螺桿空壓機在煤礦中的應用及優化改進

王 鵬

（陽泉煤業集團五礦， 山西 陽泉 045200）

引言

空氣壓縮機在礦井生產設備中，作為固定設備，它的主要作用是提供壓力風源，使井下相關用風設備和地面選煤廠風動工具可以正常使用、穩定運行，同時當井下發生爆炸以及傷亡事故時，可以給井下巷道進行供風，以保證救援工作的順利進行。但在現場應用中空壓機的具體效果如何還必須結合礦井的實際情況來看，因此以MLGF型礦用螺桿式移動空壓機為例，將其應用于某礦中，并進行技術改造和優化設計。

1 礦井概況

該礦屬于大型礦井，年設計生產能力達到了240萬t，隨著生產技術的發展以及開采工藝的提高改進，其年生產能力逐漸提高至380萬t，而隨著生產能力的大幅度提高，礦井的采掘接替形勢越來越緊張，尤其對于該礦來說，其地質構造復雜，礦井兩翼的開拓延伸深度都已超過了6000 m，在這種情況下，雖然地面已經安裝有3臺L-40/8型空壓機，在井下還設置有2個空壓機房，并各配備有3臺BZL3.5-20/7型空壓機，但由于井下供風線路太長，管路損失較大，因此壓風系統越來越影響井下正常生產工作的進行。

2 礦用螺桿式移動空壓機工作原理

螺桿式空壓機的壓縮空氣部分包括一對陰陽螺桿型轉子，在進行空氣壓縮的過程中，首先陽轉子進行轉動，由于陽轉子與電動機連接，繼而帶動陰轉子轉動，當陰陽轉子同時轉動時，轉子上的齒慢慢嚙合，從而轉子凹槽與氣缸內壁所形成的工作容積慢慢減少，此時氣體的壓力逐漸升高，空氣壓縮完成，潤滑油也同時噴入該工作容積內。隨著陽轉子的繼續轉動，當到達排氣口時，工作容積的空間最小，此時壓縮空氣以及潤滑油被同時排出，并進入油分離器，將潤滑油和氣體分離，空氣經過冷卻器后進入壓縮管網中，而潤滑油則重新進入油循環系統，實現二次利用。

3 礦用螺桿式移動空壓機系統特點及功能

MLGF型礦用螺桿式移動空壓機在制造時擁有卓越的主機設計，其主機牢固可靠，可承受的載荷比較大，且滾錐軸承是以線接觸的方式來承受壓力的，因此極大地提高了主機的使用壽命，同時還在主機上設置有軸承油槽，在空壓機停止運作時可以用來儲存冷卻劑，這樣當空壓機重新啟動時，可以及時對軸承進行潤滑，避免軸承的磨損程度增加，從一定程度上來說也延長了軸承的使用時間，減少了工人的維修量；其次該空壓機所使用的空氣濾清器以及冷卻劑都不同于以往的空壓機，其中所使用的空氣濾清器處理能力極強，可以適應井下惡劣的粉塵環境，過濾精度高，冷卻劑則采用專用的SSR超級冷卻劑，具有優良的潤滑性能，密封性高，生物分解效果極好，使用時間長；此外該空壓機在進行維修保養工作時，拆卸方便，易于工作人員對其進行相關操作，同時采用了一體化的機組設計，將整機與附屬設備等連接在一起，不僅便于安裝，還便于控制，使其成為一體的完整空壓機箱式機組。

4 礦用螺桿式移動空壓機的存在問題及優化改進

4.1 存在的問題

1）空氣濾清器發生堵塞故障，未及時更換濾芯，從而導致濾清器處理能力達不到標準要求，且隨著運轉的不斷進行，空壓機的排氣量就會減少，從而導致壓力下降，影響供風的正常進行，同時該故障還會導致電能、材料等消耗比較嚴重。

2）原有的設備在不工作的情況下，積聚在后冷卻器中的熱油會重新回到油分離器中，影響油分離器的使用壽命，使油分離器的更換和維修頻繁。同時原有的氣路連接管線非常長，其保護裝置由于距離的限制經常會出現信號失真以及動作不及時的情況，導致保護裝置不能發揮其應用的作用。

3）由于從濾油器到主機的回油管用的是鋼絲軟管，且濾油器的出油口和主機的回油口不在同一高度上，并受到鋼絲軟管長度、主機位置以及連接管線的影響，從而導致主機停止工作時鋼絲軟管會與主機底部發生接觸，因此一旦主機開始重新運轉，則由于主機振動和油液流動，鋼絲軟管就會與底盤發生摩擦，由于這種摩擦檢修人員不易發現，因此鋼絲軟管就會出現破損，導致油液噴出，故障發生。

