【采矿】第九章矿山空气压缩设备ppt课件

1、第九章 矿山空气紧缩设备91 概述 现代企业中，运用紧缩气体的机愈来愈多，例如：化工、石油、冶金、轻工、纺织及采矿等，许多工业中无不广泛运用各种各类的气体紧缩机。因此，气体紧缩机是近代工业消费中不可短少的通用机械。 . 紧缩空气不断是矿山所采用的原动力之一，用以带动凿岩机、风镐及其它风动机械进展。由于像凿岩机这类风开工具的冲击力强，适用于钻削巩固的岩石，而且风开工具构造简单、分量轻、操作方便，尤其在有瓦斯和煤层爆炸危险的矿井里，运用这种动力比电力平安。虽然整个气力系统包括紧缩空气的消费和保送，以及在风动机具中的运用的效率很低，本钱较高，但目前矿山采掘任务，依然普遍采用风开工具来凿岩和落煤。 空

2、气紧缩设备是指紧缩和保送气体的整套设备。包括空气紧缩机简称空压机、输气管路和附属设备。.一、矿山空压机站的组成矿山空压机站主要包括：空压机、电动机及电控设备、冷却泵站、附属设备、管路等。二、空压机的分类现代工业中运用的紧缩机种类很多，按其构外型式不同，分类如下： . 目前矿山最广泛运用的是低压p106Pa活塞式紧缩机，近年来螺杆式和滑片式紧缩机的运用也逐渐增多。常见的活塞式紧缩机有以下几种：1、按气缸中心线的相对位置分 可分为立式、卧式、角式可分为V型、L型、W型三种。2、按紧缩级数分 可分为单级、双级、多级三种。3、按活塞往复一次作用次数分 可分为单作用、双作用。4、按冷却方式分 可分为水冷

3、式、风冷式。.三、活塞式空压机的任务原理图931、吸气过程2、紧缩过程3、排气过程4、膨胀过程 .92 活塞式空压机的任务循环一、活塞式空压机的性能参数1、排气量V在单位时间内测得空压机排出的气体体积数，然后换算到空压机吸气形状下的体积数，称为空压机的排气量。单位m3/min。2、排气压力p空压机出口的压力称为空压机的排气压力，用相对压力度量实际计算时采用绝对压力。单位Pa。3、吸、排气温度空压机吸入气体与排出气体的温度。用T1、T2表示，单位K。4、比功率Nb当吸入的空气为规范形状时，其轴功率与排气量之比称为空压机的比功率。单位Kw/m3/min。.二、一级活塞式空压机的任务循环一一级活塞式

4、空压机的实际任务循环几点假设：1无余隙容积；2在整个吸气过程，气缸内空气的形状坚持不变并与周围大气形状一样；3在整个排气过程，气缸内空气的形状坚持不变并与风包中的空气形状一样；4气缸不漏气，气阀、吸排气管道无阻力；5紧缩过程为等温过程、绝热过程或多变过程，但紧缩指数坚持不变。 在上述假设条件下，空压机的任务循环称为实际任务循环。它由吸气、紧缩和排气三个根本过程组成，只需紧缩过程是热力过程。其任务循环可用示功图表示。 图94示功图的横坐标表示气缸容积V，纵坐标表示空气压力。 .1、吸气过程2、紧缩过程 当活塞前往行程时，吸气呈封锁形状，空压机进入紧缩过程，随着活塞向左挪动，气缸的容积不断减小，气

5、体压力逐渐升高。此时属于热力过程，其紧缩规律为等温、绝热、多变三种情况。1按等温规律紧缩.3按多变规律紧缩2按绝热规律紧缩.3、排气过程4、实际循环功按等温规律紧缩时：按绝热规律紧缩时：.按多变规律紧缩时： 所以，等温紧缩的循环功就是等温紧缩的紧缩功，紧缩终了空气温度T2=T1； .因此，； 绝热紧缩过程的循环功等于绝热紧缩过程功的K倍，紧缩终了空气温度； 多变紧缩循环功等于多变紧缩过程功的n倍，紧缩终了温度。.二一级活塞式空压机的实践任务循环1、实践任务循环图图95实践任务循环的任务过程：吸气、紧缩、排气、膨胀等四个过程。2、影响实践任务循环的要素1余隙容积的影响2吸、排气阻力的影响3紧缩过

