螺杆空压机在煤矿中的应用及优化改进

王 鹏

（阳泉煤业集团五矿， 山西 阳泉 045200）

引言

空气压缩机在矿井生产设备中，作为固定设备，它的主要作用是提供压力风源，使井下相关用风设备和地面选煤厂风动工具可以正常使用、稳定运行，同时当井下发生爆炸以及伤亡事故时，可以给井下巷道进行供风，以保证救援工作的顺利进行。但在现场应用中空压机的具体效果如何还必须结合矿井的实际情况来看，因此以MLGF型矿用螺杆式移动空压机为例，将其应用于某矿中，并进行技术改造和优化设计。

1 矿井概况

该矿属于大型矿井，年设计生产能力达到了240万t，随着生产技术的发展以及开采工艺的提高改进，其年生产能力逐渐提高至380万t，而随着生产能力的大幅度提高，矿井的采掘接替形势越来越紧张，尤其对于该矿来说，其地质构造复杂，矿井两翼的开拓延伸深度都已超过了6000 m，在这种情况下，虽然地面已经安装有3台L-40/8型空压机，在井下还设置有2个空压机房，并各配备有3台BZL3.5-20/7型空压机，但由于井下供风线路太长，管路损失较大，因此压风系统越来越影响井下正常生产工作的进行。

2 矿用螺杆式移动空压机工作原理

螺杆式空压机的压缩空气部分包括一对阴阳螺杆型转子，在进行空气压缩的过程中，首先阳转子进行转动，由于阳转子与电动机连接，继而带动阴转子转动，当阴阳转子同时转动时，转子上的齿慢慢啮合，从而转子凹槽与气缸内壁所形成的工作容积慢慢减少，此时气体的压力逐渐升高，空气压缩完成，润滑油也同时喷入该工作容积内。随着阳转子的继续转动，当到达排气口时，工作容积的空间最小，此时压缩空气以及润滑油被同时排出，并进入油分离器，将润滑油和气体分离，空气经过冷却器后进入压缩管网中，而润滑油则重新进入油循环系统，实现二次利用。

3 矿用螺杆式移动空压机系统特点及功能

MLGF型矿用螺杆式移动空压机在制造时拥有卓越的主机设计，其主机牢固可靠，可承受的载荷比较大，且滚锥轴承是以线接触的方式来承受压力的，因此极大地提高了主机的使用寿命，同时还在主机上设置有轴承油槽，在空压机停止运作时可以用来储存冷却剂，这样当空压机重新启动时，可以及时对轴承进行润滑，避免轴承的磨损程度增加，从一定程度上来说也延长了轴承的使用时间，减少了工人的维修量；其次该空压机所使用的空气滤清器以及冷却剂都不同于以往的空压机，其中所使用的空气滤清器处理能力极强，可以适应井下恶劣的粉尘环境，过滤精度高，冷却剂则采用专用的SSR超级冷却剂，具有优良的润滑性能，密封性高，生物分解效果极好，使用时间长；此外该空压机在进行维修保养工作时，拆卸方便，易于工作人员对其进行相关操作，同时采用了一体化的机组设计，将整机与附属设备等连接在一起，不仅便于安装，还便于控制，使其成为一体的完整空压机箱式机组。

4 矿用螺杆式移动空压机的存在问题及优化改进

4.1 存在的问题

1）空气滤清器发生堵塞故障，未及时更换滤芯，从而导致滤清器处理能力达不到标准要求，且随着运转的不断进行，空压机的排气量就会减少，从而导致压力下降，影响供风的正常进行，同时该故障还会导致电能、材料等消耗比较严重。

2）原有的设备在不工作的情况下，积聚在后冷却器中的热油会重新回到油分离器中，影响油分离器的使用寿命，使油分离器的更换和维修频繁。同时原有的气路连接管线非常长，其保护装置由于距离的限制经常会出现信号失真以及动作不及时的情况，导致保护装置不能发挥其应用的作用。

3）由于从滤油器到主机的回油管用的是钢丝软管，且滤油器的出油口和主机的回油口不在同一高度上，并受到钢丝软管长度、主机位置以及连接管线的影响，从而导致主机停止工作时钢丝软管会与主机底部发生接触，因此一旦主机开始重新运转，则由于主机振动和油液流动，钢丝软管就会与底盘发生摩擦，由于这种摩擦检修人员不易发现，因此钢丝软管就会出现破损，导致油液喷出，故障发生。

