螺桿式空壓機在煤礦業中的應用

彭天府

(同煤集團公司 燕子山礦準備辦,山西 大同 037037)

在礦山生產過程中空壓機是重要固定設備之一,主要作用為生產壓縮空氣,帶動風動裝巖機、鑿巖機等設備和相關風動工具的運作[1]。空壓機的安全運行對煤礦生產效益有重要影響,故研究空壓機在煤礦業中的應用極具現實意義。同時,礦井壓風系統作為煤礦業的重要動力,也是礦井生產不可或缺的重要系統,在煤礦業中使用壓風設備安全性更高,還能提供更大的沖擊力量。本單位共有4臺壓風機,其中1臺檢修、1臺使用、2臺備用,均為浙江開山生產的螺桿式空壓機,下面以此為基礎展開論述。

1 螺桿式空壓機的工作原理

螺桿式空壓機工作原理為:在空氣進入前會有過濾器過濾掉大氣里的雜質和灰塵;過濾后的干凈空氣經進氣控制閥傳輸到壓縮機主機,和冷卻潤滑油混合均勻后即開始壓縮;壓縮后的含油氣體需排出,經過上述處理后再利用油氣精分離器做分離處理,進而得到含油量少的壓縮空氣。在空氣被壓縮到標準壓力值的時候,壓縮空氣就會被最小的壓力閥排放到冷卻器,經過冷卻處理后即可使用。

在吸氣階段,螺桿式空壓機進氣地方的吸氣口可以確保壓縮室吸進足量空氣;進氣階段則由調節閥實施控制,在轉子轉動的時候吸收空氣量達到最大值;排氣結束的時候齒溝就處于真空狀態。

在氣體封閉以及運輸階段,主副轉子齒峰和機殼兩者之間會形成密閉空間,確保空氣被密封在齒溝里,切斷和外界的溝通。然后,兩個轉子繼續工作,齒溝與齒峰兩者在吸氣端結合,把氣體引進排氣端。在壓縮階段與噴油階段,排氣口齒溝與齒合面兩者的距離逐漸縮短,使得整個封閉空間壓強逐漸降低,確保齒溝里氣體始終處于被壓縮狀態。

2 螺桿式空壓機在煤礦應用中的優勢

在煤礦應用中,螺桿式空壓機的使用特點主要體現以下幾方面:

1)高效、節能與穩定。螺桿式空壓機能實現強制輸氣,即排氣壓力發生變化時排氣量基本上不會有變化,排氣壓力每降低1 MPa或是升高1 MPa,排氣量就對應增加0.01 m3/min或是減少0.01 m3/min[2],并且螺桿式空壓機內壓力不受轉速影響,不論轉速值如何,內壓比基本上都是定值。

2)低碳環保。螺桿式空壓機箱體為隔音設計,體積小,噪音小,重量輕,占地面積小,機組結構緊湊完整,不需要特殊基礎設計與施工,安裝很方便。箱體機組里包含有電機、電控、壓縮機、儀表等,不用另外購置電控柜和儀表柜,且無不平衡質量力,基本上實現動力完全平衡,能實現平衡地無振動運轉。本單位4臺壓風機型號均為LGS-107/8,排氣量為107 m3/min,供風壓力為0.8 MPa,并配備有2臺315 kW的電動機,符合當今低碳環保的發展理念。

3)綜合保護功能健全。螺桿式空壓機具備卸載延時停車主電機過載停機、風扇電機過載停車、排氣溫度過高停車等相應保護功能,能在達到臨界值或是出現異常時及時停止運作,一方面能保護機器設備,另一方面也能避免安全事故和不必要的損失。此外,水冷機組還設置有恒溫閥,實現排溫的自動控制;風冷機組設置有單獨的風扇冷卻系統,當溫度過高時能及時冷卻控制溫度[3]。

4)自動化控制系統。以可編程控制器(PLC)為中心,實現可觸摸屏工業人機界面和人機對話,整個操作顯示均為中文設置,直觀、簡單、便捷。自動化控制系統能實時提供空壓機維護信息,及時提醒維護,還具備壓力曲線打印操作功能,提供壓縮空氣使用量的動態分布情況,一旦出現異常就會及時報警,同時也方便使用者準確分析壓縮系統的具體參數。

5)成本費用低、維護量小。活塞式空壓機與螺桿式空壓機兩種設備在容積流量、排氣壓力相同的情況下,4L-20/8型活塞式空壓機成本費用(購機費用14 868元+壓縮機油10 260元+人工費用7 538元)高出LGS-107/8型螺桿式空壓機成本費用(購機費用約3 840元+壓縮機油3 410元+人工費用約2 175元)的3倍多,故螺桿式空壓機成本費用占優勢。同時主要易損件螺桿式空壓機只有3個,而活塞式空壓機有5個,相比之下螺桿式空壓機的維護量更小。

6)其他優點。螺桿式空壓機可以設置在接近用氣點,一是降低管道投入與壓力損失,二是防止因為氣溫降低而導致的冷凝水問題。螺桿式空壓機的吸氣、排氣以及壓縮具有連續性,氣流無脈動、質量高、含油量少。螺桿式空壓機沖擊力小,添加潤滑油后就能吸收高頻壓縮形成的噪音,進而確保運作平穩、噪音小、振動弱,為工作人員創造良好的工作環境。

3 螺桿式空壓機在煤礦業中的應用問題

在煤礦生產過程中使用螺桿式空壓機無疑具備很多優勢,但運作過程中難免會出現各種故障問題,只有正視這些問題,逐一排查故障原因,及時找到解決辦法,才能真正發揮螺桿式空壓機在煤礦業中的價值。通常來說,螺桿式空壓機出現故障主因就是工作環境的影響,下面就對螺桿式空壓機運作過程中常見的故障問題進行分析。

