煤礦壓風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究與應(yīng)用

摘要：一礦北二壓風(fēng)機房共安裝五臺活塞式空壓機，現(xiàn)在已經(jīng)使用十年，普遍存在設(shè)備老化，故障率高，維修工作量大的問題，夏季還極容易出現(xiàn)超溫停車事故。另外，隨著我礦三水平施工地點不斷增多，供風(fēng)需求量日益增加，已經(jīng)無法滿足我礦井下生產(chǎn)需要，因此急需對老的壓風(fēng)系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，以滿足礦井正常長生產(chǎn)的需要。

關(guān)鍵詞：壓風(fēng)系統(tǒng)；優(yōu)化；改造

1 方案分析

老式的活塞空壓機，其運行的噪音大、振動大、經(jīng)濟性、可靠性差，隨著科技的進步，其他新型空壓機的出現(xiàn)，活塞式空壓機的缺點越來越突出，與新型螺桿空壓機相比有以下缺點：

（1）活塞式空壓機有氣閥、活塞、活塞環(huán)、連桿瓦等諸多易損件，連續(xù)運行的可靠性差，一方面會影響生產(chǎn)，另一方面會增加維護管理的費用。

（2）活塞式空壓機為往復(fù)式運動機構(gòu)，存在著不可消除的慣性力，因此運行時振動大，噪音高，較大的活塞式空壓機安裝時需要專門的固定基礎(chǔ)。螺桿空壓機為回轉(zhuǎn)式運動機構(gòu)，平衡性很好，其振動小，噪音低，無需安裝基礎(chǔ)，同時也避免了對環(huán)境的污染。

（3）活塞式空壓機是往復(fù)間斷性供氣，運行時氣流脈動大，螺桿壓縮機轉(zhuǎn)速高，輸氣平穩(wěn)，無氣流脈動，能夠滿足要求較高氣量用戶的需求。

（4）活塞式空壓機基本沒有自動控制系統(tǒng)，螺桿壓縮機有完善的自動控制與保護系統(tǒng)，屬于機電一體化產(chǎn)品，方便了設(shè)備的維護管理，同時也最大限度地降低了能耗。

（5）螺桿空壓機是一種整體結(jié)構(gòu)高度集中化產(chǎn)品，占地面積小，沒有了活塞式空壓機復(fù)雜的管路系統(tǒng)，可以美化的生產(chǎn)環(huán)境。

綜合以上所述，為了降低生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟效益，方便設(shè)備管理，美化環(huán)境，提高形象，用高效率高可靠性的螺桿壓縮機淘汰現(xiàn)有的活塞式空壓機是一個必須的選擇。

2 螺桿式空壓機的選型

（1）保證滿足空壓機性能設(shè)計參數(shù)，并能在當?shù)氐沫h(huán)境溫度、壓力條件下長期正常安全運行，滿足規(guī)定的性能和要求。空壓機主設(shè)備設(shè)計使用壽命為30年，陰、陽轉(zhuǎn)子采用40cr材質(zhì)，設(shè)計使用壽命大于100000h，軸承使用瑞典SKF航空級軸承，設(shè)計壽命大于80000h，軸承座、殼體設(shè)計使用壽命大于100000h，并提供其它易損件壽命值。

（2）空壓機組成部分包括：主機、電動機、電控、止回閥、進氣濾清器、安全閥、釋壓閥、電動機聯(lián)軸器、隨機工具、構(gòu)件等?？諌簷C應(yīng)采用集裝式。

（3）空壓機的自動控制設(shè)備，附帶在機械設(shè)備上，成套供貨。配套的電控設(shè)備應(yīng)具有現(xiàn)行《壓縮空氣站設(shè)計規(guī)范》要求的保護系統(tǒng)（控制壓力、溫度等參數(shù)），聲光報警不低于80dB，具有消音功能。具體如下：

1）溫度保護：當排氣溫度高時自動停機，應(yīng)有熱工報警信號。

2）壓力保護：潤滑油壓力低時應(yīng)有熱工報警信號，應(yīng)自動停機。

3）液位保護：應(yīng)有缺油（潤滑油）超溫?zé)峁缶盘枴?/p>

4）空壓機機組控制電源故障保護：應(yīng)有空壓機機組控制電源故障熱工報警信號。

5）空壓機應(yīng)能自動加載、卸載和自動停車。溫度、壓力超高報警停機，過載保護等功能，必須設(shè)置斷水保護裝置，發(fā)生故障時自動停車，并設(shè)置手動試驗方式。

6）空壓機應(yīng)設(shè)置安全閥，安全閥的整定壓力值應(yīng)既能滿足機組的設(shè)計參數(shù)，又能保證機組安全運行，儲氣罐超溫保護必須參與控制，并具有聲光報警停機功能。