4）螺杆式移动空压机所产生的压风温度比较高，而巷道温度比较低，因此随着供风线路的延长，压风逐渐发生冷凝，从而产生一定量的冷凝水，这部分水进入压风设备后会影响设备的正常工作，使设备发生故障。

4.2 优化改进设计

1）为了保证空气滤清器不会发生堵塞故障，在原来的空气滤芯的基础上又增设了一级空气过滤系统，利用工业无纺布，将其制成口袋形状，并安装在滤芯的外面，作为对空气的第一次过滤，每月定期进行清理，在巷道的清洁风流中将粉尘抖落，若粉尘较为严重，则可以利用清水进行处理，该方式简单易行，制造成本较低，且清理方便；此外为了及时对滤芯进行更换，在空气滤清器上设置真空指示器，根据真空指示器内的色素颜色来判断滤芯的状态，当颜色变红时，说明滤芯应该更换，这样可以避免滤芯更换不及时而导致的油质偏低的问题。

2）为了延长油分离器的使用寿命，减少其维修和更换的成本，在油分离器与后冷却系统的主回油管路上增设了一个断油逆止阀，该阀可以确保空压机在不工作的状态下其油液不会重新积聚到油分离器内，保证了油分离器的安全可靠，提高了使用年限；同时为了避免保护装置失效，将气量调节阀组进行集中设置，全部安装到主机侧面的顶部，该位置与主机的距离最短，此时控制信号的传输距离小，在传输过程中不会发生失真以及动作缓慢的问题，从而使保护装置的动作更加安全。

3）为了解决主回油管路摩擦喷油的问题，将原来的软连接方式改为硬连接，即将钢丝软管换成无缝钢管，需要注意在使用前对钢管进行清洗，清洗液用的是盐酸，以避免钢管内壁的铁屑和锈蚀等物质进入润滑油内，影响润滑油的油质，同时在连接过程中，应尽量减少直角弯头的使用，使连接管路平滑，以减少油液循环过程中油液的浪费和对循环的影响。

4）由于冷凝水进入压风设备后不仅会对设备本身造成影响，且空压机停止运转时，冷凝水还会发生倒流，从而给压风机带来损坏，因此应根据管路尺寸的不同，制作不同大小的冷凝水分离器，并安装在管路上，在冷凝器内部设置滤网和隔板，滤网用来过滤铁屑等杂质，隔板用来改变冷凝水的方向，使其沿隔板下流，当分离器内的水足够多时，由于自身重力的原因，疏水阀就会自动打开，从而排出分离器内的冷凝水，排水结束后，疏水阀自动关闭，从而不断进行冷凝水的排出循环，减少冷凝水带来的影响。

4.3 维修与保养

在经过上述优化改进后，该螺杆式移动空压机发生故障的几率不仅大大减小，而且维修保养工作也基本实现了零保养、零维修，真正做到了简单易行，方便操作。同时需要注意的是在进行维修保养工作前，应将主电路上所有的开关都断开，且挂上警示牌，以防止人员误开启；此外该空压机经常用于粉尘的恶劣环境中，应严格遵守相关规定，及时对空气滤清器进行检修，并从使用的实际情况出发及时更换滤芯，以保证该空压机的正常运转。

5 应用效果分析

将优化改进后的矿用螺杆式移动空压机应用于该矿后发现，该机组可以很好地解决原来供风系统供风量不足的问题，实现对井下的正常供风，且不仅能独立进行作业，还可与井上下压风系统共连同时进行工作，在上级供风系统发生故障时，可以独立地承担供风任务。投入使用该机组后，不仅缓解了井下采掘接替紧张的局势，还实现了月掘进量的提高。

6 结论

矿用螺杆式移动空压机在经过优化改进后，由于解决了原来使用过程中空气滤清器堵塞、油液喷出、管路过长、保护装置失效、冷凝水回流等问题，提高了空压机的使用效率，减少了故障的发生，实现了空压机的零保养与零维修，并通过在矿井中的现场实践发现，该空压机的使用效果良好，值得推广和应用。