1)電機過載停機故障。主因是電流過大導致電源線溫度過高,使得機電設備自動跳閘。要解決這一故障就需要檢查全部電源電壓有沒有異常情況。

2)壓力過高停機故障。主因是隔離閥關閉,排氣系統工作效率低下。要解決這一故障就需要檢查加載電磁閥或卸載電磁閥,檢查是否干凈,若有灰塵應立刻清洗。

3)空壓機壓力值無法上升。造成這一故障的主要原因為空氣量過大,在起跳的時候壓力值又設定得過低。具體解決方法是重新設定起跳時的壓力值,并排查空壓機工作室有沒有泄漏的情況,若有需要及時處理。

4)電源無異常,但燈不工作。通常是未控制好電壓造成的,需要及時檢查電源控制器和次級控制組有沒有熔斷絲的情況,若有需要及時修理。

5)不加載故障。空壓機不加載通常是因為沒有打開進氣閥。處理方法為先斷開電源,查看進氣閥門是否打開,若能自動打開再檢查控制電機有沒有異常問題。

6)高溫停機故障。一般來說高溫停機故障主要有四方面原因,即工作環境溫度較高、電器連接不良、冷卻油循環不足、冷卻效果較差。需逐一排查檢驗,對原因一可做通風處理,降低環境溫度;對原因二可檢查空壓機電機接觸是否完好;對原因三可檢查冷卻油是否有雜質、質量是否達標;對原因四可檢查冷卻系統是否出現問題[5]。

7)過載。引起該故障的原因可能為電壓偏低、管路堵塞、軸承磨損、其它機械故障、設定數據錯誤等。采用的解決方法為:做好設定數據的檢查,保證設定數據正確。同時,需做好電壓、軸承、管路等的檢查,發現問題及時處理。

8)啟動時產生主機過載,堵轉等電氣故障。導致該故障的原因主要為主機啟動時間設定比星角延時時間更短。解決方法為:重設主機啟動時間,使其比(星角延時+加載延時)時間更長。

9)排氣溫度偏高。因外界環境改變,產生異常高的環境溫度,極易產生排氣溫度偏高故障。首先應檢查機體本身冷卻系統冷卻風扇有無正常運行。其次應保證冷卻器風道無異物堵塞,若有問題需及時疏通,并認真查看潤滑油油量與規格,若潤滑油油面不及紅線,則應及時加油,且需保障油品適用;此外,空氣濾清器雜質太多也對排氣的溫度控制不利,因而需做好空氣濾清器的清掃。最后,需注重熱控制閥的定期檢查。

10)缺水。故障原因為水壓開關壞掉。解決方法為:定期檢查水壓開關,做好維護保養,壞掉后及時更換水壓開關。

4 螺桿式空壓機的日常維護和保養

煤礦生產工作環境本就艱苦、復雜,要保證螺桿式空壓機的使用效率和壽命,除了使用過程的正確操作、知曉常見故障問題及解決方法外,還必須做好日常維護保養。

1)要養成定期仔細檢查設備的良好習慣,一旦發現異常需及時采取解決措施,避免異常設備投入運作。

2)定期檢查螺桿式空壓機的過濾器、傳感器、油分離筒體、軟管等關鍵處,通常3個月就應全面檢測1次。

3)掌握正確的空壓機清潔方法,定期清潔,保持干凈。

4)潤滑油在噴油螺桿壓縮機性能的維護上發揮了決定性的作用,使用不當或錯誤,均會使得壓縮機體遭受損傷。質量較好的油品的特征即抗氧化穩定性好、清泡性好、分離快、有一定的防腐性能。因而所用的潤滑油更換應及時,新空壓機(SKK09機頭)首次使用4 000 h后更換新油,第二次按照正常換油每8 000 h換1次,其余機頭首次使用500 h后更換新油,第二次1 000 h換油,第三次按照正常換油每2 000 h換油1次。

5)注意更換油過濾器,新機器首次運行500 h后就需要更換,之后每運行2 000 h就需更換。

5 結束語

綜上所述,在煤礦業中螺桿式空壓機的使用已經取得了較好的成效,在安全性、便捷性、節能性等方面均能達到一定要求,值得推廣使用。同時應考慮到設備自身精密度及潤滑系統的高要求、考慮到對現場技術人員及維護人員專業技術的高標準,不斷深入研究,更全面、細致掌握空壓機的結構、工作原理、零部件等相關知識與技術,這樣才能進一步提升螺桿式空壓機在煤礦業中的應用價值,才能滿足煤礦業現代化發展需求。

參考文獻：

[1] 尚玉婷,尚小斌.螺桿式空壓機技術與應用[J].科學中國人,2016(6):39.

[2] 李成.螺桿式空壓機常見故障及消除方法探究[J].科技創新與應用,2015(13):117.

[3] 尚小斌.基于螺桿式空壓機在煤礦生產中的應用[J].中國機械,2014(12):160.

[4] 章之燕,李衛東.煤礦井下空氣壓縮機的選擇與應用分析[J].煤礦機電,2014(1):101-103.

ZHANG Zhiyan,LI Weidong.Selection and Application of Air Compressor at Underground Mine[J].Colliery Mechanical & Electrical Technology,2014(1):101-103.

[5] 王永建.螺桿式空壓機在煤礦的應用[J].設備管理與維修,2015(S2):225-226.