螺桿式空壓機(jī)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

崔家騏

（山西焦煤汾西礦業(yè)中興煤礦， 山西 交城 030500）

引言

空氣壓縮機(jī)是煤礦企業(yè)生產(chǎn)的重要設(shè)備，目前國內(nèi)常用的空氣壓縮機(jī)類型多為復(fù)式活塞式空壓機(jī)，性能更為優(yōu)良的螺桿式空壓機(jī)尚未推廣普及。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因主要是前者價(jià)格比較低廉，應(yīng)用時(shí)間長，操作經(jīng)驗(yàn)豐富，有利于控制生產(chǎn)成本。而螺桿式空壓機(jī)價(jià)格比較高，生產(chǎn)成本更高，很多煤礦工作人員對(duì)這種新型空壓機(jī)缺乏充分的了解，操作經(jīng)驗(yàn)不夠豐富，導(dǎo)致其應(yīng)用受限。然而螺桿式空壓機(jī)作為一種先進(jìn)設(shè)備，較活塞式空壓機(jī)更有優(yōu)勢(shì)，并且解決了活塞式空壓機(jī)生產(chǎn)效率低、操作復(fù)雜、體積龐大、噪聲大、容易損壞等問題，具有突出的節(jié)能高效優(yōu)勢(shì)。

1 螺桿式空壓機(jī)應(yīng)用發(fā)展

螺桿式空壓機(jī)的最早應(yīng)用于20世紀(jì)30年代的歐洲，瑞典首次制造出螺桿式空壓機(jī)并將其投入生產(chǎn)，50年代開始在歐洲大規(guī)模推廣使用。螺桿式空壓機(jī)通常分為單螺桿、雙螺桿兩種類型。近年來，國內(nèi)逐步開始推廣應(yīng)用螺桿式空壓機(jī)并取得相應(yīng)成效，各個(gè)領(lǐng)域、各種規(guī)格螺桿式空壓機(jī)的應(yīng)用日漸廣泛[1]。

1.1 螺桿式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

圖1 螺桿式空壓機(jī)各部件構(gòu)成與工作原理示意

螺桿空壓機(jī)包括主機(jī)、電動(dòng)機(jī)、齒輪箱、濾芯、油氣分離器、溫控閥、后冷卻器、空氣路管、油路管、機(jī)油過濾器、油冷卻器等諸多裝置。其工作原理主要是將空氣吸入空壓機(jī)工作室，然后關(guān)閉工作室，逐漸壓縮空間，進(jìn)而提高工作室壓力，升至相應(yīng)工作參數(shù)時(shí)打開排氣系統(tǒng)，經(jīng)排氣管排出空氣。空氣經(jīng)過螺桿空壓器處理后可壓縮至任意數(shù)值，空壓機(jī)系統(tǒng)計(jì)算也非常緊密，如圖1所示。科技的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，螺桿式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也逐步完善，推陳出新，產(chǎn)品類型不斷更新?lián)Q代，譬如GHH型、XP型以及X型，永磁螺桿空壓機(jī)、一體式螺桿空壓機(jī)、無油螺桿空壓機(jī)等等，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較為突出。從整體上來看，螺桿式空壓機(jī)性能特點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：可有效對(duì)抗復(fù)雜惡劣的煤礦作業(yè)環(huán)境，適應(yīng)能力極強(qiáng)，抗干擾性高，其工作效率在不同環(huán)境狀態(tài)下亦可保持一致；排氣量一般不受排氣壓干擾，基本可保持恒定不變；工作室壓力不易受轉(zhuǎn)數(shù)干擾，始終保持穩(wěn)定；可保持高速運(yùn)作，持續(xù)不斷地吸入和向外輸送氣體，可對(duì)氣壓脈動(dòng)高低值進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且不依賴外置氣罐[2-3]。

1.2 螺桿空壓機(jī)的性能特點(diǎn)

與復(fù)式活塞式空壓機(jī)相比，螺桿式空壓機(jī)的性能優(yōu)勢(shì)主要突出在節(jié)能、高效和穩(wěn)定三個(gè)方面。隨著

2 螺桿式空壓機(jī)控制系統(tǒng)與房站監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

1）控制系統(tǒng)。螺桿空壓機(jī)控制系統(tǒng)主要涉及如下幾個(gè)方面：工作參數(shù)顯示；機(jī)組排氣溫度數(shù)值；機(jī)組排氣壓力數(shù)值；分離前壓力值；工作室運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)調(diào)節(jié)；具備啟動(dòng)或中止操作自動(dòng)化功能；針對(duì)整機(jī)運(yùn)作情況設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)，并對(duì)調(diào)油分離器壓差進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)；對(duì)設(shè)備壓力過載以及傳感器是否失效做出預(yù)警，工作室一旦出于超溫狀態(tài)下可及時(shí)做出保護(hù)動(dòng)作；監(jiān)測(cè)主電機(jī)是否過載、調(diào)換油過濾器以及進(jìn)氣過濾器。

2）房站監(jiān)控系統(tǒng)。螺桿空壓機(jī)房站監(jiān)控系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大模塊。硬件系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成如下：工控機(jī)、打印機(jī)、顯示器、安全閥、壓力表、排污閥、溫度傳感器、UPS電源、壓力傳感器。軟件系統(tǒng)主要包括賬戶密碼登陸權(quán)限、設(shè)備啟停的自動(dòng)控制、空壓機(jī)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)、故障信號(hào)預(yù)警、空壓機(jī)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與顯示等等。