6、程中紧缩规律变化的影响4其它要素的影响.其中普通=0.070.15，m多变膨胀指数，1m1.4 三、活塞式空压机的两级紧缩一采用两级紧缩的缘由1、紧缩比受余隙容积的限制令：那么当：时V0余隙容积，VT实际任务容积。，m=1时，可得最小的实际极限紧缩比.2、紧缩比受气缸光滑油温的限制1限制油温的缘由2单级紧缩的极限紧缩比取吸气温度：T1=273+20=293K极限排气温度：T2=273+190=463Kn=K=1.4. 因此，大型空压机的紧缩比，普通限制在5左右，当需求压力较高时，普通采用两级或多级紧缩。 .二两级紧缩的任务系统图9-6三两级紧缩的优点1、节省功耗；图9-72、降低排气温度；3、

7、提高空压机的排气量；4、可以降低活塞力；5、中间冷却器可以分别一部分油和水，提高压气的质量。.93 活塞式空压机的构造 L型空压机是两级、双缸、复动、水冷式空压机。 它主要由紧缩机构、传动机构、光滑机构、冷却机构、排气量调整机构和平安维护安装等六部分组成。 型号意义：.一、紧缩机构1、气缸部件 气缸是空压机中组成紧缩容积的主要部分，根据排气压力、排气量、构造方案、气体性质以及所用资料，气缸的构造有各种型式。L型空压机的气缸为开式铸铁气缸，水冷双层壁构造。2、气阀部件 在空压机运转中，气阀为主要易损件，处于较为苛刻工况，每分钟启闭1000次左右。一台转数为400r/min4L20/8型的空压机，

8、气阀每年启闭21000万次以上。气阀将接受拉伸、紧缩、冲击、扭曲、弯曲、磨损、高温变化的潜在破坏。因此，气阀能否正常任务，直接影响空压机的排气量，功率耗费以及运转的可靠性。 气阀有两大类：一类称为强迫阀，它的启闭是由专门机构控制，而与气缸内压力变化无关；这类阀构造复杂，启闭时间固定，不适于变工况运转，故很少采用。目前空压机采用随缸内和管路中气体压力变化而自行启闭的自动阀。 自动阀有许多型式，如环状阀、网状阀、舌簧阀、蝶阀和直流阀。L型空压机的排气阀和吸气阀均为单层环状阀。 .一切型式的自动阀主要由四部分组成：1阀座 它具有能被阀片覆盖的气体信道，是与阀片一同闭锁进气或排气信道，并接受气缸内外压

9、力差的零件。2启闭组件 它是交替地开启与封锁座道的零件，通常制成片状者称为阀片。3弹簧 是封锁时推进阀片落向阀座，开启时抑制阀片撞击升程器的组件。对于条状阀，舌簧阀和直流阀等构造，阀片本身具有弹性，并起弹簧作用，故两者合二为一。4升程限制器 是限制阀片的升程，并作为承座弹簧的零件。.3、活塞部件 L型空压机的活塞组件由活塞杆、活塞、活塞环及防松螺母等组成。1活塞 L型空压机为盘状带锥活塞，盘状部分与气缸配合。活塞用灰铸铁成空心以减轻分量，两个端面用加强筋相互衔接，以添加刚性。2活塞环 活塞环是密封气缸内缸内壁与活塞间隙的组件，同时兼有布油和导热的作用。对活塞环的根本要求是：密封可靠并耐磨。.

