矿井螺杆式空气压缩机更新的技术改造

工作经验简要阐述矿井空气压缩机技术方面今后更新以及改造的方向。

关键词：矿井 空气压缩机 螺杆式空气压缩机 技术改造

0 引言

矿井螺杆式空气压缩机作为常用的煤矿开采施工设备被广泛应用在我国各大煤矿企业当中。但是随着时间的推移，矿井螺杆式空气压缩机的工作方式以及某些方面在煤矿开采施工中出现很多的问题，降低了煤矿开采的安全性能以及煤矿开采的效率。随着技术的进步，科技的发展，现在大部分的煤矿开采企业都在进行矿井螺杆式空气压缩机的技术改革，下文简要介绍矿井螺杆式空气压缩机的更新以及技术性改造的一些要点，以供参考。

1 螺杆空气压缩机工作原理

凤凰山矿现在所使用的空气压缩的型号是EAS-150型螺杆式空气压缩机，共有7台机，全部在地面北一风井，由矸井通过8寸管路向井下供风，此型号的螺杆压缩机是以电动机来进行驱动，工作循环可以分为吸气、压缩、排气三个过程。

1.1 吸气过程：阳转子顺时针方向旋转，阴转子逆时针方向旋转，气体经吸气孔口分别进入阳、阴转子的齿间容积，随着转子的旋转，相互啮合的齿间容积逐渐增大，与进气口连通，开始吸气；转子继续旋转，齿间容积不断增大，当齿间容积达到最大值时，此对齿即与吸气孔口断开，此时吸气过程结束。

1.2 压缩过程：阴阳转子齿相互啮合，形成一条完整的密封接触线，气体被转子齿和机壳包围在一个封闭的容积中，随着转子旋转，齿间接触线向排气端推移，齿间封闭容积逐渐减小，其内气体压力逐渐提高，当齿间容积与排气口连通时，气体的内压缩结束。

1.3 排气过程：齿间容积被转子间接触线分割成低压侧与高压侧，当处于高压侧的容积与排气孔口连通后，即开始排气过程，此时低压侧的容积正处于吸气过程。随着转子的继续旋转，高压侧的容积减小为零，其内气体全部排出，同时低压侧容积达到最大值，完成吸气过程。从而吸气、压缩、排气周而复始地进行。

1.4 管路输送系统：主机与储气筒之间相连的管路，将

主机产生的压缩空气输送至储气筒。风包上出风管路，与入井主管路相连，将压缩空气输送至主管路，每台储气筒出风管路上安装有释压阀。主管路：与井下储气筒相连，将压缩空气输送至井下。

2 现在矿井螺杆式空气压缩机的使用分析

我们知道现在煤矿开采大量的使用功率较大的矿井螺杆式空气压缩机来为矿井下方提供给气压，每年在该类设备上的使用量是非常大的。而且这种设备在煤矿开采的过程中大量地被采用，没有固定的使用时间以及固定的风速风量，矿井螺杆式空气压缩机必须长时间连续工作。当井下的风量变小时，会加速设备的损耗，导致煤矿企业的运营成本的显著提高。所以对螺杆式空气压缩机更新的技术改造是现在每个煤矿企业走可持续发展道路的重要环节这些年来我国也已经出现了级联动多电平高压变频器拖动高压大功率电动机的方案，这种方案可以在很大程度上解决或者降低原来螺杆式空气压缩机的工作缺点，在工作的稳定上也有显著的提高。提高煤矿开采施工的效率，降低企业整体营业的成本，增强煤矿开采设备的稳定性具有重要的作用，螺杆式空气压缩机的更新以及技术的创新已经成为我国乃至世界煤矿企业发展过程中的重要环节。

