第三篇矿山压气设备选型设计

1、第三篇 压缩空气站设备的选型设计第一章 概述一、矿山压气设备在煤矿生产中的地位及作用（自己看书往里填内容）二、矿山压气设备选型的依据和任务煤矿压气设备选型设计的原则是必须在矿井整个服务期间内，供给输送距离最远、用风量最多的工作面足够数量和压力的压缩空气，同时要求设备的初期投资和运转期间内运转费用最低。 选型设计的必要资料：（自己调研后填全） (1)全矿风动机械及管网配置图，主要包括：机修厂、井口、井底车场及各工作面每班使用风动工具的型号、台数，并列出表格。 (2)各段管路的长度，管网全长，最远采区距离。 对于改扩建矿井，还要了解原设备的状态、型号、机房结构及可利用的情况。 选型设计的主要任务：

2、 (1)选择压缩机的型号、台数。 (2)选择各段输气管道的直径。 (3)计算主要经济技术指标。 (4)绘制压缩空气站布置图。 煤炭工业矿井设计规范规定：选择压缩空气站位置宜靠近用风负荷中心。压缩空 气站的集中或分散、井上或井下设置，应根据实际需要通过技术经济比较后确定。 压缩空气站设备选择应符合下列规定： (1)在地面集中设置空气压缩机的数量不宜超过5台。 (2)低瓦斯矿井中，送气距离较远时，可在井下主要运输巷道附近新鲜风流通过处，设置压缩空气站，但每台空气压缩机的能力不宜大于20m3min，数量不宜超过3台。 （3)压缩空气站内宜设l台备用空气压缩机；当分散设置的压缩空气站之间有管道连接时，

3、应统一设置备用空气压缩机。 (4)井下压缩空气站的固定式空气压缩机和储气罐，必须分设在2个硐室内。 第二章 空气压缩机的选型 一、空气压缩机供气量的计算 供气量的确定，应以全矿各班生产中所需耗气量最大班次作为计算依据。同时考虑到矿井使用风动工具在工作过程中不连续性，负荷波动性比较大的因素，要在实践中不断总结经验，进行负荷分析，了解不同单位使用风动工具的规律性，考虑管路漏气、机具磨损增加的耗气量以及海拔高度对供气量的影响。因此，矿井空压机必须提供总的供气量为 （21）式中1沿管道全长的漏风系数，应取110120； 1机械磨损耗气量增加系数，应取110115； 海拔高度修正系数，当海拔高度不大于1

4、000m时应取l，当海拔高度大于 1000m时，每增高loom系数应增加l； ni用气量最大班次内，同型号风动机具的台数； qi风动机具的耗气量(表11)，m3min： ki同型号风动机具同时工作系数(表22)。 使用式(2一1)时应注意，除风镐落煤工作面以外，对于掘进岩巷工作面，通常凿岩机与风镐不同时作业，故只计算凿岩机风量；对同一岩巷掘进工作面，锚喷机与凿岩机不同时作业，工作面锚喷时，一般配置两台风镐，它与锚喷机一般考虑同时作业。 表21煤矿常用风动机械规格（只列你选矿井中所用的风动工具，其余在表中删除掉） 风动工具名称及型号 使用压力mpa 耗气量 接管内径mm 压气 水 (m3/min

5、) 压气 水 风镐g-7型 风镐glo型 风镐03一ll型 混凝土喷射机hp2-5型- 手持式凿岩机y26型 气腿式凿岩机7655型 气腿式凿岩机yt-24型 气腿式凿岩机yt-27型 导轨式凿岩机ygp28型 导轨式凿岩机ygp35型 导轨式凿岩机yg40型 导轨式凿岩机yg80型 双向导轨式凿岩机ygps34型 双向导轨式凿岩机ygps42型 导轨式独立外回转凿岩机ygz40型 导轨式独立外回转凿岩机ygz50型 导轨式独立外回转凿岩机ygz70型 导轨式独立外回转凿岩机ygz90型 向上式高频凿岩机ysp44型 向上式高频凿岩机ysp45型 井下潜孔钻机100b型 露天潜孔钻机kql50

6、型 0.5 0.5 o4o30.4 o5 o5 0.5 0.5 0.45 o5 0.5 o5 o5 0.5 o5 o5o65 o5-0.7 0.50.7 o5 o5 o6-0.7 o5o6 o30.4 o20.3 0.3 o3 0.3o5 o3o5 o3o4 o4o5 0.4-0.6 o40.6 1 1.2 1 6 2.5 3.2 2.9 3.3 4.5 6.5 5 8.5 5 5 4.2 8.8 7 1l 4.5 5 lo12 11 16 16 16 19 25 19 25 25 25 38 32 32 38 25 13 13 13 13 13 13 19 13 13 19 13续表 风动工