3 螺桿空壓機(jī)工作故障的原因分析與處理

1）高溫停機(jī)。導(dǎo)致設(shè)備高溫停機(jī)的原因主要包括如下四種：冷卻油循環(huán)不足、周圍環(huán)境溫度偏高、電器接頭不良、冷卻系統(tǒng)工作效果不佳。建議維修人員評(píng)估設(shè)備周圍作業(yè)環(huán)境，改善通風(fēng)效果；及時(shí)檢查冷卻系統(tǒng)，確認(rèn)有無故障；抽取冷卻油樣本，檢驗(yàn)質(zhì)量是否合格、有無雜質(zhì)；注意觀察空壓機(jī)電機(jī)之間的線路接觸是否完好。

2）電機(jī)過載導(dǎo)致設(shè)備自動(dòng)停機(jī)。這種現(xiàn)象的主要原因是電流過大造成電源線過熱，最終引起機(jī)電設(shè)備保護(hù)動(dòng)作而跳閘停機(jī)。常用解決方案是檢測(cè)電源電壓數(shù)值，確認(rèn)其是否超出正常值。

3）壓力過高導(dǎo)致設(shè)備自動(dòng)停機(jī)。導(dǎo)致這一問題的原因通常是隔離閥關(guān)閉導(dǎo)致排氣系統(tǒng)效率過低所致，常用解決方法是例行排查電磁閥，有灰塵積聚的情況應(yīng)及時(shí)拆卸清洗。

4）空壓機(jī)壓力值偏低。主要原因是空氣量過大，同時(shí)起跳設(shè)計(jì)的壓力值偏低。該問題解決方法主要是檢查工作室，確認(rèn)其有無泄漏，并且將起跳壓力值重新設(shè)定好。

5）電源指示燈顯示異常。主要是電壓控制不合理所致，維修人員應(yīng)注意對(duì)電源控制器進(jìn)行細(xì)致檢查，觀察次級(jí)控制組有無熔斷絲。

6）空壓機(jī)不加載。通常是進(jìn)氣閥未成功開啟所致，應(yīng)首先切斷空壓機(jī)電源，排查空壓機(jī)進(jìn)氣閥門，確認(rèn)其能否自動(dòng)開啟，并排查控制電機(jī)故障情況。

4 螺桿式空壓機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)要點(diǎn)

及時(shí)維護(hù)保養(yǎng)是煤礦機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)作的重要保障，螺桿式空壓機(jī)同樣如此。螺桿式空壓機(jī)的維護(hù)關(guān)鍵在于進(jìn)氣孔濾芯、機(jī)油濾過器、油細(xì)分離器三個(gè)部位。進(jìn)氣孔濾芯主要功能是濾過空氣中存在的污物與塵埃顆粒，確保螺桿轉(zhuǎn)子壓縮腔內(nèi)部空氣清潔，以免損傷設(shè)備。因?yàn)槁輻U機(jī)部件空隙僅可濾除不超過15U的顆粒，如果濾芯出現(xiàn)破損或堵塞，大量超過15U的顆粒物將會(huì)參與空壓機(jī)循環(huán)，進(jìn)而影響油濾芯和油細(xì)分離器工作年限。因此檢修人員應(yīng)定期維護(hù)清潔空氣過濾器，出現(xiàn)破損應(yīng)及時(shí)更換。油濾芯使用壽命一般為1500～2000 h左右，超過這一期限應(yīng)及時(shí)更換濾芯和機(jī)油，作業(yè)環(huán)境惡劣的情況下應(yīng)適當(dāng)縮短更換周期。油細(xì)分離器工作壽命一般在3000 h左右，但要考慮潤滑油品質(zhì)和空氣過濾質(zhì)量等因素的影響，適當(dāng)縮短油細(xì)分離器更換期間，以免出現(xiàn)故障導(dǎo)致跑油[5-6]。

5 結(jié)語

掌握螺桿式空壓機(jī)工作原理和性能優(yōu)點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)和房站監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合工作中常見的故障與處理方案，可顯著減少煤礦生產(chǎn)損耗，控制生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。相信隨著工業(yè)科技的快速發(fā)展和煤礦設(shè)備的更新?lián)Q代，螺桿式空壓機(jī)的應(yīng)用范圍會(huì)越來越廣泛。

[1]呂新磊，王永華，高永田，等.螺桿式空壓機(jī)變頻節(jié)能改造方案設(shè)計(jì)[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，27（1）：91-93.

[2]王少波.螺桿式空壓機(jī)余熱回收技術(shù)的應(yīng)用及節(jié)能效益分析[J].能源與節(jié)能，2011（9）：15-16.

[3]聶鵬飛，馬杰，郭迎賓，等.某螺桿式空壓機(jī)燒損原因分析與改進(jìn)措施[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2013（2）：64-66.

[4]王飛.活塞式空壓機(jī)與螺桿式空壓機(jī)使用比較[J].機(jī)械工程師，2012（8）：155-156.

[5]李秋秋，馮偉，趙暢暢，等.油液分析在螺桿式空壓機(jī)潤滑故障診斷中的應(yīng)用[J].潤滑與密封，2016，41（4）：137-140.

[6]肖慧儒，楊清柏，何方金，等.螺桿式空壓機(jī)與活塞式空壓機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2012（1）：42-45.