空气压缩设备安全远程.ppt

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1、1,第七章 空气压缩设备,本章主要学习内容：1.概述2.活塞式压缩机的工作理论3.L型空压机的结构4.压气设备的选型设计5.螺杆式压缩机,2,第七章 空气压缩设备,第一节 概 述一、空气压缩设备的构成,3,二、空压机的分类,空压机的种类很多，按工作原理和结构形式不同可进行如下分类：,4,第二节 活塞式空压机的工作理论,一、活塞式空压机的工作原理,5,二、活塞式空压机的理论工作过程,为了分析单级往复空压机的理论工作过程，假定：（1）在吸气过程中，气体的状态不变；（2）气缸内被压缩的气体全部无遗地排出（即空压机没有余隙容积）；（3）在排气过程中，压缩空气状态保持不变；（4）空压机内没有能量损失和漏

2、气损失，吸、排气阀无阻力。,6,二、活塞式空压机的理论工作过程,设：活塞对外作功为正，外界对活塞作功为负。每一工作循环消耗的总功等于吸气功与压缩功、排气功的代数和。,7,二、活塞式空压机的理论工作过程,对绝热过程PV k=C,对多变过程PV n=C,对等温过程PV=C,8,例 71,空气的初压力 P1 105 Pa，终压力P2 5*105 Pa，空气的初始温度 t1=15，试求1m3空气按照等温、绝热和多变压缩时的终温度和理论循环功。多变指数n=1.25。解 等温压缩时：t1=15，L=161 kJ 绝热压缩时：t1=187，L=210 kJ 多变压缩时：t1=125，L=188 kJ,9,三

3、、活塞式空压机的实际工作循环,1实际压缩过程2实际排气过程3实际膨胀过程4实际吸气过程,10,理论工作循环和实际工作循环的比较,11,四、活塞式空气压缩机的排气量,活塞式空压机的理论排气量，即每分钟所吸入的气体量QT。对于单作用气缸的理论排气量,对于双作用气缸的理论排气量,12,四、活塞式空气压缩机的排气量,由于各种因素的影响，空压机的实际排气量总是小于理论排气量。这些影响因素是：（1）余隙容积的影响。（2）吸气阻力的影响。（3）吸气温度的影响。（4）气体湿度的影响。（5）漏气的影响。,13,四、活塞式空气压缩机的排气量,14,五、活塞式空压机的功率和效率,1.指示功率空压机的指示功率，指气缸

4、内活塞加于气体的功率，也就是空压机的实际循环功率。确定空压机的指示功率可根据：等温或绝热压缩时的理论功率并加以修正；在空压机试验中所测得的示功图的面积直接求取。等温理论循环功为：如果空压机的排气量为Q，则等温理论功率为：,15,1.指示功率,如果空压机的排气量为Q，则绝热理论功率为：,16,1.指示功率,测取示功图面积Fi cm2,m：示功图容积座标比例尺m3/cma：示功图压力座标比例尺Nm-2/cm,17,2.轴功率,空压机的轴功率即主轴上的功率。,m=0.9-0.95(大中型压缩机)，m=0.85-0.9(小型压缩机)。,18,3.驱动功率,驱动功率是原动机（大多采用电动机）驱动空压机所

5、需的功率：4.比功率比功率是单位排气量所消耗的轴功率即：,5空压机的工作效率（1）等温效率（2）绝热效率,19,六、两级压缩,20,六、两级压缩,21,22,第三节 L型空压机的构造,L型空压机，由若干个具有特定作用的系统组成，它分别是：传动系统，气路系统，冷却系统，润滑系统，调节系统和控制保护系统。,23,一、传动系统,传动系统的主要部件有：曲轴、连杆、十字头、飞轮及机架等，其作用是传递动力，把电机的旋转运动转变成活塞的往复运动。1机身机身起连接、支承、定位和导向等作用。,24,2曲轴,曲轴的材料一般为球墨铸铁。它由两段轴颈、两块曲臂和一个曲拐组成。曲轴上有油孔，通过齿轮油泵供油润滑轴颈，同

6、时向连杆供油。,25,3连杆,连杆包括杆体、大头、小头三部分，大头采用剖分结构,连杆体内有一通孔，从曲轴得到的润滑油由大头通过孔到小头润滑十字头销。,26,4十字头,十字头主要有十字头体和十字头销两部分，十字头体上有内螺纹孔以连接活塞杆，通过调节螺纹拧入深度可调节余隙容积。十字头穿过连杆小头与十字头体固结。,27,5飞轮,由于活塞近似作简谐运动，整个传动机构与活塞的惯性力在旋转过程中很不均匀，另外，在一个循环内气缸内的气体压力也是变化的，因而曲轴上的阻力矩也是变化的，为了使传动平稳，减少对电机的负荷波动，配置质量较大的皮带轮兼作飞轮。,28,二、气路系统,气路系统的主要部件有：空气过滤器、气缸