7、具名称及型号 使用压力mpa 耗气量 接管内径mm 压气 水 (m3/min) 压气 水 露天潜孔钻机kq200型 芝治式露天凿岩台车ct400a型 暖带凿岩台车cl一1型 襞道式凿岩台车cgz-700型 乏动抓岩机hz-4型 乏动抓岩机hz-6型 气动装岩机zcz-26型 装运机cg一12型 爰运机c一30型 气动绞车jfh-2型 气动绞车jfh-0.5型- 晷钎机ir 50型- 竣钎机21 90型 嘉钎机fml25型 锈钉机m28型 冲击式铆钉机mdgc30型- 气铲04 6型 车火水槽 重油炉 气砂轮s150型 气动闸门 喷浆机zpg一型 喷浆机chp-250型混凝土鼓轮式 0.5-0.

8、7 0.5 o5 0.6 0.5-0.7 o5o7 0.45-0.7 o50.7o5o70.450.6o6 0.5-0.70.50.7 o5 0.5-0.6 o5 o5 0.5 o1540.4o6 20- 8 13 9 3.55 1218 9 20 2.6 2.8 3-4 34 1.3 0.9 1.4 0.6 o5 o5 1.2 0.5l_5 0.50.8 o8 38 3850 19 16 16 13 16 16表22同时工作系数 同型号风动机具同时工作台数 10 l1130 3160 k 1.00o850.850.75 o75o65 近年来，由于井下巷道采用锚喷支护，混凝土喷射机使用增加，其

9、耗风量计算应考虑同类设备的同时使用率。由于喷射机自身耗气量较大，计算时应考虑与其他风动工具的同使用率问题，应尽量避开生产使用风动工具的高峰时间在检修班内使用。混凝土喷射机同时使用台数应符合表23规定。表23混凝土喷射机同时使用台数 顺 序 使用台数 同时使用台数 1 3 12 2 47 23 3 811 34 为便于计算，对常用的风动工具不同台数时所需的压缩空气量，按式(21)计算列于表24中，供设计时选用。表24（列表） 二、估算空气压缩机出口的压力 根据煤炭工业矿井设计规范规定，选择系统及管径时，应保证工作地点的压力比风动机具的额定压力大01mpa(一个工程大气压)，同时还要考虑输气管路的

10、压力损失、工作面软管的阻力损失，因此空压机的出口压力为： (22) 式中pe风动机具中所需最大的额定压力，mpa； p达到设计产量时，压气管路中最远一路的压降，估算时可取每公里管长压降为003004mpa； 01一煤炭工业矿井设计规范规定的用气地点压力高于风动工具额定压力01mpa。 三、选择空气压缩机的型式和台数 根据计算得出空气压缩机总的供气量和估算的出口压力，可查阅有关空气压缩机产品样本选择满足要求的空气压缩机。(选择时要尽量做到设备投资少，压缩机站占地面积小，使用灵活性大，同时要考虑设备的供应情况等。) (根据全矿或分区最大供气量和所使用的压缩空气压力来选择空气压缩机。矿用气动机械的压

11、缩空气表压力为o3507mpa。一般选用排气表压力为0708mpa的空气压机。当个别气动机械使用的压缩空气压力超过上述压力时，可采用增加空气压缩机提高局部压力的措施。) 对于同一空气压缩机站，应尽量选用同一型号、同一制造厂的空气压缩机，以便于站房的合理布置和备品、配件的互换，有利于操作、管理和维修。如果可选择的空气压缩机有两种及以上型号均能满足工作需要，应首先对比空气压缩机的台数、备用台数、比功率、电耗等，若尚不能确定，应进行技术经济比较后再确定。在大、中型矿山，为了适应用气负荷 的变化，站内也可配置两台能力较小的空气压缩机，以利于经济运行，但型号最好不要超过两种。备用空气压缩机的容量一般为全

12、站计算用气量的2030，通常备用一台。由于活塞式空气压缩机比功率小，耗电量少，易于调节排气量，故矿山固定式空气压缩机常采用活塞式。大型矿山当同一压缩机站的最大供气量超过600m3min时，因活塞式空气压缩机的气缸尺寸过大、质量过大，不宜采用单机排气量大于loom3min的活塞式空气压缩机，可以考虑采用离心式空气压缩机。 在小型矿山或露天矿，当采用移动式空气压缩机时，除采用活塞式空气压缩机外，也常采用螺杆式或滑片式空气压缩机。 空气压缩机组的冷却方式选择，应结合机组排气量、建站位置的地形特点、水源供应、水质等综合考虑。(只阐述最终所选的设备的型号和台数不用说明理由，或简单说明理由)第三章 压缩空

