第七章 矿井空气压缩设备

第七章矿井空气压缩设备第一节空气压缩机用途、工作原理及其结构第二节活塞式空气压缩机安全保护装置第三节活塞式空气压缩机使用、维护与•常见故障及处理§7-1空气压缩机用途、工作原理及其结构空气压缩机概述定义：空气压缩机是产生压缩空气的机器，其实质上是消耗机械功以产生高压空气的转换装置，简称空压机。在现代企业中，使用压缩气体的机器越来越多，气体压缩机是近代工业生产中不可缺少的通用机器。一、用途与分类1、作用:煤空压机是矿生产所需主要的动力设备之一。由空压机生产的压缩空气（简称压气）用以带动风镐、风钻以及其他风动机械进行工作。矿山空压机站一般设在井上，用管道把压缩空气送到井下，沿大巷和上、下山到工作面，带动风动工具工作。课前复习1一电动机2一空压机3一滤风器4一风包5一输气管道6一风动工具按原理和结构不同，可以分为：活塞式（往复式）、回转式、离心式和轴流式空压机。而煤矿用的绝大多数是活塞式（往复式）和回转式，尤以活塞式（往复式）为最多。2、分类：二、活塞式空气压缩机的工作原理及其结构（一）活塞式空气压缩机的工作原理1-气缸；2-活塞；3-活塞杆；4-十字头；5-连杆；6-曲柄；7-吸气阀；8-排气阀；9-弹簧1324657891CBAAAABBBCCCABC吸气吸气结束压缩排气膨胀排气终了余隙容积综上,空气压缩机的工作过程有以下四个过程:(1)吸气过程活塞移动时，气缸的容积增大，压力降低，当气缸中气体压力低于缸外大气压力时，吸气阀被打开，空气在大气压力作用下进入气缸内的过程.(2)压缩过程活塞返行时，吸入气缸内的空气被压缩，这时吸气阀被关闭，气缸的容积逐渐缩小，压力逐渐升高的过程.(3)排气过程当气缸内的空气压力升高到略大于排气管内的压力时，则推开排气阀，压缩空气排到排气管内的过程.(4)膨胀过程排气结束，排气阀关闭，残留于气缸余隙容积内的压缩空气开始膨胀，而压力逐渐降低，直至压力降到低于吸气压力时，便开始吸气的过程。PV活塞式空压机的压容图:将一个循环过程中气缸内的空气压力P和容积V之间的变化关系，用曲线图表示出来，这个曲线图就称为活塞式空压机的压容图，如图所示。P1—吸入空气的压力；P2—排气管内压缩空气的压力；1～2—直线段为理论吸气线；1′～2′—曲线段为实际吸气线；2～3—曲线段为理论压缩线；2′～3′—曲线段为实际压缩线；3～4—直线段为理论排气线；3′～4′—曲线段为实际排气线；4～1—曲线段为理论膨胀线；4′～1′—曲线段为实际膨胀线活塞式空压机气缸中空气状态变化的压容图1、余隙容积Vo2、进气压力要略低于大气压力。3、排气压力要略高于风包内的压力。4、实际吸气线1′～2′和实际排气线3′～4′的起点处有凸出和波动。5、实际膨胀线4′～1′和实际压缩线2′～3′要比理论膨胀线4～1和理论压缩线2～3的弯曲度要大些。6、活塞式空压机的压容图所包围的面积，表示在一个循环过程中可消耗功率的多少，故又称为“示功图”。实际工作过程中，活塞式空压机的压容图的具有以下特点：21VVPdVW以4L一20/8型活塞式空压机为例：型号含义：4―设计序号L―结构型式代号20―额定排气量（米3／分钟）8―额定排气压力（公斤／厘米2）（二）活塞式空压机的主要结构4L一20/8型活塞式空压机其主要结构组成有：1、机体机体由机身、机座、曲轴箱、中间接筒、端接筒等部件组成。2、压缩机构气缸、吸气阀、排气阀和活塞等部件组成。气阀由阀片、阀座、阀盖、弹簧和螺栓等组成。如下图所示：1—中间冷却器；2—曲轴；3—连杆；4—十字头；5—胶带轮；6—机身；7—压力表；8—减荷阀；9—一级气缸体；10—一级活塞；11—一级填料箱；12—一级进气阀；13——级排气阀；14—二级气缸体；15—二级活塞；16—二级填料箱；17—二级进气阀；18—二级排气阀；19—安全阀；20—粗滤油器；21—齿轮泵组件；22—压力调节器阀片升程限制器阀座排气阀1一阀座，2一阀盖．