第五章空压机的选型计算

第五章空压机的选型计算
一、设备选择的原则与要求
选择矿山压缩设备设备的原则是，必须保证能在整个矿井服务期限内，在用气量最多、输送距离最远的情况下，供给足够数量和压力的压缩空气，同时应该经济合理。

1．选型设计时必须的资料
(1)风动工具的台数、型号、使用地点和距离；
(2)巷道开拓系统图和地面工业广场布置图；
(3)井口及各开采水平标高，最远采区的距离；
(4)矿井年产量和服务年限。

2．选型设计的主要任务
(1)选择空压机的型式和确定所需的台数；
(2)选择电动机、电控设备和附属装置；
(3)确定压气管道；
(4)提出主要技术经济指标；
(5)绘制空压机站的布置图和管道布置图。

由于我国的空压机是成套产品，因此空压机一经选定，则电动机、电控设备和附属装置也就随机配套供应了。

所以，本章只介绍空压机的选择计算方法。

二、选型设计的步骤和方法
1．确定空压机站必须的供气量
空压机站必须的供气量由风动工具的耗气量决定的。

常用风动工
具的耗气量如表1所列，但在风动工具日久磨损后，耗气量将会有所增加，同时风动工具一般都是间歇性工作，因此在确定风动工具的总耗气量时，必须考虑到各种风动工具的间歇工作使总耗气量减少以及沿途泄漏使总耗气量增加等因素。

表1 煤矿常用风动工具型号规格表
空压机站必须的供气量可按下式计算
i i i K q n a a a Q ∑=321 公式
1
式中：Q ——空压机站的供气量，/min m 3。

1a ——沿管路全长的漏风系数。

它与管路的连接方法、接
头数量、衬垫种类、管道直径和管内压力大小有关。

在设计时，一般依管路的长度进行估算。

1a 的值可按表2选取；
表2 沿管路全长的漏气系数
2a ——机械磨损使压气消耗量增加的系数。

对于风钻或风镐，2a =1.15；对于其它风动机械，2a =1.1 ； 3a ——海拔高度修正系数，其值见表3；
表3 海拔高度修正系数
n i ——同型号风动工具的同时使用台数； q i ——每台风动工具的耗气量，
k i ——同型号风动工具的同时使用系数，其值见表4。

表4 风动工具的同时使用系数
2．估算空压机必须的出口压力
空压机的出口压力，除了应保证工作地点的压力比风动工具的工作压力大9.81×105Pa 外，尚需考虑管路的最大压力损失i p 。

因此，空压机必须的出口压力应按下式计算
510981.0⨯+∑∆+=i g p p p 公式2
式中：p ——空压机的出口压力，Pa ； p g ——风动工具的工作压力，Pa ；
i p ∑∆——压气管路中，最远一趟管路的压力损失之和，可按每公里管路损失(0.3 ~0.6)×105Pa 进行估算；
0.981×105——考虑到橡胶软管、旧管和上下山的影响而增加的压力值，Pa 。

3．确定空压机的型式和台数
空压机站一般设于地面，站内空压机的台数一般不超过5台。

在低沼气矿井中，送气距离较远时，也可在井下主要运输巷道附近新鲜风流通过的地方，设置空压机站，每台空压机能力一般不大于20m 3/min ，数量一般不超过3台，空压机和储气罐必须分别装设在两个铜室内。

