螺桿空壓機在煤礦中的應用及優(yōu)化改進

王 鵬

（陽泉煤業(yè)集團五礦， 山西 陽泉 045200）

引言

空氣壓縮機在礦井生產(chǎn)設(shè)備中，作為固定設(shè)備，它的主要作用是提供壓力風源，使井下相關(guān)用風設(shè)備和地面選煤廠風動工具可以正常使用、穩(wěn)定運行，同時當井下發(fā)生爆炸以及傷亡事故時，可以給井下巷道進行供風，以保證救援工作的順利進行。但在現(xiàn)場應用中空壓機的具體效果如何還必須結(jié)合礦井的實際情況來看，因此以MLGF型礦用螺桿式移動空壓機為例，將其應用于某礦中，并進行技術(shù)改造和優(yōu)化設(shè)計。

1 礦井概況

該礦屬于大型礦井，年設(shè)計生產(chǎn)能力達到了240萬t，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展以及開采工藝的提高改進，其年生產(chǎn)能力逐漸提高至380萬t，而隨著生產(chǎn)能力的大幅度提高，礦井的采掘接替形勢越來越緊張，尤其對于該礦來說，其地質(zhì)構(gòu)造復雜，礦井兩翼的開拓延伸深度都已超過了6000 m，在這種情況下，雖然地面已經(jīng)安裝有3臺L-40/8型空壓機，在井下還設(shè)置有2個空壓機房，并各配備有3臺BZL3.5-20/7型空壓機，但由于井下供風線路太長，管路損失較大，因此壓風系統(tǒng)越來越影響井下正常生產(chǎn)工作的進行。

2 礦用螺桿式移動空壓機工作原理

螺桿式空壓機的壓縮空氣部分包括一對陰陽螺桿型轉(zhuǎn)子，在進行空氣壓縮的過程中，首先陽轉(zhuǎn)子進行轉(zhuǎn)動，由于陽轉(zhuǎn)子與電動機連接，繼而帶動陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，當陰陽轉(zhuǎn)子同時轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子上的齒慢慢嚙合，從而轉(zhuǎn)子凹槽與氣缸內(nèi)壁所形成的工作容積慢慢減少，此時氣體的壓力逐漸升高，空氣壓縮完成，潤滑油也同時噴入該工作容積內(nèi)。隨著陽轉(zhuǎn)子的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，當?shù)竭_排氣口時，工作容積的空間最小，此時壓縮空氣以及潤滑油被同時排出，并進入油分離器，將潤滑油和氣體分離，空氣經(jīng)過冷卻器后進入壓縮管網(wǎng)中，而潤滑油則重新進入油循環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)二次利用。

3 礦用螺桿式移動空壓機系統(tǒng)特點及功能

MLGF型礦用螺桿式移動空壓機在制造時擁有卓越的主機設(shè)計，其主機牢固可靠，可承受的載荷比較大，且滾錐軸承是以線接觸的方式來承受壓力的，因此極大地提高了主機的使用壽命，同時還在主機上設(shè)置有軸承油槽，在空壓機停止運作時可以用來儲存冷卻劑，這樣當空壓機重新啟動時，可以及時對軸承進行潤滑，避免軸承的磨損程度增加，從一定程度上來說也延長了軸承的使用時間，減少了工人的維修量；其次該空壓機所使用的空氣濾清器以及冷卻劑都不同于以往的空壓機，其中所使用的空氣濾清器處理能力極強，可以適應井下惡劣的粉塵環(huán)境，過濾精度高，冷卻劑則采用專用的SSR超級冷卻劑，具有優(yōu)良的潤滑性能，密封性高，生物分解效果極好，使用時間長；此外該空壓機在進行維修保養(yǎng)工作時，拆卸方便，易于工作人員對其進行相關(guān)操作，同時采用了一體化的機組設(shè)計，將整機與附屬設(shè)備等連接在一起，不僅便于安裝，還便于控制，使其成為一體的完整空壓機箱式機組。

4 礦用螺桿式移動空壓機的存在問題及優(yōu)化改進

4.1 存在的問題

1）空氣濾清器發(fā)生堵塞故障，未及時更換濾芯，從而導致濾清器處理能力達不到標準要求，且隨著運轉(zhuǎn)的不斷進行，空壓機的排氣量就會減少，從而導致壓力下降，影響供風的正常進行，同時該故障還會導致電能、材料等消耗比較嚴重。

2）原有的設(shè)備在不工作的情況下，積聚在后冷卻器中的熱油會重新回到油分離器中，影響油分離器的使用壽命，使油分離器的更換和維修頻繁。同時原有的氣路連接管線非常長，其保護裝置由于距離的限制經(jīng)常會出現(xiàn)信號失真以及動作不及時的情況，導致保護裝置不能發(fā)揮其應用的作用。

3）由于從濾油器到主機的回油管用的是鋼絲軟管，且濾油器的出油口和主機的回油口不在同一高度上，并受到鋼絲軟管長度、主機位置以及連接管線的影響，從而導致主機停止工作時鋼絲軟管會與主機底部發(fā)生接觸，因此一旦主機開始重新運轉(zhuǎn)，則由于主機振動和油液流動，鋼絲軟管就會與底盤發(fā)生摩擦，由于這種摩擦檢修人員不易發(fā)現(xiàn)，因此鋼絲軟管就會出現(xiàn)破損，導致油液噴出，故障發(fā)生。

