螺桿式空壓機在煤礦生產中的應用分析

崔家騏

（山西焦煤汾西礦業中興煤礦， 山西 交城 030500）

引言

空氣壓縮機是煤礦企業生產的重要設備，目前國內常用的空氣壓縮機類型多為復式活塞式空壓機，性能更為優良的螺桿式空壓機尚未推廣普及。導致這一現象的原因主要是前者價格比較低廉，應用時間長，操作經驗豐富，有利于控制生產成本。而螺桿式空壓機價格比較高，生產成本更高，很多煤礦工作人員對這種新型空壓機缺乏充分的了解，操作經驗不夠豐富，導致其應用受限。然而螺桿式空壓機作為一種先進設備，較活塞式空壓機更有優勢，并且解決了活塞式空壓機生產效率低、操作復雜、體積龐大、噪聲大、容易損壞等問題，具有突出的節能高效優勢。

1 螺桿式空壓機應用發展

螺桿式空壓機的最早應用于20世紀30年代的歐洲，瑞典首次制造出螺桿式空壓機并將其投入生產，50年代開始在歐洲大規模推廣使用。螺桿式空壓機通常分為單螺桿、雙螺桿兩種類型。近年來，國內逐步開始推廣應用螺桿式空壓機并取得相應成效，各個領域、各種規格螺桿式空壓機的應用日漸廣泛[1]。

1.1 螺桿式空壓機的結構與工作原理

圖1 螺桿式空壓機各部件構成與工作原理示意

螺桿空壓機包括主機、電動機、齒輪箱、濾芯、油氣分離器、溫控閥、后冷卻器、空氣路管、油路管、機油過濾器、油冷卻器等諸多裝置。其工作原理主要是將空氣吸入空壓機工作室，然后關閉工作室，逐漸壓縮空間，進而提高工作室壓力，升至相應工作參數時打開排氣系統，經排氣管排出空氣。空氣經過螺桿空壓器處理后可壓縮至任意數值，空壓機系統計算也非常緊密，如圖1所示。科技的不斷發展與創新，螺桿式空壓機的結構設計也逐步完善，推陳出新，產品類型不斷更新換代，譬如GHH型、XP型以及X型，永磁螺桿空壓機、一體式螺桿空壓機、無油螺桿空壓機等等，應用優勢較為突出。從整體上來看，螺桿式空壓機性能特點主要體現在如下幾點：可有效對抗復雜惡劣的煤礦作業環境，適應能力極強，抗干擾性高，其工作效率在不同環境狀態下亦可保持一致；排氣量一般不受排氣壓干擾，基本可保持恒定不變；工作室壓力不易受轉數干擾，始終保持穩定；可保持高速運作，持續不斷地吸入和向外輸送氣體，可對氣壓脈動高低值進行調節，而且不依賴外置氣罐[2-3]。

1.2 螺桿空壓機的性能特點

與復式活塞式空壓機相比，螺桿式空壓機的性能優勢主要突出在節能、高效和穩定三個方面。隨著

2 螺桿式空壓機控制系統與房站監控系統構成

1）控制系統。螺桿空壓機控制系統主要涉及如下幾個方面：工作參數顯示；機組排氣溫度數值；機組排氣壓力數值；分離前壓力值；工作室運行參數指標調節；具備啟動或中止操作自動化功能；針對整機運作情況設置報警系統，并對調油分離器壓差進行自動調節；對設備壓力過載以及傳感器是否失效做出預警，工作室一旦出于超溫狀態下可及時做出保護動作；監測主電機是否過載、調換油過濾器以及進氣過濾器。

2）房站監控系統。螺桿空壓機房站監控系統包括硬件系統和軟件系統兩大模塊。硬件系統設備構成如下：工控機、打印機、顯示器、安全閥、壓力表、排污閥、溫度傳感器、UPS電源、壓力傳感器。軟件系統主要包括賬戶密碼登陸權限、設備啟停的自動控制、空壓機運行參數監測、故障信號預警、空壓機運行參數監測與顯示等等。