7）空壓機應(yīng)有控制排氣溫度、機組振動以及防止轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)的措施。油冷卻器的設(shè)計應(yīng)考慮冬季氣溫低對油冷卻器在不同工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換頻繁時帶來的溫差應(yīng)力問題。

（4）空壓機應(yīng)自帶機械自動排污裝置。

（5）空壓機采用電腦控制系統(tǒng)，能多臺機組聯(lián)網(wǎng)控制及遠程控制。能根據(jù)壓縮空氣網(wǎng)絡(luò)中的耗氣量的變化，與壓縮機性能參數(shù)計算出的累計產(chǎn)氣量進行比較，用全負荷或空載自動控制壓縮機的啟動、運行或停機。能控制加、卸載壓力。

（6）空壓機的冷卻水的水量、水壓、水質(zhì)等應(yīng)給出具體要求以便于冷卻水及過濾凈化裝置的招標，并且應(yīng)帶斷水保護裝置。

3 系統(tǒng)改造具體實施方案

（1）降壓站停1#高壓。

（2）電工停1#低壓電源；機修關(guān)閉1#、2#空壓機冷卻水閥門、供風(fēng)管路閥門。

（3）拆除老1#進線柜、老1#、2#啟動柜、聯(lián)絡(luò)柜、1#、2#勵磁柜；后備保護柜。

（4）電工拆除空壓機電機；

（5）機修拆除空壓機及其附屬設(shè)施；

（6）安裝1#進線柜，更換壓風(fēng)一進線電纜，安裝1#、2#、啟動柜，聯(lián)絡(luò)柜；

（7）新安裝2#、3#冷卻水泵、電機及其附屬管路；最后安裝1#冷卻水泵。

（8）先安裝1#、2#螺桿式空壓機；

（9）1#、2#螺桿式空壓機安裝完畢后投入運行，可靠運行再拆除老3#、4#、5#啟動柜，安裝新3#、4#、5#啟動柜。再安裝3#、4#、5#螺桿式空壓機

（10）安裝壓風(fēng)機在線監(jiān)控系統(tǒng)及相關(guān)軟件；

（11）安裝螺桿式空壓機附屬設(shè)施；

（12）調(diào)整、設(shè)置各種運行參數(shù)；

（13）3#、4#、5#螺桿式空壓機試運轉(zhuǎn)；

4 結(jié)論

北二新壓風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)已經(jīng)安裝完畢，投入正常使用，新系統(tǒng)經(jīng)過幾個月的試運轉(zhuǎn)，整體情況良好，具體優(yōu)點如下：

（1）新雙螺桿空壓機排氣量56立方/分鐘，平時開2臺就能滿足井下施工單位用風(fēng)需求，而老活塞式空壓機運轉(zhuǎn)效率低，有時開4臺也滿足不了需求；

（2）新壓風(fēng)系統(tǒng)重新更換了新型電氣控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)性能安全、可靠，操作程序簡單、易學(xué)，保證了新壓風(fēng)機的安全運轉(zhuǎn)；

（3）冷卻水系統(tǒng)重新進行了優(yōu)化改造，將原來的單閉環(huán)供水系統(tǒng)，改成了雙閉環(huán)供水系統(tǒng)，1#、2#、3#空壓機一趟供水系統(tǒng)，4#、5#空壓機一趟供水系統(tǒng)，當任何一趟供水出現(xiàn)問題后，不影響另外一趟供水系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，因此降低了空壓機因供水系統(tǒng)故障而造成井下供風(fēng)中斷的事故率，并且冷卻水回水可以直接上散熱塔頂端，保證了水冷卻效果，不用再單獨開循環(huán)冷卻水泵，減少了電能消耗。

（4）新壓風(fēng)系統(tǒng)進行了自動化改造，實現(xiàn)了壓風(fēng)機房無人值守，在主扇房設(shè)置了集中控制系統(tǒng)操作臺，主扇房值班人員可以兼職遠程在線監(jiān)控壓風(fēng)機的運轉(zhuǎn)情況，并能對壓風(fēng)機進行遠程開停操作。

（5）新壓風(fēng)系統(tǒng)進行了科學(xué)合理的整體布局規(guī)劃，設(shè)備排列整齊、美觀，管線走向整齊、合理，滿足了質(zhì)量標準化達標的要求。

參考文獻：

[1]張英.大陽泉煤礦壓風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造.《煤炭工程》.2012

[2]李志強.超化煤礦壓風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造設(shè)計.《煤炭工程》.2012

[3]王顏偉.煤礦井下壓風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計.王顏偉.《煤礦機械》.2015

作者簡介：

溫歡迎（1967—），河南寶豐，1992年畢業(yè)與于平頂山煤礦職工大學(xué)，助理工程師，現(xiàn)從事煤礦機電運輸管理工作。