4）螺桿式移動空壓機所產生的壓風溫度比較高，而巷道溫度比較低，因此隨著供風線路的延長，壓風逐漸發生冷凝，從而產生一定量的冷凝水，這部分水進入壓風設備后會影響設備的正常工作，使設備發生故障。

4.2 優化改進設計

1）為了保證空氣濾清器不會發生堵塞故障，在原來的空氣濾芯的基礎上又增設了一級空氣過濾系統，利用工業無紡布，將其制成口袋形狀，并安裝在濾芯的外面，作為對空氣的第一次過濾，每月定期進行清理，在巷道的清潔風流中將粉塵抖落，若粉塵較為嚴重，則可以利用清水進行處理，該方式簡單易行，制造成本較低，且清理方便；此外為了及時對濾芯進行更換，在空氣濾清器上設置真空指示器，根據真空指示器內的色素顏色來判斷濾芯的狀態，當顏色變紅時，說明濾芯應該更換，這樣可以避免濾芯更換不及時而導致的油質偏低的問題。

2）為了延長油分離器的使用壽命，減少其維修和更換的成本，在油分離器與后冷卻系統的主回油管路上增設了一個斷油逆止閥，該閥可以確保空壓機在不工作的狀態下其油液不會重新積聚到油分離器內，保證了油分離器的安全可靠，提高了使用年限；同時為了避免保護裝置失效，將氣量調節閥組進行集中設置，全部安裝到主機側面的頂部，該位置與主機的距離最短，此時控制信號的傳輸距離小，在傳輸過程中不會發生失真以及動作緩慢的問題，從而使保護裝置的動作更加安全。

3）為了解決主回油管路摩擦噴油的問題，將原來的軟連接方式改為硬連接，即將鋼絲軟管換成無縫鋼管，需要注意在使用前對鋼管進行清洗，清洗液用的是鹽酸，以避免鋼管內壁的鐵屑和銹蝕等物質進入潤滑油內，影響潤滑油的油質，同時在連接過程中，應盡量減少直角彎頭的使用，使連接管路平滑，以減少油液循環過程中油液的浪費和對循環的影響。

4）由于冷凝水進入壓風設備后不僅會對設備本身造成影響，且空壓機停止運轉時，冷凝水還會發生倒流，從而給壓風機帶來損壞，因此應根據管路尺寸的不同，制作不同大小的冷凝水分離器，并安裝在管路上，在冷凝器內部設置濾網和隔板，濾網用來過濾鐵屑等雜質，隔板用來改變冷凝水的方向，使其沿隔板下流，當分離器內的水足夠多時，由于自身重力的原因，疏水閥就會自動打開，從而排出分離器內的冷凝水，排水結束后，疏水閥自動關閉，從而不斷進行冷凝水的排出循環，減少冷凝水帶來的影響。

4.3 維修與保養

在經過上述優化改進后，該螺桿式移動空壓機發生故障的幾率不僅大大減小，而且維修保養工作也基本實現了零保養、零維修，真正做到了簡單易行，方便操作。同時需要注意的是在進行維修保養工作前，應將主電路上所有的開關都斷開，且掛上警示牌，以防止人員誤開啟；此外該空壓機經常用于粉塵的惡劣環境中，應嚴格遵守相關規定，及時對空氣濾清器進行檢修，并從使用的實際情況出發及時更換濾芯，以保證該空壓機的正常運轉。

5 應用效果分析

將優化改進后的礦用螺桿式移動空壓機應用于該礦后發現，該機組可以很好地解決原來供風系統供風量不足的問題，實現對井下的正常供風，且不僅能獨立進行作業，還可與井上下壓風系統共連同時進行工作，在上級供風系統發生故障時，可以獨立地承擔供風任務。投入使用該機組后，不僅緩解了井下采掘接替緊張的局勢，還實現了月掘進量的提高。

6 結論

礦用螺桿式移動空壓機在經過優化改進后，由于解決了原來使用過程中空氣濾清器堵塞、油液噴出、管路過長、保護裝置失效、冷凝水回流等問題，提高了空壓機的使用效率，減少了故障的發生，實現了空壓機的零保養與零維修，并通過在礦井中的現場實踐發現，該空壓機的使用效果良好，值得推廣和應用。