第3章 矿山压缩空气设备.

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（Pg96）
现代工业中使用的压缩机种类很多，按其结构型式不同，分 类如下：

空压机的主要结构：（Pg107，L型，气缸直角式布置）
机身（Pg111）
过去矿山最广泛使用的是低压（p≤106Pa）活塞式压 缩机，目前螺杆式和滑片式压缩机以基本替代活塞式。常 见的活塞式压缩机有以下几种： 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。

（1）容积系数的减小 限制了压缩比的提高； （2）排气温度增高限制了压缩比的提高；

（3）《煤矿安全规程》规定：空压机排气温度，单缸不得超过 190oC，双缸不得超过160oC。以此为条件，可计算出在最不利 的情况下（即绝热压缩），单级压缩的极限压缩比约为5。 （4）矿用空压机属中压空压机，排气压力为（0.7～0.8）MPa， 其压缩比为7～8，所以必须采用两级压缩。高压空压机还有采 用多级压缩的。
第三章
矿山压缩空气设备
压缩空气一直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行。由 于像凿岩机这类风动工具的冲击力强，适用于钻 削坚硬的岩石，而且风动工具结构简单、重量轻、 操作方便，尤其在有瓦斯和煤层爆炸危险的矿井 里，使用这种动力比电力安全。虽然整个气力系 统（包括压缩空气的生产和输送，以及在风动机 具中的使用）的效率很低，成本较高，但目前矿 山采掘工作，仍然普遍采用风动工具来凿岩和落 煤。 空气压缩设备是指压缩和输送气体的整套设 备。包括空气压缩机（简称空压机）、输气管路 和附属设备。
缸进行润滑，油进入气缸后即随着压气排走。图 1417为L型空压机润滑系统。
图14-17 L型空压机润 滑系统原理图 1-曲轴；2-传动空心轴； 3-蜗轮蜗杆；4-外壳； 5-从动轮；6-主动轮； 7-油压调节阀；8-螺帽； 9-调节螺钉；12-回油管； 13-压力表；14-滤油器； 13-连杆；14-十字头； 15-十字头销；16-气缸； 17-凸轮；18-杠杆；19柱塞阀；20-球阀；21吸油管；22-油槽；23顶杆

1．冷却系统

（1）作用：降低压气的温度 。

（2）组成：由冷却水管、气缸水套、中间冷却器和后
冷却器等组成。
图14-16 两级空压机串联冷却系统 1-一级缸；2-中间冷却器；3-二级缸；4-后冷却器；5-闸阀 图中“→”为气流方向；“－ →”为冷却水流方向

2．润滑系统

空压机有两套润滑系统。一套靠齿轮泵输送润滑油润 滑曲轴、连杆、十字头等传动系统，润滑油池位于机 架内底部，润滑油通过粗过滤器、油冷却器后被吸进 齿轮泵，增压后通过精过滤器进入空压机内润滑部位， 最后又流回油池。另一套靠注油器将空压机油压入气
3、压开吸气阀调节
利用一个压开装置，把吸气阀强制压开，使吸气阀全 部或部分地丧失正常工作能力，吸进的空气在压缩和排气 行程中仍回到吸气管路，不向排气管道输送压气，以达到 调节排气量的目的。 压开吸气阀调节装置由压力调节器和压开叉两部分构 成，压开叉的动作由压力调节器控制。 压开吸气阀的调节装置可分为两种形式： （1）完全压开吸气阀 调节时，在空压机的全部行程中吸气阀始终处于压开 状态，吸进的气体将全部自吸气阀返回到吸气管中，故排 气量为零，属间断调节。 压开吸气阀时，空压机处于空运行状态，因为仅需克 服吸气阀阻力造成的功耗，故调节的经济性较好。
2、按压缩ຫໍສະໝຸດ Baidu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 可分为水冷式、风冷式。

空气压缩机的两级压缩

1、定义

两级压缩是将气体的压缩过程分两级，在第一级压缩后，将气 体导入中间冷却器进行冷却，再经第二级压缩后排出以供使用。

2、采用两级压缩的原因
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9—16）两种。
对于两级空压机，各级吸气阀均应设置压开叉，调节时 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%三级调节。气量 的变化是通过双压力调节器来控制压开叉动作。 调节压力调节器中弹簧的预紧力，可以改变压力调节器 的开闭压力。 （2）部分行程压开吸气阀调节 当进气行程结束时，气阀仍被强制顶开，在进入压缩行 程后气体从气缸中回入进气管，但到行程的一定时候强制作 用取消，吸气阀关闭，在剩余的行程中气体受到压缩并排出。 按照吸气阀在压缩行程中压开时间的长短，可以得到连续的 多级调节。 压开吸气阀调节，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。


两级压缩的工作系统（Pg105） 两级压缩的优点
外，还可以节省功率的消耗；
图9-6

1、节省功耗。采用两级压缩除了可以提高空压机排气量和降低排气温度 图9-7 2、降低排气温度； 3、提高空压机的排气量； 4、可以降低活塞力；采用两级压缩还能大大地降低活塞上的最大
气体作用力。使运动机构轻巧，机械效率改善。
四、排气量调整机构
1、停止空压机工作 n=0，则Q=0。此法虽能节省电能消耗，但电动机经 常启动和停止，对于电路负荷极为不利。因此， 只能用于小容量的空压机调节。采用此法调节时， 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、关闭吸气管调节 关闭吸气管调节装置由减荷阀和压力调节器。（见 图9—14和图9—15）
5、中间冷却器可以分离一部分油和水，提高压 气的质量。
三、冷却系统与润滑系统
1、空压机冷却的意义和方式 （1）意义（Pg101，按等温压缩最有利） （2）方式 空压机的冷却方式可分为风冷式和水冷式两种， 风冷是使压缩过程放出的热量由气缸壁辐射，发散于 大气中。为了增加发散面积，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。一般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。