螺杆式空压机在煤矿生产中的应用分析

崔家骐

（山西焦煤汾西矿业中兴煤矿， 山西 交城 030500）

引言

空气压缩机是煤矿企业生产的重要设备，目前国内常用的空气压缩机类型多为复式活塞式空压机，性能更为优良的螺杆式空压机尚未推广普及。导致这一现象的原因主要是前者价格比较低廉，应用时间长，操作经验丰富，有利于控制生产成本。而螺杆式空压机价格比较高，生产成本更高，很多煤矿工作人员对这种新型空压机缺乏充分的了解，操作经验不够丰富，导致其应用受限。然而螺杆式空压机作为一种先进设备，较活塞式空压机更有优势，并且解决了活塞式空压机生产效率低、操作复杂、体积庞大、噪声大、容易损坏等问题，具有突出的节能高效优势。

1 螺杆式空压机应用发展

螺杆式空压机的最早应用于20世纪30年代的欧洲，瑞典首次制造出螺杆式空压机并将其投入生产，50年代开始在欧洲大规模推广使用。螺杆式空压机通常分为单螺杆、双螺杆两种类型。近年来，国内逐步开始推广应用螺杆式空压机并取得相应成效，各个领域、各种规格螺杆式空压机的应用日渐广泛[1]。

1.1 螺杆式空压机的结构与工作原理

图1 螺杆式空压机各部件构成与工作原理示意

螺杆空压机包括主机、电动机、齿轮箱、滤芯、油气分离器、温控阀、后冷却器、空气路管、油路管、机油过滤器、油冷却器等诸多装置。其工作原理主要是将空气吸入空压机工作室，然后关闭工作室，逐渐压缩空间，进而提高工作室压力，升至相应工作参数时打开排气系统，经排气管排出空气。空气经过螺杆空压器处理后可压缩至任意数值，空压机系统计算也非常紧密，如图1所示。科技的不断发展与创新，螺杆式空压机的结构设计也逐步完善，推陈出新，产品类型不断更新换代，譬如GHH型、XP型以及X型，永磁螺杆空压机、一体式螺杆空压机、无油螺杆空压机等等，应用优势较为突出。从整体上来看，螺杆式空压机性能特点主要体现在如下几点：可有效对抗复杂恶劣的煤矿作业环境，适应能力极强，抗干扰性高，其工作效率在不同环境状态下亦可保持一致；排气量一般不受排气压干扰，基本可保持恒定不变；工作室压力不易受转数干扰，始终保持稳定；可保持高速运作，持续不断地吸入和向外输送气体，可对气压脉动高低值进行调节，而且不依赖外置气罐[2-3]。

1.2 螺杆空压机的性能特点

与复式活塞式空压机相比，螺杆式空压机的性能优势主要突出在节能、高效和稳定三个方面。随着

2 螺杆式空压机控制系统与房站监控系统构成

1）控制系统。螺杆空压机控制系统主要涉及如下几个方面：工作参数显示；机组排气温度数值；机组排气压力数值；分离前压力值；工作室运行参数指标调节；具备启动或中止操作自动化功能；针对整机运作情况设置报警系统，并对调油分离器压差进行自动调节；对设备压力过载以及传感器是否失效做出预警，工作室一旦出于超温状态下可及时做出保护动作；监测主电机是否过载、调换油过滤器以及进气过滤器。

2）房站监控系统。螺杆空压机房站监控系统包括硬件系统和软件系统两大模块。硬件系统设备构成如下：工控机、打印机、显示器、安全阀、压力表、排污阀、温度传感器、UPS电源、压力传感器。软件系统主要包括账户密码登陆权限、设备启停的自动控制、空压机运行参数监测、故障信号预警、空压机运行参数监测与显示等等。

3 螺杆空压机工作故障的原因分析与处理

1）高温停机。导致设备高温停机的原因主要包括如下四种：冷却油循环不足、周围环境温度偏高、电器接头不良、冷却系统工作效果不佳。建议维修人员评估设备周围作业环境，改善通风效果；及时检查冷却系统，确认有无故障；抽取冷却油样本，检验质量是否合格、有无杂质；注意观察空压机电机之间的线路接触是否完好。

2）电机过载导致设备自动停机。这种现象的主要原因是电流过大造成电源线过热，最终引起机电设备保护动作而跳闸停机。常用解决方案是检测电源电压数值，确认其是否超出正常值。

3）压力过高导致设备自动停机。导致这一问题的原因通常是隔离阀关闭导致排气系统效率过低所致，常用解决方法是例行排查电磁阀，有灰尘积聚的情况应及时拆卸清洗。

4）空压机压力值偏低。主要原因是空气量过大，同时起跳设计的压力值偏低。该问题解决方法主要是检查工作室，确认其有无泄漏，并且将起跳压力值重新设定好。

5）电源指示灯显示异常。主要是电压控制不合理所致，维修人员应注意对电源控制器进行细致检查，观察次级控制组有无熔断丝。

6）空压机不加载。通常是进气阀未成功开启所致，应首先切断空压机电源，排查空压机进气阀门，确认其能否自动开启，并排查控制电机故障情况。

4 螺杆式空压机的维护保养要点

及时维护保养是煤矿机械设备正常运作的重要保障，螺杆式空压机同样如此。螺杆式空压机的维护关键在于进气孔滤芯、机油滤过器、油细分离器三个部位。进气孔滤芯主要功能是滤过空气中存在的污物与尘埃颗粒，确保螺杆转子压缩腔内部空气清洁，以免损伤设备。因为螺杆机部件空隙仅可滤除不超过15U的颗粒，如果滤芯出现破损或堵塞，大量超过15U的颗粒物将会参与空压机循环，进而影响油滤芯和油细分离器工作年限。因此检修人员应定期维护清洁空气过滤器，出现破损应及时更换。油滤芯使用寿命一般为1500～2000 h左右，超过这一期限应及时更换滤芯和机油，作业环境恶劣的情况下应适当缩短更换周期。油细分离器工作寿命一般在3000 h左右，但要考虑润滑油品质和空气过滤质量等因素的影响，适当缩短油细分离器更换期间，以免出现故障导致跑油[5-6]。

5 结语

掌握螺杆式空压机工作原理和性能优点，合理设计控制系统和房站监控系统，结合工作中常见的故障与处理方案，可显著减少煤矿生产损耗，控制生产成本，提高生产效率。相信随着工业科技的快速发展和煤矿设备的更新换代，螺杆式空压机的应用范围会越来越广泛。

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