矿山压气设施概述

2010年本科生教学 主讲人 李启月 中南大学资源与安全工程学院 矿山压气供水排水 2010年4月14日 第1章矿山压气设施概述 图1 1矿山压气系统的示意图 1 空压机 2 拖动装置 3 空气过滤器 4 风包 5 压气管道 6 风动机械 压缩空气是风动机械的原动力 由空压机产生 空压机是一种动力机械 使用压缩空气的最大优点是能够利用取之不尽 用之不竭的自由空气 与电力相比 不产生火花 不怕超负荷 无触电危险 在湿度大 温度高 灰尘多的环境中能很好地工作 风动机械排出的空气 在某种程度上有助于改善井下的通风状况 空压机运转效率低 耗电量大 成本高 使用中提高空压机效率 减少压气管道内的压力损失和泄漏 节约压气的消耗 空压机是生产压缩气体的设备 它不是动力机 而是用消耗机械能来得到压缩气体的一种工作机 空压机 叶轮式空压机工作原理 轴流式 离心式 与活塞式空压机相比 叶轮式空压机结构紧凑 输气量大 输气均匀且运转平稳 效率高 缺点是增压比小 图1 2各式空气压缩机的应用范围 1 往复活塞式 2 叶轮式 3 螺杆式 4 滑片式 单动式双动式 往复式空压机的分类 按空气被压缩次数 单级 按活塞的作用方式 两极 多级 从热力学观点看 尽管活塞式空压机和叶轮式空压机的结构和工作原理都不同 但压缩过程中气体的状态变化本质上是一致的 以活塞式空压机为例分析压缩气体生产过程的热力学特性 第2章往复式空压机的工作理论 气缸排列方式图 往复式空压机的工作原理 单动往复活塞式空压机 复动式空压机工作原理示意图 工作原理 f 1 气体引入气缸 1 2 气体在气缸内进行压缩 2 g 气体流出气缸 输向储气筒 不是热力过程 只是气体的移动过程 气体状态不发生变化 缸内气体的数量发生变化 f 1和2 g过程 热力过程 气体的参数发生变化 过程耗功量可由图中过程线1 2与V轴所包围的面积表示 有两种极限情况 绝热过程1 2s定温过程1 2T实际压缩1 2n 1 2过程 单级往复式空气压缩机的气缸示意图及理论示功图 1 活塞 2 气缸 3 吸气阀 4 排气阀 5 活塞杆 6 涨圈AB 吸气 DC 压缩 DC 排气 压气机的理论耗功量 压缩气体的生产过程包括气体的流入 压缩和输出 所以压气机耗功应等于压缩过程耗功与进 排气过程推动功的代数和 压气机耗功 可见压气机耗功以技术功计 二 压气机的理论耗功量 1 可逆绝热压缩 三种压缩过程耗功量 二 压气机的理论耗功量 2 可逆多变压缩 三种压缩过程耗功量 二 压气机的理论耗功量 3 可逆定温压缩 三种压缩过程耗功量 二 压气机的理论耗功量 三种压缩过程耗功量 一 余隙容积 当活塞运动到上死点位置时 活塞顶面与气缸盖间留有一定的空隙 为余隙容积Vc Vh为气缸排量 因为3 4为余隙容积中剩余气体的膨胀过程 多变过程 所以4 1表示有效进气 二 余隙容积的影响 生产量 有效吸气容积 容积效率 余隙容积百分比Vc Vh和多变指数n一定时 增压比 越大 则容积效率越低 且当 增加到一定值时容积效率为零 增压比 一定时余隙容积百分比越大 容积效率越低 二 余隙容积的影响 理论耗功量 可见有余隙容积后 如果增压比相同 理论上所消耗的功与无余隙容积时相同 多级压缩和级间冷却 省功 减少压缩过程的多变指数 避免单级压缩因增压比太高而影响容积效率 两级压缩 中间冷却压气机 两级压缩 中间冷却分析 耗功量 设两级压缩的多变指数相同 且 两级压缩 中间冷却分析 最佳增压比 同理 对于m级压缩 级间冷却 两级压缩 中间冷却分析 设计原则与特点 每级压气机所需的功相等 有利于压气机曲轴的平衡每个气缸中气体压缩后所达到的最高温度相同每级向外排出的热量相等各级气缸容积按增压比递减 两级压缩 中间冷却分析 压气机定温效率 活塞式压气机无论是单级或多级压缩都应尽可能采用冷却措施 力求接近定温过程 工程上采用压气机的定温效率来作为活塞式压气机性能优劣的指标 有余隙容积的压缩工作循环 三种理想工作循环的比较 吸气压力降低 排气压力升高时的示功图 实际示功图与理论示功图之比较 实际示功图 两级立式空气压缩机示意图 两级压缩理论示功图 两级压缩的实际示功图 活塞往复式单级压气机简图 活塞往复式双级压气机简图 对称平衡式双级压气机的结构图 1 一级气缸 2 一级活塞 3 曲轴 4 曲轴箱 5 油池 6 活塞杆 7 十字头 8 密封填料 9 连杆 10 轴瓦 11 二级气缸 12 二级活塞 13 联结箱 14 机架 15 冷却水管 16 气压表 17 中间冷却器 4L 20 8型空气压缩机剖面图 lC25 16 40 7螺杆式空气压缩机主机组剖面图 1 一级主机 2 二级主机 3 增速箱 YW9 7 I型移动式空气压缩机横剖面图 回转式压气机简图 1 吸气管 2 外壳 3 转子 4 转子轴 5 转子上的滑片 6 空气压缩室 7 排气管 8 水套 DA350 61型离心式空气压缩机剖面图 1 吸气室 2 工作轮 3 扩压器 4 弯道 5 回流器 6一UR 7 前轴封 8 后轴封 9 轴封 10 气封 11 平衡盘 金属网空气过滤器外形 填充纤维空气过滤器外形 多管式冷却器的结构形式 1 固定管板 2 冷却水管 3 活动管板 4 隔板 5 外壳 隔板形式 a 月牙形隔板 b 环盘形隔板 使气流产生环形回转的油水分离器 使气流产生撞击并折回的油水分离器 往复式压气机的实际示功图 1 10 7型单级卧式压气机的安装总布置图 压气机的突片式冷却器 片状阀的构造 1 阀片 2 阀座 3 阀挡盖 4 弹性钢片 5 螺钉 6 垫片 7 螺钉 8 螺旋弹簧 环状阀的构造 1 阀座 2 环状阀片 3 弹簧 4 弹簧支承座 5 阀挡盖 6 螺钉 圆锥形阀体的气阀 a 吸气阀 b 排气阀1 关闭机构 2 弹簧 3 阀座 4 阀体 5 导向环 6 压紧螺钉 打开吸气阀调节法示意图 1 12 气缸 2 滑瓣 3 10 杆 4 重物 5 6 小管 7 压气缸 8 活塞 9 弹簧 11 吸气阀 13 排气槽 14 闸阀 15 旁通管 改变余隙容积调节法示意图 1 小室 2 调节气缸 3 活塞 4 气阀 5 弹簧 6 小管 回转式刮板压气机的剖面图 1 铸铁外壳 2 铸铁转子 3 轴 4 刮板 离心式压气机