7、、活塞、气阀、密封装置和风包等。1.气缸,29,2活塞,30,3.气阀,（a）（c）1、2级吸气阀；（b）（d）3、4级排气阀l阀座；2阀盖；3弹簧；4阀片；5一一螺帽；6螺栓；7开口销；8垫,31,4.填料及填料函,填料是指密封气缸和活塞杆间隙的元件。它充填或装配在气缸体的填料函内。空压机中的填料多用自紧式密封，按结构形状分为平面和锥形密封圈两种。,32,4.填料及填料函,33,5.风包,风包是L型活塞式空压机必须配置的设备，一般竖立装在室外。风包概括起来有三个作用：稳压作用。贮存一定量压气，对风动机具用气的不均衡性起一定的调节作用。风包内可分高压缩空气中的油、水，提高气体质量。,34,三、

8、冷却系统,35,四、润滑系统,l曲轴；2传动空心轴；3蜗轮蜗杆；4外壳；5从动轮；6主动轮；7油压调节阀；8螺帽；9调节螺钉；10回油管；11压力表；12滤油器；13连杆；14十字头；15十字头销；16气缸；17凸轮；18杠杆；19柱塞阀；20球阀；21吸油管；22油槽；23顶杆,36,五、调节系统-1.打开吸气阀调节,部分行程打开吸气阀调节装置 l制动垫圈；2小弹簧；3压叉；4导轴；5大弹簧；6销；7弹簧座；8指针；9手轮,37,2.关闭进气管调节,38,3.改变余隙容积调节,39,3.改变余隙容积调节,40,六、控制保护装置,1安全阀2释压阀3.压力继电器4.温度保护,41,七、压缩空气站

9、,一）压缩空气站的布置方案 1.设置在矿井地面工业广场集中或分散。2.设在井下。3.井下移动。二）地面压缩空气站的布置1站址的选择。2设备的布置。,42,2设备的布置,43,第四节压缩空气设备的选型设计,一、设备选择的原则与要求 选择矿山压缩空气设备的原则是，必须保证在整个矿井服务年限内，在用风量最多、输气距离最远的情况下，供给足够数量和压力的压缩空气。同时在设计中要充分考虑设备使用的效能，以便为设备运转的经济性打下有利的基础，要投资少，操作及维修方便。1.选型设计时必须的资料 1）采掘机械配置图，同时使用的风动机具的型号和台数。2）机修厂、井口及井底车场使用的风动机械的型号和台数，或用风数量

10、。3）地面工业广场的平面图，巷道开拓系统图。,44,1.选型设计时必须的资料,4）最远采区的距离，各水平及井口标高；5）矿井年产量及服务年限。2选型设计的主要任务 1）选择空压机的型式并确定所需的台数；2）选择电动机及电控设备；3）选择空压机的辅助设备；4）选择输气管道及附件；5）提出技术经济指数；6）绘制压缩空气站的设备布置图及管道布置图。,45,二、选择空气压缩机型式和台数,空压机型式的选择和台数的确定，是依据矿井所需的供气量及供气压力。由于矿井生产年限较长，考虑到空气压缩机的使用年限，故没有必要矿井生产末期的采掘工作所需的风量，作为设计的依据（服务年限较短的矿井除外）。通常可按矿井生产达

11、到设计产量时，需要的供气量和压力设计，并适当考虑后期机站有扩建的场所。选型的步骤和方法大致如下：,46,1.确定压缩空气站位置及输气管路系统,压缩空气站一般立在地面集中设站，或分散设站。输气管路系统的确定：在保证各用风点有足够的风量条件下，布局要合理且尽量缩短管路长度，同时要考虑管道拆装和维护方便等要求。2.压缩空气站总的供气量 式中：1沿管路全长的漏气系数；2风动机具磨损后，耗气量增加的系数；y海拔高度修正系数；ni在一个工作班内同型号风动机具的台数；qi一台风动机具的耗气量（m3min）;ki同型号风动机具的同时工作系数。,47,2.压缩空气站总的供气量,1）2）21.1l.15。3）4）

12、在同一工作面上风镐和凿岩机，不可能同时开动,计算耗气量时按凿岩机的工作台数计算。,48,2.压缩空气站总的供气量,5）ki是考虑风动机具都不是连续工作，从而使耗气量减少的因素。对于锚喷机的台数及同时工作系数，应按实际情况计算。因为在一个支管中锚喷机和其它风动机具是错开使用的，当无可靠资料时，大型矿井按4台计算，同时工作系数可按：2台：Ki=0.8 3台：Ki=0.6 4台：Ki=0.5,49,3估算空压机必须的出口压力,4选择空压机型式和台数 压缩空气站内空压机的型号，一般采用一种型号，安设台数不超过五台，其中备用台数为一台。如果选用不同型号时，其备用量应按最大一台检修外，其余各台的总供气量仍

13、应能满足所需耗气量为原则来确定。,50,三、选择电动机和电控设备,四、选择冷却设备任务：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 压缩空压站一般设置三台水泵，一台冷水泵，一台热水泵；另一台作为备用。冷却水泵必须的排水量：式中n同时工作的空压机台数。Qi每台空压机的耗水量。,51,四、选择冷却设备,2）水泵所需的扬程（1）冷水泵的扬程H式中Hx水泵吸水高度。一般为2.02.5（m）；Hp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）Hj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。设计时可取1.53（m）H 供水管路的阻力