10、活塞环镶嵌于活塞的环槽内。环的外缘紧贴气缸镜面，背向高压气体一侧的端面紧压在环槽上，由此阻塞间隙密封气体；但是，常用的活塞环都采用金属开口环的构造，因此，气体能经过切口走漏。此外，气缸和活塞环都能够有不圆度，不柱度，环槽和环的端面有不平度，这些也是呵斥走漏的要素。所以，活塞环经常不是一道，而是两道或更多道同时运用，使气体每经过一道环便产生一次节流作用，进一步到达减少走漏的目的。由此可见，活塞环密封是阻塞密封和节流密封的组合。 活塞环的开口方式有搭接开口、直开口和斜开口三种，搭接开口的环任务时漏气少，性能较好，但制造工艺复杂，本钱高；直开口的环漏气较严重，运用性能差，但制造方便本钱低；斜切口介于

11、两者之间，即能保证较好的运用性能，制造又简单，开口斜角普通为3845。L型空压机采用斜开口密封环。 活塞环的资料通常用灰铸铁。有时在铸铁环上嵌青铜，轴承合金，或填充聚四氟乙烯，防止气缸拉毛并延伸环的运用寿命。 .二、传动机构1、机身 机身用铸铁制成，它的作用是：1作为气缸的承座；2接受并传送作用力；3作为传动机构的导向和定位。不同方式的空压机具有不同外形的机身。L型空压机的机身，外形为正置的直角形，在垂直和程度颈部分别制成立列和卧列的十字头滑道，十字头就在其中作往复运动。颈部法兰端面分别与高、低气缸相连，机身两侧壁上的圆孔经过轴承座安装曲轴轴承，取去前轴承座，即可方便地拆装曲轴、连杆，机身下部

12、曲轴箱兼作油池，同时用地脚螺栓与根底固定。一切检查孔盖均垫以软垫，以使机身密封。在机身立列颈部有通气孔，经过细管与吸气管衔接，以防填料不严密时漏气使机身内产生过高的压力。 .2、曲轴部件见图9-9 曲轴由球墨铸铁制成。L型空压机的曲轴，它仅有一个曲拐，为高低压缸两连杆所共有，传送电动机的扭矩。曲柄上在曲拐的对面固定着两块平衡铁，用来平衡曲柄部分的旋转质量，曲轴的外伸端有锥度，可以方便地拆装皮带轮。在曲轴后端接有传动齿轮油泵的小轴，并经过小轴上的蜗轮蜗杆机构传动柱塞油泵。曲轴上钻有油孔，以使齿轮油泵排出的光滑油经过曲轴瓦，十字头销瓦等摩擦面进展光滑。两个或三个双列径向调心滚柱轴承紧配合于曲轴的两

13、侧，一端轴承盖与轴承间留有1.52.5的热膨胀间隙。 .3、连杆部件 连杆由大头，小头和杆体组成。大头分为开式，嵌有巴氏合金瓦，大头的盖子用连杆螺栓与曲柄组装在一同，大头的轴瓦间隙可以用垫片调理。小头为整体式，在小头内镶有整圆的铜套，穿入十字销与十字头相连。杆体截面有圆形、环形、矩形、工字形等，其资料通常为球墨铸铁，杆体内有贯穿大小头的油孔，该孔把光滑油保送到十字头，使曲柄销和连杆，连杆和十字头销之间的相对运动部分得到光滑。 连杆的大头与曲轴一同转动，其小头和十字头一同作往复运动，连杆本身作平面摆动，其主要作用是变旋转运动为往复运动。4、十字头部件 十字头有整体式和分开式两种。整体封锁式，用球

14、墨铸铁制成，其一端螺孔与活塞杆相连，活塞杆拧入十字头的长度可以变动，用以调理活塞和气缸之间的间隙改动余隙容积。横向的圆孔内装有十字头销与连杆小头相连，十字头销内有油孔，从连杆来的光滑油经十字头销进入十字头上下的滑履上，以光滑滑履和滑道间的相对摩擦面，光滑后的光滑油流回曲轴箱，即油池。 .留意：十字头销在十字头内的位置不能互换，假设方向装反，油路完全切断，十字头滑履得不到供油会呵斥摩擦面烧毁的机械事故。三、光滑机构 在空压机中，具有相对运动的部位如活塞环与气缸壁、填料与活塞杆、曲轴与轴承、连杆大小头、连杆小头衬套及十字滑道等处，都必需注光滑油以到达以下目的：1减轻滑动部件的磨损，延伸零件寿命；2