3一弹簧，4一阀片，5一冠形螺母，6一螺栓，7一开口销吸气阀空压机的气阀3、传动机构4、润滑装置5、冷却装置传动机构由联轴器（或胶带轮）、曲轴、轴承、连杆和十字头等主要部件组成。为减少相对运动部件之间的摩擦，如高、低压气缸与活塞之间、填料与活塞杆之间，机械传动部件之间都需要润滑。润滑装置有滤油器、油泵、油管及压力表等.为提高空压机效率和使其安全运转，冷却装置设有气缸壁水套，中间冷却器，后冷却器和润滑油冷却器等。6、安全与调节装置因风动工具间歇工作，而空压机却连续供气，所以当风包中气体压力超出整定压力值时，利用压力调节器和减荷阀调节，使空压机少供或不供给风包压缩空气；或利用安全阀泄出一部分压缩空气于大气中，以降低风包或中间冷却器的压力，保证空压机安全运转。空压机工作原理图§7-2活塞式空气压缩机安全保护装置二释压阀一安全阀空气压缩机必须有压力表和安全阀。安全阀是保护空压机在额定压力下安全运转的保护装置。一旦系统中的压力超过其整定压力时，安全阀就自动开启，把多余的压缩空气排掉，使系统中的压力降到正常的工作压力，保证机器安全运转。二级压缩的空压机每一级都设有安全阀，一级安全阀安装在中间冷却器上，二级装在排气管路或风包上。释压阀的特点大口径的安全突破口。释压阀在爆炸气浪的冲击下能立即瞬间打开泄压，从而保护气缸、排气管、储气罐等不被损坏。《煤矿安全规程》规定：在风包出口管路上必须加装释压阀，释压阀的口径不得小于出风管的直径，释放压力应为空气压缩机最高工作压力的1.25～1.4倍。压风管路释压阀安装位置图1一安全阀，2一压力表，3、4、5一闸板阀，6一释压阀，7一风包空气压缩机的吸气口，必须设置过滤装置，保持吸入空气清洁。除以上安全保护装置外，为保证机器可靠润滑和冷却，防止烧缸和气缸爆炸事故，在使用油润滑的空气压缩机时，应装设断油保护或断油信号；水冷式空气压缩机，应有断水保护或断水信号。一旦出现断油或断水，则自动切断电源或发出警报信号。对于风包，在地面应设在室外阴凉处，在井下应设在空气流畅的地方。§7-3活塞式空气压缩机使用、维护与常见故障及处理一、活塞式空气压缩机的使用(1)进行外部检查，检查螺栓、螺母、垫圈、开口销、护罩等是否齐全完整、紧固；(2)人工盘车2～3转，检查传动部分是否灵活，有无卡阻现象；(3)检查润滑油量是否充足，同时转动注油枪，向气缸注油；(4)开动冷却水泵，向冷却系统供水，并在漏斗处或流量计上检查冷却水量是否充足；(5)关闭卸荷阀，把空气压缩机调整到空载起动位置；(6)打开空气压缩机与逆止阀之间的放空阀；(7)检查各仪表的指针是否指示在规定的位置上。1、起动前的准备工作（1）按照控制设备的操作顺序起动电动机，注意观察电动机的转动方向是否正确。如果有独立供油系统时，应先起动油泵，待油压上来以后再起动主电动机。（2）逐渐打开减荷阀，关闭放空阀，使空压机进入负荷运转。（3）起动时同时观察各仪表读数，注油器供油和机器声音是否都正常，水路是否畅通无阻。2、起动（1）各机件运行时有无异常声响与震动，尤其要经常注意气阀的声响。（2）注意观察各压力表读数是否正常；压力表必须定期校验。一般对于终端压力为8公斤／厘米2的二级空压机，一级排气压力不得超过2.5公斤/厘米2，二级排气压力不得超过8公斤／厘米2对于终端压力为7公斤／厘米2，二级排气压力不超过7公斤／厘米2。3、运转中注意事项（3）各部油位是否正常。（4）各温度计读数是否正常。单缸的排气温度不得超过190℃，双缸的排气温度不得超过160℃，移动式的排气温度不得超过180℃。对各级排气温度应装设保护装置，在超温时能自动切断电源。机身油池内油温不得超过60℃。冷却水出水温度不超过40℃，出入水温差一般在6～12℃之间。经常检查或摸试电动机、空压机各部位的温度是否正常。（5）各电气仪表的读数是否正常。（6）各种安全防护装置是否可靠。（7）空压机每工作2小时（尤其在夏季），需将中间和后冷却器中的凝水排放一次，每天排放风包中的油水1～2次，并经常注意冷却水是否中断。