3 螺桿空壓機工作故障的原因分析與處理

1）高溫停機。導致設備高溫停機的原因主要包括如下四種：冷卻油循環不足、周圍環境溫度偏高、電器接頭不良、冷卻系統工作效果不佳。建議維修人員評估設備周圍作業環境，改善通風效果；及時檢查冷卻系統，確認有無故障；抽取冷卻油樣本，檢驗質量是否合格、有無雜質；注意觀察空壓機電機之間的線路接觸是否完好。

2）電機過載導致設備自動停機。這種現象的主要原因是電流過大造成電源線過熱，最終引起機電設備保護動作而跳閘停機。常用解決方案是檢測電源電壓數值，確認其是否超出正常值。

3）壓力過高導致設備自動停機。導致這一問題的原因通常是隔離閥關閉導致排氣系統效率過低所致，常用解決方法是例行排查電磁閥，有灰塵積聚的情況應及時拆卸清洗。

4）空壓機壓力值偏低。主要原因是空氣量過大，同時起跳設計的壓力值偏低。該問題解決方法主要是檢查工作室，確認其有無泄漏，并且將起跳壓力值重新設定好。

5）電源指示燈顯示異常。主要是電壓控制不合理所致，維修人員應注意對電源控制器進行細致檢查，觀察次級控制組有無熔斷絲。

6）空壓機不加載。通常是進氣閥未成功開啟所致，應首先切斷空壓機電源，排查空壓機進氣閥門，確認其能否自動開啟，并排查控制電機故障情況。

4 螺桿式空壓機的維護保養要點

及時維護保養是煤礦機械設備正常運作的重要保障，螺桿式空壓機同樣如此。螺桿式空壓機的維護關鍵在于進氣孔濾芯、機油濾過器、油細分離器三個部位。進氣孔濾芯主要功能是濾過空氣中存在的污物與塵埃顆粒，確保螺桿轉子壓縮腔內部空氣清潔，以免損傷設備。因為螺桿機部件空隙僅可濾除不超過15U的顆粒，如果濾芯出現破損或堵塞，大量超過15U的顆粒物將會參與空壓機循環，進而影響油濾芯和油細分離器工作年限。因此檢修人員應定期維護清潔空氣過濾器，出現破損應及時更換。油濾芯使用壽命一般為1500～2000 h左右，超過這一期限應及時更換濾芯和機油，作業環境惡劣的情況下應適當縮短更換周期。油細分離器工作壽命一般在3000 h左右，但要考慮潤滑油品質和空氣過濾質量等因素的影響，適當縮短油細分離器更換期間，以免出現故障導致跑油[5-6]。

5 結語

掌握螺桿式空壓機工作原理和性能優點，合理設計控制系統和房站監控系統，結合工作中常見的故障與處理方案，可顯著減少煤礦生產損耗，控制生產成本，提高生產效率。相信隨著工業科技的快速發展和煤礦設備的更新換代，螺桿式空壓機的應用范圍會越來越廣泛。

[1]呂新磊，王永華，高永田，等.螺桿式空壓機變頻節能改造方案設計[J].鄭州輕工業學院學報（自然科學版），2012，27（1）：91-93.

[2]王少波.螺桿式空壓機余熱回收技術的應用及節能效益分析[J].能源與節能，2011（9）：15-16.

[3]聶鵬飛，馬杰，郭迎賓，等.某螺桿式空壓機燒損原因分析與改進措施[J].壓縮機技術，2013（2）：64-66.

[4]王飛.活塞式空壓機與螺桿式空壓機使用比較[J].機械工程師，2012（8）：155-156.

[5]李秋秋，馮偉，趙暢暢，等.油液分析在螺桿式空壓機潤滑故障診斷中的應用[J].潤滑與密封，2016，41（4）：137-140.

[6]肖慧儒，楊清柏，何方金，等.螺桿式空壓機與活塞式空壓機的技術經濟指標比較[J].壓縮機技術，2012（1）：42-45.