14、损失，,52,四、选择冷却设备,2）水泵所需的扬程 H 供水管路的阻力损失，,沿程阻力系数（约为0.020.03）L供水管实际长度（m）L 供水管上各种管件的折算长度的总和（m）；d供水管内径（m）v供水管内水流速度（ms）。（2）热水泵所需的扬程H式中：Hp 排水高度。即泵轴线至喷水池喷嘴之间的垂直高度，约为24m；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46m；Hb 喷嘴的工作水头46 m。,53,(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，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

15、却水管直径可按下式计算：,54,五、选择输气管路,选择输气管道主要是选择管径和管材，同时计算出压气在管道中的压力损失。输气管道自空压机站至采掘工作面管路固定不动，一般选用焊接钢管或无缝钢管，工作面由于风动机具经常要移动，采用橡胶软管，由于胶管压力损失大，其长度一般不大于 15 m。1管道直径的选择 选择输气管径有两种方法：一种是概算法；另一种查表法。工程上一般采用查表法，,55,1）概算法,L是计算管长。选择干管管径时，管路长度（L）应从矿井服务年限内最远的工作面至空压机站的距离考虑；而选择支管管径时，可按达到设计产量时采区工作面至空压机站的距离考虑。,支管 L=100+386+253+450

16、+300+250+250=1989 m,干管 L=100+386+253+450+300+250+250+1500=3489 m,56,2）查表法,57,2.校验压力损失,58,5年电耗,空压机站总耗电量包括空压机耗电量、冷却水泵耗电量及机站照明以及维修用电量（后两项耗电量，可按实际需要量计算或估算）。1）空压机年耗电量：式中：K空压机负荷系数，等于空压机实际排气量与额定排气量的比值；Z 同时工作空压机的台数，Nk 空压机轴功率，可取之产品技术规范；t空压机每天的工作小时数，三班工作制取21；d空压机年工 作天数；,59,2）水泵年耗电量,式中 Nd水泵轴功率。3）总电耗E=E1+E2,60,

17、某矿年产量120万t，第一水平划分为二个阶段开采达到设计产量时，有10个岩巷掘进工作面，其中开拓4个头（M1M4），准备6个头（N1N6），集中巷采用喷射混凝土支护，各掘进工作面使用风动工具的型号和数量如图所示。地面机厂设置一台IR50型锻钎机。井口标高为36米。输气管路各管段长度列于表中。,61,62,1计算矿井所需的供气量：98.37m3/min2.计算出口压力 L=100+386+253+450+300+250+250+1500=3490 m3.选择空压机的型式和台数选用四台 5L408型空压机，该机配用TDKll8/2416型同步电动机及4.6m3的储气罐。,63,4选择各段管道直径,

18、64,4选择各段管近直径,支管 L=100+386+253+450+300+250+250=1989 m,干管 L=100+386+253+450+300+250+250+1500=3489 m,65,5.校验空压机的排气压力,66,第五节 螺杆压缩机,一、概述 1基本结构和工作原理,67,68,69,70,2分类,按其运行方式的不同，螺杆压缩机可分为无油机器和喷油机器两类。3特点 螺杆压缩机具有一系列独特的优点,主要有：可靠性高、动力平衡好、适应性强、多相混输、无油压缩。螺杆压缩机的主要缺点是：造价高、系统复杂、不能用于高压场合、噪声大。,71,二、转子型线,（一）有关几何要素的基本概念转子

19、型线：转子的齿面与转子轴线垂直面的截交线，故又把转子型线称为端面型线。齿 面：由转子型线作螺旋运动就形成了转子的齿面。接 触 线：螺杆压缩机的阴、阳转子啮合时，两转子齿面相互接触而形成的空间曲线称为接触线。它是吸气基元容积与压气、排气基元容积的分界线。啮 合 点：转子型线的接触点。齿合点的集合是接触线。啮 合 线：两转子型线啮合运动的啮合点轨迹，叫做型线的啮合线，也是接触线的轴向投影。啮合点的集合是啮合线。,72,（二）转子型线,73,（二）转子型线,74,75,第四节 回转压缩机的喷液,一、喷液对压缩机的影响 喷入的液体通常是油、水、制冷剂或其他液体。1向工作腔喷油的作用1）冷却作用；2）润滑作用；3）密封作用；4）降噪作用 2喷油对压缩机的影响1）对压缩过程的影响 使其压缩过程更接近于等温过程。2）对转速和驱动方式的影响 3）对压力比的影响4）对主机结构的影响5）使机组系统复杂,76,二、喷液机组的系统,按喷油机组系统液压泵的配置特性，可分为三类。1喷油机器的带液压泵系统2喷油机器的无液压泵系统3联合使用的油循环系统,77,二、喷液机组的系统,78,第七章作业及参考答案,7-17-37-57-77-107-13,