(1)按操作规程顺序停机。(2)排放中间冷却器、后冷却器、压力调节器和风包中的油水。(3)停机时间较长时，应放掉各部分的存水，以防锈蚀和冻裂。(4)停机10天以上时，应向各摩擦表面充分注油。停机一个月以上应作封存，排放各处的油水，拆出所有气阀吹洗干净，擦净气缸镜面，活塞端面、曲轴表面及所有非配合表面，并进行油封。压力表、电流表指示超限。空压机、电动机突然发生异常声响或震动。空压机发生严重漏气，润滑油突然中断。空压机和电动机的任何部位的温度超限。冷却水中断，若断水后机器运转较长时间，切不可立即向气缸水套内注入新冷却水，须待气缸自行冷却后再供水。(8)在运转中一旦发生下列情况，应立即停机检查处理：4．停机1．一般维修：由司机进行的自检自修（每工作350一400小时进行）(1)清洗并检查各级吸气阀和排气阀，检查阀片与阀座的密封性，更换阀片、弹簧或整组气阀。(2)清洗滤油器，更换过滤纱网。(3)清洗滤风器。(4)用铅压法测量气缸的上下死点间隙，同时检查和紧固十字头与活塞杆连接螺母背帽。(5)检查连杆螺栓和十字头销轴是否松动。(6)检查安全阀是否灵活。二活塞式空压机的维护2、定期检修，由检修工进行(1)清洗并检查气缸、活塞涨圈、活塞杆、更换损坏的零件。(2)检查十字头滑板间隙。(3)检查曲轴、连杆有无裂纹，并调整曲轴轴瓦间隙。(4)检查调整压力调整器。(5)清洗油池注油器和油泵部件，并更换润滑油。(6)清扫冷却器和冷却水池。小修：(1）清扫风包和进出风管内的油垢，并打压试验。新安装或检修后的风包，应用1.5倍工作压力做水压试验。(2)检查校对压力表、安全阀、压力调整器。(3)检查更换各气阀。(4)调整十字头间隙或更换滑板。(5)清洗气缸水套。(6)清扫滤风器（间隔期不大于3个月）。(7)检修不能保持到下次中修，而小修又不能处理的各部机件。中修：它包括小修的全部检修内容，同时还进行下列项目：(1)更换活塞。(2)搪缸或更换缸套，并打水压试验。(3)更换十字头。(4)检查主轴、机座、拉杆、并更换损坏零件。(5)检查机座水平和基础螺栓。(6)检修或更换冷却器，并进行水压试验。(7)作性能试验。(8)检修不能保持到下次大修，而中修又不能处理的机件。大修：三常见故障及处理故障故障原因排除方法压气机发生不正常声响1.活塞杆与活塞连接螺母松动2.活塞端面丝堵松动退扣3.活塞杆与十字头连接不牢，活塞撞击气缸盖4.吸、排气阀阀盖松动，气阀压紧套松动，风叉或柱塞松动5.气缸内有积油或串入6.活塞涨圈松动7.气缸内掉进异物（如阀片、弹簧、螺钉等）1.锁紧螺母2.更换、拧紧丝堵3.拧紧活塞杆与十字头连螺栓。调整活塞端面死点间隙4.拧紧阀盖螺钉，更换气阀压紧套，重新组装风叉和柱塞，更换损坏件，并装配紧固5.及时排放冷凝水6.更换涨圈7.取出异物排气量不够1.气阀不严密2.气阀压开机构的小活塞被咬住3.活塞或活塞杆磨损，气体内漏4.填料箱、安全阀不严密，气体外漏5.滤风器阻力过大或堵塞1.检查修理或更换气阀2.修理小活塞3.检查修理或更换磨损零件4.检查修理，进行研磨或调整5.清洗滤风器气缸发热不正常1.冷却水中断或供水量不足2.冷却水套、或冷却器内生垢或淤塞3.冷却水进水管堵塞4.注油器有毛病，供油量不足1.停机检查，增大供水量2.清除水垢或淤塞物3.检查疏通4.检修注油器，增大供油量轴承及十字头滑道发热1.轴承配合不好2.润滑油或润滑脂过多3.润滑油太脏，油压过低，油泵有毛病1.检查调整轴承的装配状况2.调整给油量或装脂量3.清洗油池，换油，检查油泵，调整油压油泵压力不够或不上油1.滤油器或过滤元件堵塞2.润滑油质量不符合规格，黏度过小3.吸油阀有毛病4.油池内油量不足5.吸油管破裂、接头漏油（6）油泵盖板、油泵填料不严密1.进行清洗2.更换润滑油3.检查修理或更换吸油阀4.加足润滑油5.检查修理或更换损坏的零件6.检查紧固盖板，更换填料排气温度过高1.吸入空气温度偏高2.气缸水套或中