13、气输气管的选型计算 空气压缩机输出的高压气体都是通过压气管道输送给风动机械的，因此整个压气管道也是压气设备的主要组成部分。压气管道的选型计算包括两部分内容：合理选择压气管道直径，计算最远一路压气管道的压力损失并校核是否满足风动机械工作压力的要求。 选择输气管路的原则：投资少，压力损失少，确保供气的需要。输气管路一般选用焊接钢管、螺旋焊缝钢管或无缝钢管，工作面采用橡胶软管，其长度一般小于15 m。 一、输气管径的选择 煤炭工业矿井设计规范规定，压缩空气管道干管管径应按矿井服务年限内最远采区供气距离确定；采区管道管径可按矿井达到设计生产能力时，采区内供气最远距离计算。 每一段管径计算的依据是通过该

14、段管的压缩空气流量，此流量的计算方法与空气压缩机所需供气量的计算一样，同时使用系数往往取较大值，常偏大地选用计算流量。根据流体力学的压力损失，各段管径的计算式为 （31） 式中g通过该管段的空气重量流量，g=60q， nh； 空气重度，=12nm3； q通过该管段的空气体积流量，m3min； r空气常数，r =287(n·m)(kg·k)； p管内平均绝对压力，一般为p=85×105pa； t管内平均绝对温度，一般为t=346k； p自压缩机站至工作面金属管道末端的压力损失，一般取p=105pa； 摩擦系数， ； l0该管段计算长度，又称选径管长，m。将以上数据代

15、人并化简得 (32) （根据计算的管径，选取稍大于其值的标准管径，标准管径见附录四。） 工程上一般采用查表法选取管径。根据式(32)的计算，并将其结果选成标准管径，再绘制成表31。表31 （使用表31时应注意干管和支管计算长度的确定：干管是主要的输气管道，一般是指井筒、运输大巷敷设的管路，它的计算长度应以矿井服务年限内，最远采区工作面至空压机站的距离来考虑；支管是指分支管路，它的计算管长可按达到设计产量时采区工作面至空压机站的距离来考虑。因此，计算时的输气距离不是管段的实际长度，只是供查表用的数据。） 二、校验管路的压力损失 取最远一路管道进行验算，该管道中各管段的压力损失即；由下式计算： (

16、33) 式中：di该管段的标准管径，m； li考虑局部损失在内的该管段折算长度，li=115l，m； l该管段实际管长，m； qi通过管段的空气流量，m3min。 总压力损失p为各管段压力之和，此最远一路管道有n段管道组成，即 (34) 根据煤炭工业矿井设计规范的要求，用风地点的供气压力要比风动机械工作压高o1mpa，即ph-ppe+01 (35)式中： ph压缩机额定排气压力，mpa； pe风动机械工作压力，mpa。第四章 冷却水泵及管路系统的选择一、水冷系统压缩空气站水冷系统分为循环供水和直流供水两种。（具体应用时根据水源、水量、大气温度、地形等因素经过比较选定。）循环供水又分为位能和用泵

17、直接加压两种。利用位能方式，运转比较安全，一般常亏泵直接加压又有开启式和密闭式两种，常采用开启式供水。开启式供水系统如图41所示。 二、冷却水泵的选择压缩空气站一般设置3台同型号的水泵，l台将冷水送进空压机的水套及中间冷却器；一台将自空气压缩机出来的热水送人喷水池或冷却塔，另一台备用。：（下面的图要看懂了）图41开启式循环冷却水供水系统图1低压缸；2一高压缸；3一中间冷却器；4一油冷却器；5一水泵；6一热水池； 7一冷水池；8一冷却塔；9一冷水管；10一热水管1、冷却水量的计算冷却水量可按下式计算，即 (41) 式中q冷却1m3空气所需的水量，对矿用l型空压机，排气量大于10m3min时，q=

18、3.54.5lm3，如有后冷却器，q=5.58lm3； q空压机的排气量，m3min； z空压机的工作台数。 2、冷却水泵所需的扬程 在循环供水系统中，水泵的扬程为 (42)式中hx水泵吸水高度，水泵轴心至最低水位的高差，m； hp水泵轴心至喷嘴的标高差，m； hj空压机本身冷却系统的阻力损失，一般为1.53.0m； 供水管路总的阻力损失，m。 （根据压缩空气站冷却水量及所需水压，即可选择水泵，一般可选is型水泵。） 3、热水泵所需的扬程 (43)式中hx排水高度，水泵轴线至喷水池喷嘴之问的垂直距离，一般取24m，至水塔 喷嘴之间的垂直距离为48m； hb喷嘴的工作压力水柱高度，一般为46m；

