣壓縮機 效率 勵磁柜 接觸器 斷路器

1 課題的提出

海孜煤電礦井原使用5臺額定功率為250KW，拖動電機型號TK1-250-14/1180的5L-40/8型活塞式空氣壓縮機。從1993年投入運行使用至今，設備老化嚴重、故障率高、維修量大，已嚴重制約生產。經淮北佳平公司技術測定，空氣壓縮機噪音大、能耗高、故障率高，效率低。故決定對該型空壓機進行技術改造。

2 螺桿式空壓機的原理與控制

2.1 螺桿空氣壓縮機工作原理 該機型為電動機驅動二級螺桿空壓機。通過管道，導線和底板裝上各種附件連接后便成為完全自成一體的空壓機組。螺桿空壓機的壓縮產生于兩根螺桿的嚙合。空氣通過進氣空濾器進入一級壓縮，將空氣壓縮到級間壓力?？諝馊缓笤谕ㄟ^第二節的途中要經過一個冷卻油幕，通過大量與冷卻油接觸大大降低了第二級的進氣溫度壓縮空氣進入第二級，將被壓縮到最終排氣壓力，最后通過排氣法蘭排出第二級主機，壓縮空氣進入分離器，將冷卻油從空氣中分離出來。冷卻油冷卻后回到壓縮機進口，空氣排出分離器進入后冷卻器，冷卻到最終排氣溫度，冷凝水在水分離器中分離出來，通過排放閥排出。

2.2 螺桿式空氣壓縮機的電器控制部分：

2.2.1 機組的控制部分集中在低壓控制箱內，從壓縮機上采集到的壓力信號，溫度信號以及高壓電機的軸承溫度等信號饋入電控箱內的Intellisys 控制器，Intellisys 控制器經運算判斷出壓縮機是否運行在正常狀態并輸出信號到文本顯示器或集控室。

2.2.2 在壓縮機的操作面板上可以控制機組的起動、停機、加載或卸載。用戶也可遠程控制壓縮機的起動與停機，低壓控制箱內備有接線端子以備用戶接入。

2.2.3 在高壓電機的前軸承上裝有PT100測溫元件，當電機的前軸承超過110℃時，熱敏繼電器將發出報警信號；高壓開關柜中過電流繼電器具有風扇電機過載保護的作用，用戶應準確設定過電流繼電器的整定值并定期校正。

2.2.4 從低壓控制箱中輸出到高壓開關柜，有二路信號：

①壓縮機開機命令（命令高壓開關柜合閘信號；無源觸點1NO）

機組低壓控制箱輸出一無源觸點信號，當該觸點閉合時，高壓開關柜中的真空接觸器閉合，將6KV電源輸入到電動機，同時真空接觸器的一副常開觸點閉合，將真空接觸器的運行狀態反饋到Intellisys控制器。

②壓縮機停機命令（命令高壓開關柜分閘信號；無源觸點1NO）

機組低壓控制箱輸出一無源觸點信號，當該觸點斷開時，高壓開關柜中的真空接觸器釋放，將電動機上的6KV電源切斷，同時真空接觸器的一副常開觸點也斷開，將真空接觸器的狀態信號反饋到Intellisys控制器。

2.2.5 從高壓開關柜輸出到機組低壓控制箱，也有二路信號：

①高壓開關柜過載信號（無源觸點NC）

當高壓電動機運行在過載狀態或高壓柜故障，保護裝置在其切斷6KV電源的同時，向空壓機低壓控制柜發出過載關機信號。

②高壓開關柜運行信號（無源觸點NO）

高壓開關柜中的真空接觸器(分/合)狀態須輸入到空壓機的低壓控制柜，以使Intellisys能監測高壓開關柜工作是否正常。

下圖為壓縮機和高壓開關柜連線圖。

2.3 高壓開關的選擇：

高壓開關柜的質量的好壞將直接影響到壓縮機是否能正常運行。壓縮機發出故障報警時，高壓開關柜的各種保護功能應能正常發揮作用，防止故障的擴大，嚴重的故障還可能導致人身傷害及設備損壞。因而，選擇具有高資質的高壓開關柜廠顯得尤為重要。

