矿业压风机的有效运行方式的研究

孙创

摘 要： 本文结合矿业开采过程中压风机运行的具体情况，简要概述了一种安全、高效、节能、便捷的压风机运行方式，望对矿业开采有一定的指导与帮助。

关键词： 压风机;高效节能;安全便捷

【中图分类号】TD443     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）17-0207-01

1 系统现状

朱集东矿地面压风机房原设计4台C95055MX3型号的离心式压风机，排气量为150M3/MIN，冷却方式为水冷，每台压风机安装有先进的CMC控制面板，执行压风机的控制和监视功能。正常条件下，2台压风机运行、1台压风机备用、1台压风机检修。控制系统采用合肥长江自动化有限公司设计的二级分布式计算机集散式控制系统，能够对压风机的运行过程进行检测、显示、控制、保护、报警和管理。配套的冷却系统设置有设冷、热水池各1座;冷却循环泵房1座，泵房内设冷水循环泵3台（2用1备）;热水循环泵3台（2用1备）;冷热水池上方安装2台冷却塔;软化车间有水处理设备1套。

2 存在问题

2.1 每年6月份以后，天气比较炎热，冷、热水池中水的温度比正常情况下高，使得压风机的冷却效果较差，达不到理想的冷却效果，压风机经常发生因排气温度过高而报警停机的现象。

2.2 该离心式压风机设定有一级排气超温保护、二级排气超温保护、排气超温保护、断水保护、润滑油油压低保护、润滑油超温保护、一级振动保护、二级振动保护、三级振动保护、风包超温保护等保护功能，为保证安全保护装置的灵敏可靠，所以每天必须对压风机的安全保护做模拟试验，检测安全保护装置是否正常动作。

2.3 矿井正常生产过程中，1台型号为C95055MX3的压风机运行时，风量不能满足井下用风量，会影响矿井正常生产;2台型号为C95055MX3的压风机同时运行时，产生的风量远大于井下用风需求量，使得其中1台压风机60%的风量直接通过旁路阀排至大气中，造成风量浪费，耗电量极大，不利于节能降耗。

3 改造方案

3.1 冷却系统改造：

根据我矿压风机房的实际现场情况，发现已有冷、热水池和冷却管道不能改变，最后经过多次研究和论证后;只有更换循环泵房内的冷水泵和热水泵，以加快冷却水和回流热水的流速，加大对压风机的冷却效果;增加两台冷却塔，加大回流热水的冷却能力，降低热水池中水的温度;增加一组软水设备，保证冷却水的水质。具体如下：

（1）将原有3台冷水循环泵全部替换型号为ISG200-400，流量为Q=260M3/H，扬程为H=44M，功率为45KW。

（2）将原有3台热水循环泵全部替换型号为ISG200-315，流量为Q=260M3/H，扬程为H=28M，功率为30KW。

（3）在冷、热水池上面增加安装两台冷却塔，型号为GBNL3-150，功率为7.5KW;同原两台冷却塔系统进行并联。

（4）软化水车间内增加一套软水设备，型号为JK200-400X3，产水量为10～12M3/H;同原软化水设备进行并联。

3.2 保护模拟试验操作界面的设计：

压风机的控制系统具备压风机所设定的上述保护功能，控制程序中設定的有相关报警值，所以根据控制系统中的保护功能和控制程序中相关报警值在监控主机的WINCC上组态一个模拟报警测试操作画面，作为保护模拟试验操作使用。

3.3 系统节能改造：

（1）从产能退出矿井谢一矿调剂2台（一用一备）螺杆式压风机（型号为MM350-2S），电机额定功率为350KW，排气量为60.2M3/MIN，冷却方式为风冷，设计风压为0.8-0.85MPA。

（2）在原压风机房北侧扩建一个简易厂房，安装2台螺杆式压风机，并把螺杆式压风机出风管路和原2#、3#的压风机出风管路合茬构成一个压风系统，共用储气罐。

改造后运行情况：矿井正常供风时运行1台排气量为150 M3/MIN的离心式压风机和1台排气量为60M3/MIN的螺杆式压风机，风量满足井下生产需求，避免了风量浪费，减少了电费支出。

3.4 小压风机风包温度保护改造：

在储气罐上的压力表连接管上和空气压缩机的高压柜保护装置之间接入一套储气罐超温保护装置，该套装置由一个型号为WSSX-401的电接点双金属温度计和型号为UC4-4的电铃，型号为DZY-211/DC220V的中间继电器（ZJ）等组成。具体接线方式是将电接点双金属温度计的温度高节点接线与电铃和中间继电器（ZJ）串联并接到高压柜二次回路的控制电源1回路上，电接点双金属的温度计的电源公共端接到控制电源2回路上;中间继电器（ZJ）的常开K1触点的两端分别接到高压柜二次回路的19#端点、保护器的93#端点上。当电接点双金属温度计内的温包感受到储气罐内的温度变化时，密闭系统内饱和蒸气产生相应的压力，引起弹性元件曲率的变化，使其自由端产生位移，再由齿轮放大机构放大后，指针将被测温度值在刻度盘上指示出来。我们把电接点双金属温度计的高值设定到120℃，当储气罐内的温度达到预定的高值（120℃）时，指针带动电接触装置的活动触头，活动触头与设定针上的定触头接触，接通电路导致电铃响报警和中间继电器（ZJ）动作，接着中间继电器（ZJ）的常开触点K1吸合使高压柜断路器分闸，自动切断空气压缩机的电源。所以该设计装置实现了储气罐内温度超过120℃时自动切断电源并报警的功能。

4 改造后运行效果

（1）冷却循环系统改造后，增加了压风机冷却水循环量和流速，保证了压风机在炎热夏天中正常运行，冷却效果显著提高。自改造后运行以来没有发生一次因排气温度过高而报警停机的现象，保证了矿井的正常生产。

（2）安全保护模拟实验操作优化设计后，每次做保护模拟试验时只需要压风机的控制面板处于开机状态，不需要压风机运行;操作时只需要在WINCC上点击对应压风机的保护模拟测试画面，输入相关的测试数值进行保护模拟试验测试，保护动作后画面中对应的指示灯闪烁，控制柜中的报警铃响，很直观方便的检测到保护装置是否完好，操作十分方便、快捷。

（3）系统节能改造后，压风机房每小时耗电量比改造前节约500KWH，每1KWH电价按0.5元计算，每天运行24小时，一年节约210万元电费，节能效果明显;此外，该小压风机采用风冷方式代替水冷，节约了用水。

（4）小压风机风包温度的超温保护装置结构简单、维护方便、安装费用低，当储气罐内的温度超过120℃的时，自动切断空气压缩机的运行，同时发出报警信号，显示报警温度值，进而有效控制了储气罐内的温度。

综上，经过上述几项改造后，实现了压风机的安全、高效、节能、便捷运行，保证了矿井的正常生产。