螺桿式空壓機在電鏟上的應用措施

田永法

（中煤平朔集團公司 露天設備維修中心，山西 朔州 036000）

平朔安太堡礦早期使用的電鏟均為活塞式空壓機，因其工作時噪音大、效率低、故障率高等影響等因素，現已改為螺桿式空壓機（具有結構簡單、體積小、易損件少、工作可靠、壽命長、維修簡單等優點）。

1 螺桿式空壓機的工作原理

現以P&H4100XPC電鏟上用的空壓機為例，說明其工作原理。

EMD08HH/30/A：功率為30HP；電壓為380 V；類型為雙螺桿式；額定排氣量150psi；冷卻方式為風冷；潤滑油使用壽力24K。螺桿壓縮機是容積式氣體壓縮機械，容積的變化借助壓縮機的一對轉子在機殼內作回轉運動實現。見圖1，壓縮機的機體中，平行地配置著一對相互嚙合的螺旋形轉子。工作時，一個轉子按順時針轉動，另一個轉子按逆時針轉動。通常把節圓外具有凸齒的轉子，稱為陽轉子或陽螺桿（5齒）；把節圓內具有凹齒的轉子，稱為陰轉子或陰螺桿（6齒）。陽螺桿與陰螺桿構成的不對稱形狀，剛好與噴油式空氣壓縮機的壓力條件匹配。一般陽螺桿與電機連接，由陽螺桿帶動陰螺桿轉動。在壓縮機機體的兩端，分別開設一定形狀和大小的孔口。一個供吸氣用，稱為進氣口；另一個供排氣用，稱為排氣口。

圖1 螺桿式空壓機的基本結構

2 空壓機的系統組成

螺桿式空壓機由吸氣系統、排氣系統、冷卻潤滑系統、控制系統組成。見圖2。

1）吸氣系統：主要由空氣濾芯、進氣控制閥組成。運行時空氣經過濾芯后由進氣閥進入壓縮機工作腔。由于顆粒狀塵埃和空氣中的雜質是螺桿空壓機的第一號天敵。空氣濾芯是抵御微塵顆粒進入機體的第一道防線，若空濾芯失效，進氣中的顆粒微塵得不到良好過濾，進入主機冷卻潤滑系統，會導致冷卻油變臟、排氣溫度高、堵塞油濾、油氣分離芯壓差大，控制閥件失靈，降低主機的壽命，嚴重時還會造成主機卡死。

2）排氣系統：由油氣分離器、最小壓力閥、后冷卻器、水氣分離器、連接管路組成。經過壓縮后的油氣混合物，進入油氣分離器進行油氣分離，分離后的壓縮空氣經最小壓力閥進入冷卻器，冷卻后再經水氣分離器分離水分后進入供氣管道。油氣混合物進入儲油器，撞擊弧形表面，流速大大降低，流向改變，形成大的油滴，由于它們較重，大部分落入罐體底部。其余少部分油流經兩個分離芯時分離出來，沉積在濾芯底部，通過回油管接回到壓縮機主機。在壓力達到60psi（4.2bar）后，最小壓力閥打開，氣體送出。停機或卸載時，最小壓力閥防止氣體倒流。

圖2 螺桿式空壓機的系統組成（工作原理圖）

3）冷卻及潤滑系統：由油冷卻器、溫控閥、油過濾器、連接管路組成。a.油冷卻器：用來冷卻高溫潤滑油，其效率的好壞將影響到主機的排氣溫度（T1）。b.溫控閥：由閥和控溫元件兩大部分組成。控溫元件包括特種膨脹感溫石蠟和紫銅殼體，在特定的相變溫度下，膨脹石蠟的膨脹應力是定值，遠大于恒溫閥所需推力。膨脹石蠟密封在殼體中，當溫度上升到石蠟熔點時，體積膨脹而推動頂桿。使驅動控溫閥的滑閥移動；溫度下降時，石蠟遇冷收縮，在彈簧回彈作用下，閥門復位。這種溫控閥推力大，元件內部石蠟膨脹時能達到200多個大氣壓，行程溫度曲線的線性好，因而控溫能力強、元件剛性大、強度高、壽命長。潤滑油從儲油器流出后進入溫控閥。當油溫低于設定溫度時，油是不經過冷卻器的，直接進入主機；當油溫高于設定值時，油要經過冷卻器再送入主機。若油溫高于235°F(113℃)，位于集油器底部的溫度傳感器將切斷空壓機電機電源。c.油過濾器：其作用是過濾油中的雜質，防止固體雜質進入主機而損壞主機軸承及轉子。