19、 其余符号同前。4、选择冷却水泵规格 根据计算的冷却水量和估算的水泵的扬程，在水泵的产品样本中，选择满足要求的冷热水泵型号，一般选用同一型号的单级离心式水泵。 三、冷却水管的选择 冷却水管的直径可按下式计算： （44）式中qw冷却水量，m3h； v管中水的流速，ms，对吸水管v1ms，排水管v=1520ms，回水管v=lms。列表41 第五章 空气压缩机站年电耗计 一、空气压缩机年电耗 (51) e1空气压缩机年电耗，(kw·h)a； k压缩机的负荷系数，等于空气压缩机的实际排气量与空气压缩机额定排气量之比； z同型号空气压缩机的工作台数，若型号不同应分别代人进行计算； d空气压缩机

20、的年工作天数； t每天工作小时数，根据实际工作情况可按1621h考虑； c传动效率，对于5l408型以上空气压缩机，属于直联，取c= 1；对4l208型以下空气压缩机，属于皮带传动，取c =095097； d电动机效率，其值可查阅电机手册或选取c =090094； w电网效率，取w =095097； o2空气压缩机的空载功率因数； n每台空气压缩机的轴功率，kw。 二、冷却水泵年电耗 (52)式中： n水泵的轴功率，kw。 其余符号含义同式(51)。 三、空气压缩机站的年电耗 空气压缩机站年电耗为各工作空气压缩机年电耗的总和加上冷却水泵年电耗。 (53)选型示例(同学们自己看懂了对你的设计是有

21、帮助的) 某斜井，在距出风井口100m处设压缩机房，井口标高为+100m，输气管道布置如图所示。 井下共有5个工作面m1、m2、m3、m4、m5，各用风点每班使用的风动机械情况列于表236中。地面等其他用风地点的耗气量较小，可忽略不计。 下面进行空气压缩机、输气管道的选择计算及主要经济指标概算。 表236班次风动工具分配表 一 班 二 班 三 班采区 - 风镐 g 7a 凿岩机 7655 喷浆机 hp25 - 风镐 g 7a 凿岩机 7655 喷浆机 hp25 - 风镐 g 7a 凿岩机 7655 喷浆机 hp25 m1 m2 m3 m4 m5 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 1 l

22、1 1 1 1 1 l 2 2 2 i 1 1 l l l 1 1 2 2 2 1 1 1 p l 1合计 5 10 5 3 6 5 3 6 5 一、选择空气压缩机的型式及台数 1空气压缩机站供气量的计算 根据矿井的原始资料和表236提供的各班次风动工具分配表，用风量最大班次为一班，根据一班使用的风动机械计算压缩机站必需的供气量，选择各系数： 压气管网全长l=12865m，1，取12； 风动机械磨损使耗气量增加，2，取110； 海拔高度修正系数取10； ， 风镐与风钻不同时使用，应按风钻的用气量计算，风钻的台数为10台，ki取085； 喷浆机使用5台，同时使用台数按3台考虑，ki取060。 根

23、据式(51)计算空气压缩机站的供气能力： = 1.2×1.10×1.0× (10×3.6×o.85+5×6×0.601 =64.15 m3min 2估算空气压缩机的出口压力 根据图232，最远采区距离为6.13km，本例所采用的风动机具的工作压力为：0.50mpa，根据式(52)估算空气压缩机的出口压力为 =0.50+(0.03×6.13)+0.1=0.78mpa 3选择空气压缩机的型式及台数 根据计算的空气压缩机站的供气量q和估算空气压缩机的出口压力p，即可选择空气压缩机的型式和台数。查阅空气压缩机产品样本，有两

24、种方案满足要求：一是选取lgd185347e空气压缩机4台，3台工作，l台备用；二是选择5408型空气压缩机3三2台工作，1台备用。最后选取哪一种方案，应进行技术经济方案比较及考虑设备供应情况后才能确定。 二、输气管径选择 根据输气管道布置图232，利用式(51)计算出通过各段管的自由空气量qi。查表，选择标准管径并列于表52中。 表52标准管径序号 管段代号干、支管计算管长m通过自由空气量 (m3/min)标准管径nun实际管长mml 2345678910 ac ce ei cd eg in ij jl jm jk 干 千 千 支 支 支 干 支 支 干 6130 6130 6130 248

25、5 5930 2070 6130 3285 3350 6130 64.15 50.05 42.93 17.42 17.42 17.42 34.85 17.42 17.42 34.85 194×6 194×6 194×6 108×4 133 ×4 108×4 159×4.5 108×4 108×4 159×4.5 735 695 500 1750 4500 140 1215 140 205 2985 三、验算最远一路管道压力损失最远一路管道是acijk，以节点分段，依式计算各管段的压降分别为 ；o.73