15、减少摩擦功耗；3光滑油有冷却作用，可带走摩擦热，使零件的任务温度正常，同时保证滑动部分必要的运转间隙，防止滑动部件过热或咬死；4密封气缸的任务容积以提高活塞和填料箱的密封性。 空压机的光滑包括两部分：一是气缸内部的光滑，二是传动系统运动部件的光滑。 .1、运动部件的光滑系统 普通由滤油器、光滑油冷却器、光滑油泵普通用齿轮泵、油管、压力表和压力调理阀组成。 光滑油流动道路：油池粗滤油器齿轮泵油冷却器滤油器曲轴中心孔曲柄销和连杆大头瓦的配合面连杆中心孔连杆小头瓦和十字销配合面十字头滑轨油池。 油压的大小可经过油压调理阀来控制。2、气缸部件光滑系统 按光滑油达及气缸镜面的方式，气缸光滑可分为飞溅光滑

16、、压力光滑和喷雾光滑三种。 飞溅光滑普通用于单作用式空压机。曲轴箱中被旋转的平衡铁头部或拨油杆溅起的油雾及油滴，当活塞接近上止点时落于气缸未被活塞遮盖的镜面，并在活塞的下一循环进入活塞环槽中，再由活塞环分布至需求光滑的外表。低压的第一级，在吸气过程中气缸里能产生真空，光滑很易被吸入气缸内，并在紧缩气体高温度作用挥发，然后和紧缩气体一同排出空压机，所以，飞溅光滑往往容易出现压气中含油过多和耗油量过多的景象。. 喷雾光滑在空压机的气缸进气接纳处，喷入一定量的光滑油，油和气体相混合一同进入气缸，然后一部分粘附在气缸镜面上供气缸光滑。 飞溅光滑的优点是简单，缺陷是耗油量难以控制。喷雾光滑的构造也很简单

17、，且第一级进气阀可得到光滑，但油雾仅与气缸接触的一部分能粘附在缸壁上，其它部分仍和气体一同被排出气缸而得不到利用，同时添加压气的含油量，此外，油和空气亲密混合容易氧化积炭。所以喷雾光滑目前运用不多。 压力光滑是运用最广泛的光滑方式。光滑油由专门的多头注油器经油管和注油逆止阀注入气缸及填料处。图911. 空压机气缸的无油光滑：1973年在我国个别矿井开场运用，由于节约了光滑油，杜绝了积炭爆炸，断油烧缸等事故隐患，改善了环境卫生，减轻了相关零件的磨损，延伸了气缸、活塞环的寿命，减少了维修量等，效果良好。 实验阐明，空压机气缸光滑方式的改动还可添加排气量，提高排气效率，降低电耗，减小比功率，从而改善

18、空压机的性能。 气缸无油光滑采用填充聚四氟乙烯固体资料的活塞环，替代油膜光滑的铸铁活塞环。.四、冷却系统1、空压机冷却的意义和方式1意义2方式 空压机的冷却方式可分为风冷式和水冷式两种，风冷是使紧缩过程放出的热量由气缸壁辐射，发散于大气中。为了添加发散面积，通常在气缸外壁制成许多散热薄片。但其散热效果很差，只限于小型空压机采用。普通空压机采用水冷方式。2、空压机的水冷系统见图9-12 空压机的水冷系统由气缸水套、中间冷却器见图9-13、后冷却器、水泵、管路以及冷却水池或冷却水塔组成。 .五、排气量调整机构1、停顿空压机任务n=0，那么Q=0。此法虽能节省电能耗费，但电动机经常启动和停顿，对于电