3 改造前螺杆式空压机技术分析

改造前螺杆式空压机工作方式：矿井螺杆空压机的主要工作方式为启动、停止、加载、卸载，其进气口设置加载阀，通过加载电磁阀来控制入口阀门的开关。空压机运行时，若排气压力低于设定目标压力的下限，则空压机控制器使加载电磁阀得电，将入口阀门打开，空压机处于满负荷加载状态；若排气压力高于设定目标压力的上限，则空压机控制器命令加载电磁阀失电，从而将入口阀门关闭，空压机处于无负荷卸载状态，此时空压机实际为空转运行。

空压机加、卸载控制方式使得压缩气体的压力在Pmin与Pmax之间来回变化。Pmin是最低压力值，即能够保证压缩空气用户正常工作的最低压力。一般情况下，Pmax、Pmin之间关系可以用下式来表示：Pmax=（1+δ）Pmin，δ是一个百分数，其数值大致在10%～25%之间。若采用变频调速技术连续调节供气量的话，则可将管网压力始终维持在能满足供气的工作压力上，即Pmin附近。

4 改造前EAS-150型全自动螺杆式空压机工频拖动设备

原来的系统由两部分参数相同的螺杆式空压机的传动系统，在异步电机的拖动之下使得空压机正常地运转，下面举一个工程实际例子方案进行分析，该实例同样用在下文的其他部分。我们所采用的EAS-150型全自动螺杆式压缩机参数为：电机功率110KW，电压为380V，额定压力为0.8MPa。①一般正常情况下，没有外界干扰的时候，电动机一直在50HZ的恒定工频中运转，平均的额定电流为203A，但是瞬间启动的瞬时电流却高达189A左右，经过详细的计算得到电动机的平均使用功率为110KW。②井下的风动设备一般在大于0.8MPa的风压下就可以正常地运转使用，矿井下方的设备存在很多个用气的高峰点，当井下的风压变高时，说明用风量减少，反之亦然。③凤凰山矿选用EAS-150螺杆式空气压缩机共7台，一般运行5台，必须至少备用一台。如果其中的某一台机器设备出现故障可以立刻使用备用设备进行替代。

5 改造后螺杆式空压机技术分析

变频器改造电气：变频的电气主接线图见图1。图1中1QF为1#启动柜断路器，2QF为2#启动柜断路器，QS1～QS6为手动隔离开关。其中QS5和QS2机械互锁；QS4和QS1机械互锁；QS6和QS3机械互锁；QS5和QS4通过程序锁互锁；QS2和QS1通过程序锁互锁。选择1#高压电动机变频运行时需要开关操作顺序：断开QS4，合QS5，合QS6，合1QF。当变频器带1#电动机时如变频器需要运行检修则断开1QF，合QS1，合2QF，使2#工频拖动。采用该变频调速方案，可以进一步提高设备的可靠性能。

如上图中所示，这是空压机高压变频部分的改造，6000伏的高压变频装置的每一相都由功率相同，结构相同的6个单元组合而成。经过这样的线路改造，可以增强整个系统的稳定性能。在此改造设计需要注意以下几点：在进行加速以及减速时间的设置的时候，不仅要符合施工工艺的要求，同时也要保证系统的整体稳定性，使得系统的运行可靠。例如，设置果断的加速时间则会导致设备运行过程中的电流太大，反之亦然。在进行改造之前要进行仔细地分析以及试验，不同的煤矿施工环境是不同的，不能将其他地方的改造数据简单地搬移过来，要结合现实实际情况，合理地选用改造方式，保证在符合实际情况的情况下对设备进行改造。

6 结束语

矿井螺杆式空气压缩机作为煤矿开采过程中的重要机械设备，在煤矿施工过程当中扮演着非常重要的角色。社会在进步，科学技术日新月异，煤矿企业想要在竞争激烈的市场中获得强有力的核心竞争力，就应该认识到进行矿井螺杆式空气压缩机更新以及技术升级的重要性。相信在进行合理的矿井螺杆式空气压缩机革新之后，我国的煤矿行业会获得更快更好地发展，新技术的出现也将带动整个煤矿行业的发展。

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