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第十七章　矿山空气压缩设备 17.1　概述 一、空气压缩设备 　　指压缩和输送气体的整套设备，包括空压机、输气管路和附属设备等。 二、空气压缩设备的任务： 　　向井下输送压缩空气，做为风动机械的动力源。如风钻、锚喷机等。 三、空压机站的组成 　　空压机、电动机及电控设备、冷却泵站、附属设备、管路等。 四、空压机的分类 1.按工作原理分： 1）容积型：利用减小空气体积提高单位体积内气体的质量，从而提高气体压力。 　　又可分为：活塞式、螺杆式、滑片式三种 2）速度型：利用增加空气质点的速度，提高气体的压力。 　　可分为：离心式和轴流式两种。 我国矿山使用最多的是活塞式空压机（又称往复式空压机）。 活塞式空压机的分类方式见图： 五、活塞式空压机的工作原理 17.2　活塞式空压机的工作循环 一、性能参数 1.排气量V（m3/min）：单位时间内测得空压机排出的气体体积数，再换算成吸气状态下的体积数。 2.排气压力p（Pa）：空压机出口压力。 　　　气体分子热运动而相互碰撞，在容器的单位面积上产生的务的统计平均值，称为压力。一个大气压＝0.1MPa 3.吸、排气温度（K）：吸入T1，排出T2。 4.比功率Nb（kw）：吸入空气为标准状态时，轴功率与排气量的比值。 二、一级活塞式空压机的工作循环 （一）理论工作循环 1）三个假设 ①在吸排气过程中，气体状态分别与吸排气管内的气体状态相同，在吸、排气过程中压力保持不变 ②气缸内没有余隙容积，密封良好，气阀关闭及时 ③在压缩过程中，压缩规律保持不变 　符合以上假设的工作循环称为理论工作循环。 1.吸气过程0-1 2.压缩过程1-2 3.排气过程2-3-1 （二）实际工作循环 影响实际工作循环的因素：P438 1.余隙容积的影响：使吸气过程的吸气量减小 应对措施：①减小余隙容积（调正）②减小压缩比③绝热 2.吸、排气阻力的影响：减小吸排气阻力，即使4-1尽量接近0-1’ 3.压缩过程中压缩规律变化的影响：吸入的较低气温的空气在绝热条件下吸收缸壁热量，造成1-2和1’-2’的差别。 4.其他因素的影响：吸入气体温度、漏气、空气温度等的影响，造成排气量减小。 三、两级压缩 1.采用两级压缩的原因： 1）余隙容积的存在限制了压缩比的提高 2）压缩空气终了温度限制了压缩比的提高 压缩比越高，终了温度就越高，过高时，润滑油粘度降低，增加了表面摩擦，同时引起润滑油的蒸发与分解。油的蒸汽在达到闪点温度时可引起油自燃；在排气阀及排气管处积垢，增大排气阻力，甚至可引起爆炸。如需要较高的排气压力，则需进行多级压缩。 《煤矿安全规程》规定：排气温度：单缸≤190℃，双缸≤160℃。由些推知单缸压缩比为4.96，矿用气动设备需压：0.63MPa，进气一个标准大气压为0.1MPa，需6.3以上的压缩比，考虑沿途损失，一般压缩比为7-8，故需要用两级压缩。 2.两级压缩的优点　P439 1）节省功耗 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 5）中间冷却器可以分离一部分油和水，提高压气的质量。 3.压缩比的分配：一般第一级压缩比取小一些，比其它级低5%-10%。故两级压缩在低压缸和高压缸内完成。 17.3　往复式（活塞式）空压机的结构 一、主要部件： 按其作用分为：气路系统、冷却系统、润滑系统、传动系统、调节与控制系统等组成。 （一）压缩机构 1.气缸　2.气阀　3.活塞　 （二）传动机构：由曲轴、连杆、十字头、皮带轮等组成。 　　作用：将曲轴的旋转运动转变为活塞的直线往复运动。 （三）润滑系统：由两个独立的系统组成 1.齿轮油泵机油润滑：润滑传动系统，压力油循环。不进入气路。 2.注油器将高压机油压入气缸进行润滑：润滑气路系统。油入汽缸后随压气排走。 （四）冷却系统：主要指气缸水套和中间冷却器。 气缸水套：冷却气缸 中间冷却器：冷却第一级压缩缸的排气。 （五）排气量调速机构 1.关闭吸气管法：主要由压力调节器和减荷阀完成。 2.压开吸气阀法： 3.余隙容积调节法 （六）安全保护装置 1.超温、断水、超压、断油保护 出现上述四种情况，保护装置会自动报警或自动断电。 2.安全阀： 一级：安装在中间冷却器上。 二级：安装在储气罐上 用于在超压时释放空气达到减压目的。 17.4　附属设备 一、滤风器：对空气进行滤清 应定期清洗，保证滤风阻力≤2500MPa。为减少清洗次数，可设在距地面4米以上。 二、储气罐： 作用：1.缓和压力脉动 　　　2.分离水、油 　　　3.储气备耗气量增大之需。 储气罐应设在室外阴凉处，与空压机的距离不大于12-15米，在空压机怀储气罐的连接管上不应装设闸阀。储气罐应定期清洗，可用盐酸溶液清洗，禁止火烧。 17.5　其他类型压缩机 一、螺杆式（容积型） 优点：连续输出无脉动的大流