19、路负荷极为不利。因此，只能用于小容量的空压机调理。采用此法调理时，应根据空压机的功率，电网容量，以及启动的次数，来选择电动机及启动方式。2、封锁吸气管调理封锁吸气管调理安装由减荷阀和压力调理器。见 图914和图915.留意：1调理器的动作压力，由微调螺管6控制弹簧4的压紧程度来实现。粗调螺管5的作用是调理阀开启的灵敏度，即阀芯的开启高度，此高度不宜过大，否那么将引起调理器剧烈的振动使调理器的动作压力改动。 2减荷阀上装有手轮，盘动手轮使螺杆上升或下降实现蝶形阀的封锁和开启。因此，可以实现空压机的空载启动和自动控制形状。 此种调理阀，在吸气管完全封锁时，空压机吸气量为零，只需残存在气缸余隙中的空

20、气膨胀和紧缩。由于活塞和气缸壁间有摩擦阻力，故耗费的功不为零。此时，空压机所耗费的功率只需额定功率的23%，所以此种调理方法具有较好的经济性。不过减荷阀切断进气口后，吸气压力过分降低接近真空，假设背压不变，在活塞前后所构成的压差会呵斥吸气时峰值添加，这种情况下启动空压时机出现困难。.3、压开吸气阀调理 利用一个压开安装，把吸气阀强迫压开，使吸气阀全部或部分地丧失正常任务才干，吸进的空气在紧缩和排气行程中仍回到吸气管路，不向排气管道保送压气，以到达调理排气量的目的。 压开吸气阀调理安装由压力调理器和压开叉两部分构成，压开叉的动作由压力调理器控制。 压开吸气阀的调理安装可分为两种方式：1完全压开吸

21、气阀 调理时，在空压机的全部行程中吸气阀一直处于压开形状，吸进的气体将全部自吸气阀前往到吸气管中，故排气量为零，属延续调理。 压开吸气阀时，空压机处于空运转形状，由于仅需抑制吸气阀阻力呵斥的功耗，故调理的经济性较好。. 压开叉因其驱动机构不同分为隔膜式压开叉和活塞式压开叉图916两种。 对于两级空压机，各级吸气阀均应设置压开叉，调理时各级吸气阀应同时压开。根据气量变化，压开一侧或两侧的吸气阀，可以实现排气量100%、50%、0%三级调理。气量的变化是经过双压力调理器来控制压开叉动作。 调理压力调理器中弹簧的预紧力，可以改动压力调理器的开闭压力。2部分行程压开吸气阀调理 当进气行程终了时，气阀仍

22、被强迫顶开，在进入紧缩行程后气体从气缸中回入进气管，但到行程的一定时候强迫作用取消，吸气阀封锁，在剩余的行程中气体遭到紧缩并排出。按照吸气阀在紧缩行程中压开时间的长短，可以得到延续的多级调理。 压开吸气阀调理，运转经济性好，但阀开因受额外的负荷弯曲与冲击，寿命较短，密封性差。 .4、余隙容积调理法余隙容积的调理普统统过连通补助容积，补助容积可以采用不同的连通方式1延续接通补助容积，其补助缸中的补助容积可以改动。调理时，先翻开接通补助容积的阀门，再翻开旁通阀，使高压气体也通至补助缸活塞的反面，使活塞两边压力平衡。调理补助缸中的丝杆，可使活塞挪动以改动补助容积的大小，对排气量进展延续地调理。2分级接入补助容积，逐个地接入一定的补助容积，便可得到分级的排气量调理。这种调理方法经济性好；但这种调理安装构造复杂，且增大了气缸尺寸，只用于大型空压机。.六、平安维护安装温、水、油、压的维护。防止超温、断水、断油、超压。.94 活塞式空压机的附属设备 一、滤风器1、作用2、构造 滤风器的构造主要由壳体和滤芯组成。按滤芯资料的不同分为许多种：如纸质的、织物的、泡沫塑料的、金属的等。空压机中用得最普遍的是纸质和金属滤芯的滤风器。 金属网滤风器的构造见图9-18 ：机壳由筒体、两端封头组成；