为便于维修和管理，应尽可能选用相同的产品。

备用空压机一般为一台，备用风量为总风量的20~50%。

根据计算的空压机站必须的排气量Q 和出口压力p ，从空压机技术规格表4中选取空压机。

三、选择电动机和电控设备
施动空压级的电动机，通常由制造厂家成套供应，无需另选。

电控设备可依据电动机型式和容量，选用合适的起动和控制设备。

四、矿山压缩空气站通常采用封闭式冷却系统，冷却系统由水泵、水管和冷却水沟构筑物组成。

冷却水池或冷却水塔的结构设计由水暖专业部门完成。

下面叙述水泵及拖动水泵的电动机以及水管的选型计
算。

三、选择电动机和电控设备
拖动空压机的电动机，通常由制造厂家成套供应，无需另选。

电控设备可依据电动机型式和容量，选用合适的启动和控制设备。

四、选型冷却设备
矿山压缩空气站通常采用封闭式冷却系统，冷却系统由水泵、水管和冷却水建筑物（喷水池或冷却水塔）组成。

冷却水池或冷却水塔的结构设计由专门部门完成。

下面叙述水泵及拖动水泵的电动机以及水管的选型计算。

1）水泵必须的排水量
压缩空压机站一般设置三台水泵，一台用来排送进入空压机出来的热水进入喷水池或冷却水塔；另一台作为备用。

冷却水泵必须的排水量，可按下式计算
)/(31h m Q n Q W •=
式中n ——同时工作的空压机台数；
1Q ——每台空压机的耗水量。

可以按空压机技术参数中所提供的冷却消耗量的资料来确定；或按以前所介绍的公式计算。

2）水泵所需的扬程
1）冷水泵的扬程H 按下式计算：
∑∆+++=)(m H H H H H j P x
式中x H ——水泵吸水高度。

一般为2.0～2.5（m ）
P H ——排水高度，即水泵轴线至空压机冷却系统最高位置的垂
直高度（m ）；
j H ——空压机本身冷却系统的阻力损失，即自空压机冷却水进
口经中间冷却器至水套出口的阻力损失。

它与冷却器结构型式及水流速度等因素有关，设计时可取1.5～3（m ）；
∑∆H ——供水管路的阻力损失，可按下式计算：
)(2'2
m g V d L L H •+•=∆∑λ
λ——沿程阻力系数（约为0.02～0.03）； L ——供水管实际长度（m ）； L ’——供水管实际长度（m ）； d ——供水管内径（m ）； v ——供水管内水流速度（m/s ）； 2）热水泵所需的扬程H
∑∆+++=)(m H H H H H b P x
式中
P H ——排水高度。

即泵轴线至喷水池喷嘴之间的垂直高度，约
为2～4m ；或泵轴线至冷却水塔上喷嘴（或淋水装置）之间的垂直高度，一般约为4～8m ；
b H ——喷嘴的工作水头。

取为4～6m 。

其余符号及计算方法同前。

3）选择水泵型式
冷水泵和热水泵所需的扬程可能不同，但以选用相同型号的水泵为宜，即按公式（）和（）所得较大的H 值和Q 值来选择合适的水
泵，一般选用单级离心泵。

拖动水泵的电动机，通常由厂家配套供应，无需计算。

4）选择冷却水管
冷却水管直径可按下式计算：
)(0188
.0m V
Q d w
= z ——同时工作空压机的台数；
k N ——空压机轴功率，可取之产品技术规范；
t ——空压机每天工作小时数，三班工作制取21； d ——空压机年工作天数；
c η——传动效率，直接传动为1；三角皮带为0.95；
d η——电动机效率，如无资料，可取0.90～0.92； w η——电网效率，可取0. 9 5～0.98。

2）水泵年耗电量；
a h KW d
t ZN E d
d /)(1
2•••=η
式中d N ——水泵轴功率，KW ；其余代号同前。

年电费a C E E S ⨯+=)(215（元/a ）；式中a C ——每度电单价［元/（KWh ）］。

6．其他费用（6S ）
系指不直接构成建筑及安装工程成本，但对单项工程经济指标需要摊派的费用，例如：管理费、劳保、环保、教育……等等。

此项计算颇为复杂，如无资料，亦可暂不列入概算。

7.经济指标
1）用于压缩空气设备的吨煤成本
A
S
A S S S S S S
B t =+++++=
654321（元/t ）
A ——矿井年产量，t 。

2）压缩13m 空气的费用；
Qtd
S
B m 6031=
（元/3m ）。