4）控制系統：主要用于調節進氣量，使供氣量與用氣量匹配。控制系統包括：進氣控制閥、壓力調節器、啟動電磁閥、加載/卸載電磁閥、往復閥、放空閥等。空壓機在形成系統氣壓時，將持續以最快速度壓縮空氣。當系統壓力接近其最大設置點時，空壓機進氣控制閥將開始閉合，并降低壓縮速度。當壓力為160 psi(11.2 bar)左右時，該閥開始閉合。隨著系統氣壓持續上升，進氣閥將保持閉合。壓力為170 psi(11.9bar)時，進氣控制閥應完全閉合，并停止壓縮。空壓機將持續運行，必要時將系統氣壓下降至170 psi，進氣控制閥將開始開啟，并增加壓縮量。空壓機從而可調節壓縮量，并產生接近恒定的系統壓力170 psi，同時空壓機無需停止、卸載、啟動再加載。進氣控制閥由控制線路內的氣動壓力控制。控制線路氣壓上升，進氣控制閥閉合；控制線路壓力下降，進氣控制閥將相應地開啟，以便更多的空氣可以進入空壓機。

控制系統分為啟動工況、加載工況、調整工況、卸載工況。a.啟動工況：啟動方式為Y-△轉換啟動（設置時間5s），在5s轉換時間內，進氣控制閥在螺桿轉動下產生的壓差作用下打開，少量的控制氣體通過加載/卸載電磁閥將進氣控制閥關閉。此時加載/卸載電磁閥無電，放空閥通向大氣，處于排氣狀態，空壓機輕載啟動。b.加載工況：5 s后，加載/卸載電磁閥得電，進氣控制閥完全打開，機組處于加載模式。當系統壓力達到60psi后，最小壓力閥打開，開始向系統供氣，在達到設定壓力（一般為160psi）之前，機組一直在這種狀態下運行。說明：加載/卸載電磁閥為常開電磁閥，無電常通，帶電關閉。c.調節工況：如果用氣量小于機組的額定供氣量，管線壓力會上升超過160 psi。這個壓力能克服調壓閥的彈簧壓力，調壓閥打開，控制氣體將作用在進氣控制閥上，部分關閉進口閥，減小進氣量，使之與用氣量匹配。此時，壓力會通過調壓閥的排氣小孔來保持系統氣壓穩定。當管線壓力處在160～170psi之間時，控制系統總是通過以上方式進行調節。d.卸載工況：當手動使空壓機停機或突然停電造成停機時，加載/卸載電磁閥斷電，控制氣將通過加載/卸載電磁閥到達放空閥的控制端P端，使得集油器內的氣體通過放空閥的排氣端I端排出。說明只有在手動停機或停電時，空壓機才會卸載，否則將一直處于“調節工況”。

3 常見故障及分析處理

1）故障描述：空壓機不加載，壓力建立不起來。原因分析：a.首先檢查是否進氣。將手放在空氣濾芯進氣口，若無明顯吸入感覺，則說明空氣濾芯堵塞。解決方法：更換空氣濾芯。b.若有大量氣體進入，則說明系統有漏氣處。當空壓機卸載時，主機內的氣體只能通過放空閥的排氣端（I端）排出，其前提必須是控制端（P端）得到壓力信號。而P端的壓力信號只能從加載電磁閥通過。此時需檢查是否有氣通過加載電磁閥，導致放空閥一直處于排氣狀態。解決方法：更換加載電磁閥或電磁閥內部的密封墊。c.若加載電磁閥完好，則檢查放空閥是否一直處于排氣狀態。其內部活塞桿犯卡或銹死，無法回位。解決方法：更換放空閥。

2）故障描述：無法啟動。原因分析：a.首先排除電氣故障。b.若無電氣故障，則查看控制面板上的P1燈是否閃爍。若P1燈閃爍，則說明主機內仍有氣壓未排出。此種空壓機不允許負載啟動，當主機內有氣壓時，按下啟動按鈕后則會顯示故障。解決方法：等待，直到主機內的氣壓降到5 psi以下，此時P1燈將不再閃爍，可以正常啟動；主機內有氣壓，說明在卸載狀態時氣壓沒有迅速排出，此時則要檢查是否有氣體到達放空閥的控制端，若無，則更換加載電磁閥；若有，則更換放空閥。

3）故障描述：油溫高，T1燈閃爍。原因分析：a.首先檢查油散熱器是否良好，查看散熱器上是否有大量積土、或雜質，造成散熱效果不良。解決方法：清理積土、雜質，保證熱量能正常散出。b.若散熱器良好，則需檢查溫控閥是否良好。潤滑油在溫度升高后未通過散熱器，則說明溫控閥故障。解決方法：更換溫控閥。c.取樣分析空壓機潤滑油是否污染變質，油品的好壞直接關系到散熱的效果。解決方法：更換空壓機油。

4 日常使用的注意事項

由于礦區的作業環境較差，空壓機受到振動和灰塵的侵害較多，故在日常使用中特別加強對灰塵的防范，可利用電鏟保養時對空壓機進行清潔處理，對空氣濾芯進行吹風清理或更換，減少灰塵的進入；檢查油散熱器的表面是否有積土或雜質，并對散熱器進行清理；定期對空壓機油進行取樣分析，根據實際情況更換空壓機油；定期檢查水氣分離器的工作狀態是否良好，排污系統是否正常，以減少電鏟各系統的水分進入。