煤礦壓風系統優化研究與應用

摘要：一礦北二壓風機房共安裝五臺活塞式空壓機，現在已經使用十年，普遍存在設備老化，故障率高，維修工作量大的問題，夏季還極容易出現超溫停車事故。另外，隨著我礦三水平施工地點不斷增多，供風需求量日益增加，已經無法滿足我礦井下生產需要，因此急需對老的壓風系統進行優化改造，以滿足礦井正常長生產的需要。

關鍵詞：壓風系統；優化；改造

1 方案分析

老式的活塞空壓機，其運行的噪音大、振動大、經濟性、可靠性差，隨著科技的進步，其他新型空壓機的出現，活塞式空壓機的缺點越來越突出，與新型螺桿空壓機相比有以下缺點：

（1）活塞式空壓機有氣閥、活塞、活塞環、連桿瓦等諸多易損件，連續運行的可靠性差，一方面會影響生產，另一方面會增加維護管理的費用。

（2）活塞式空壓機為往復式運動機構，存在著不可消除的慣性力，因此運行時振動大，噪音高，較大的活塞式空壓機安裝時需要專門的固定基礎。螺桿空壓機為回轉式運動機構，平衡性很好，其振動小，噪音低，無需安裝基礎，同時也避免了對環境的污染。

（3）活塞式空壓機是往復間斷性供氣，運行時氣流脈動大，螺桿壓縮機轉速高，輸氣平穩，無氣流脈動，能夠滿足要求較高氣量用戶的需求。

（4）活塞式空壓機基本沒有自動控制系統，螺桿壓縮機有完善的自動控制與保護系統，屬于機電一體化產品，方便了設備的維護管理，同時也最大限度地降低了能耗。

（5）螺桿空壓機是一種整體結構高度集中化產品，占地面積小，沒有了活塞式空壓機復雜的管路系統，可以美化的生產環境。

綜合以上所述，為了降低生產成本，增加經濟效益，方便設備管理，美化環境，提高形象，用高效率高可靠性的螺桿壓縮機淘汰現有的活塞式空壓機是一個必須的選擇。

2 螺桿式空壓機的選型

（1）保證滿足空壓機性能設計參數，并能在當地的環境溫度、壓力條件下長期正常安全運行，滿足規定的性能和要求。空壓機主設備設計使用壽命為30年，陰、陽轉子采用40cr材質，設計使用壽命大于100000h，軸承使用瑞典SKF航空級軸承，設計壽命大于80000h，軸承座、殼體設計使用壽命大于100000h，并提供其它易損件壽命值。

（2）空壓機組成部分包括：主機、電動機、電控、止回閥、進氣濾清器、安全閥、釋壓閥、電動機聯軸器、隨機工具、構件等。空壓機應采用集裝式。

（3）空壓機的自動控制設備，附帶在機械設備上，成套供貨。配套的電控設備應具有現行《壓縮空氣站設計規范》要求的保護系統（控制壓力、溫度等參數），聲光報警不低于80dB，具有消音功能。具體如下：

1）溫度保護：當排氣溫度高時自動停機，應有熱工報警信號。

2）壓力保護：潤滑油壓力低時應有熱工報警信號，應自動停機。

3）液位保護：應有缺油（潤滑油）超溫熱工報警信號。

4）空壓機機組控制電源故障保護：應有空壓機機組控制電源故障熱工報警信號。

5）空壓機應能自動加載、卸載和自動停車。溫度、壓力超高報警停機，過載保護等功能，必須設置斷水保護裝置，發生故障時自動停車，并設置手動試驗方式。

6）空壓機應設置安全閥，安全閥的整定壓力值應既能滿足機組的設計參數，又能保證機組安全運行，儲氣罐超溫保護必須參與控制，并具有聲光報警停機功能。

7）空壓機應有控制排氣溫度、機組振動以及防止轉子反轉的措施。油冷卻器的設計應考慮冬季氣溫低對油冷卻器在不同工作狀態轉換頻繁時帶來的溫差應力問題。

（4）空壓機應自帶機械自動排污裝置。

（5）空壓機采用電腦控制系統，能多臺機組聯網控制及遠程控制。能根據壓縮空氣網絡中的耗氣量的變化，與壓縮機性能參數計算出的累計產氣量進行比較，用全負荷或空載自動控制壓縮機的啟動、運行或停機。能控制加、卸載壓力。

（6）空壓機的冷卻水的水量、水壓、水質等應給出具體要求以便于冷卻水及過濾凈化裝置的招標，并且應帶斷水保護裝置。

3 系統改造具體實施方案

（1）降壓站停1#高壓。

（2）電工停1#低壓電源；機修關閉1#、2#空壓機冷卻水閥門、供風管路閥門。

（3）拆除老1#進線柜、老1#、2#啟動柜、聯絡柜、1#、2#勵磁柜；后備保護柜。

（4）電工拆除空壓機電機；

（5）機修拆除空壓機及其附屬設施；

（6）安裝1#進線柜，更換壓風一進線電纜，安裝1#、2#、啟動柜，聯絡柜；

（7）新安裝2#、3#冷卻水泵、電機及其附屬管路；最后安裝1#冷卻水泵。

（8）先安裝1#、2#螺桿式空壓機；

（9）1#、2#螺桿式空壓機安裝完畢后投入運行，可靠運行再拆除老3#、4#、5#啟動柜，安裝新3#、4#、5#啟動柜。再安裝3#、4#、5#螺桿式空壓機

（10）安裝壓風機在線監控系統及相關軟件；

（11）安裝螺桿式空壓機附屬設施；

（12）調整、設置各種運行參數；

（13）3#、4#、5#螺桿式空壓機試運轉；

4 結論

北二新壓風系統現已經安裝完畢，投入正常使用，新系統經過幾個月的試運轉，整體情況良好，具體優點如下：

（1）新雙螺桿空壓機排氣量56立方/分鐘，平時開2臺就能滿足井下施工單位用風需求，而老活塞式空壓機運轉效率低，有時開4臺也滿足不了需求；

（2）新壓風系統重新更換了新型電氣控制系統，該系統性能安全、可靠，操作程序簡單、易學，保證了新壓風機的安全運轉；

（3）冷卻水系統重新進行了優化改造，將原來的單閉環供水系統，改成了雙閉環供水系統，1#、2#、3#空壓機一趟供水系統，4#、5#空壓機一趟供水系統，當任何一趟供水出現問題后，不影響另外一趟供水系統正常運轉，因此降低了空壓機因供水系統故障而造成井下供風中斷的事故率，并且冷卻水回水可以直接上散熱塔頂端，保證了水冷卻效果，不用再單獨開循環冷卻水泵，減少了電能消耗。

（4）新壓風系統進行了自動化改造，實現了壓風機房無人值守，在主扇房設置了集中控制系統操作臺，主扇房值班人員可以兼職遠程在線監控壓風機的運轉情況，并能對壓風機進行遠程開停操作。

（5）新壓風系統進行了科學合理的整體布局規劃，設備排列整齊、美觀，管線走向整齊、合理，滿足了質量標準化達標的要求。

參考文獻：

[1]張英.大陽泉煤礦壓風系統優化改造.《煤炭工程》.2012

[2]李志強.超化煤礦壓風系統優化改造設計.《煤炭工程》.2012

[3]王顏偉.煤礦井下壓風系統優化設計.王顏偉.《煤礦機械》.2015

作者簡介：

溫歡迎（1967—），河南寶豐，1992年畢業與于平頂山煤礦職工大學，助理工程師，現從事煤礦機電運輸管理工作。