2.3.1 我們使用F+C模式配置，即熔斷器+真空接觸器，同時真空接觸器采用電保持形式。并選用了智能微機綜合保護器，開關柜具有下列保護：

①短路保護

F+C模式中熔斷器，在電動機及其它處發生短路時，可及時熔斷，防止上級高壓開關柜跳閘，以避免事故的擴大。

②過載保護

當電動機運行在過載狀態時，高壓開關柜內的過載保護電路使真空接觸器釋放。

③欠壓保護

為保證真空接觸器及其它繼電器能正常工作，高壓控制柜中二次回路控制電壓低于額定電壓的70%，欠壓保護裝置動作，切斷主回路。

2.3.2 真空接觸器與斷路器的性能比較

我們在高壓開關柜中使用6KV真空接觸器。在用氣量很少或不用氣的時候，壓縮機自動停機；一旦壓力低于起跳壓力時，壓縮機會自動再起動，在極限狀況下，每小時起動6次。斷路器不適合在如此頻繁起動狀態下使用，而真空接觸器具有頻繁操作的能力，它與斷路器相比其有下列優點：

3 設備的安裝方法

3.1 安裝新風包：在舊風包基礎上縫合1400mm×1400mm×16mm鋼板。將新風包運到鋼板上，調整風包方向合風包出口管路。按照新風包的基礎孔在鋼板上割孔縫合固定新風包。

3.2 安裝風機底盤：清理車房地板，將焊接好的風機地盤運至車間內定位、操平找正后，再用水泥澆灌。然后在底盤上部鋪上皮帶，減少噪音和振動。

3.3 安裝風機本體：用10噸拉子和Φ18.5繩頭配合起吊風機并搬運到底盤上，定位找正。注意在起吊時要用木板墊在繩頭下邊，以免損壞機體。起吊點要牢固，起吊繩安全系數可靠。

3.4 安裝管路：按照現場尺寸加工安裝4寸管路。管路要敷設美觀，焊接工藝要求要高，施工時嚴格按標準焊接。

3.5 制作安裝出風管路：按現場尺寸需要用白鐵皮加工并安裝出風管路。由于該風機采用風冷技術，故出風要引至車間外。

3.6 安裝啟動器與斷路器：按照現場備用柜內尺寸用角鐵焊好支架，將做好底座的啟動器放入，底座與支架焊實并刷漆防腐，啟動器與原有母線用鋁排連接。根據搖把高度，在拆除的前柜門上鉆出搖把孔。

3.7 安裝高低壓線路：放風機電源線、風機內冷卻風機電源線、風機控制線，分別至高壓啟動柜、低壓柜，并做頭連接。電纜放置完畢后，將電纜溝蓋板蓋上。

3.8 安裝微機保護裝置：在前柜門割開處安裝，固定牢靠，并將柜門安裝上柜體上，重新安裝閉鎖裝置。

3.9 安裝微機保護電源線：放好的4芯1.5mm2電纜做頭連接。

3.10 安裝控制線路：核對線路，使用1.5mm2線連接控制線路，標清線號，做好端子排，并做好詳細記錄。

4 經濟與社會效益分析：

4.1 空氣壓縮機改造后，將降低空壓機的比功率，提高等溫效率和電能利用率，降低振動噪音、設備維護簡便，據測算每年節約電能33萬度，約合20萬元。

4.2 螺桿式空壓機采用油冷，和風冷相結合的方式冷卻，節約了寶貴的水資源。并且其冷卻油的使用效率大大提高，僅油料一項每年即可節約2萬元。

4.3 該機型故障率低，維護量小，大大的降低了配件的投入成本，節約了人力，提升了我礦機電質量標準化水平。

4.4 該機操作簡單，智能程度高，與集團公司推行的人力資源規劃相吻合，值班司機由原來的9人減少到現在的6人，僅人工工資則可節約6萬元以上。

4.5 電控裝置改造后將達到維修簡單、保護靈敏、運轉可靠。同時改造后對節能減排具有重要的意義。

4.6 壓風機改造雖然投入一定量的資金，但礦井受益長，解決了我礦壓風機裝備差、設備老化、故障率高、效率低、安全隱患多、生產影響多等問題。有效地提高我礦機電裝備水平，為我礦安全生產提供有力的保障，也為礦井完成生產任務奠定了堅實的基礎。