矿山机械-第六章

采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院1第六章空气压缩设备•6.1矿山压气设备概述组成：空压机、拖动电机、附属装置（滤风器、储气罐【风包】、冷却装置）、输气管路、风动机械优点：压缩空气做动力源，安全、可靠、取之不尽，无污染。缺点：效率低，二次能源，运行费用高作用：为风动机械提供动力：井下的凿岩、装岩、装药、放矿闸门大多是风动的；小绞车、锻钎机、碎石机、喷浆机也以风动。采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院2分类：一、按结构形式分类：•速度型:离心式压缩机•容积型:回转式：螺杆式（单、双）、滑片式、转子式往复式：活塞式二、按可否移动分类：•固定式、移动式三、按级数分类：单级、双级、多级四、按压力大小分：低压（0.8~1.0MPa），中压（1~8MPa），高压（8~100MPa）采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院36.2活塞式空气压缩机的工作理论•6.2.1活塞式空压机的工作参数1、排气量，Q，m3/min空压机最末一级排气端测出的单位时间内的气体量，再换算成吸气状态下的空气容积量。4L-20/8，20m3/min。2、排气压力，表压力(国产kgf/cm2)最末一级排出的压力，LW-18／12无油润滑空压机，1.2MPa3、工作效率气体的压力能与原动机的机械能的比值。采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院4•6.2.2热力学基本概念与基本定律概述1、压力，p，绝对压力2、温度，T(K，开尔文),T（K）=t（℃）+273.153、比容和密度，4、气体状态方程式理想气体实际气体5、定压比热容和定容比热容每公斤工质温度变化时，吸收与放出的热量6、比热容双原子时，为1.4，故空气取1.41vRTpRTpv,ZRTpvTqcTqcvvppdd;ddvpcck采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院57、理想气体的热力工程（1）、定容过程（2）、定压过程（3）、定温过程（4）、绝热（定熵）过程（5）、多变过程n=0，p=C,定压过程n=1，T=C,定温过程n=k，绝热过程n=∞，v=C,定容过程2121TTpp2121TTvvCpvvvpp;1221CpvkCpvnCpvk采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院66.2.3活塞式空压机的工作理论•单级单作用：压缩、排气、膨胀、吸气过程采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院7理论循环示功图：空压机工作时气缸内压力（纵坐标）和容积（横坐标）的情况变化图。（压力常为绝对压力）压缩过程，可能为定温、绝热或多变的压缩过程，相应称为定温循环、绝热循环、多变循环pVASAFFSW采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院8一、定温压缩时的理论工作循环2211,,vpvpCpvCT定温时，实现条件：完全冷却，即将空气被压缩时产生的热量通过缸壁的冷却（水冷、风冷）将热量带走，实际上，只能部分带走热量。采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院9二、绝热（定熵）压缩时的理论工作循环kkkvpvpCpv2211,定熵时，绝热压缩时，气缸内空气与外界无热量交换，循环功全部转化为气体的内能，使压缩空气的温度升高。采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院10三、多变压缩时的理论工作循环nnnvpvpCpv2211,多变压缩时，气缸内空气与外界有部分热量交换，循环功部分转化为气体的内能，使压缩空气的温度升高。kn1采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院11四、三种压缩过程循环功的比较等温压缩，功最小，理想情况；多变压缩，功据中间，实际情况；小型用风冷，中大型用水冷，结构复杂。绝热压缩，功最大，未冷却情况，结构简单，易于实现。例6-1采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院126.2.4实际工作循环存在余隙容积，实际压缩、排气、膨胀、吸气过程采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院13采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院146.2.5两级压缩采用两级压缩的原因：1、受余隙容积的限制2、受润滑油温的限制，否则，自燃或因气缸积碳而爆炸。采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院15采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院16采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院17最有利中间压力，即0ddzpw采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院18以4L-20/8为例，Ⅰ级气缸直径420mm,Ⅱ级250mm实际上，一般实际压缩比并不完全按照等压比的原则分配，因除考虑功耗最小的原则外，尚需考虑排气量和温度等因素。采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院19两级压缩的实际工作循环例6-3采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院206.3活塞式压缩机的结构•6.3.1结构组合方案立式、卧式；L,V,W型采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院216.3.2活塞式空压机的构造一、传动系统曲柄——滑块结构：机身、曲轴、连杆、十字头、飞轮二、气路系统气缸、活塞、气阀、填料密封、储气罐（风包）三、冷却系统及附属设备冷却系统和冷却器、润滑系统、调节装置、滤风器采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院22采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院23采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院241、气缸（水、风）采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院252、气（阀）采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院26采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院273、活塞采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院284、水冷却系统采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院295、冷却器采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院306、冷却系统示意图采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院317、润滑系统采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院328、滤油器采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院339、减荷阀采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院3410、压力调节器采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院3511、容积调节采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院36采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院37采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院38采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院3912、滤风器采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院4012、气包13、安全阀1)储存气体2)消除脉动3)滤掉机油采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院41离心压缩机离心压缩机叶轮6.4其它类型空压机6.4.1离心式空压机采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院426.4.2双螺杆压缩机采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院43往复活塞式空气压缩机与双螺杆压缩机的性能比较（优缺点）1）活塞式压缩机：性能可靠、技术成熟、比功率低、造价低；结构复杂、体积较大、气流有脉动、维护工作量大。2）螺杆式压缩机：可靠性高、动力平衡好、无气流脉动、结构简单、维护工作量少、技术先进；造价高、耗油量大。采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院44采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院456.4.3单螺杆空压机采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院46采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院47采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院486.5压缩空气设备的选型设计一、设备选择的原则与要求采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院49二、选择空压机的型式与台数1、确定地面空压机站的位置与输气管路系统2、压缩空气站总供气量3、估算出口压力4、选择空压机型式与台数安装台数不超过5台，其中1台备用；尽量选用同型号。三、选择电机、控制设备、冷却设备四、选择输气管道五、经济指标概算min)/(321mkqnyQiii)(1.0MPappppHhg采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院506.6矿山压气设备选型例题采矿1101、1102《矿山机械》山东理工大学资源与环境学院51