4）螺桿式移動空壓機所產(chǎn)生的壓風溫度比較高，而巷道溫度比較低，因此隨著供風線路的延長，壓風逐漸發(fā)生冷凝，從而產(chǎn)生一定量的冷凝水，這部分水進入壓風設(shè)備后會影響設(shè)備的正常工作，使設(shè)備發(fā)生故障。

4.2 優(yōu)化改進設(shè)計

1）為了保證空氣濾清器不會發(fā)生堵塞故障，在原來的空氣濾芯的基礎(chǔ)上又增設(shè)了一級空氣過濾系統(tǒng)，利用工業(yè)無紡布，將其制成口袋形狀，并安裝在濾芯的外面，作為對空氣的第一次過濾，每月定期進行清理，在巷道的清潔風流中將粉塵抖落，若粉塵較為嚴重，則可以利用清水進行處理，該方式簡單易行，制造成本較低，且清理方便；此外為了及時對濾芯進行更換，在空氣濾清器上設(shè)置真空指示器，根據(jù)真空指示器內(nèi)的色素顏色來判斷濾芯的狀態(tài)，當顏色變紅時，說明濾芯應該更換，這樣可以避免濾芯更換不及時而導致的油質(zhì)偏低的問題。

2）為了延長油分離器的使用壽命，減少其維修和更換的成本，在油分離器與后冷卻系統(tǒng)的主回油管路上增設(shè)了一個斷油逆止閥，該閥可以確?？諌簷C在不工作的狀態(tài)下其油液不會重新積聚到油分離器內(nèi)，保證了油分離器的安全可靠，提高了使用年限；同時為了避免保護裝置失效，將氣量調(diào)節(jié)閥組進行集中設(shè)置，全部安裝到主機側(cè)面的頂部，該位置與主機的距離最短，此時控制信號的傳輸距離小，在傳輸過程中不會發(fā)生失真以及動作緩慢的問題，從而使保護裝置的動作更加安全。

3）為了解決主回油管路摩擦噴油的問題，將原來的軟連接方式改為硬連接，即將鋼絲軟管換成無縫鋼管，需要注意在使用前對鋼管進行清洗，清洗液用的是鹽酸，以避免鋼管內(nèi)壁的鐵屑和銹蝕等物質(zhì)進入潤滑油內(nèi)，影響潤滑油的油質(zhì)，同時在連接過程中，應盡量減少直角彎頭的使用，使連接管路平滑，以減少油液循環(huán)過程中油液的浪費和對循環(huán)的影響。

4）由于冷凝水進入壓風設(shè)備后不僅會對設(shè)備本身造成影響，且空壓機停止運轉(zhuǎn)時，冷凝水還會發(fā)生倒流，從而給壓風機帶來損壞，因此應根據(jù)管路尺寸的不同，制作不同大小的冷凝水分離器，并安裝在管路上，在冷凝器內(nèi)部設(shè)置濾網(wǎng)和隔板，濾網(wǎng)用來過濾鐵屑等雜質(zhì)，隔板用來改變冷凝水的方向，使其沿隔板下流，當分離器內(nèi)的水足夠多時，由于自身重力的原因，疏水閥就會自動打開，從而排出分離器內(nèi)的冷凝水，排水結(jié)束后，疏水閥自動關(guān)閉，從而不斷進行冷凝水的排出循環(huán)，減少冷凝水帶來的影響。

4.3 維修與保養(yǎng)

在經(jīng)過上述優(yōu)化改進后，該螺桿式移動空壓機發(fā)生故障的幾率不僅大大減小，而且維修保養(yǎng)工作也基本實現(xiàn)了零保養(yǎng)、零維修，真正做到了簡單易行，方便操作。同時需要注意的是在進行維修保養(yǎng)工作前，應將主電路上所有的開關(guān)都斷開，且掛上警示牌，以防止人員誤開啟；此外該空壓機經(jīng)常用于粉塵的惡劣環(huán)境中，應嚴格遵守相關(guān)規(guī)定，及時對空氣濾清器進行檢修，并從使用的實際情況出發(fā)及時更換濾芯，以保證該空壓機的正常運轉(zhuǎn)。

5 應用效果分析

將優(yōu)化改進后的礦用螺桿式移動空壓機應用于該礦后發(fā)現(xiàn)，該機組可以很好地解決原來供風系統(tǒng)供風量不足的問題，實現(xiàn)對井下的正常供風，且不僅能獨立進行作業(yè)，還可與井上下壓風系統(tǒng)共連同時進行工作，在上級供風系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以獨立地承擔供風任務。投入使用該機組后，不僅緩解了井下采掘接替緊張的局勢，還實現(xiàn)了月掘進量的提高。

6 結(jié)論

礦用螺桿式移動空壓機在經(jīng)過優(yōu)化改進后，由于解決了原來使用過程中空氣濾清器堵塞、油液噴出、管路過長、保護裝置失效、冷凝水回流等問題，提高了空壓機的使用效率，減少了故障的發(fā)生，實現(xiàn)了空壓機的零保養(yǎng)與零維修，并通過在礦井中的現(xiàn)場實踐發(fā)現(xiàn)，該空壓機的使用效果良好，值得推廣和應用。